本安电源主电路

本质安全电路设计要求发布时间：2009-8-26 16:21:16 阅读：935次本质安全电路设计要求本质安全型：是指电路、系统及设备在正常状态下和规定的故障状态下，产生的任何电火花或任何热效应都不能引起规定的爆炸混合物爆炸的电气设备。

这个定义中的正常状态是指电气设备在设计规定条件下的正常工作（试验时在试验装置中产生的短路或断路视为正常状态）；故障状态是指在试电路，非保护性元件损坏或产生短路、断路、接地及电源故障等情况。

这种设备的防爆原理，就是设法减小电路火花的能量及元件上的温度（其方法就是降低电源电压、减小电路电流，采用适当的电气元件及其参数），使其不能点燃矿井中爆炸混合物，达到防爆的目的。

由于这类设备产生的明火花不点燃爆炸性混合物，因此它的优点很多，体积小、重量轻，便于携带，而且安全程度高。

要使电路火花不点燃爆炸性混合物，那么这种电路就只能是弱电系统。

因此，本质安全型电气系统和设备，主要是用于控制、通讯、信号、测量、和监视方面。

一、基本要求本质安全电路应满足以下基本要求：1．本安电路与非本安电路在同一隔爆外壳内布置时，最基本要求是分开布置。

为了保证本安型系统的安全，免受非本安系统的影响，要求分开布置是非常必要的。

在产品设计和装配中，必须注意这个问题。

然而，由于在隔爆外壳内空间和位置都受到了限制，所以分开布置也只能是相对的，不是绝对的。

我们应该在有限的空间内合理布置，力求本安系统与非本安系统分开要符合GB3836.4-2000的要求。

为了保证质量，除了外观检查外，还应把本安参数检查耐压试验列入产品出厂试验项目。

一般，当本安系统与非本安系统在电路上有连接时，应采取隔离措施，并按标准进行耐压试验。

其次，为了易于辨别，安全火花电路用的连接导线用蓝色，接线端子应有“i”标志。

2．本质安全设备的温度组别应按6.2和GB3836.1-2000中第5章规定，以避免热表面引起点燃。

温度组别不适用于关联设备。

3．电气参数要求，系统或设备必须经过防爆检验单位检查和试验，证明它在正常状态和故障状态下的明火花不会点燃爆炸性混合物。

本质安全电路设计要求本质安全电路设计要求本质安全型：是指电路、系统及设备在正常状态下和规定的故障状态下，产生的任何电火花或任何热效应都不能引起规定的爆炸混合物爆炸的电气设备。

这个定义中的正常状态是指电气设备在设计规定条件下的正常工作（试验时在试验装置中产生的短路或断路视为正常状态）；故障状态是指在试电路，非保护性元件损坏或产生短路、断路、接地及电源故障等情况。

这种设备的防爆原理，就是设法减小电路火花的能量及元件上的温度（其方法就是降低电源电压、减小电路电流，采用适当的电气元件及其参数），使其不能点燃矿井中爆炸混合物，达到防爆的目的。

