矿用本安电源的设计

矿用隔爆兼本安不间断电源方案设计1、产品分类 1)防爆型式防爆型式：矿用隔爆兼本质安全型。

防爆标志：Exd[ib]IMb 3)外形尺寸产品外型尺寸：200mm ×200mm ×350mm ；产品整机重量：约20Kg 。

外壳材质：A3 二、结构特征与工作原理 1、结构特征该产品外壳采用钢板压铸而成，具有耐腐、防爆、抗干扰等特点。

铭牌为不锈钢标牌。

本产品主要由隔爆外壳、电源模块、电源主板、指示板及电池组等组成。

该产品的外观结构平面示意图如图2所示：图1 外观结构平面示意图1、电源进线喇叭咀2、控制输出喇叭咀3、指示/开机窗4、铭牌5、本安电源输出图2 接线示意图12345图3 本安端子接线图2、工作原理外接660/380V 交流电源，由隔离变压器输出200V 交流电，经整流滤波后送开关电源，由开关电源输出30V 直流电，同时开关电源为电池组充电。

电源主板实现本安3路18V 输出，控制充放电、检测、开关机、指示等功能。

电原理框图如图3示：图3电原理框图三、电气参数 1、工作电源额定工作电压：交流 660/380V ，50Hz ；最大功率：≤80W ；电池组型号规格：PL175667锰酸锂电池，7节串接，额定容量：4AH ，额定电压为24V ，充电电压为30V 直流，充电截止电压为 28～30V ，放电截止电压为21～23V ，充电电流小于等于1A 。

生产厂家：北京天锐驰能源科技有限公司。

2、主要技术参数 1）基本性能标称输出电压(V)输出路数(路)最大开路电压(V)输出电流(mA)18318.5280其中：本安参数：U O :18.5V, I O :340mA, C O :0.2μF, L O :0.8mH 。

3路本安电源输出内部共地，外接负载不允许共地。

1.1输出电压偏移值：≤5%； 1.2负载效应：≤5%；1.3源效应：≤5%；1.4周期与随机偏移(峰－峰值)：≤250mV 。

一种矿用本安电源的设计王思宁;郭涛;车明浪【摘要】设计了一种本安电源.采用模块化的隔离稳压方法和以模拟电路实现过压过流保护,能够实现交直流电压输入范围9～36 V,恒定输出电压12 V,工作电流≤500 mA.试验结果表明负载效应仅为1％,源效应小于0.4％,电源整体效率能够达到83％,能够稳定可靠地运行.%We designed an intrinsically safe power supply.Modular isolation voltage stabilizing method is adopted and overvoltage and over-current protection is realized by analog circuit,the AC / DC voltage input range can be achieved at 9 V to 36 V,with constant output voltage of 12 V;the working current is less than or equal to 500 mA.The test results show that the load effect is only 1％,and the source effect is less than 0.4％.The overall efficiency of the power supply can reach 83％,and it can run stably and reliably.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)002【总页数】3页(P100-102)【关键词】本安电源;输出电压;工作电流;负载效应;源效应;电源效率【作者】王思宁;郭涛;车明浪【作者单位】中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;兰州资源环境职业技术学院,甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】TD685本安电源（本质安全电源）是本安设备的重要保障，一定程度上决定了本安设备的稳定性和可靠性。

浅谈矿用隔爆兼本安型直流稳压电源设计方案随着煤矿现代化程度的不断提高，对煤矿供电的可靠性、安全性提出越来越高的要求。

本安电源是煤矿井下的重要电气设备，它的安全运行是现代化煤矿中其他矿井下各类电气设备高效率、高质量运转的保证。

但是由于矿井下特殊的工作环境和其他原因，目前，煤矿井下本安电源的管理还存在若干问题：首先，矿井下本安电源种类繁多、独立性强，若不在现场很难检测它们的工作状态；其次，这些电源的功能参数各不相同，电源的维护管理也不统一。

如果矿井下现场设备的供电情况不能在第一时间获取，一旦发生电源故障，不仅影响设备运行，还可能导致重大事故的发生。

近年来，数字矿山的提出使得本安电源已经由独立的外部设备产品发展成为整个通信系统不可分割的一部分。

这不仅要求本安电源具备传统的供电、防爆等功能，而且应该通过CAN通信接口、以太网通信接口或458总线等具备智能通讯的能力，以实现本安电源可方便快捷的接入数字通信系统中。

