RU215102U1

RU215102U1 - EXPLOSION-PROOF MINING POWER SUPPLY

Info

Publication number: RU215102U1
Application number: RU2022116626U
Authority: RU
Inventors: Михаил Геннадьевич Сапожников; Александр Григорьевич Бабенко; Сергей Эдуардович Лапин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Информационные горные технологии" (ООО "ИНГОРТЕХ")
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2022-11-29

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к взрывобезопасным шахтным источникам питания для автоматизированных систем аэрогазового контроля и защиты, оперативно-диспетчерского управления, систем управления технологическими процессами, систем автоматического управления и контроля, систем связи в нормальных и аварийных условиях. Технический результат полезной модели заключается в повышении эксплуатационной надежности работы взрывобезопасного шахтного источника питания. Взрывобезопасный шахтный источник питания содержит защитный корпус с металлической оболочкой, которая выполнена из двух частей в виде разъемно соединяемых между собой сетевого и аккумуляторного модулей, каждый из которых герметизирован компаундом. В сетевом модуле смонтирован сетевой блок, кабельные вводы переменного тока для подключения питающих искроопасных напряжений сетевого модуля соединены с интерфейсом электронной платы, имеющего информационные выходы к светодиодным индикаторам расположенных на внешней поверхности защитного корпуса и выход через диод к преобразователю импульсного переменного напряжения в импульсно постоянные, выходы последнего соединены с преобразователями импульсного постоянного напряжения в выходные стабилизированные напряжения, выход одного из которых через диод соединен с автоматом искрозащитных элементов, соединенного через диод с кабельным вводом к клеммам сетевого питания нагрузочных устройств потребителей. Выход другого преобразователя импульсного постоянного напряжения в выходные стабилизированные напряжения сетевого модуля соединен с автоматом искрозащитных элементов, выход которого через клеммные разъемы сетевого модуля и аккумуляторного модуля соединен через диод с зарядным устройством аккумуляторного модуля, аккумулятор которого через диод и преобразователь импульсного напряжения в стабилизированное постоянное напряжение соединен с автоматом искрозащитных элементов, который через диод соединен с вводом питающего напряжения аккумулятора к клеммам для питания потребителей. 2 ил.

The utility model relates to electrical engineering, in particular to explosion-proof mine power sources for automated air-gas control and protection systems, operational dispatch control, process control systems, automatic control and monitoring systems, communication systems in normal and emergency conditions. The technical result of the utility model is to increase the operational reliability of the explosion-proof mine power source. The explosion-proof mine power source contains a protective case with a metal shell, which is made of two parts in the form of a detachable network and battery modules, each of which is sealed with a compound. A network unit is mounted in the network module, AC cable glands for connecting spark-hazardous voltages of the network module are connected to the interface of the electronic board, which has information outputs to LED indicators located on the outer surface of the protective housing and an output through a diode to a converter of pulsed alternating voltage into pulsed-dc, outputs the latter are connected to converters of pulsed DC voltage into stabilized output voltages, the output of one of which is connected through a diode to an automaton of spark protection elements, connected through a diode with a cable gland to the power supply terminals of consumer load devices. The output of another converter of the pulsed DC voltage to the output stabilized voltages of the network module is connected to a spark-proof circuit breaker, the output of which is connected via a diode to the charger of the battery module through the terminal connectors of the network module and the battery module, the battery of which is connected through the diode and the converter of the pulsed voltage to a stabilized DC voltage with an automat of spark-proof elements, which is connected through a diode to the input of the supply voltage of the battery to the terminals for supplying consumers. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к горной промышленности, в частности, к взрывобезопасным при ведении горных работ и переработки твердых полезных ископаемых шахтным источникам питания для автоматизированных систем оперативно-диспетчерского управления, систем управления технологическими процессами, систем автоматического управления и контроля, систем связи в нормальных и аварийных условиях, которые используют в наземных помещениях, в подземных выработок шахт и рудников, в том числе, опасных по газу (метану), пыли и внезапным выбросам.The utility model relates to the mining industry, in particular, to mine power sources that are explosion-proof during mining and processing of solid minerals for automated operational dispatch control systems, process control systems, automatic control and monitoring systems, communication systems in normal and emergency conditions , which are used in ground facilities, in underground workings of mines and mines, including those hazardous for gas (methane), dust and sudden emissions.

