【正文】 目錄 第一章 礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及電源箱宏觀綜述 1. 概述礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用 、 主要功能 特點(diǎn) 、 穩(wěn)定性要求 第二章 電路設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)本安兼隔爆的能實(shí)現(xiàn) 21V/12V 輸出電壓的內(nèi)帶備用電源的電源箱 1 電源箱整體規(guī)劃 （ 1） .從整體上電源箱設(shè)內(nèi)部外觀分布設(shè)計(jì) （ 2）底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃 （ 3）接電源線電纜設(shè)計(jì)說明 （ 4.）接電源線電纜設(shè)計(jì)說明 （ 5）電源箱指示燈設(shè)計(jì)規(guī)劃 2 礦用備用電源闡述 （ 1）基本描述 （ 2）主要技術(shù)指標(biāo) （ 3） .礦用備用 電源與礦用電源的連接方式 第三章 具體電路設(shè)計(jì)及元件參數(shù)計(jì)算 （設(shè)計(jì)前的注意事項(xiàng)） （ 1）礦用線性直流電源 （ 2）變壓器設(shè)計(jì)選用說明 電源板電路 設(shè)計(jì) （ 1）電路原理圖 （ 2）原理及設(shè)計(jì)電器元件分析 電源板電路設(shè)計(jì) （ 1）電路原理圖 （ 2） 原理及設(shè)計(jì)電器元件分析 （ 1）電路原理圖 （ 2）原理及設(shè)計(jì)電器元件分析 第四章 使用方法說明 （ 1）基本使用 （ 2）注意事項(xiàng) 致謝 第一章 1. 概述礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用 監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證。同時(shí)，對(duì)石油、化工等爆炸性環(huán)境和其它 礦井監(jiān)控具有參考價(jià)值。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(diǎn)： (1) 本質(zhì)安全型防爆輸出。 (4) 保護(hù)功能強(qiáng)。這是本質(zhì)安全型防爆電源的一個(gè)重要指標(biāo)。 (11）輸出電阻（內(nèi)阻）是指在額定輸人電壓（△ V= 0 ）情況下，負(fù)載電流變化△Io 所引起的輸出電壓變化△ V。 箱體上斜面右邊的觀查窗口中有七個(gè)指示燈，黃燈依次為六路 +21V 的指示燈，藍(lán)燈為 +12V 的指示燈。由于要求備用電源至少維持 2 小時(shí)的 正常工作，并且輸出功率較大。該種方法難以保證當(dāng)電網(wǎng)停電后維持 2 小時(shí)正常供電的要求，例如當(dāng)蓄電池供電階段結(jié)束時(shí)，恰好遇到井下停電，由于蓄電池已放凈。蓄電池的主要技術(shù)指標(biāo)有電動(dòng)勢(shì)、開路電壓、工作電壓、容量、內(nèi)阻、自放電率、比能量、比功率和壽命等。 理論容量是活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉弟定律計(jì)算而得的最高理論值。 荷電保持能力也是表示電池自放電性能的物理量。 l ）礦用備用電源接礦用電源的交流輸人端 礦用備用電源接礦用電源的交流輸人端的連接方式如圖 2 . 56 所示，在該種連接方式中，礦用備用電源為隔爆型或澆封型等非本質(zhì)安全型。 礦用備用電源與礦用電源一體化 的連接方法 礦用備用電源與礦用電源一體化，可共用雙重化（或多重化）限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路和防爆夕卜殼。當(dāng)過流故障消除后，電源自動(dòng)恢復(fù)工作。雙重化（或多重化）限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路，保證電路在正常工作條件下和規(guī)定的故障狀態(tài)下，輸出最高電壓和輸出最大電流不大于允許值。一般應(yīng)按實(shí)際的工作溫度來選擇磁通密度的大小，一般鐵氧體磁心的 Bm 值易受溫度影響，按開關(guān)電源工作環(huán)境溫度為 40℃ 考慮，磁心溫度可達(dá) 60～ 80℃ ，一般選擇 Bm=～ ，即2022～ 4000GS。 變壓器的發(fā)熱問題，在實(shí)際應(yīng)用中極為普遍，它主要是由變壓器的銅損和磁心損耗引起的。 2，整流橋的分類 整流橋具有體積小 ,使用方便等特點(diǎn) ,在家用電器和工業(yè)電子電路中應(yīng)用 非常廣泛 .常用的小功率整流橋有全橋 和半橋之分 .全橋是將四只硅整流 二極管接成橋路的形式 , 常見的型號(hào)有 QL52~QL61 系列 ,PM104M 和 BR300 系列等 .半橋有三種結(jié)構(gòu) :一種是將兩只二極 管順向串聯(lián) ,在結(jié)點(diǎn)處引出一電極 (如 2CQ1 型 ),另一 種是將兩只二極管背靠背式反極性連接 (稱共陰式 ,如 2CQ2 型 )。 第四章 使用方法說明 （ 1）基本使用 l）接電源線電纜 電源線電纜由喇叭口（源電壓輸入口）引人，電纜由用戶自行配備。在交流電長期供電情況下，建議每月人為讓電池工作 30 分鐘左右，延長壽命 致 謝 本文是在張宏老師的指導(dǎo)下完成的，在撰寫論文的過程中，本人不僅從張老師那里學(xué)到專業(yè)知識(shí)和思考問題的方法，還學(xué)到了嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科研精神和積極進(jìn)取的人生態(tài)度。