由于这类设备产生的明火花不点燃爆炸性混合物，因此它的优点很多，体积小、重量轻，便于携带，而且安全程度高。

要使电路火花不点燃爆炸性混合物，那么这种电路就只能是弱电系统。

因此，本质安全型电气系统和设备，主要是用于控制、通讯、信号、测量、和监视方面。

一、基本要求本质安全电路应满足以下基本要求：1．本安电路与非本安电路在同一隔爆外壳内布置时，最基本要求是分开布置。

为了保证本安型系统的安全，免受非本安系统的影响，要求分开布置是非常必要的。

在产品设计和装配中，必须注意这个问题。

然而，由于在隔爆外壳内空间和位置都受到了限制，所以分开布置也只能是相对的，不是绝对的。

我们应该在有限的空间内合理布置，力求本安系统与非本安系统分开要符合GB3836.4-2000的要求。

为了保证质量，除了外观检查外，还应把本安参数检查耐压试验列入产品出厂试验项目。

一般，当本安系统与非本安系统在电路上有连接时，应采取隔离措施，并按标准进行耐压试验。

其次，为了易于辨别，安全火花电路用的连接导线用蓝色，接线端子应有“i”标志。

2．本质安全设备的温度组别应按6.2和GB3836.1-2000中第5章规定，以避免热表面引起点燃。

温度组别不适用于关联设备。

值。

感性电路的临界点燃参数是利用空心电感在电压E=24伏时做的，如图A5电感电路最小引爆电流与电感的关系曲线所示，铁芯电感（如断电器等）可以利用磁场储能等效法进行换算。

电源与节能技术 2023年5月25日第40卷第10期· 87 ·Telecom Power TechnologyMay 25, 2023, Vol.40 No.10朱明杰：基于单端反激式变换器的矿用本安电源设计差，进而导致输出电压与输入电压不一致。

为了解决这个问题，需要将直流母线中的电流进行整流处理，并且通过调节电阻实现这一目的，将滤波器安装在变压器上，用2个同轴电缆将滤波器相连接，从而构成一个完整的系统。

在使用此方法后发现，只要频率大于20 kHz 或者是小于10 MHz ，都能够获得较为理想的效果，而且不会产生明显失真，同时没有任何 噪声[1-5]。

因为采用的是双通道的方波作为信号源，可以看到有很多高频谐波存在于其中，所以需要采取有效措施降低这些干扰信号，才能保证系统的正常运行。

首先，应该对滤波器进行预处理，主要就是去除高频分量以及低频分量，再利用差分法计算出各个通道的电平。

其次，还需要对输入输出端的阻抗进行测量，确保其处于合理范围内，这样才可以有效提高输出波形图的质量和准确度。

最后，便是要对电容C 1充电放电，当其达到饱和状态时，就可以开始向外供电，此时将会直接影响到整个系统的工作效率。

为了防止出现这种情况，通常情况下会设置一个限幅值，一般来说不超过2%。

在实际应用过程中，电流突然增大或者减少都将会使得输出功率发生变化，从而导致输出波形失真，还会造成一定的安全隐患问题，为此通过采用双级降压法来实现这一目的，具体步骤如下。

首先是经过AD 模块后，得到相应的模拟信号；其次将其转化成数字信号，并且将该信号传输至单片机芯片；最后由单片机处理完成数据采集与分析。

其中主要包括以下内容：第一个部分就是对电压信号进行采集，而且也是最为关键的一部分内容；第二个部分则是要对电流信号进行采集，这样就可以有效提高供电效率和稳定性，进而确保整个电路正常运行；第三个部分则需要利用到分压电阻，以便于后续的数据处理，还有其他的一些功能模块，如比较器以及计数器等；第四个部分是要对输入端电压进行测量；第五个部分则是要对输出端的电压进行检测，以此来达到保护电路的效果。

本安电路设计方法我国防爆电气产品以本质安全型产品最多，本安型电气设备是一种内装本质安全电路的设备，它包括设备和电路，还可以包括关联设备以及连接电缆，是石油、化工、煤炭等存在可燃性气体场合中广泛应用的设备。

本安型电气设备由于具有体积小、重量轻、安全可靠等优点，因而倍受用户欢迎。

本安电路设计基本原则本安型电气设备是指该设备的全部电路，在规定的试验条件下产生的电火花或热效应均不得点燃规定的爆炸性气体混合物的电气设备。

在该定义中：①规定的试验条件指用代表性气体、加安全系数采用标准试验装置并考虑正常工作和规定的故障条件等；②电火花指电容性电路的放电、电感性电路的开路放电、电阻性电路的导通和断开放电及炽热导线的熔断；③热效应指导线束的发热、灼热发光的灯丝和元件表面高温。