Известен искробезопасный шахтный источник питания (Патент RU 2652729, публ. 28.04.2018), содержащий аккумуляторную батарею (АКБ), преобразователь (DC-DC) стабилизации выходного напряжения при изменении напряжения на клеммах АКБ в процессе разряда, гальваническую развязку цепи АКБ и цепи нагрузки, к выходу которого подсоединен блок контроля напряжения и тока участка искробезопасной цепи, имеющий датчик тока, операционный усилитель (ИОУ), микроконтроллер (МК), полупроводниковый ключ и выход источника питания.An intrinsically safe mine power source is known (Patent RU 2652729, publ. 04/28/2018), containing a battery (battery), a converter (DC-DC) for stabilizing the output voltage when the voltage at the battery terminals changes during the discharge process, galvanic isolation of the battery circuit and the load circuit , to the output of which a voltage and current control unit of an intrinsically safe circuit section is connected, having a current sensor, an operational amplifier (IOA), a microcontroller (MK), a semiconductor switch and a power supply output.

Устройство работает следующим образом: в случае если в преобразователе (DC-DC) возникает неисправность, приводящая к росту тока и напряжения на выходе, а, следовательно, увеличится напряжение на выходе датчика тока. Это напряжение усиливается инвертирующим операционным усилителем и подается на вход A/D0 аналогового входа микроконтроллера. При достижении напряжения и тока пороговых значений, задаваемых программой управления микроконтроллера, на цифровом выходе РВ0 формируется управляющее напряжение, запирающее ключ. После запирания ключа выход источника питания оказывается обесточен, что и требуется для обеспечения искробезопасности.The device works as follows: if a fault occurs in the converter (DC-DC), leading to an increase in current and voltage at the output, and, consequently, the voltage at the output of the current sensor will increase. This voltage is amplified by an inverting operational amplifier and applied to the A/D0 input of the microcontroller's analog input. When the voltage and current reach the threshold values specified by the microcontroller control program, a control voltage is generated at the digital output PB0, which locks the key. After the key is locked, the output of the power supply is de-energized, which is required for intrinsic safety.

Недостатком устройства являются низкие потребительские параметры и необходимость постоянного обслуживания аккумуляторной батареи и ее замены, что ограничивает технологические возможности использования данного источника питания в системах оперативно-диспетчерского управления, систем управления технологическими процессами в нормальных и аварийных условиях наземных помещений и в подземных выработок шахт и рудников.The disadvantage of the device is low consumer parameters and the need for constant maintenance of the battery and its replacement, which limits the technological possibilities of using this power source in operational dispatch control systems, process control systems in normal and emergency conditions of ground facilities and in underground workings of mines and mines.

Известно техническое решение, в соответствии с которым предлагается взрывобезопасный шахтный источник питания, содержащий защитный корпус, взрывонепроницаемую металлическую оболочку, аккумуляторный и сетевой блоки, сетевой блок имеет два кабельных ввода питающего переменного тока, электронную плату с функциональными элементами на основе интерфейса с информационными выходами к внешнему устройству, преобразователя переменного напряжения в импульсное постоянное, преобразователь импульсного постоянного напряжения в стабилизированное постоянное, систему диодов, кабельный выход к потребителю через искрозащитные элементы, аккумуляторный блок имеет аккумулятор, соединенный с зарядным устройством, электрически связанным каналами ввода питающего переменного тока, выход напряжения аккумулятора к потребителю через искрозащитные элементы (см. патент РФ №97879 ПМ, публ. 20.09.2010 г.). Данное техническое решение является ближайшим аналогом заявляемой полезной модели.A technical solution is known, in accordance with which an explosion-proof mine power source is proposed, containing a protective housing, an explosion-proof metal shell, a battery and a network unit, a network unit has two cable inputs for AC power, an electronic board with functional elements based on an interface with information outputs to an external device, an AC-to-pulse-DC converter, a pulsed-DC-to-stabilized-DC converter, a system of diodes, a cable outlet to the consumer through spark-proof elements, the battery pack has a battery connected to a charger electrically connected by input channels of the AC supply, the battery voltage output to to the consumer through spark-proof elements (see RF patent No. 97879 PM, published on September 20, 2010). This technical solution is the closest analogue of the claimed utility model.

