【doc】本質(zhì)安全電路中的限流元件和分流元件

1、本質(zhì)安全電路中的限流元件和分流元件,諺/疹多眈l75j:豎自動(dòng)化1996年第2期一質(zhì)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(zhì)安全電路和電氣設(shè)備(以下簡(jiǎn)稱本安電路)中.采用保護(hù)元件的目的.是為了解決電氣設(shè)備及系統(tǒng)中.由于個(gè)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(chǔ)能太大.而達(dá)不到本安性能要求時(shí).所采取的一種安全措施.在本安電路中應(yīng)用最多,最廣的保護(hù)元件就是限流元件和分流元件了2限流元件當(dāng)電路中.由于電流太大而達(dá)不到本安l生能要求時(shí).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(zhì)安全的限度.同時(shí)它的穩(wěn)定性也較差對(duì)用于限制獨(dú)立電源(如干電池,蓄電池等,以下簡(jiǎn)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(dá)到無感電阻的要求,在電流j=f【過繞線電阻時(shí),產(chǎn)生的磁通方向相反.從而消除了電感的效應(yīng).著采用有感電阻.既使是

3、小量電感的存在.也會(huì)帶來附加的危險(xiǎn)性=限流元件與被保護(hù)元件(如電池,電容器等)串聯(lián)后.若放置在危險(xiǎn)場(chǎng)所時(shí).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(hù)元件直接短路(如設(shè)置特殊安裝,固定結(jié)構(gòu),局部澆封等).并置于ip54防護(hù)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(diǎn)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(gè)新的,不能分開的獨(dú)立組件.如圖1所示.國(guó)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(gè)整體從防過電壓的觀點(diǎn)考

4、慮.將防雷組合和被保護(hù)的機(jī)器地線采用共同地線.巡守房的公務(wù)電話一般埋設(shè)電纜.不采用架空明線.以防止雷電被架空電話線引八機(jī)器.對(duì)遙信,遙控設(shè)備.也要進(jìn)行雷電防護(hù).(收稿日期1996-01一o8)作者簡(jiǎn)介劃衛(wèi)東.27歲l991年畢業(yè)于北方史通走學(xué)通信與控制工程專業(yè).現(xiàn)從事數(shù)字微波的維護(hù)與管理工作本質(zhì)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(dāng)被保護(hù)元件兩端直接短路時(shí),限流元件不起限流保護(hù)作用.這時(shí)是很危險(xiǎn)的.澆封后,被保護(hù)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(shí).短路電流已被限流元件限制在安全允許范圍之內(nèi).在任

5、何情況下采用的限流元件.在裝配時(shí)采取措施,防止限流元件兩端短路.否則會(huì)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(jì)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(jì)算的原則是應(yīng)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(nèi).對(duì)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(jì)算:r蘭式中:r限流電阻,電池的最高開路電壓v:,設(shè)計(jì)允許最大安全電流,a.由于電池的內(nèi)咀一般較

6、小.故通常不考慮電池內(nèi)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(yáng)聲器以及開關(guān)電源中的電感線圈等.當(dāng)其電感量較大.因而儲(chǔ)存的能量也就過大.而達(dá)不到本安性能要求時(shí).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(shí).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(chǎn)生很高的反電勢(shì).線圈中的大部分磁場(chǎng)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(dòng)態(tài)電阻越小.消耗的能量越大.分流保護(hù)的效果越好=分流元件有電阻,半導(dǎo)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(diǎn)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(diǎn)是在正常工作時(shí)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(jì)算和上述對(duì)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(shí).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?yàn)樗鼈兊恼`差較大,穩(wěn)定性較差,當(dāng)受熱,過壓或過流時(shí),在其內(nèi)部易產(chǎn)生氣體而放炮影響安全.33半導(dǎo)體元件分流對(duì)于直流電路,半導(dǎo)體二極管和穩(wěn)壓二極管是最好的分流元件.當(dāng)電路正常工作時(shí)它們不導(dǎo)通.沒有電流通過,無能量損耗;當(dāng)切斷電感電路時(shí).由于感應(yīng)電勢(shì)與外加電

