【doc】本質安全電路中的限流元件和分流元件

1、本質安全電路中的限流元件和分流元件,諺/疹多眈l75j:豎自動化1996年第2期一質安全電路中的限流元件和分流元件胨向東煤科總院撫順分院<撫順113001)i引言在本質安全電路和電氣設備(以下簡稱本安電路)中.采用保護元件的目的.是為了解決電氣設備及系統(tǒng)中.由于個別電路的電流太大或電壓太高.或電路中電感,電容元件的儲能太大.而達不到本安性能要求時.所采取的一種安全措施.在本安電路中應用最多,最廣的保護元件就是限流元件和分流元件了2限流元件當電路中.由于電流太大而達不到本安l生能要求時.可串接電阻加以限流,這種電阻就叫做限流電阻或限流元件限流元件可用于限制交,直流電源的短路電流.限制電容器

2、的放電電流.限制電感線圈中通過的電流限流元件可采用金屬膜電阻,線繞被覆層電阻等.碳膜電阻不宜采用.這是考慮到碳膜電阻在過流狀態(tài)下,易燒成短路.失去限流作用.使短路電流超出本質安全的限度.同時它的穩(wěn)定性也較差對用于限制獨立電源(如干電池,蓄電池等,以下簡稱電池)的短路電流或電容器的放電電流的限流電阻.由于這些電路中的短路電流或放電電流一般都較大,因此.一般采用額定功率較大的無感限流電阻.金屬膜電阻.可視為無1感電阻自制功率較大的線繞無感電阻.可采用8字形繞法或雙線井繞法或雙向繞線法.可達到無感電阻的要求,在電流j=f【過繞線電阻時,產生的磁通方向相反.從而消除了電感的效應.著采用有感電阻.既使是

3、小量電感的存在.也會帶來附加的危險性=限流元件與被保護元件(如電池,電容器等)串聯(lián)后.若放置在危險場所時.頒具有下列措施之一.才能確保其安全性能a.采取措施.防止被保護元件直接短路(如設置特殊安裝,固定結構,局部澆封等).并置于ip54防護外殼中:b.采取措施.防止限流電阻短路(如出線腳套絕緣套管,焊點加厚絕緣,局部澆封等).并須置于隔爆外殼中;c.限流元件與被限漉的元件或電路澆封為一體.而成為一個新的,不能分開的獨立組件.如圖1所示.國圜圖1限流元件澆封示意圖限iiic電阻:e一蓄電池或干電池;c一電容器為防止雷害從電源線引八.一般將電力線的地線引入地網(wǎng)中.使之成為一個整體從防過電壓的觀點考

4、慮.將防雷組合和被保護的機器地線采用共同地線.巡守房的公務電話一般埋設電纜.不采用架空明線.以防止雷電被架空電話線引八機器.對遙信,遙控設備.也要進行雷電防護.(收稿日期1996-01一o8)作者簡介劃衛(wèi)東.27歲l991年畢業(yè)于北方史通走學通信與控制工程專業(yè).現(xiàn)從事數(shù)字微波的維護與管理工作本質安全電路中的限流元件和分流元件?陳向末?5l?澆封材料一般為環(huán)氧樹脂或硅橡膠等絕緣材料.若不澆封.當被保護元件兩端直接短路時,限流元件不起限流保護作用.這時是很危險的.澆封后,被保護元件兩端直接短路已不可能.只有經(jīng)過限流元件后才有可能發(fā)生短路現(xiàn)象.但這時.短路電流已被限流元件限制在安全允許范圍之內.在任

5、何情況下采用的限流元件.在裝配時采取措施,防止限流元件兩端短路.否則會失去限流作用:限流電阻的使用功率,在正常情況下不大于其額定值的2/3.故障狀態(tài)不大于額定值.限流電阻的適用功率可按下式計算:p=ir2/3p=,;r式中:p,p限流電阻在正常和故障狀態(tài)下的使用功率.w:ph限流電阻的額定功率,w;,通過限流電阻正常和故障狀態(tài)下的最大電流,a:r限流電阻的電阻值n限流電阻的電阻值選擇計算的原則是應能夠限制電路故障狀態(tài)最大電流在允許最大安全電流之內.對用于限制電池短路電流所串人的限流電阻阻值可按下式計算:r蘭式中:r限流電阻,電池的最高開路電壓v:,設計允許最大安全電流,a.由于電池的內咀一般較