根据本安型电气设备的定义，在本安电路设计时可遵循下面几个原则：⑴本安电路与其他电路适当隔离我们知道，本安型电气设备主要靠自身的电路参数来保证它的防爆安全性能的，因此本安型电气设备和关联设备的本质安全部分原则上不需要外壳进行保护，但实际使用中为了防止可能遭受外部侵害，则需要采取外壳保护措施。

采取的外壳保护措施有机械隔离和电气隔离。

①机械隔离通常采用的是电缆（或电线）直接连接在它的接线端子上，或者用插头- 插座方式插接连接。

接线端子设计，应满足以下要求：a．接线端子应采用导电性能好、机械性能好的材料制成，如黄铜。

且端子的结构要保证导线连接可靠，不发生松动。

b．本安电路接线端子之间、本安电路接线端子与非本安电路接线端子之间的电气间隙和爬电距离应该符合表1中规定要求。

另外，在电路设计时要求外部导线连接后，导线裸露的带电部分之间的电气间隙不应该小于6mm，导线裸露的带电部分与接地金属导体之间的电气间隙不应该小于3mm。

表1 爬电距离、电气间隙和间距注：①除间隔距离以外，目前没有提出高于1575V的规定值。

②在电压低于10V时，绝缘材料的相比漏电起痕指数不需要规定。

1.1 关于本安电源本安电源即本质安全电源，属于爆炸性气体环境用防爆电气设备，在强制性国家标准GB3836中有明确要求。

可以是直流，也可以是交流，它在极端情况下的放电能量不会点燃爆炸性气体。

而普通开关电源是电源的工作方式是开关方式。

相比于普通电源，本安电源对安全性的要求更为严格。

本安型开关电源突出优点是转换效率高、体积小、重量轻、输入电压范围宽、电网适应能力很强等优点。

在本安电源电路中，开关本安电源作为一种新的应用技术，具有独特的优点和良好的性能，尤其是具有较宽的电网适应性，在煤矿及其他含有爆炸性混合物的环境中，具有良好的应用前景，因此本安电源的设计具有十分重要的作用。

1.2 开关电源的种类及组成开关电源有两种:一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。

开关电源由主电路、控制电路、检测电路和辅助电源组成。

1、主电路冲击电流限制：上电时限制输入侧的冲击电流。

输入滤波器：其功能是过滤电网中存在的杂波，防止机器产生的杂波反馈回电网。

整流与滤波：电网的交流电源直接整流为更平滑的直流电。

逆变：将整流后的直流电转换为高频交流电，它是高频开关电源的核心部分。

输出整流与滤波：根据负载需要提供稳定可靠的直流电源。

2、控制电路一方面，从输出端采集样本并与设定值进行比较，然后控制逆变器，改变其脉宽或脉冲频率以稳定输出。

另一方面，根据测试电路提供并经保护电路识别的数据，提供控制电路来保护电源采取各自措施。

3、检测电路在保护电路中提供运行中的各种参数和仪表数据。

1.3 本质安全开关电源与线性本安电源的区别线性本安电源具有线路简单、动态响应快、输出纹波小、干扰小、稳压性能好等优点，线性本安电源功率受限，但主要缺点是电源转换效率低、整体体积大、输入电压范围窄和对电网适应能力差。

本安型开关电源突出优点是转换效率高、体积小、重量轻、输入电压范围宽、电网适应能力很强等优点，通过提高开关频率可以增加本安电源输出功率，更重要的是高频开关电源通过提高电路的开关频率，使得电路当中使用的储能电感和储能电容值大大降低。

本质安全电路设计要求发布时间：2009-8-26 16:21:16 阅读：935次本质安全电路设计要求本质安全型：是指电路、系统及设备在正常状态下和规定的故障状态下，产生的任何电火花或任何热效应都不能引起规定的爆炸混合物爆炸的电气设备。

这个定义中的正常状态是指电气设备在设计规定条件下的正常工作（试验时在试验装置中产生的短路或断路视为正常状态）；故障状态是指在试电路，非保护性元件损坏或产生短路、断路、接地及电源故障等情况。

