【正文】 輸人電壓范圍寬。因為散熱片體積的增大，還會進一步導致隔爆外殼體積的增大和重量的增加。(3) 效率高、體積小、重量輕。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源一般為隔爆兼本質安全型或澆封兼本質安全型。因此，礦井監(jiān)控設備應優(yōu)先采用本質安全型或本質安全型其他防爆型式的復合型。 ： 由于煤礦井下具有甲烷等易燃、易爆性氣體，硫化氫等腐蝕性氣體，環(huán)境潮濕，有淋水，有礦塵，電網電壓波動范圍大（75 ％～110 % ) ，空間狹小，工作場所分散。 (2) 電網電壓波動適應能力強。因此，難以滿足煤礦安全生產的需要，特別是采 煤機械化程度的提高，對礦井監(jiān)控提出了越來越高的要求。隨著傳感器技術、電子技術、計算機技術和信息傳輸技術的發(fā)展和在煤礦的應用，為適應機械化采煤的需要，礦井監(jiān)控系統(tǒng)已由早期的單一參數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)展為多參數(shù)單方面監(jiān)控系統(tǒng)（例如，環(huán)境安全、軌道運輸、膠帶運輸、提升運輸、供電、排水、礦山壓力、火災、水災、煤與瓦斯突出、大型機電設備健康狀況等監(jiān)控系統(tǒng)）。因此，有必要借鑒一般工業(yè)監(jiān)控原理和先進技術，針對礦井監(jiān)控的特殊性，進行礦井監(jiān)控理論和系統(tǒng)的研究，這對于促進礦井監(jiān)控理論和技術發(fā)展、促進產品標準化與通用化，降低設備成本、提高系統(tǒng)可靠性、保障煤炭高產、高效安全生產，具有重大的理論意義和實用價值。由于煤礦井下是一個特殊的工作環(huán)境，有瓦斯（主要成份是甲烷）等易燃、易爆性氣體，有硫化氫等腐蝕性氣體，有淋水、環(huán)境潮濕、空間狹小、礦塵大，電磁干擾嚴重、電網電壓波動大、工作場所分散且距離遠。畢 業(yè) 設 計（論文）（說 明 書）煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)電源箱電路板設計 目 錄第一章 礦井監(jiān)測系統(tǒng)及電源箱宏觀綜述 1. 概述礦井監(jiān)測系統(tǒng)的作用、第二章 電路設計方案因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。同時，對石油、化工等爆炸性環(huán)境和其它礦井監(jiān)控具有參考價值?，F(xiàn)有礦井監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產、提高生產率和設備利用率方面起到了重要作用，但存在著硬件不通用、軟件不兼容、信道不共享、信息不共享等問題。隨著傳感器技術、電子技術、計算機技術和信息傳輸技術的發(fā)展和在煤礦的應用，為適應機械化采煤的需要，礦井監(jiān)控系統(tǒng)由早期的單一參數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)展為多參數(shù)單方面監(jiān)控系統(tǒng)。 (3) 效率高、體積小、重量輕。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源同一般直流電源相比具有如下待點： (1) 本質安全型防爆輸出。特別是當甲烷超限時，斷電控制區(qū)域的礦井安全監(jiān)控設備必須為本質安全型，以保證當甲烷超限時，監(jiān)控設備連續(xù)工作。(2) 電網電壓波動適應能力強。井下空間狹小。 (4) 保護功能強。煤礦井下交流電網電壓等級較多。其中最大輸出電壓、最大輸出電流是本質安全防爆電源的必備安全參數(shù)。(3）額定輸出電壓是礦用電源標稱輸出電壓，如：5V 、6V 、9V 、12V 、15V 、18V 、24V等。這是本質安全型防爆電源的一個重要指標。當電源的輸出電流大于額定輸出電流時，電源的一些技術指標將難以保證，但防爆性能必須保證。(8）穩(wěn)壓系數(shù)是指輸人交流電壓變化△Vi ．所引起的輸出直流變化△V。絕對穩(wěn)壓系數(shù)是指當負載不變（△Io＝0 ）環(huán)境溫度不變（△T＝0 ) ，而輸人交流電壓變化時，穩(wěn)壓電源輸出直流電壓變化量△V。(11）輸出電阻（內阻）是指在額定輸人電壓（△V= 0 ）情況下，負載電流變化△Io所引起的輸出電壓變化△V。紋波系數(shù)越小，說明電源輸出電壓越平滑、越好。右邊大小兩個喇叭口為本安輸出，大喇叭口與分站電源插座相連，小喇叭口為預留口，為電池充放電輸入輸出控制信號準備的(F分站暫無此功能)。 圖2．