6、小.故通常不考慮電池內阻的影響.這樣.更為安全一些3分流元件在很多電路中部存在電感線圈.如扼流圈,濾波線圈,變壓器,繼電器,揚聲器以及開關電源中的電感線圈等.當其電感量較大.因而儲存的能量也就過大.而達不到本安性能要求時.可在電感線圈兩端并聯(lián)分流元件.因并聯(lián)分流元件后,在切斷電感回路時.使電感線圈中的電流不能發(fā)生突變.分流元件起到了續(xù)流的作用,因而不能產生很高的反電勢.線圈中的大部分磁場能量消耗在分流元件上,削弱電感在外電路的放電火花.從而可大大降低放電火花能量.分流元件本身的動態(tài)電阻越小.消耗的能量越大.分流保護的效果越好=分流元件有電阻,半導體電容器,壓敏電阻分流元件及采用短路環(huán)等.31電

7、阻分流可將電感回路中最小點燃電流提高到34倍適用于交,直流電路和某些特殊要求的電路.其缺點是在正常工作時增加了電流分路.消耗電源能量.即增加了電源的容量分流電阻的功率選擇計算和上述對限流電阻的要求相同.3.2電容器分流主要適用于直流電路,正常工作時.沒有電流分路.分流電容器承受的最高電壓.不得大于其額定值的1,3.電解電容和鉭電容不宜做分流電容因為它們的誤差較大,穩(wěn)定性較差,當受熱,過壓或過流時,在其內部易產生氣體而放炮影響安全.33半導體元件分流對于直流電路,半導體二極管和穩(wěn)壓二極管是最好的分流元件.當電路正常工作時它們不導通.沒有電流通過,無能量損耗;當切斷電感電路時.由于感應電勢與外加電

8、源極性相反.感應電勢經(jīng)二極管或穩(wěn)壓管的正向電阻成為回路.消耗了儲存在磁場中的能量.據(jù)有關實驗表明.并接二極管的電感元件的等效電感可減少到原電感值的1/10左右或更多一些.對于交流電路常用雙向穩(wěn)壓管作為分流元件.實際通過二極管或穩(wěn)壓二極管的最大電流不得大于其額定值的2/3.由于二極管,穩(wěn)壓管反接電源兩端.二極管承受的反向電壓.就是最大電源電壓.應選擇二極管的反向耐壓額定值不低于最高電源電壓的15倍.而且應能承受短路故障時流過的電流作用而不發(fā)生?52?煤礦自動化1996年第2期斷路損壞用作分流元件的半導體元件須是只會發(fā)生短路故障的類型.因在故障時若發(fā)生斷路故障.就起不到保護作用了.3.4壓敏電阻分

9、流壓敏電阻是一種新型多晶體半導體器件,它有良好的非線性性能.其阻值隨所加電壓的數(shù)值而變化.其伏安特性曲線如圖2所示從特性曲線可以看出,壓敏電阻類似l3h圖2壓敏電阻特性曲線于一對稱穩(wěn)壓二極管當壓敏電阻兩端所加電壓低于壓敏電壓時.通過它的電流很小阻值高達幾百千歐.甚至可達幾兆歐:當所加電壓超過時其阻值突降到幾十歐甚至幾歐.使其通過的電流迅速增加該特性用于電感電路的斷路保護.可獲得良好的分流效果,與二極管的分流效果相當.但壓敏電阻的適用范圍更為廣泛.交,直流電感電路均適用并且可用于工作電壓較大范圍內的分流保護在故障狀態(tài)(即處于壓敏電壓)下.通過壓敏電阻的最大電流不得大于其額定值的2/33.5短路環(huán)