基于此，本文提出了一种智能型矿用隔爆兼本安型直流稳压电源的设计，能够解决当前电源独立、管理不规范、供电情况不明以及电源故障情况等，实现本安电源的网络化、智能化。

1 智能型本安电源结构本安型电路是指在规定的试验条件下正常工作或在规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性气体混合物的电路。

智能本安型电源的设计目的是保证操作者的人身安全、防止出现事故后电源故障、电源不正常时能够自我修复或及时断电报警、通过网络控制与监测电源工作情况等。

因此，智能本安电源的设计采用降压、整流、稳压、过流过压保护、充电及快速切断模块、CAN通信接口模块、微控制器模块。

本文设计的本安电源原理框图如图1所示。

交流电通过隔爆电磁开关直接控制整个电源的交流输入，再将交流电输入变压器降压，经整流、滤波、稳压电路1输出直流电，给蓄电池充电。

用过整流、滤波、稳压电路2输出的直流电给负载供电，经过切换电路，所选择的一路输出电压经过稳压、多重过流和过压保护电路输出可靠的本安电源。

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。

矿用本安电源的设计探讨作者：龙芃君来源：《名城绘》2019年第01期摘要：随着人们对安全的重视，本质安全型电路在矿井中的使用越来越广泛。

本质安全型电路是指在正常工作和规定的故障条件下，产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路。

在矿井等存在易燃、易爆气体的工作环境中，需要电气设备考虑到电路中的电压、电流等情况，防止由于过流或过压产生的火花点燃井下气体引发事故。

作为电气化装置的供电核心，电源成为本安电气设备的最关键环节，因此矿用本质安全型电源的技术水平和质量要求越来越受到人们的重视。

本安电源是指在正常工作和故障状态下，其输出的最高电压、最大电流均具有本安性能的电源。

本文主要就矿用本安电源的设计展开了探讨。

关键词：矿用；本安电源；设计1、本安电源整体组成本安电源整体组成原理框图如图1所示，变压器一次设有多个输入抽头，接线时只需根据现场的实际电压等级选用对应等级的抽头和公共零线接入即可。

不同电压等级的交流输入经熔断器进隔离变压器相应的输入端，不管隔离变压器的一次选用那种电压等级，其二次输出都为33V。

将变压器的输出连接到AC/DC转换器。

AC/DC输出的直流电压，一路经充电电路对备用蓄电池充电，贮存电能；另一路经DC/DC稳压环节得到稳定的电源输出。

为满足本质安全性能要求，采用截止式双重过流过压保护。

当交流电停电时，蓄电池中贮存的电能通过稳压环节放电，保持稳定的电源输出，实现不间断供电功能。

电池开关的作用是本设备在储存期间手动断开电池，防止放置太旧电池电量过放。

2、矿用本安电源的设计2.1隔离稳压电路隔离稳压电路的主要功能是实现电源输出的稳压和非本安电源输入端和本安电源输出端的隔离。

稳压能够使宽范围的电压输入转化为恒定的电压输出。

隔离使电源的输入与后续电路不共地，使电路避免由电涌和接地回路的过压、过流造成损害。

隔离稳压电路的核心是URA2412ZP-6WR3模块，其电压输入范围在9～36V，输出功率为6W，采用模块化的电路可大大精简电路，增加电路的可操作性。

KF1019矿用隔爆兼本安电源箱的设计与实现隔爆电源箱是在矿井等有易爆危险气体、粉尘环境下使用的电气设备，为保证在这种危险环境下的安全可靠运行，需要采用特殊的设计与实现方案。

