在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備中，常運(yùn)用不同型號的熔斷器中止電路的過載保護(hù)和短路保護(hù)，以及各種半導(dǎo)體器材組成電路的不同功用環(huán)節(jié)。不管什么情況，這些元器材都應(yīng)該符合下面的相應(yīng)懇求。

1.熔斷器

一般情況下，熔斷器是由熔斷體和它的支撐件組成的。

在定義熔斷器的額定電流時(shí)，一般有兩種電流：支撐件的額定電流和熔斷體的額定電流。

熔斷器的額定電流便是指支撐件的額定電流。

熔斷體的額定電流便是指熔斷器內(nèi)裝熔斷體(熔絲)的額定電流，可以有幾個(gè)，可是都不答應(yīng)大于支撐件的額定電流。例如，關(guān)于一個(gè)額定電流為10A的熔斷器來說，它答應(yīng)的熔斷體的額定電流有10A、6A和4A三個(gè)層次。一般情況下，關(guān)于這種熔斷器，在選擇熔斷體的額定電流時(shí)，人們應(yīng)該根據(jù)被保護(hù)電路的性質(zhì)來選擇4A或6A，最多也不能逾越10A。

熔斷器的額定電壓則只需一個(gè)，關(guān)于熔斷體和支撐件，是不合的。

在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備中，當(dāng)熔斷器用來保護(hù)相應(yīng)電路時(shí)，則熔斷器應(yīng)該可以接連地通過1.7L的電流(其間，L是指熔斷體的額定電流，在穩(wěn)定的負(fù)載情況下，可以是電路的額定電流);熔斷器的時(shí)刻-電流特性應(yīng)該確保在被保護(hù)電路出現(xiàn)瞬態(tài)值之前將熔斷體熔斷;并且，熔斷器(熔斷體)的極限分?jǐn)嗖鸥蓱?yīng)該可以快速地分?jǐn)嚯娐分谢蛟S出現(xiàn)的最大預(yù)期短路電流(在電壓為250V的電路中，這個(gè)電流選用1500A)。

一般認(rèn)為，熔斷器的時(shí)刻.電流特性首要用于被保護(hù)電路的過載保護(hù);熔斷器的極限分?jǐn)嗖鸥墒滓糜诒槐Ｗo(hù)電路的短路保護(hù)。

在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備和電路中，熔斷器的額定電壓，不應(yīng)該小于或許施加在相關(guān)設(shè)備的非本質(zhì)安全接線端子上的最高電壓或施加在本質(zhì)安全電路接線端子上的最大輸入電壓(Ui)。

 

圖1熔斷器的時(shí)刻一電流特性曲線

1-時(shí)刻-電流特性;2-被保護(hù)元件的瞬態(tài)值

熔斷器的極限分?jǐn)嗖鸥刹粦?yīng)該小于所裝置電路的最大預(yù)期短路電流。不同的熔斷體具有不一樣的極限分?jǐn)嗖鸥?。假若極限分?jǐn)嗖鸥尚∮谧畲箢A(yù)期短路電流，當(dāng)電路出現(xiàn)短路缺點(diǎn)時(shí)，熔斷體就會(huì)霎時(shí)熔融汽化，發(fā)生爆炸，形成非常嚴(yán)重的成果。所以，有時(shí)分，人們?yōu)榱舜_保熔斷器的極限分?jǐn)嗖鸥纱笥陔娐返淖畲箢A(yù)期短路電流，常常在電路中運(yùn)用限流元件來約束最大預(yù)期短路電流，例如，人們可以運(yùn)用可靠限流電阻器作為這種限流元件。此刻，它的額定值不得小于：

·電流：1.5×1.7in。

·電壓：Um或U。

·功率：1.5×(1.7In)2R。

R—可靠限流電阻器的電阻值(Q)。

下面舉例說明運(yùn)用可靠限流電阻器作為限流元件時(shí)電阻值的核算。

【例】假定運(yùn)用熔斷器來保護(hù)某一電路，熔斷器熔斷體的額定電流為0.1A，極限分?jǐn)嗖鸥蔀?/span>750A，最高電壓為250V。

根據(jù)歐姆定律核算可知，可靠限流電阻器的電阻值為

R≥250V/750A≈0.33Q

于是，可靠限流電阻器的耗散功率值為

P≥1.5×(1.7×0.1)2×0.33W≈0.02W

這樣，就可以根據(jù)電阻器的產(chǎn)品樣本選用符合這一懇求的適合的電阻器。

事實(shí)上，在熔斷器保護(hù)的電路中接入可靠限流電阻器并不會(huì)對電路的正常工作產(chǎn)生不利的影響。

這兒應(yīng)該指出的是，當(dāng)熔斷器用于“ia”級、“ib”級設(shè)備和電路中作為保護(hù)器材，且在爆炸性氣體環(huán)境中運(yùn)用時(shí)，它應(yīng)該被澆封起來。

