本质安全型防爆配电柜电源的参数优化

本质安全型防爆配电柜电源的参数优化：

一、本质安全型防爆配电柜电源的设计要点:

1、GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电器设备第1一部分：通用性规定；

2、GB3836.4-2000爆炸性气体环境用电器设备第4一部分：本质安全型“i”

注：

1、尤其是GB3836.4里的附则A—最少引燃曲线图，这种曲线图要在专门火苗试验设备中进行大量火苗实验，确认了引燃爆炸性粉尘的临界点主要参数，有这些曲线图，非常方便了设计师和使用人，又为检测企业核查其实质安全系数带来了根据；

2、一个电源电路无论多么繁杂，均是由电阻器、电容器、电感器等电子器件所组成的，在我们可以把它优化成仅包含一个等效电路参数简单电路时，就能各自考虑到其正常运转和常见故障状态下工作电压、电流量对引燃状况产生的影响，运用最少引燃曲线图进行计算电源的安全体系特性；

本安防爆配电柜

二、查本安防爆配电柜最少引燃曲线方式：

1、明确电源电路种类(R、C、L),并确定最有害的要素(开关电源的变化、器件的容时容差)，明确电气设备主要参数(U、I、R、C、L)值；

2、将相对应安全系数加进工作电压或电流量上：

ia级别:正常运转和一个常见故障，安全性能K＝1.5；二个常见故障，安全性能K＝1.0；

ib级别:正常运转和一个常见故障，安全性能K＝1.5；

3、拥有不同的电源电路种类，依据防爆等级不一样，查对应的最小引燃曲线图，使考虑到安全性能后电压(Uk)或电流(Ik)低于最少引燃工作电压(Umin)或较小引燃电流量(Imin)值；不然应改动电源电路主要参数，使其达到安全体系规定。

三、本安防爆配电柜电路原理实例：

1、简单电阻器电源电路：一个20V的直流稳压电源,选多大功率电阻,才可以适用氡气风险场地?

(1)最先确定电源电路为非电阻器电源电路,防爆等级为ⅡC,考虑到开关电源起伏10%的影响因素，开关电源U＝20V×1.1＝22V；

查GB3836.4附则图A1(ⅡC)，22V相对应的最少引燃电流量为337mA。

(2)将安全性能K＝1.5加进电流量上，即Ik＝337mA/1.5＝224mA；

(3) 20V的直流稳压电源串连的功率电阻R＝22V/224mA＝98.2Ω；

a、考虑到电阻器误差范围±5%，功率电阻最少电阻值不低于103.1Ω；

b、若该开关电源(锂电池组)立即用以风险场地时,充电电池与功率电阻务必总体封装形式为一体,避免充电电池立即短路故障。

c、电阻器电源的本安对策：是由限定进到来调节火苗能量。

2、简单电容电路：

点评一个用以Ⅰ类场地实质电源电路的安全系数。电路由一个30V锂电池组与靠谱元器件10KΩ电阻器、10uf电力电容器联接所组成的。(在这个例子中，30V和10uf值取最大值, 10KΩ阻值取最小值)

（1）本安防爆配电柜电路：

a、充电电池最高电压Uo＝30V,充电电池较大短路容量Io＝Uo/R＝30V/10KΩ＝3mA；

b、取安全性能K＝1.5, Ik＝1.5×3mA＝4.5mA；

c、查A1曲线图(I), 30V相匹配最少引燃电流量Imain＝700mA；

d、鉴定：由于Ik(4.5mA)远远小于Imain(700mA),安全性能超过100倍,因此,该开关电源是安全体系的。

（2）本安防爆配电柜电力电容器：

a、C＝10uf，U＝30V；

b、取安全性能K＝1.5, Uk＝1.5×30V＝45V；

c、查A2曲线图(I), 10uf相匹配最少引燃工作电压Vmain＝26V；

d、鉴定：由于Uk(45V)超过Umain(26V),因此,该电源电路并不是安全体系的；

e、改动计划方案；

计划方案1:电容值不会改变，减少工作电压:

由于C＝10uf，相匹配最少引燃工作电压Vmain＝26V，因此工作电压应减少为Uk＝Vmain(26V)/1.5＝26V/1.5＝17.3V

计划方案2:电流值不会改变，减少电容值:

由于U＝30V，取安全性能K＝1.5, Uk＝1.5×30V＝45V，查A2曲线图(I), 45V最少引燃工作电压相对应的最少电容值为3uf

计划方案3:电容器、电流值不会改变，电容器串联靠谱电阻器(取R＝5.6Ω):

由于U＝30V，取安全性能K＝1.5, Uk＝1.5×30V＝45V，查A2曲线图(I),依据10uf＋5.6这一条曲线图，获得最少引燃工作电压(Umain)为48V，由于Uk(45V)低于Umain(48V)，因此，该线路是安全体系的。

如图所示，假设由一个ⅡC电源电路，是通过一个20V锂电池组与靠谱元器件300Ω功率电阻所组成的开关电源，同时向一个1100Ω、100mH的电感防爆开关，点评该电源的本安特性。

该例子中，300Ω和1100Ω取为极小值，100mH取为最高值，锂电池组的最高电压假设为22V。

1、防爆配电柜电路：

(1)充电电池最高电压Uo＝22V,充电电池较大短路容量Io＝Uo/R＝22V/300＝73.3mA(忽视充电电池内组)；

(2)取安全性能K＝1.5, Ik＝1.5×73.3mA＝110mA；

(3)查A1曲线图(ⅡC), 22V相匹配最少引燃电流量Imain＝337mA；

(4)鉴定：由于Ik(110mA)低于Imain(337mA),因此,该开关电源是安全体系的；

2、防爆配电柜电感：

(1)电感器里的峰值电流I＝Uo/R＝22V/300＋1100＝15.7mA；

(2)取安全性能K＝1.5, Ik＝1.5×15.7mA＝23.6mA；

(3)查A4曲线图(ⅡC), 100mH相匹配最少引燃电流量Imain＝28mA；

(4)鉴定：由于Ik(23.6mA)低于Imain(28mA),因此,该线路是安全体系的；

电感电路的本安对策：尽可能减少电源的电感量或电流，当仍不符合要求时，电感器两边可并接分离防御性元器件，而且还要双(三)重化,并和电感器浇封为一体。

比如:电感器两边可并接续流二极管防御性元器件，ib级别需双向化，ia级别需三重化。

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