本文将从设计和实现两个方面展开讨论。

设计方面：1.材料选择和防护等级：由于矿用隔爆兼本安电源箱工作环境的特殊性，需要选用符合相应标准的材料，如防尘、防潮、耐腐蚀等。

此外，还需要根据实际情况选择合适的防护等级，确保电源箱对外界物质的防护能力。

2.结构设计：电源箱的结构设计应符合防爆要求，确保在发生意外时，防止火花和高温引发气体爆炸。

通常采用防爆壳体、密封结构等设计，以保障内部元器件的安全运行。

3.散热设计：为防止电源箱过热，需要合理设计散热系统。

采用高效的散热片、风扇等元件，以确保电源箱温度在可控范围内。

4.安全保护设计：电源箱应具备过载保护、过压保护、短路保护等多重安全保护功能，以提高设备的可靠性和安全性。

5.线路设计：为防止火花引发爆炸，电源箱内部线路需采用无火花接触和防静电设计。

实现方面：1.执行国家标准：电源箱的设计和制造需符合国家标准相关要求，如GB3836.1-2024《电气设备用于爆炸性环境的基本要求第1部分：通用要求》等。

2.选用合格元器件：合理选择和使用符合防爆要求的电器元器件，并确保其质量可靠。

如操作开关、断路器等。

3.严格质量检测：在制造过程中，对每个环节进行严格的质量检测，对关键部件进行实验室测试，如电源输出稳定性测试、防爆外壳抗压测试等。

4.严格工艺流程：制定完善的工艺流程，确保制造过程中每个步骤的安全可靠。

5.技术培训与售后服务：为了确保电源箱在使用过程中的正确操作和维护，需要为用户提供相关的技术培训，并提供完善的售后服务。

在设计和实现过程中，需要注重与专业防爆机构的合作，确保设计方案的合理性和可靠性。

同时，应加强与用户的沟通和交流，了解客户的具体需求，并根据需求进行设计和实现。

最终提供给用户的隔爆兼本安电源箱应符合国家相关标准要求，能够在危险环境下安全可靠地运行。

一种12V新型本安电源的设计方案
1.引言
 近年来，我国煤矿机械化、自动化程度日益提高，矿井监控、通讯、仪表自动化系统等应用日益普遍，但煤矿的特殊环境，要求煤矿电气设备必须采用本安设备。

本安电源作为矿用本安系统不可缺少的组成部分，其技术先进性和产品质量决定了本安设备的可靠性，从而直接影响到监测系统数据采集的准确性、稳定性，关系到矿井安全生产、抗灾能力和矿工安危。

 2.系统整体方案
 根据煤矿用直流稳压电源的标准，电源输入电压为交流127V标称值的75%~110%(即95V~140V)，输出电压的纹波电压不应超过直流输出电压12V 的5%.根据要求，本文采用TOP244Y开关电源芯片，在高频开关电源的基础上，外加过压保护电路、过流保护电路，设计了新型的12V本质安全型电源(最高开路电压12.4V、最大短路电流150mA)。

 如图1所示，本系统包括以下3个部分：
 开关电源电路、过压保护电路、过流保护电路。

 3.硬件电路设计3.1 开关电源电路
 开关电源电路将交流电127V转变成直流电23V.电路原理图如图2所示，交流电经过整流、滤波，成为纹波较大的直流电，通过高频变压器、开关电源芯片TOP244Y得到23V的直流电。

 TOP244Y是Power Integration公司的TopSwitch II系列产品，它便于实现。

矿用本安电路设计原则全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：矿用本安电路设计原则是为了确保煤矿等危险场所内的设备和电气系统能够安全可靠地运行，避免火灾事故和爆炸等危险事件的发生。

在这些矿山场所中，存在着大量有害气体和粉尘，一旦电路出现故障或设计不当，可能引发火灾或者导致爆炸，造成严重的人员伤亡和财产损失。

在设计矿用本安电路时，需要遵循一些原则，以确保设备的安全性和可靠性。

以下是一些关键的原则：1. 隔爆设计：矿用本安电路中的设备和元器件应该具有隔爆性能，可以有效地阻止火焰和有害气体进入电路内部，从而减少火灾和爆炸的风险。

2. 防静电设计：在设计本安电路时，应该考虑到静电的影响，采取一些措施来减少或消除静电的积累，从而降低火灾和爆炸的危险。

3. 地线连接：地线连接是矿用本安电路设计中非常重要的一环，应该确保地线的连接质量良好，电阻小，能够及时排除电路中的漏电流，减少火灾的发生。

4. 温度控制：矿用本安电路在运行过程中会产生一定的热量，因此需要进行温度控制，确保设备和元器件不会因过热而损坏，导致火灾的发生。

5. 电气隔离：为了防止电路中的火花引发爆炸，矿用本安电路设计中应该采取适当的电气隔离措施，确保设备之间的电气隔离，避免火灾和爆炸的风险。

6. 防腐蚀设计：矿山场所中存在着大量的湿气和腐蚀性气体，因此在设计矿用本安电路时，需要采用防腐蚀性能好的材料和设备，确保电路的长期稳定运行。

7. 系统监测：矿用本安电路设计中应该考虑到系统监测的需求，可以通过监测设备和元件的运行状态，及时发现问题并进行修复，保证矿山场所的安全生产。

矿用本安电路设计原则是为了确保矿山场所内的设备和电气系统能够安全可靠地运行，避免火灾和爆炸等危险事件的发生。

设计者需要充分考虑到矿山场所特殊的环境和使用条件，采取合适的措施和技术手段，确保电路的安全性和可靠性，保障生产过程的安全和稳定。

只有这样，矿山场所才能实现安全高效地生产，为社会和经济发展做出积极贡献。