Характерной особенностью данного технического решения является использование защитного корпуса с расположенной в нем единой взрывонепроницаемой оболочкой для монтажа аккумуляторного и сетевого блока с отдельным герметизированным компаундом монолитным блоком для искрозащитных элементов, что усложняет процесс демонтажа искрозащитных элементов, что усложняет процесс демонтажа аккумуляторного блока, имеющего ограниченный ресурс эксплуатации по сравнению с ресурсом эксплуатации сетевого блока, что в целом снижает ресурс эксплуатации и надежность работы устройства и ограничивает технологические возможности шахтного источника питания по обеспечению нагрузочными устройствами различных потребителей, как при нормальных, так и при аварийных ситуациях работы.A characteristic feature of this technical solution is the use of a protective housing with a single explosion-proof shell located in it for mounting the battery and power supply unit with a separate sealed compound monolithic block for spark-proof elements, which complicates the process of dismantling spark-proof elements, which complicates the process of dismantling a battery pack with a limited service life in comparison with the service life of the network unit, which generally reduces the service life and reliability of the device and limits the technological capabilities of the mine power source to provide load devices to various consumers, both in normal and emergency situations.

При реализации данного технического решения кабельные вводы питающего переменного тока соединены с преобразователями импульсного переменного тока в импульсное постоянное с информационными выходами ко входу интерфейса, расположение которого в металлической оболочке противоположно кабельным вводам питающего переменного тока и соединенных с ними преобразователями, что приводит к усложнению электромонтажной схемы устройства и ее эксплуатационной надежности. Предусмотренное в известном техническом решении электрическое соединение зарядного устройства с преобразователем импульсного переменного тока в импульсное постоянное приводит к нестабильности заряда и к наличию искроопасных ситуаций, что может привести к нарушению работы устройства в целом. В используемом устройстве интерфейса информационные выводы подсоединены к внешнему информационному устройство, что не обеспечивает получения оперативной информации в зоне эксплуатации источника питания.When implementing this technical solution, the cable glands of the AC supply are connected to the converters of pulsed AC to pulsed DC with information outputs to the interface input, the location of which in the metal shell is opposite to the cable glands of the AC supply and the converters connected to them, which leads to the complication of the wiring diagram of the device. and its operational reliability. Provided in the well-known technical solution, the electrical connection of the charger with the converter of pulsed AC to pulsed DC leads to instability of the charge and the presence of sparking situations, which can lead to disruption of the device as a whole. In the used interface device, information outputs are connected to an external information device, which does not provide operational information in the operating area of the power source.

В целом выявленные недостатки известного устройства снижают его эксплуатационную надежность и ограничивают технологические возможности его работы в туннелях, подземных хранилищах и в зонах выработки подземных полезных ископаемых, в том числе, как при нормальных, так и при аварийных ситуациях работы.In general, the identified shortcomings of the known device reduce its operational reliability and limit the technological capabilities of its operation in tunnels, underground storage facilities and in areas of underground minerals production, including both during normal and emergency situations.

Технический результат полезной модели заключается в повышении эксплуатационной надежности работы взрывобезопасного шахтного источника питания на предприятиях с подземной добычей полезных ископаемых, в различных туннелях, подземных хранилищах и других объектах, в том числе, как при нормальных, так и при аварийных ситуациях работы, обеспечении энергоснабжения искробезопасного электрооборудования, находящегося на удалении от источников сетевого напряжения, и ретрансляции потока информации при построении протяженных цифровых каналов связи.The technical result of the utility model is to increase the operational reliability of the operation of an explosion-proof mine power source at enterprises with underground mining, in various tunnels, underground storage facilities and other facilities, including, both in normal and emergency situations, providing power supply to intrinsically safe electrical equipment located at a distance from mains voltage sources, and relaying the flow of information when building long digital communication channels.