8、源極性相反.感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)二極管或穩(wěn)壓管的正向電阻成為回路.消耗了儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中的能量.據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)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(duì)于交流電路常用雙向穩(wěn)壓管作為分流元件.實(shí)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(yīng)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(yīng)能承受短路故障時(shí)流過的電流作用而不發(fā)生?52?煤礦自動(dòng)化1996年第2期斷路損壞用作分流元件的半導(dǎo)體元件須是只會(huì)發(fā)生短路故障的類型.因在故障時(shí)若發(fā)生斷路故障.就起不到保護(hù)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(dǎo)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(duì)稱穩(wěn)壓二極管當(dāng)壓敏電阻兩端所加電壓低于壓敏電壓時(shí).通過它的電流很小阻值高達(dá)幾百千歐.甚至可達(dá)幾兆歐:當(dāng)所加電壓超過時(shí)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(hù).可獲得良好的分流效果,與二極管的分流效果相當(dāng).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(nèi)的分流保護(hù)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(hù)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(dāng)線路發(fā)生斷路故障時(shí).電感線圈內(nèi)電壓發(fā)生突變,短路環(huán)中即產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì).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(chǔ)能對(duì)外釋放在電感線圈兩端并接分流元件.以吸收電感中的儲(chǔ)能對(duì)于_b等級(jí)的本安電路.須同時(shí)至少并聯(lián)兩個(gè)分流元件.即雙重化保護(hù).如圖3(a)所示困ib等級(jí)同時(shí)只須考慮一個(gè)故障,一個(gè)管子壞了.另一個(gè)繼續(xù)起保護(hù)作用煤礦井下使用的本安型電氣設(shè)備一般可設(shè)計(jì)成ib等級(jí).對(duì)于ia等級(jí)的本安電路須同時(shí)至少并聯(lián)三個(gè)分流元件.即三重化保護(hù).如圖3(b)所示因

11、ia等級(jí)須同時(shí)考慮二個(gè)故障.兩個(gè)管子同時(shí)壞了.還有一個(gè)繼續(xù)起保護(hù)作用在持續(xù)存在爆炸性氣體的場(chǎng)所中使用的本安型電氣設(shè)備須按ia等級(jí)設(shè)計(jì).如工廠i類場(chǎng)所(如能產(chǎn)生爆炸性介質(zhì)的反應(yīng)罐,反應(yīng)塔,儲(chǔ)油罐的開口處或內(nèi)部)和煤礦瓦斯抽放管路出口處或內(nèi)部屬于這類場(chǎng)所二璐盈,圖3不同等級(jí)的電感電路保護(hù)髓其保護(hù)元件接法示意圖l一電感線圈;did3一分流保護(hù)二投瞥分流元件須與被保護(hù)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(hù)元件的兩端一個(gè)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(cuò)誤連接因?yàn)槭菍⑺性⒙?lián)在一起引出一條連接引線.將該引線再與被保護(hù)的電感線圈相連接

12、.若該線斷開.所有的保護(hù)元件均與被保護(hù)元件斷開了.即使設(shè)有雙重化,三重化保護(hù)也無濟(jì)于事.即所有保護(hù)全部失去作用帶有分流元件的電感線圈置于危險(xiǎn)場(chǎng)所時(shí),當(dāng)線圈內(nèi)部斷線時(shí),分流保護(hù)元件不起作用,會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)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(jī)車超速報(bào)警裝置一北京礦務(wù)局安監(jiān)局(北京102300)目前.在我國(guó)以電機(jī)車為主的間斷運(yùn)輸中,因司機(jī)超速運(yùn)行,違章運(yùn)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(jī)車超速報(bào)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(jī)車速度報(bào)警裝置框圖和調(diào)度站接收單元組成發(fā)射單元由:測(cè)試

13、磁頭,調(diào)檔機(jī)構(gòu)速度顯示,報(bào)警裝置,電源,信號(hào)放大,功率放大振蕩電路,發(fā)射裝置,1)辱弓譯碼器及存儲(chǔ)器等組成調(diào)度總機(jī)接收單元略該裝置可用于各類型號(hào)的礦用電機(jī)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(jī).車上.當(dāng)機(jī)車運(yùn)行時(shí).在司機(jī)室內(nèi)能夠進(jìn)行速度顯示.當(dāng)運(yùn)行速度超過規(guī)定的速度值時(shí),裝置能夠自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào).在司機(jī)室內(nèi),外同時(shí)有聲光報(bào)警.提醒司機(jī)減速在報(bào)警的同時(shí).通過自動(dòng)計(jì)數(shù)器自動(dòng)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(shí).報(bào)警信號(hào)通過機(jī)車架線傳遞到調(diào)度站,在調(diào)度站的接收單元同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)調(diào)度監(jiān)控人員據(jù)此可以對(duì)違章司機(jī),超速行車進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)督司機(jī)也可以根據(jù)警示信號(hào)不違章超速行車,確保安全生產(chǎn)3工作原理將電機(jī)車安裝上超速報(bào)警分機(jī).在調(diào)度站安裝一臺(tái)總機(jī)機(jī)車運(yùn)行前.根據(jù)實(shí)際情況,預(yù)先選好型式的外殼(如隔爆外殼,氣密外殼)中,否則不