10、分流短路環(huán)(叉稱阻尼繞組)用于保護帶鐵芯的直流電感電路(如直流繼電器等)一般用無縫鋼管,焊接的短路裸線圈制成.在正常情況下不起作用.當線路發(fā)生斷路故障時.電感線圈內電壓發(fā)生突變,短路環(huán)中即產生感應電勢.造成短路損耗.它可以起到防止電感線圈電壓突變的作用.削弱電感儲能對外釋放在電感線圈兩端并接分流元件.以吸收電感中的儲能對于_b等級的本安電路.須同時至少并聯(lián)兩個分流元件.即雙重化保護.如圖3(a)所示困ib等級同時只須考慮一個故障,一個管子壞了.另一個繼續(xù)起保護作用煤礦井下使用的本安型電氣設備一般可設計成ib等級.對于ia等級的本安電路須同時至少并聯(lián)三個分流元件.即三重化保護.如圖3(b)所示因

11、ia等級須同時考慮二個故障.兩個管子同時壞了.還有一個繼續(xù)起保護作用在持續(xù)存在爆炸性氣體的場所中使用的本安型電氣設備須按ia等級設計.如工廠i類場所(如能產生爆炸性介質的反應罐,反應塔,儲油罐的開口處或內部)和煤礦瓦斯抽放管路出口處或內部屬于這類場所二璐盈,圖3不同等級的電感電路保護髓其保護元件接法示意圖l一電感線圈;did3一分流保護二投瞥分流元件須與被保護的電感線圈正確連接圖3(a),(b所示為正確接法.分流元件兩端已接到被保護元件的兩端一個元件連線斷開.其它的元件連線仍然可靠連接圖3(c),(d)所示為錯誤連接因為是將所有元件并聯(lián)在一起引出一條連接引線.將該引線再與被保護的電感線圈相連接

12、.若該線斷開.所有的保護元件均與被保護元件斷開了.即使設有雙重化,三重化保護也無濟于事.即所有保護全部失去作用帶有分流元件的電感線圈置于危險場所時,當線圈內部斷線時,分流保護元件不起作用,會產生危險火花.因此要將分流元件與電感線澆封為一體或置于另一種防爆閣釔;生緞每霎.一.礦用電機車超速報警裝置一北京礦務局安監(jiān)局(北京102300)目前.在我國以電機車為主的間斷運輸中,因司機超速運行,違章運行而造成的事故頻繁發(fā)生為此,我們研制了一種礦用電機車超速報警監(jiān)控裝置.已投人使用并取得了忘好效果l裝置組成由框圖l可知.該裝置是由:發(fā)射單元圖l礦用電機車速度報警裝置框圖和調度站接收單元組成發(fā)射單元由:測試

13、磁頭,調檔機構速度顯示,報警裝置,電源,信號放大,功率放大振蕩電路,發(fā)射裝置,1)辱弓譯碼器及存儲器等組成調度總機接收單元略該裝置可用于各類型號的礦用電機車.適用于井上,井下各種工作環(huán)境.2功能與使用將裝置安裝在電機.車上.當機車運行時.在司機室內能夠進行速度顯示.當運行速度超過規(guī)定的速度值時,裝置能夠自動發(fā)出報警信號.在司機室內,外同時有聲光報警.提醒司機減速在報警的同時.通過自動計數(shù)器自動記錄超速行駛的次數(shù)等,并將數(shù)字保存.以備檢查與此同時.報警信號通過機車架線傳遞到調度站,在調度站的接收單元同時發(fā)出聲光報警信號調度監(jiān)控人員據(jù)此可以對違章司機,超速行車進行科學的監(jiān)督司機也可以根據(jù)警示信號不違章超速行車,確保安全生產3工作原理將電機車安裝上超速報警分機.在調度站安裝一臺總機機車運行前.根據(jù)實際情況,預先選好型式的外殼(如隔爆外殼,氣密外殼)中,否則不