底板結構示意圖本安輸出19芯密封航空插頭座(IXl)接線位置設計規(guī)劃： X1：1 21V地1 X1：8 M(電池控制信號) Xl：15 21V 5+ x1：2 21V地2 x1：9 ADC(交直流指示) X1：16 21V 5+ Xl：3 21V地3地4 X1：10 DKI(斷電控制1) X1：17 21V 6+ x1：4 21V 1+ X1：11 DK2(斷電控制2) X1：18 12V地 Xl：5 21V 2+ X1：12 21V地5，地6 X1：19 空頭 X1：6 21V 3+ X1：13 2lV 6+ Xl：7 21V 4+ X1：14 12V+（3）電源輸入各個接口的功能說明X9是電源箱的電源輸入口，給主電路板和傳感器提供電源。上蓋的觀查窗口中有四個指示燈，紅燈為交流供電指示燈，綠燈為電池供電指示燈，白燈為斷電指示燈(兩個)。若燒斷，換上相同規(guī)格保險絲。若屢次燒斷，檢查交流輸入電壓是否太高，（大于正常值的100%）或更換電源組件。升井等換新電池（電池端電壓應為20—28V之間，電池使用壽命為200—400次充放電循環(huán)）。因此，采用原電池是不合理的，因為原電池能量耗盡后要更換，在煤礦井下爆炸性環(huán)境中經常更換電池是一件很困難的事情。因此，礦用備用電源應采用蓄電他。該種工作方式輸出直流中無脈沖交流成分，線路簡單。連續(xù)浮充制可保證連續(xù)供電，但不能保證蓄電池的充滿和放凈。因此，不能繼續(xù)向負載供電。而主電路也必須具備雙重或多重限壓（穩(wěn)壓）和限流（恒流）保護。置于隔爆外殼內的電氣設備維護比較困難。 5）蓄電池無記憶效應 由于礦用備用電源蓄電池應采用連續(xù)浮充制。 l）電動勢 電動勢是電池在理論上輸出能量大小的量度之一。電池的開路電壓在數(shù)值上接近電池的電動勢。電池的放電電壓隨放電時間的平穩(wěn)性表示電壓精度的高低。 3）容量 電池在一定放電條件下所能給出的電量稱電池的容量，以符號C 表示。為了比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質量電池所能給出的理論電量，單位為Ah/ kg 或Ah/L 。 額定容量也叫保證容量，是按國家或有關部門頒布的標準，保證電池在一定的放電條件下應該放出的最低限度的容量。電池的內阻不是常數(shù)，在放電過程中隨時間而變化，因為活性物質的組成、電解液濃度和溫度都在放電過程中不斷地變化。電池無負荷時由于自行放電使容量損失。它是指電池經一定時間存貯后（其存貯時間是固定的），所剩余容量為最初容量的多少，也用百分數(shù)表示。通常用比能量來比較不同的電池系列。比功率也是電池的重要性能指標，電池的比功率大，表示可承受大電流放電。在正常工作條件下，蓄電池浮充供電的時間稱為浮充壽命。礦用備用電源的內部電路為普通1 理S 電路。 圖2 , 56 礦用備用電源接礦用電源的交流輸人端2 ）礦用備用電源與礦用電源并聯(lián)礦用備用電源與礦用電源并聯(lián)如圖2 . 57 所示，該種連接方式沒有實用價值。 圖2 . 57 礦用備用電源與礦用電源并聯(lián)3 ）礦用備用電源與礦用電源輸出并接礦用備用電源與礦用電源輸出井接方式如圖2 . 58 所示。圖2 . 58 礦用備用電源與礦用電源輸出并接4 ）礦用備用電源接礦用電源輸出礦用備用電源接礦用電源輸出的方式如圖2 . 59 所示，礦用備用電源為本質安全防爆型，當電網有電時，礦用電源經礦用備用電源向負載供電時，礦用備用電源蓄電池充電。因此，具有體積小、重量輕、成本低、效率高等優(yōu)點，礦用備用電源與礦用電源一體化的連接方法有以下幾種。其中充電電路根據(jù)所選用的蓄電池設計，可以是簡單的限流電阻，也可以是具有電壓、電流調節(jié)功能的集成電路芯片。當交流電網停電時，蓄電池經交Z 直雙向變換器、負載線圈和整流、濾波雙重化（或多重化）限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路向負載供電。如何減小電源點火能量，滿足本質安全要求。輸出過電壓保護；當輸出過電壓時，本安電源進入雙重化過壓保護狀態(tài)。電源設計及電源變壓器選擇（1）礦用線性直流電源 線性直流電源又可分為穩(wěn)壓源、恒流源和非穩(wěn)定電源3 種。濾波電路濾除整流電路輸中的交流成份。因此，原副邊繞組應分繞，或用接地屏蔽隔離或加強原副邊絕緣。對于ia二等級的本安電路，應具有三重化限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路，對于ib等級的本安電路，應具有雙重化限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路。這時設計時往往忘記的?！　?）避免瞬態(tài)飽和　　一般工頻電源變壓器的工作磁通密度設計在B－H曲線接近拐點處，因而在通電瞬間由于變壓器磁心的嚴重飽和而產生極大的浪涌電流。所以一般在控制電路中都有軟啟動電路來解決這個問題?！　?）合理進行結構設計　　從結構上看，有下列幾個因素應當給予考慮：　　漏磁要小，減小繞組的漏感；　　便于繞制，引出線及變壓器安裝要方便，以