在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備中，常運(yùn)用不同類(lèi)型的熔斷器間斷電路的過(guò)載維護(hù)和短路維護(hù)，以及各種半導(dǎo)體器件組成電路的不同功用環(huán)節(jié)。不論什么情況，這些元器件都應(yīng)該符合下面的相應(yīng)要求。

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。

在界說(shuō)熔斷器的額外電流時(shí)，一般有兩種電流：支撐件的額外電流和熔斷體的額外電流。

熔斷器的額外電流就是指支撐件的額外電流。

熔斷體的額外電流就是指熔斷器內(nèi)裝熔斷體(熔絲)的額外電流，能夠有幾個(gè)，但是都不容許大于支撐件的額外電流。例如，關(guān)于一個(gè)額外電流為10A的熔斷器來(lái)說(shuō)，它容許的熔斷體的額外電流有10A、6A和4A三個(gè)層次。一般情況下，關(guān)于這種熔斷器，在挑選熔斷體的額外電流時(shí)，人們應(yīng)該依據(jù)被維護(hù)電路的性質(zhì)來(lái)挑選4A或6A，最多也不能跨越10A。

熔斷器的額外電壓則只需一個(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(lái)維護(hù)相應(yīng)電路時(shí)，則熔斷器應(yīng)該能夠接連地經(jīng)過(guò)1.7L的電流(其間，L是指熔斷體的額外電流，在穩(wěn)定的負(fù)載情況下，能夠是電路的額外電流);熔斷器的時(shí)間-電流特性應(yīng)該保證在被維護(hù)電路呈現(xiàn)瞬態(tài)值之前將熔斷體熔斷;而且，熔斷器(熔斷體)的極限分?jǐn)嗖湃A應(yīng)該能夠快速地分?jǐn)嚯娐分谢蛟S呈現(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)。

一般以為，熔斷器的時(shí)間.電流特性首要用于被維護(hù)電路的過(guò)載維護(hù);熔斷器的極限分?jǐn)嗖湃A首要用于被維護(hù)電路的短路維護(hù)。

在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備和電路中，熔斷器的額外電壓，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)間一電流特性曲線

1-時(shí)間-電流特性;2-被維護(hù)元件的瞬態(tài)值

熔斷器的極限分?jǐn)嗖湃A不應(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)嗖湃A。假若極限分?jǐn)嗖湃A小于最大預(yù)期短路電流，當(dāng)電路呈現(xiàn)短路缺陷時(shí)，熔斷體就會(huì)瞬間熔融汽化，發(fā)生爆炸，形成十分嚴(yán)峻的成果。所以，有時(shí)分，人們?yōu)榱吮ＷC熔斷器的極限分?jǐn)嗖湃A大于電路的最大預(yù)期短路電流，常常在電路中運(yùn)用限流元件來(lái)束縛最大預(yù)期短路電流，例如，人們能夠運(yùn)用牢靠限流電阻器作為這種限流元件。此時(shí)，它的額外值不得小于：

·電流：1.5×1.7in。

·電壓：Um或U。

·功率：1.5×(1.7In)2R。

R—牢靠限流電阻器的電阻值(Q)。

下面舉例說(shuō)明運(yùn)用牢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(lái)維護(hù)某一電路，熔斷器熔斷體的額外電流為0.1A，極限分?jǐn)嗖湃A為750A，最高電壓為250V。

依據(jù)歐姆定律核算可知，牢靠限流電阻器的電阻值為

R≥250V/750A≈0.33Q

所以，牢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，就能夠依據(jù)電阻器的產(chǎn)品樣本選用符合這一央求的合適的電阻器。

事實(shí)上，在熔斷器維護(hù)的電路中接入牢靠限流電阻器并不會(huì)對(duì)電路的正常作業(yè)發(fā)生晦氣的影響。

這兒應(yīng)該指出的是，當(dāng)熔斷器用于“ia”級(jí)、“ib”級(jí)設(shè)備和電路中作為維護(hù)器件，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(lái)。

2.半導(dǎo)體器件

(1)半導(dǎo)體器件

這兒所說(shuō)的半導(dǎo)體器件，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)體器件。

這些半導(dǎo)體器件，在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備及其相關(guān)設(shè)備中，能夠被聯(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)，這些器件還應(yīng)該能夠接受電路中交流峰值電壓或最大直電壓除以串聯(lián)的牢靠限流電阻器的電阻值所得的電流。