Для достижения поставленного технического результата предложен взрывобезопасный шахтный источник питания, содержащий защитный корпус, взрывонепроницаемую металлическую оболочку, аккумуляторный и сетевой блоки, сетевой блок имеет два кабельных ввода питающего переменного тока, электронную плату с функциональными элементами на основе интерфейса с информационными выходами к внешнему устройству, преобразователь переменного напряжения в импульсное постоянное, преобразователь импульсного постоянного напряжения в стабилизированное постоянное, систему диодов, кабельный выход к потребителю через искрозащитные элементы, аккумуляторный блок имеет аккумулятор, соединенный с зарядным устройством, электрически связанным каналами ввода питающего переменного тока, выход напряжения аккумулятора к потребителю через искрозащитные элементы, и плату ретрансляции потока цифровых данных, согласно полезной модели, металлическая защитная оболочка выполнена из двух частей в виде разъемно соединяемых между собой сетевого и аккумуляторного модулей, каждый из которых герметизирован компаундом, в сетевом модуле смонтирован сетевой блок, кабельные вводы переменного тока для подключения питающих искроопасных напряжений сетевого модуля соединены с интерфейсом электронной платы, имеющего информационные выходы к светодиодным индикаторам, расположенным на внешней поверхности защитного корпуса, и выход через диод к преобразователю импульсного переменного напряжения в импульсно постоянные, выходы последнего соединены с преобразователями импульсного постоянного напряжения в выходные стабилизированные напряжения, выход одного из которых через диод соединен с автоматом искрозащитных элементов, соединенного через диод с кабельным вводом к клеммам сетевого питания нагрузочных устройств потребителей, а выход другого преобразователя импульсного постоянного напряжения в выходные стабилизированные напряжения соединен с автоматом искрозащитных элементов, выход которого через клеммные разъемы сетевого модуля и аккумуляторного модуля соединен через диод с зарядным устройством аккумуляторного модуля, аккумулятор которого через диод и преобразователь импульсного напряжения в стабилизированное постоянное соединен с автоматом искрозащитных элементов, который через диод соединен с вводом питающего напряжения аккумулятора к клеммам для питания потребителей и без диода с вводом питающего напряжения встроенного модуля ретрансляции потока цифровых данных.To achieve the stated technical result, an explosion-proof mine power source is proposed, containing a protective housing, an explosion-proof metal shell, a battery and a network unit, a network unit has two cable inputs for AC supply, an electronic board with functional elements based on an interface with information outputs to an external device, a converter alternating voltage into a pulsed direct current, a converter of a pulsed direct voltage into a stabilized direct current, a system of diodes, a cable outlet to the consumer through spark-proof elements, the battery pack has a battery connected to a charger electrically connected by input channels of the AC supply, battery voltage output to the consumer through spark-proof elements elements, and a digital data stream retransmission board, according to the utility model, the metal protective shell is made of two parts in the form of detachable interconnected network and battery modules, each of which is sealed with a compound, a network unit is mounted in the network module, AC cable glands for connecting the supply spark-hazardous voltages of the network module are connected to the interface of the electronic board, which has information outputs to LED indicators located on the outer surface of the protective housing, and output through a diode to a converter of pulsed alternating voltage to pulsed direct voltage, the outputs of the latter are connected to converters of pulsed direct voltage to output stabilized voltages, the output of one of which is connected through a diode to an automaton of spark-proof elements, connected through a diode with a cable gland to the power supply terminals of consumer load devices , and the output of another converter of pulsed DC voltage to output stabilized voltages is connected to an automaton of spark-proof elements, the output of which is through the terminal connectors of the network module and the battery. of the emulator module is connected through a diode to the charger of the battery module, the battery of which is connected through a diode and a converter of impulse voltage to a stabilized constant with a spark-protective circuit breaker, which is connected through a diode to the battery supply voltage input to the terminals for supplying consumers and without a diode with a built-in supply voltage input digital data stream relay module.

