简单本安电路设计

2024-03-17 19:02:40   文档大全网     [ 字体: ] [ 阅读: ]

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本安型简单直流电路设计

为能清晰说明本安电路设计思路和方法,我们由简单直流电路开始。所谓简单电路是指回路中只包含一种纯电阻、电感或电容元件。首先概述简单电路产生电火花的原因,然后说明作为设计依据的临界点燃曲线,同时举出设计方法及例题,最后针对最为常见的电感性电路,提出提高其安全性的措施。

一、电阻电路的特性

1、电阻性电路:无储能元件,火花能量源于电源。当电路分断时,开关电极接触面迅速减小,接触部位电流电流密度急剧增加,极间电阻迅速增大,极间电压同时增大。在电流、电压双重作用下,电极局部熔化形成液态金属桥,随后桥体破坏,产生金属蒸汽,电极间电压骤升。当电压高于起弧电压时就产生电火花放电,或称电弧放电。电火花持续时间约100300μS。火花持续时间越长,从电路吸收能量越多,耗散能量也越多。

2、电阻性电路:当电路闭合时,两电极加速相互接近,此时若电源电压较高,则在接触前瞬间使空气击穿电离,产生电弧放电。若电源电压较低,电极接触之前不会产生电离现象。当电极接触瞬间,最高凸出点先接触,并有一定接触电阻。因该点电流密度很大,会使电极熔化,并出现气化层。由于气体复盖层的作用,使电极被隔离中断。当电极继续靠近时,重新发生接触,如此循环往复,直到两电极完全压紧闭合为止。

二、 电阻电路的计算

设计电阻回路的参数时,应首先计算正常运行时之工作电流及事故状态下的短路电流,然后验算电流值均不得超过最小点燃电流。

正常运转回路的工作电流

Ig

E

1-1

RjRg

式中 E电路电源电压,V

Rj—电源内阻,Ω Rg—线路及负载电阻,Ω 事故状态下的短路电流

Ig

E

1-2

RjRcj






式中 Rcj——短路点前之线路电阻,Ω

在实际设计时还应考虑到安全系数,正常工作状态通常取安全系数k1=2故障状态下安全系数取k2=1.5,即可列公式为:

k1IgIB 1-3 k1uguB 1-4 k2IdIB 1-5 k2uduB 1-6 式中 Ig——电路正常工作电流,A

ug——电路正常工作电压,V Id——电路短路电流,A ud——电路短路电压,V

IB——临界点燃曲线上的最小点燃电流,A uB——临界点燃曲线上之最小点燃电压,V

电阻电路中最危险情况是电源短路,因电源本身往往内阻很小,不足以限制回路电流,结果使短路时电流大大超过点燃电流。在这种情况下可在电源回路内串接一只限流电阻,其阻值按下式计算:

R

KE

rBH 1-7 IB

式中 E——电源电势,V

rBH——干电池或畜电池本身的内阻,Ω

1-1 1-9为一直流24V电源,供给电阻性负载RL=120Ω图中R表示电缆连线电阻R=50Ω。试问当端短路时是否能达到本安要求;本电路工作于含甲烷气体环境中。

解:正常工作状态的负载电流I1



1-91-1




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