當(dāng)半導(dǎo)體器件用作并聯(lián)限壓器時(shí)，它們應(yīng)該能夠接受缺陷狀態(tài)下在其裝置處或許呈現(xiàn)的最大缺陷電流乘以相應(yīng)安全系數(shù)的電流值。

①二極管、晶體管、晶閘管等器件的正向額外電流，關(guān)于“ia”級(jí)和“ib”級(jí)設(shè)備，不得小于或許的最大缺陷電流的1.5倍值;關(guān)于“ic”級(jí)設(shè)備，不得小于或許的最大缺陷電流值。

②齊納二極管的結(jié)額外耗散功率不得小于齊納耗散功率的1.5倍值。它的正向額外電流，關(guān)于“ia”級(jí)和“ib”級(jí)設(shè)備，不得小于或許的最大缺陷電流的1.5倍值;關(guān)于“ic”級(jí)設(shè)備，不得小于或許的最大缺陷電流值。

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(jí)設(shè)備，運(yùn)用兩只這樣的半導(dǎo)體器件作為并聯(lián)限壓器被以為是牢靠組件。

關(guān)于“ia”級(jí)相關(guān)設(shè)備，運(yùn)用三只晶閘管作為并聯(lián)限壓器被以為是牢靠組件。

不論是什么情況，作為并聯(lián)限壓器運(yùn)用時(shí)，這樣的半導(dǎo)體器件都應(yīng)該接受電路中或許呈現(xiàn)的瞬態(tài)效應(yīng)。

當(dāng)半導(dǎo)體器件用作串聯(lián)限流器時(shí)，在“ia”級(jí)設(shè)備中人們應(yīng)該選用三只半導(dǎo)體二極管組成阻塞維護(hù)環(huán)節(jié)，不應(yīng)該運(yùn)用其他的半導(dǎo)體器件，因?yàn)?/span>“ia”級(jí)設(shè)備是容許運(yùn)用在0區(qū)的，而且電路又或許隨時(shí)呈現(xiàn)瞬態(tài)效應(yīng)，哪怕是暫時(shí)的。

但是，在“ib”級(jí)和“ic”級(jí)設(shè)備中，人們能夠運(yùn)用一切的半導(dǎo)體器件組成串聯(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)體器件應(yīng)該能夠接受電路中或許呈現(xiàn)瞬態(tài)效應(yīng)。這種瞬態(tài)效應(yīng)常常是因?yàn)殡娫措妷?/span>(交流的或直流的)的遽然改變和開(kāi)關(guān)器件(例如，晶閘管半導(dǎo)體器件)的“開(kāi)”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)體器件與負(fù)載并聯(lián)來(lái)維護(hù)這個(gè)負(fù)載。當(dāng)電源有一個(gè)瞬態(tài)電壓即將施加在負(fù)載上時(shí)，晶閘管應(yīng)該阻撓這個(gè)電壓。但是，因?yàn)榫чl管和相關(guān)檢測(cè)電路的響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較大，所以，在檢測(cè)到觸發(fā)信號(hào)并使晶閘管導(dǎo)通之前，瞬態(tài)電壓就從前施加在這個(gè)負(fù)載上了。當(dāng)然，還有一些其他的比方，例如，在限流開(kāi)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。

因此，國(guó)度規(guī)范GB3836.4爆炸性環(huán)境第4部分：由本質(zhì)安全型“i”維護(hù)的設(shè)備規(guī)則，這種瞬態(tài)效應(yīng)所帶著的能量不應(yīng)該跨越：

關(guān)于Ⅰ類(lèi)設(shè)備，260μJ;

關(guān)于ⅡA級(jí)設(shè)備，160μJ;

關(guān)于ⅡB級(jí)設(shè)備，80μJ;

關(guān)于ⅡC級(jí)設(shè)備，20μJ。

當(dāng)瞬態(tài)效應(yīng)所帶著的能量不跨越上述值時(shí)，瞬態(tài)電壓和(或)瞬態(tài)電流能夠跨越相應(yīng)的安全數(shù)值(拜見(jiàn)國(guó)度規(guī)范GB3836.4《爆炸性環(huán)境第4部分：由本質(zhì)安全型“i”維護(hù)的設(shè)備的數(shù)據(jù)表)。