Выполнение взрывобезопасного шахтного источника питания на основе двух модулей соответственного для монтажа сетевого и аккумуляторного блоков, электрически взаимносвязанных между собой, значительно повышает эксплуатационную надежность работы шахтного источника питания, расширяются технологические возможности по обеспечению питанием нагрузочных устройств потребителей, в том числе автономных и мобильных, при этом сетевой блок используется как зарядное устройство для аккумуляторного блока, как при нормальной работе сетевого обеспечения, так и при аварийных ситуациях, аккумуляторный блок может использоваться как ретранслятор цифрового потока данных при построении протяженных цифровых каналов связи при отсутствии источников сетевого электроснабжения. При этом также обеспечивается высокая готовность источника питания за счет упрощения ремонта аккумуляторного блока путем его замены.The implementation of an explosion-proof mine power source based on two modules corresponding to the installation of network and battery units, electrically interconnected, significantly increases the operational reliability of the mine power source, expands the technological capabilities to provide power to load devices of consumers, including autonomous and mobile, while the network unit is used as a charger for the battery pack, both during normal network operation and in emergency situations, the battery pack can be used as a digital data stream repeater when building long digital communication channels in the absence of mains power supply sources. It also ensures high availability of the power supply by simplifying the repair of the battery pack by replacing it.

Полезная модель поясняется графическими материалами, где на:The utility model is illustrated by graphic materials, where:

Фиг. 1 показана структурная схема построения сетевого и аккумуляторного модулей взрывобезопасного шахтного источника питания;Fig. 1 shows a block diagram of the construction of network and battery modules of an explosion-proof mine power source;

Фиг. 2 - внешний вид (вид спереди) взрывобезопасного шахтного источника питания.Fig. 2 is an external view (front view) of an explosion-proof mine power source.

Для реализации полезной модели используют традиционно известные для электротехнического оборудования, в том числе, для условий его работы в наземных помещениях и подземных выработках шахт и рудников опасных по газу (метану), пыли и внезапным выбросам, конструктивные изделия, материалы, электронные компоненты, измерительные, управляющие и информационные системы.To implement the utility model, traditionally known for electrical equipment, including for the conditions of its operation in surface premises and underground workings of mines and mines hazardous in terms of gas (methane), dust and sudden emissions, structural products, materials, electronic components, measuring, control and information systems.

Взрывобезопасный шахтный источник питания содержит защитный металлический корпус, в котором расположены металлические оболочки на основе двух разъемно соединяемых между собой модулей соответственно сетевого 1 и аккумуляторного 2, каждый из которых выполнен в виде стального корпуса с крышкой (не показано). Для конструктивного соединения модулей по их разъему используют традиционные соединительные средства, например, болтовое соединение, фланцы 3, при этом в процессе эксплуатации шахтного источника питания при выходе из строя, снижения технических характеристик аккумуляторного модуля 2 осуществляют его замену.The explosion-proof mine power source contains a protective metal case, in which there are metal shells based on two detachable interconnected network 1 and battery 2 modules, respectively, each of which is made in the form of a steel case with a cover (not shown). For constructive connection of the modules by their connector, traditional connecting means are used, for example, bolted connection, flanges 3, while during the operation of the mine power source in case of failure, deterioration of the technical characteristics of the battery module 2, it is replaced.

Сетевой и аккумуляторный модули 1 и 2 после монтажа электрических схем герметизированы диэлектрическим теплопроводным кремнийорганическим компаундом.Network and battery modules 1 and 2 after the installation of electrical circuits are sealed with a dielectric heat-conducting organosilicon compound.

Расположенные в металлических модулях 1 и 2 все электротехнические элементы, соединительные колодки, клеммы, провода, электронные платы, искробезопасные элементы защищены термореактивным компаудом, что соответствует требованиям к конструкции электрооборудования, предназначенного для применения во взрывоопасных газовых средах, а также электрооборудования, предназначенного для подключения к искробезопасным цепям, которые находятся в таких средах.All electrical elements, connector blocks, terminals, wires, electronic boards, intrinsically safe elements located in metal modules 1 and 2 are protected by a thermosetting compound, which meets the requirements for the design of electrical equipment intended for use in explosive gas atmospheres, as well as electrical equipment intended for connection to intrinsically safe circuits found in such environments.