2.半導(dǎo)體器材

(1)半導(dǎo)體器材

這兒所說的半導(dǎo)體器材，首要是指半導(dǎo)體二極管(包括齊納二極管)、聯(lián)接成二極管運(yùn)用的半導(dǎo)晶體管、晶閘管以及其他等效的半導(dǎo)體器材。

這些半導(dǎo)體器材，在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備及其相關(guān)設(shè)備中，可以被聯(lián)接成并聯(lián)限壓器和(或)串聯(lián)限流器。在相關(guān)設(shè)備中運(yùn)用時(shí)，這些器材還應(yīng)該可以承受電路中溝通峰值電壓或最大直電壓除以串聯(lián)的可靠限流電阻器的電阻值所得的電流。

當(dāng)半導(dǎo)體器材用作并聯(lián)限壓器時(shí)，它們應(yīng)該可以承受缺點(diǎn)狀態(tài)下在其裝置處或許出現(xiàn)的最大缺點(diǎn)電流乘以相應(yīng)安全系數(shù)的電流值。

①二極管、晶體管、晶閘管等器材的正向額定電流，關(guān)于“ia”級和“ib”級設(shè)備，不得小于或許的最大缺點(diǎn)電流的1.5倍值;關(guān)于“ic”級設(shè)備，不得小于或許的最大缺點(diǎn)電流值。

②齊納二極管的結(jié)額定耗散功率不得小于齊納耗散功率的1.5倍值。它的正向額定電流，關(guān)于“ia”級和“ib”級設(shè)備，不得小于或許的最大缺點(diǎn)電流的1.5倍值;關(guān)于“ic”級設(shè)備，不得小于或許的最大缺點(diǎn)電流值。

當(dāng)設(shè)備的輸入電路和輸出電路都是本質(zhì)安全型電路時(shí)，關(guān)于“ia”級設(shè)備，運(yùn)用兩只這樣的半導(dǎo)體器材作為并聯(lián)限壓器被認(rèn)為是可靠組件。

關(guān)于“ia”級相關(guān)設(shè)備，運(yùn)用三只晶閘管作為并聯(lián)限壓器被認(rèn)為是可靠組件。

不管是什么情況，作為并聯(lián)限壓器運(yùn)用時(shí)，這樣的半導(dǎo)體器材都應(yīng)該承受電路中或許出現(xiàn)的瞬態(tài)效應(yīng)。

當(dāng)半導(dǎo)體器材用作串聯(lián)限流器時(shí)，在“ia”級設(shè)備中人們應(yīng)該選用三只半導(dǎo)體二極管組成堵塞保護(hù)環(huán)節(jié)，不應(yīng)該運(yùn)用其他的半導(dǎo)體器材，由于“ia”級設(shè)備是答應(yīng)運(yùn)用在0區(qū)的，并且電路又或許隨時(shí)出現(xiàn)瞬態(tài)效應(yīng)，哪怕是暫時(shí)的。

可是，在“ib”級和“ic”級設(shè)備中，人們可以運(yùn)用一切的半導(dǎo)體器材組成串聯(lián)限流器。

(2)瞬態(tài)效應(yīng)

在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備和電路的相關(guān)設(shè)備中，半導(dǎo)體器材應(yīng)該可以承受電路中或許出現(xiàn)瞬態(tài)效應(yīng)。這種瞬態(tài)效應(yīng)常常是由于電源電壓(溝通的或直流的)的遽然變化和開關(guān)器材(例如，晶閘管半導(dǎo)體器材)的“開”與“關(guān)”惹起的。

在電路中的這種瞬態(tài)效應(yīng)有或許要挾著電路的本質(zhì)安全性能。

例如，用一只晶閘管半導(dǎo)體器材與負(fù)載并聯(lián)來保護(hù)這個(gè)負(fù)載。當(dāng)電源有一個(gè)瞬態(tài)電壓行將施加在負(fù)載上時(shí)，晶閘管應(yīng)該阻攔這個(gè)電壓。可是，由于晶閘管和相關(guān)檢測電路的響應(yīng)時(shí)刻相對較大，于是，在檢測到觸發(fā)信號并使晶閘管導(dǎo)通之前，瞬態(tài)電壓就曾經(jīng)施加在這個(gè)負(fù)載上了。當(dāng)然，還有一些其他的比如，例如，在限流開關(guān)動(dòng)作之前就或許有一個(gè)大的電流竄入負(fù)載，等等。

因而，國度標(biāo)準(zhǔn)GB3836.4爆炸性環(huán)境第4部分：由本質(zhì)安全型“i”保護(hù)的設(shè)備規(guī)矩，這種瞬態(tài)效應(yīng)所帶著的能量不應(yīng)該逾越：

關(guān)于Ⅰ類設(shè)備，260μJ;

關(guān)于ⅡA級設(shè)備，160μJ;

關(guān)于ⅡB級設(shè)備，80μJ;

