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防爆電器常識(shí)
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綜合性電路安全火花性能的分析與評(píng)價(jià)
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| 發(fā)布時(shí)間：
2018/7/20 |
對(duì)于綜合性電路安全火花性能的分析與評(píng)價(jià)，依然采用上述方法，現(xiàn)舉例予以說明。
這里分析和評(píng)價(jià)的電路是一個(gè)控制系統(tǒng)的一部分，是一個(gè)精度比較高的電源，而且，這個(gè)電源的負(fù)載是電阻性的。它由電源變壓器、橋式整流環(huán)節(jié)、集成器、安全柵和一個(gè)濾波環(huán)節(jié)、集成穩(wěn)壓器組成。設(shè)備的防爆標(biāo)ExiaIIC Ga。
圖 綜合性電路
在這個(gè)電路中，電源部分和安全柵(關(guān)聯(lián)設(shè)備)設(shè)置在非危險(xiǎn)場(chǎng)所。
對(duì)這個(gè)電路的分析和評(píng)價(jià)，原則上，仍然采用上述的方法，分為以下三部分進(jìn)行。
1.電源部分
電源部分由電源變壓器(T)將市電220V降至24V，經(jīng)橋式整流環(huán)節(jié)整流、濾波，并聯(lián)后供給安全柵的非本質(zhì)安全端。
這里的電源變壓器是可靠組件。對(duì)于本質(zhì)安全電路來說，施加在電源變壓器一次側(cè)可能
高電壓(乩)為250V。
2.關(guān)聯(lián)設(shè)備部分
安全柵作為關(guān)聯(lián)設(shè)備，在電路中起到“隔離危險(xiǎn)能量”的作用，防爆正壓柜即在電路從非危險(xiǎn)場(chǎng)所進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所時(shí)將非危險(xiǎn)場(chǎng)所的“危險(xiǎn)”能量限制到符合危險(xiǎn)場(chǎng)所需要的“安全”能量后傳入危險(xiǎn)場(chǎng)所。
它被認(rèn)為是可靠組件。
在這個(gè)電路中，安全柵可能承受的最高電壓(乩)，即施加在安全柵非本質(zhì)安全端子上會(huì)使本質(zhì)安全性能失效的最高電壓，應(yīng)該是電源變壓器一次側(cè)可能承受的最高電壓，250V計(jì)。
安全柵的額定值為，最高輸出電壓Uo=28V；最大輸出電流Io=93mA。
從圖6.21中可以查到，對(duì)于U C級(jí)電阻性電路，當(dāng)電壓U=28V時(shí)，相對(duì)應(yīng)的最小點(diǎn)為=180mA。
當(dāng)取1.5倍安全系數(shù)時(shí)，則它的修正最小點(diǎn)燃電流為
180mA／1.5
=120mA
這個(gè)電流依然大于安全柵的最大輸出電流10=93mA。
由此可見，安全柵本質(zhì)安全端的輸出滿足電路的本質(zhì)安全性能。
3.負(fù)載部分
這里所謂的負(fù)載是指安全柵輸出端，即本質(zhì)安全端子以后的部分，包括濾波環(huán)節(jié)和集成穩(wěn)定。
(1)確定電路的最不利條件
在這部分電路中，電感器電感值均為1.5mH(最大)；電容器c0、c4和c，的電容為0.01mH(最大)；電阻器R為可靠限流元件，電阻值為250Q(最小)。
這些數(shù)值均被認(rèn)為是電路的最不利條件。
(2)確定故障條件下的安全火花性能
1)假定集成穩(wěn)壓器損壞而對(duì)地短路集成穩(wěn)壓器損壞而對(duì)地短路，是一個(gè)非計(jì)數(shù)故障。
這時(shí)，由于電阻器R：的限流作用，使得流過電感器￡。和￡的最大可能電流為
=28V／250Q
=112mA
當(dāng)對(duì)這個(gè)電流施加1.5倍安全系數(shù)時(shí)，則流過電感器的修正最大可能電流為
=112mA×1.5
=168mA
從圖6.26中可以查出，當(dāng)電感值為3mH時(shí)，相對(duì)應(yīng)的最小點(diǎn)燃電流為180mA。
此時(shí)流過電感器的修正最大可能電流為168mA，小于最小點(diǎn)燃電流(180mA)。
因而，在這種故障情況下，電路也是符合本質(zhì)安全性能要求的。
2)假設(shè)導(dǎo)線連接等發(fā)生短路
在電路的本質(zhì)安全部分中，假設(shè)導(dǎo)線連接(包括印制導(dǎo)線)、電氣間隙、爬電距離等發(fā)生了路故障(這種故障為計(jì)數(shù)故障)，則電路中的各個(gè)電容器就可能成為并聯(lián)狀，這是電容器可能出現(xiàn)的最嚴(yán)重的故障狀態(tài)。
當(dāng)對(duì)安全柵的輸出電壓施加1.5安全系數(shù)時(shí)，則此時(shí)修正后的電壓為
從圖6.23中可以查出，對(duì)于Ⅱc級(jí)電容性電路，當(dāng)電壓為42V時(shí)，相對(duì)應(yīng)的能夠引起點(diǎn)燃阻小電容值為0.08uF。而此時(shí)，在故障狀態(tài)下電路的等效電容值為0.031uF，遠(yuǎn)小于0.08ILLF。
由此可見，在這種故障狀態(tài)下，電路仍然符合本質(zhì)防爆電器安全性能要求。
這里需要指出的是，在上述分析和評(píng)價(jià)中，沒有嚴(yán)格按照第6.5.1節(jié)所述的分析步驟，而是簡(jiǎn)化分析方法。通常情況下，在分析和評(píng)價(jià)綜合性電路(包括電阻器、電容器、電感器和k元器件)時(shí)，人們可以采用這種簡(jiǎn)化分析法。例如，在上述分析中，沒有對(duì)正常工作狀態(tài)電路進(jìn)行分析，而僅僅分析了可能發(fā)生最嚴(yán)重的故障狀態(tài)下的電路。顯然，電路在故障狀態(tài)夠滿足本質(zhì)安全性能，在正常工作狀態(tài)下也不應(yīng)該發(fā)生點(diǎn)燃。
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