Сетевой модуль 1 имеет два кабельных ввода 4 и 5 переменного тока, соответственно для подключения питающего искроопасного основного и резервного сетевых напряжений, электронную плату с функциональными элементами. Электронная плата АВР имеет микропроцессорное устройство с информационными портами 6 для мониторинга работы источника питания. Интерфейс имеет информационные выходы для внешнего операционного устройства и информационные выходы через датчики тока о режиме работы «замкнут/разомкнут» (не показаны) к светодиодным индикаторам (или дисплею) 7 (Фиг. 2), расположенным на внешней поверхности защитного корпуса. При работе интерфейса обеспечивается:The network module 1 has two AC cable glands 4 and 5, respectively, for connecting the supply spark-hazardous main and backup mains voltages, an electronic board with functional elements. The ATS electronic board has a microprocessor device with 6 information ports for monitoring the operation of the power source. The interface has information outputs for an external operating device and information outputs through current sensors about the "closed / open" mode of operation (not shown) to LED indicators (or display) 7 (Fig. 2) located on the outer surface of the protective housing. The interface provides:

- оперативная визуализация и контроль (в зоне эксплуатации источника питания) состояния основного, резервного источников переменного тока и аккумулятора, визуализация и контроль степени заряда-разряда аккумулятора посредством световых диодных индикаторов (СДИ) 7, соединенных с датчиками светового напряжения и соответствующими информационными выходами интерфейса;- operational visualization and control (in the area of operation of the power source) of the state of the main, backup AC sources and battery, visualization and control of the degree of charge-discharge of the battery by means of light diode indicators (LDI) 7 connected to light voltage sensors and the corresponding information outputs of the interface;

- контроль и телеконтроль каналов искробезопасного питания потребителей, контроль и телеконтроль информации по цифровому каналу связи в шахтную систему диспетчеризации.- control and telecontrol of channels of intrinsically safe power supply of consumers, control and telecontrol of information via a digital communication channel to the mine dispatching system.

Выходы питающих напряжений электронной платы АВР 6 через диоды соединены с преобразователем 8 импульсного переменного напряжения в импульсное постоянное с выходами через диод к преобразователю 9 импульсного постоянного напряжения в стабилизированное постоянное (DC/DC). Преобразователь 9 импульсного постоянного напряжения в стабилизированное постоянное (DC/DC) модуля 1 соединяют с автоматом 10 искрозащитных элементов, который через диоды подсоединяют к кабельным вводам клемм для сетевого питания нагрузочных устройств 11 потребителей. Преобразователь 8 импульсного переменного напряжения в импульсное постоянное через предохранитель 12 соединен с преобразователем 13 импульсного постоянного напряжения в стабилизированной постоянное (DC/DC), на выходе данного преобразователя формируется повышенное питающее напряжение заряда. Преобразователь 13 через автомат 14 искрозащитных элементов и диод подсоединен к клеммным разъемам сетевого модуля 1, с которым соединяют клеммный разъем 15 аккумуляторного модуля 2 для ввода питающего напряжения к зарядному устройству 16 аккумулятора ВАТ, выход из которого соединен с преобразователем 17 постоянного напряжения в стабилизированное постоянное (DC/DC) модуля 2. Выход преобразователя 17 подсоединен через автомат 18 искрозащитных элементов к плате ретрансляции цифрового потока данных 19, которая через клеммы подсоединена к источнику и приемнику потока цифровых данных 11, и к клеммам аккумуляторного модуля 2 для питания нагрузочных устройств 11 потребителей. Аккумулятор ВАТ модуля 2 имеет ключ S для переключения его в режим «работа/хранение»The outputs of the supply voltages of the ATS electronic board 6 are connected through diodes to the converter 8 of pulsed alternating voltage to pulsed direct current with outputs through the diode to the converter 9 of pulsed direct voltage to stabilized direct current (DC/DC). Converter 9 of pulsed DC voltage to stabilized DC (DC/DC) module 1 is connected to the machine 10 spark protection elements, which is connected through diodes to the cable glands of the terminals for mains supply of load devices 11 consumers. Converter 8 of pulsed AC voltage to pulsed DC through fuse 12 is connected to the converter 13 of pulsed DC voltage to stabilized direct (DC/DC), at the output of this converter is formed an increased supply voltage of the charge. The converter 13 is connected to the terminal connectors of the network module 1 through the automaton 14 of spark-proof elements and the diode, to which the terminal connector 15 of the battery module 2 is connected to input the supply voltage to the charger 16 of the BAT battery, the output of which is connected to the converter 17 of DC voltage to stabilized DC ( DC/DC) module 2. The output of the converter 17 is connected through the circuit breaker 18 spark-proof elements to the relay board of the digital data stream 19, which is connected through the terminals to the source and receiver of the digital data stream 11, and to the terminals of the battery module 2 to power the load devices 11 consumers. Battery BAT module 2 has a key S to switch it to the "work / storage" mode