關(guān)于ⅡC級設(shè)備，20μJ。

當(dāng)瞬態(tài)效應(yīng)所帶著的能量不逾越上述值時(shí)，瞬態(tài)電壓和(或)瞬態(tài)電流可以逾越相應(yīng)的安全數(shù)值(參見國度標(biāo)準(zhǔn)GB3836.4《爆炸性環(huán)境第4部分：由本質(zhì)安全型“i”保護(hù)的設(shè)備的數(shù)據(jù)表)。

這種瞬態(tài)能量可以通過試驗(yàn)用高速存儲(chǔ)示波器來求得，而不適合用火花點(diǎn)著試驗(yàn)中止試驗(yàn)考證，由于這個(gè)瞬態(tài)能量出現(xiàn)的時(shí)刻太短，且數(shù)值很小。

這兒以ⅡB級的防爆電器設(shè)備為例來說明這種瞬態(tài)能量的檢測方法。

【例】試驗(yàn)用一個(gè)數(shù)值為18V的供電電壓通過一個(gè)限流開關(guān)向一個(gè)齊納負(fù)載(齊納電壓為14.5V)供電。試驗(yàn)電路如圖2所示。檢測并核算此刻電路或許出現(xiàn)的瞬態(tài)能量。

從國度標(biāo)準(zhǔn)GB3836.4《爆炸性環(huán)境第4部分：由本質(zhì)安全型“i”保護(hù)的設(shè)備的數(shù)據(jù)表中得知，關(guān)于ⅡB級設(shè)備，當(dāng)電壓為18V時(shí)，答應(yīng)的最大電流是1.66A。試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)人員調(diào)整電路的電流等于1.66A。此刻，電路處于正常的工作狀態(tài)。

當(dāng)電路發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，例如，由于某種緣由使通過電路的電流遽然地添加，在限流開關(guān)斷開之前就會(huì)有一個(gè)較大的電流疊加在1.66A上。試驗(yàn)用高速存儲(chǔ)示波器記載這個(gè)電流的變化(起伏和時(shí)刻)情況，如圖3所示。

 

圖2瞬態(tài)能量測驗(yàn)電路表示圖

1-梭試電路;2-限流開關(guān);3-穩(wěn)壓二極管;4-高速存儲(chǔ)示波器

 

圖3瞬態(tài)電流的波形圖

I0一電流的安全規(guī)?！?/span>t1—t2—瞬態(tài)電流效果的時(shí)刻段

從圖3中可以看出，圖中暗影部分便是瞬態(tài)電流幅值隨時(shí)刻變化的波形，它疊加在1.66A之上。在核算出這個(gè)面積之后，將它與供電電壓相乘即可得到瞬態(tài)效應(yīng)所帶著的瞬態(tài)能量。

試驗(yàn)成果通知咱們，被試電路的瞬態(tài)能量q=81，大于標(biāo)準(zhǔn)懇求的最大值(80)，因而，被試電路不合格。

這兒需求特別留意的是，在這種試驗(yàn)電路中，要最大限度地減小試驗(yàn)設(shè)備對測驗(yàn)成果形成的影響(示波器是這個(gè)試驗(yàn)的關(guān)鍵設(shè)備，分辨率要高)，由于所測驗(yàn)的能量太小。

在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備內(nèi)部，這種瞬態(tài)效應(yīng)的影響比擬小，因而，可以疏忽。

3.壓電器材

在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備及其相關(guān)設(shè)備中，有時(shí)分，人們根據(jù)需求常常運(yùn)用一種被稱作壓電器材的元件。

所謂壓電器材，是一種用壓電材料制成的器材。壓電材料，例如，壓電陶瓷、壓電晶體材料、高分子壓電材料等，可以在外力效果下由機(jī)械變形產(chǎn)生電場，也可以在電場效果下由電場力產(chǎn)活力械變形。這種固有的機(jī)電耦合效應(yīng)使得壓電材料在工程中取得遍及的使用。

例如，運(yùn)用壓電材料制成的壓電濾波器、壓電晶體振蕩器、壓電換能器、壓力(加速度)傳感器等，便是這兒所說的壓電器材。

本質(zhì)安全電路中，壓電器材的安全性能首要是用沖擊試驗(yàn)的方法來測定。在這種試驗(yàn)中，試驗(yàn)人員應(yīng)該檢測壓電器材的電容量(c)和端電壓(u)。

在分別中止的兩次沖擊試驗(yàn)中測得的電容量和端電壓值中較大者，作為它的電容量和端電壓。

在實(shí)踐測得的端電壓條件下，壓電器材中晶體電容器存儲(chǔ)的最大能量(1/2CU2)不應(yīng)該大于下列值：

·關(guān)于Ⅰ類設(shè)備，1500μJ;

·關(guān)于ⅡA級設(shè)備，950μJ;

·關(guān)于ⅡB級設(shè)備，250μJ;

·關(guān)于Ⅱc級設(shè)備，50μJ。

在壓電器材實(shí)踐使用時(shí)，可以運(yùn)用限能保護(hù)元件來約束它的輸出能量。例如，在壓件兩端串聯(lián)可靠限流電阻器或(和)并聯(lián)限壓元件就可以約束它的能量。