繼電器可以常閉輸出也可以常開輸出。 21V 電源電路板的電路板元件參數(shù)列表 ① 63V 2200U ② LM 723CN ③ RS 306 整流橋 ④ 2N5758 ⑤ 2N6290 ⑥ BT151 ⑦ KSP2222A GTO ⑧ W102 (707TO) 21V 電源電路板的部分電路作用介紹 ， LM 723CN 原理圖 本 10A 穩(wěn)壓電源電路可應(yīng)用到通訊 ,對(duì)講機(jī)等場(chǎng)合 ,圖 2 為過壓附加電路圖 . 當(dāng)輸入電壓超過 15V 時(shí)，導(dǎo)致穩(wěn)壓二極管擊穿，并觸發(fā)可控硅導(dǎo)通短路，保險(xiǎn)絲熔斷，阻斷了輸出電壓進(jìn)入到穩(wěn)壓電路。 2）單極性。由于脈沖變壓器和功率開關(guān)管直接相連并加 有較高的電壓，脈沖變壓器的飽和，即使是很短的幾個(gè)周期，也會(huì)導(dǎo)致功率開關(guān)管的損壞，這是不允許的。 電源變壓器將交流輸人電壓降為電源所需的交流低電壓，并具有電磁隔離功能?？煞譃檩x光放電火花，火花放電火花和電弧放電火花。由于礦用備用電源的并人，礦用電源的帶負(fù)載能力下降，同時(shí)為保證本質(zhì)安全防爆性能，礦用電源和礦用備用 電源的最大輸出電流必須很小，以保證兩者之和滿足本質(zhì)安全防爆要求。蓄電池的容量減小到規(guī)定值以前，蓄電池的充放電循環(huán)次數(shù)稱為循環(huán)壽命。 5 ）自放電 電池的自放電是指電池在存貯期間容量降低的現(xiàn)象。高速率、低溫條件下放電時(shí)，電池的工作電壓將降低，平穩(wěn)程度下降。因此，礦用備用電源的蓄電池要體積小、重量輕。不難看出，蓄電池具有平滑輸出電壓的功能。 查隔爆斷點(diǎn)開關(guān)合上后是否到位。 圖 3 分站配接電源 KDW6B 時(shí) x9(電源口 )接線圖 分站配接 KDW6B 電源箱， X9 接線方式如圖 3 所示： 1 路 +12V 本安電源提供給分站主板使用， 另外 6 路 +21V 本安電源提供給分站所配接的傳感器使用。絕對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)是指當(dāng)負(fù)載不變（△ Io＝ 0 ）環(huán)境溫度不變（△ T＝ 0 ) ，而輸人交流電壓變化時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出直流電壓變化量△ V。 (3）額定輸出電壓是礦用電源標(biāo)稱輸出電壓，如： 5V 、 6V 、 9V 、 12V 、 15V 、18V 、 24V 等。井下空間狹小。 (3) 效率高、體積小、重量輕。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。這主要體現(xiàn)在電氣防爆 、傳輸距離遠(yuǎn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)宜采用樹形結(jié)構(gòu)、監(jiān)控對(duì)象變化緩慢、電網(wǎng)電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、抗故障能力強(qiáng)，不宜采用中繼器、傳感器宜采用遠(yuǎn)程供電、設(shè)備外殼防護(hù)性能要求高等方面。 (4) 保護(hù)功能強(qiáng)。因此，要求礦用電源體積小，重量輕。 (4）輸出電壓范圍是礦用電源在規(guī)定的輸人電壓范圍內(nèi)和輸出電流不大于額定輸出電流的清況下，輸出電壓變化范圍。與輸人交流電壓 變化量，之比，即： K=△Vo/△ Vi 相對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)是指當(dāng)負(fù)載不變（△ Io＝ 0) ，環(huán)境溫度不變（△ T＝ 0) ，交流輸人電壓相對(duì)變化 △ Vi/Vi 所引起的輸出直流電壓相對(duì)變化△ Vo/Vo 的比值，即： S=(△ Vo/Vo)/ (△Vi/Vi ) (9）電壓調(diào)整率是指負(fù)載為額定負(fù)載時(shí)，輸人交流電壓在額定值上下變化 士 10％時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化量 Sv =（△ Vo/Vo) x 100％。 （ 4.）接電源線電纜設(shè)計(jì)說明 電源線電纜由左邊第一個(gè)喇叭口引入，電纜由用戶自行配備。 ，升井等換新電池（電池端電壓應(yīng)為 20—28V 之間，電池使用壽命為 200—400 次充放電循環(huán)）。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。 5）蓄電池?zé)o記憶效應(yīng) 由于礦用備用電源蓄電池應(yīng)采用連續(xù)浮充制。 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(hào) C 表示。電池?zé)o負(fù)荷時(shí)由于自行放電使容量損失。在正常工作條件下，蓄電池浮充供電的時(shí)間稱為浮充壽命。 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(zhì)安全防爆型，當(dāng)電網(wǎng)有電時(shí)，礦用電源經(jīng)礦用備用電源向負(fù)載供電時(shí)，礦用備用電源蓄電池充電。 如何減小電源點(diǎn)火能量，滿足本質(zhì)安全要求， 。因此，原副邊繞組應(yīng)分繞，或用接地屏蔽隔離或加強(qiáng)原副邊絕緣。所以一般在控制電路中都有軟啟