简单本安电路设计.doc

本安型简单直流电路设计为能清晰说明本安电路的设计思路和方法，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100～300μS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 （1-1）式中 E—电路电源电压，V；—电源内阻，Ω；—线路及负载电阻，Ω；事故状态下的短路电流 （1-2）式中 ——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： k1Ig≤IB （1-3） k1ug≤uB （1-4） k2Id≤IB （1-5） k2ud≤uB （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： （1-7）式中 E——电源电势，V；——干电池或畜电池本身的内阻，Ω例1-1 图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图1-9例1-1图≈141mA取安全系数=2，=282mA查曲线图1-1，得到最小点燃电流=1.24A 故障工作状态下的短路电流（a、b端短路）I2为=480 mA取安全系数k2=1.5，得k2I2=720mA查曲线图1-1，得最小点燃电流IB=1.24A将上列数值按式(1-3)和(1-5)验算，知本线路符合本安要求，两种情况均小于最小点燃电流。