Автоматы 10, 14 и 18 с искрозащитными элементами обеспечивают защиту выхода питающих напряжений внешних нагрузок от тока короткого замыкания и повышенного напряжения, минимизируют выход энергии в искровом промежутке. Схема искрозащитных элементов выполнена по принципу порогового устройства, при котором величина установленного порога определяет величину тока ограничения при перегрузке и коротком замыкании и максимального напряжения. При превышении тока нагрузки тока ограничения, нагрузочные устройства потребителей отключаются.Automata 10, 14 and 18 with spark protection elements protect the output of supply voltages of external loads from short circuit current and overvoltage, minimize the energy output in the spark gap. The circuit of spark protection elements is made according to the principle of a threshold device, in which the value of the set threshold determines the value of the current limitation during overload and short circuit and the maximum voltage. When the load current exceeds the limit current, the load devices of the consumers are switched off.

Работа взрывобезопасного шахтного источника питания осуществляется в режимах его функционирования при нормальных условиях эксплуатации и при аварийных ситуациях.The operation of an explosion-proof mine power source is carried out in the modes of its operation under normal operating conditions and in emergency situations.

Функционирование взрывобезопасного шахтного источника питания в нормальном режиме осуществляется при использовании основного и резервного переменного тока в одном диапазоне питающих напряжений от 27 до 140 В.The operation of an explosion-proof mine power source in normal mode is carried out using the main and backup alternating current in the same supply voltage range from 27 to 140 V.

Выходное искробезопасное стабилизированное напряжение постоянного тока с аккумуляторной поддержкой и без нее составляет 12 В.The output is 12 V intrinsically safe, stabilized DC with and without battery backup.

Функционирование источника питания в нормальном режиме осуществляется следующим образом:The operation of the power supply in normal mode is as follows:

в варианте работы сетевого модуля 1 с аккумуляторным модулем 2 (режим «работа») датчик основного питающего искроопасного напряжения или датчик резервного питающего напряжения интерфейса 5 замкнуты, при этом подсоединенный к соответствующему датчику светодиодный индикатор 7 светится и на выходных клеммах модуля 1 при наличии питающих напряжений и на клеммах аккумуляторного модуля 2 формируются стабилизированные искробезопасные напряжения для питания потребителей с подзарядкой аккумулятора ВАТ. При этом сетевой блок 1 может обеспечивать питание нагрузочных устройств 11 потребителей без подключенного аккумуляторного блока 2;in the variant of operation of network module 1 with battery module 2 (“operation” mode), the sensor of the main supplying intrinsically hazardous voltage or the sensor of the backup supply voltage of interface 5 is closed, while the LED indicator 7 connected to the corresponding sensor is also lit at the output terminals of module 1 in the presence of supply voltages and stabilized intrinsically safe voltages are formed at the terminals of the battery module 2 to supply consumers with recharging the battery BAT. In this case, the network unit 1 can provide power to the load devices 11 of consumers without the connected battery pack 2;

в варианте нормального режима функционирования сетевого модуля 1 в состоянии аккумуляторного модуля 2 (режим «хранение») на выходных кабельных клеммах модуля 1 при соответствующем питающем напряжении формируются стабилизированные искробезопасные напряжения для питания потребителей и происходит зарядка аккумулятора ВАТ, с которого напряжение питания не подается на нагрузочные устройства 11 потребителей.in the variant of the normal mode of operation of the network module 1 in the state of the battery module 2 (“storage” mode), stabilized intrinsically safe voltages are formed at the output cable terminals of the module 1 with an appropriate supply voltage to supply consumers and the battery BAT is charged, from which the supply voltage is not supplied to the load devices 11 consumers.