這種瞬態(tài)能量能夠經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)用高速存儲(chǔ)示波器來(lái)求得，而不合適用火花點(diǎn)著實(shí)驗(yàn)間斷實(shí)驗(yàn)考證，因?yàn)檫@個(gè)瞬態(tài)能量呈現(xiàn)的時(shí)間太短，且數(shù)值很小。

這兒以ⅡB級(jí)的防爆電器設(shè)備為例來(lái)說(shuō)明這種瞬態(tài)能量的檢測(cè)辦法。

【例】實(shí)驗(yàn)用一個(gè)數(shù)值為18V的供電電壓經(jīng)過(guò)一個(gè)限流開(kāi)關(guān)向一個(gè)齊納負(fù)載(齊納電壓為14.5V)供電。實(shí)驗(yàn)電路如圖2所示。檢測(cè)并核算此時(shí)電路或許呈現(xiàn)的瞬態(tài)能量。

從國(guó)度規(guī)范GB3836.4《爆炸性環(huán)境第4部分：由本質(zhì)安全型“i”維護(hù)的設(shè)備的數(shù)據(jù)表中得知，關(guān)于ⅡB級(jí)設(shè)備，當(dāng)電壓為18V時(shí)，容許的最大電流是1.66A。實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員調(diào)整電路的電流等于1.66A。此時(shí)，電路處于正常的作業(yè)狀態(tài)。

當(dāng)電路發(fā)生缺陷時(shí)，例如，因?yàn)槟撤N緣由使經(jīng)過(guò)電路的電流遽然地增加，在限流開(kāi)關(guān)斷開(kāi)之前就會(huì)有一個(gè)較大的電流疊加在1.66A上。實(shí)驗(yàn)用高速存儲(chǔ)示波器記載這個(gè)電流的改變(崎嶇和時(shí)間)情況，如圖3所示。

 

圖2瞬態(tài)能量測(cè)驗(yàn)電路表示圖

1-梭試電路;2-限流開(kāi)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)電流作用的時(shí)間段

從圖3中能夠看出，圖中暗影部分就是瞬態(tài)電流幅值隨時(shí)間改變的波形，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。

實(shí)驗(yàn)成果告訴我們，被試電路的瞬態(tài)能量q=81，大于規(guī)范央求的最大值(80)，因此，被試電路不合格。

這兒需求特別留心的是，在這種實(shí)驗(yàn)電路中，要最大極限地減小實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)測(cè)驗(yàn)成果形成的影響(示波器是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵設(shè)備，分辨率要高)，因?yàn)樗鶞y(cè)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)的影響比較小，因此，能夠忽略。

3.壓電器件

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，人們依據(jù)需求常常運(yùn)用一種被稱作壓電器件的元件。

所謂壓電器件，是一種用壓電資料制成的器件。壓電資料，例如，壓電陶瓷、壓電晶體資料、高分子壓電資料等，能夠在外力作用下由機(jī)械變形發(fā)生電場(chǎng)，也能夠在電場(chǎng)作用下由電場(chǎng)力產(chǎn)活力械變形。這種固有的機(jī)電耦合效應(yīng)使得壓電資料在工程中取得遍及的使用。

例如，運(yùn)用壓電資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，就是這兒所說(shuō)的壓電器件。

本質(zhì)安全電路中，壓電器件的安全性能首要是用沖擊實(shí)驗(yàn)的辦法來(lái)測(cè)定。在這種實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)該檢測(cè)壓電器件的電容量(c)和端電壓(u)。

在分別間斷的兩次沖擊實(shí)驗(yàn)中測(cè)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(cè)得的端電壓條件下，壓電器件中晶體電容器存儲(chǔ)的最大能量(1/2CU2)不應(yīng)該大于下列值：

·關(guān)于Ⅰ類(lèi)設(shè)備，1500μJ;

·關(guān)于ⅡA級(jí)設(shè)備，950μJ;

·關(guān)于ⅡB級(jí)設(shè)備，250μJ;

·關(guān)于Ⅱc級(jí)設(shè)備，50μJ。

在壓電器件實(shí)踐使用時(shí)，能夠運(yùn)用限能維護(hù)元件來(lái)束縛它的輸出能量。例如，在壓件兩頭串聯(lián)牢靠限流電阻器或(和)并聯(lián)限壓元件就能夠束縛它的能量。