这种设备的防爆原理，就是设法减小电路火花的能量及元件上的温度（其方法就是降低电源电压、减小电路电流，采用适当的电气元件及其参数），使其不能点燃矿井中爆炸混合物，达到防爆的目的。

由于这类设备产生的明火花不点燃爆炸性混合物，因此它的优点很多，体积小、重量轻，便于携带，而且安全程度高。

要使电路火花不点燃爆炸性混合物，那么这种电路就只能是弱电系统。

因此，本质安全型电气系统和设备，主要是用于控制、通讯、信号、测量、和监视方面。

一、基本要求本质安全电路应满足以下基本要求：1．本安电路与非本安电路在同一隔爆外壳内布置时，最基本要求是分开布置。

为了保证本安型系统的安全，免受非本安系统的影响，要求分开布置是非常必要的。

在产品设计和装配中，必须注意这个问题。

然而，由于在隔爆外壳内空间和位置都受到了限制，所以分开布置也只能是相对的，不是绝对的。

我们应该在有限的空间内合理布置，力求本安系统与非本安系统分开要符合GB3836.4-2000的要求。

为了保证质量，除了外观检查外，还应把本安参数检查耐压试验列入产品出厂试验项目。

一般，当本安系统与非本安系统在电路上有连接时，应采取隔离措施，并按标准进行耐压试验。

其次，为了易于辨别，安全火花电路用的连接导线用蓝色，接线端子应有“i”标志。

2．本质安全设备的温度组别应按6.2和GB3836.1-2000中第5章规定，以避免热表面引起点燃。

温度组别不适用于关联设备。

3．电气参数要求，系统或设备必须经过防爆检验单位检查和试验，证明它在正常状态和故障状态下的明火花不会点燃爆炸性混合物。

矿用本安电源的设计与实现作者：田文静来源：《软件》2012年第04期摘要：严格按照本安电路的设计原则及方法，本文介绍了一种矿用本质安全型电源，该电源可用于含爆炸气体和粉尘的煤矿井下，拥有两级过流保护一级过压保护，它的输入为127VAC，输出为2路5VDC，重点介绍了过流保护和过压保护的详细设计，并测试了它的机械性能和电气性能，结果表明该设备通过了国家各项指标，在煤矿的实际应用中取得了良好的效果。

关键词：本安电源；二级过流保护；一级过压保护中图分类号：TP303+.3 文献标识码：A DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.04.035随着煤矿现代化的管理要求，本安设备要求达到其本质的安全性，由于煤矿的环境特殊，电气设备在有瓦斯和煤尘等爆炸性气体的危险环境中使用并且无论设备出现任何故障所产生的任何火花或任何热效应均不能引起周围气体的爆炸，才能称之为本质安全型电路。

因此，作为电气化装置的供电核心，矿用本安电源的技术水平和质量要求越来越受到人们重视。

矿用稳压电源：电源的防爆等级为Exd[ib]I，可用于含爆炸气体和粉尘的煤矿井下，拥有两级过流保护一级过压保护，它的输入为127VAC，输出为2路5VDC，每路额定工作电流为600mA,额定工作电压为5V，最大输出电流不超过800mA,最大输出电压不超过5.8V，源效应与负载效应均小于5%，输出电压的纹波值小于250mV,电源的壳体具有隔爆功能 [1-2] 。

如图1所示，本安电源主要由交流输入电路，一级过流保护电路，二级过流保护电路，过压保护电路和直流输出电路组成。

交流输入电路主要用来将127V的交流电压转化为12V的直流电压。

一级过流保护电路和二级过流保护电路主要用于防止本安电源的输出电流过大（本安电源的最大输出电流为800mA，超过800mA电源即处于保护状态）。

[2]过压保护电路主要用于防止电源的输出电压过大（本安电源的最大输出电源为5.8V，超过5.8V电源便处于过压保护的状态）。