Функционирование взрывобезопасного шахтного источника питания при отсутствии основного и резервного сетевого питания при аварийных ситуациях датчики питающего искроопасного напряжения модуля 1 разомкнуты и происходит формирование стабилизированных искробезопасных напряжений для питания потребителей на клеммах аккумуляторного модуля 2 (при заряженном аккумуляторе). Запас энергии в аккумуляторной батарее составляет ориентировочно 300 Вт·ч.Functioning of an explosion-proof mine power source in the absence of the main and backup mains power supply in emergency situations, the sensors of the supplying spark-hazardous voltage of module 1 are open and stabilized spark-safe voltages are generated to power consumers at the terminals of battery module 2 (with a charged battery). The energy reserve in the battery is approximately 300 Wh.

При функционировании взрывобезопасного шахтного источника питания при аварийных ситуациях не исключается возможность использования только аккумуляторного модуля 2 для обеспечения питания внешних устройств (датчиков, устройств сигнализации, связи и др.) в том числе в удалении от сетевого блока 1, на транспортных средствах и подвижном оборудовании, в том числе для ретрансляции цифрового потока данных между устройствами 1 с помощью платы ретранслятора (на чертежах не указана).When operating an explosion-proof mine power source in emergency situations, the possibility of using only the battery module 2 to provide power to external devices (sensors, alarm devices, communications, etc.) is not excluded, including at a distance from the power supply unit 1, on vehicles and mobile equipment, including for relaying a digital data stream between devices 1 using a repeater board (not shown in the drawings).

Взрывобезопасный шахтный источник питания был апробирован на мощностях центра по сертификации взрывозащищенного и рудничного оборудования (НАНИО ЦСВЭ) и в испытательной лаборатории ИЛ Ех ТУ. Получены положительные результаты, подтверждающие его эксплуатационную надежность в различных режимах функционирования.The explosion-proof mine power supply was tested at the facilities of the Center for Certification of Explosion-Proof and Mining Equipment (NANIO TsSVE) and in the testing laboratory of IL Ex TU. Positive results have been obtained confirming its operational reliability in various operating modes.

Таким образом, взрывобезопасный шахтный источник питания на основе разъемно соединяемых между собой сетевого и аккумуляторного блоков повышает эксплуатационную надежность работы шахтного источника питания, как при нормальной работе сетевого обеспечения, так и при аварийных ситуациях.Thus, an explosion-proof mine power source based on detachable network and battery blocks increases the operational reliability of the mine power source, both during normal network operation and in emergency situations.

Claims

An explosion-proof mine power supply containing a protective housing, an explosion-proof metal shell, a battery and a network unit, the network unit has two cable entries for the main and backup AC supply, an electronic board with functional elements based on an interface with information outputs to an external device, an AC voltage converter pulse DC, converter of pulsed DC voltage into a stabilized DC, diode system, cable output to the consumer through spark protection elements, the battery pack has a battery connected to the charger, electrically connected by input channels of the AC supply, battery voltage output to the consumer through spark protection elements, which differs the fact that the metal shell is made of two parts in the form of detachable network and battery modules, each of which is sealed with a compound, in the network module the network unit is mounted, the AC cable glands for connecting the supplying spark-hazardous voltages of the network module are connected to the interface of the electronic board, which has information outputs to the LED indicators located on the outer surface of the protective housing, and the output through the diode to the converter of pulsed alternating voltage to pulsed-dc, the outputs of the latter connected to converters of pulsed DC voltage into stabilized output voltages, the output of one of which is connected through a diode to an automaton of spark-proof elements, connected through a diode with a cable gland to the mains supply terminals of consumer load devices, and the output of another converter of pulsed DC to output stabilized voltages of the network unit connected to a spark arrester, the output of which, through the terminal connectors of the network module and the battery module, is connected via a diode to the charger of the battery module a battery whose battery through a diode and a converter of impulse voltage into a stabilized direct voltage is connected to an automatic spark-proof element, which is connected through a diode to the input of the battery supply voltage to the terminals for supplying consumers.