【正文】 當電路串入一個瞬時負載，其電壓、電流、阻抗都隨時間而變化，電路火花放電能量應由放電間隙的電壓降，通過的電流持續(xù)時間決定。 ? 放電能量的數(shù)學表達式為? 式中： U(t)—電極間電壓瞬時值 i(t) —放電電流瞬時值 T—放電持續(xù)時間 W—放電總能量? 若忽略放電能量損失，則評定電路是否為本安電路的判別式為 WWmin（爆炸性氣體介質(zhì)的最小點燃能量）。? 對于甲烷， W。 ? 若規(guī)定了 U(t)， i(t)的表達式，并測出放電時間 T，則通過積分便可求出放電的能量。? 例斷開電感性電路主要呈現(xiàn)弧光放電，其放電能量?W= ? 式中： E—電源電動勢 I—放電前穩(wěn)態(tài)電流 T—放電時間 L—電路電感? 從公式可見，前一項為電源釋放能量，后一項為電感釋放能量。當電路電感大，則放電能量取決于后項。對于電感為零的無感電路，則放電能量由前項決定。? 對于單純的電感或電容放電能量，若忽略放電的能量損耗，則放電能量可按電感、電容儲能計算，即：? W1= 1/2LI2， WC=1/2CU2? 式中： L、 C—電感、電容元件3 本安型電氣設備的結構要求? 本安型電氣設備的防爆性能，不僅取決于電路的電氣參數(shù)，而且要在結構上得以保證。? 最高表面溫度? 礦用電氣設備在使用場所可能堆積煤塵時，允許最高表面溫度為 +150℃ 。? 外殼? 采掘工作面用本安型電氣設備，其外殼防護等級規(guī)定為 IP54，對塑料外殼應防止產(chǎn)生危險靜電，所測得的表面絕緣電阻值須 ≤1109Ω。采用輕合金外殼者，要符合 關規(guī)定。? 接線盒與接線端子? 本安電路端子與非本安電路端子之間按規(guī)定至少須有 50mm距離，或用絕緣隔板或用接地金屬板把二者隔開，并應符合 。 ? 接線端子應有防松措施。本安電路接線端子的裸露導體部件之間電氣間隙應等于或大于 4的規(guī)定值。? 電氣間隙與爬電距離? 須符合 。? 電源變壓器? 直接向安全柵或本安型電氣設備供電的變壓器的輸入電路成應安裝符合 定的熔斷器或用適當規(guī)定值的斷路器保護。本安電距端子與其它端子分兩側(cè)布置，端子間電氣間隙與爬電距離須符合 4要求。變壓器鐵芯應接地。? (1) 繞組須能承受輸出繞組短路電流的作用，在熱保護器動作前，不應產(chǎn)生超過絕緣等級的允許溫升，且不應損壞。? (2) 向本安電路供電的繞組與其它繞組應分開布置或加強絕緣及用銅質(zhì)接地屏蔽隔離的措施。? (3) 銅質(zhì)屏蔽應能承受任何繞組與屏蔽短路時的電流，在熱保護器動作前不應損壞。? (4) 變壓器繞組應進行絕緣介電強度試驗，且不應擊穿或閃絡（見 9）。 ? 導線及布置? 為了防止導線載流過大，溫升過高而出現(xiàn)危險的表面溫度，選取導線的截面時應留有充分余量。對于多股絞線的截面積，應是各股導線截面積的總和。? 電氣設備內(nèi)本安電路元件和連接導線應牢固安裝。采用樹脂膠封時，注意不要損壞元件和導線。? 本質(zhì)安全電路和電氣設備機架或可能接地的 部件之間的絕緣應能承受兩倍本質(zhì)安全電路電壓或 500V交流有效值試驗電壓，兩者取較大值；本質(zhì)安全電路與非本質(zhì)安全電路之間的絕緣應能承受 2U+1000V交流有效值試驗電壓，但不小于 1500V。（ U指本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路電壓值之和）? 本安與非本安電路的內(nèi)部絕緣導線應分開布置，不允許兩種導線捆成一束。? 與非本安電路在同一外殼中的本安電路導線及端子均采用藍色標志加以區(qū)別。4 本安電路設計計算基礎? 本安型電氣設備基本有兩種模式，一種由電池（原電池和蓄電池）和電池組供電的獨立的本安型電氣設備，通常用于通訊、控制、監(jiān)測、儀器、儀表類裝置；另一種由電網(wǎng)供電的本安系統(tǒng) —關聯(lián)設備、連接導線或電纜、本安型電氣設備三者構成，最常見的是隔爆兼本安型（關聯(lián)）復合式電氣設備。它們都存在本安電路設計計算的問題，只有通過計算（最好通過試驗）符合標準后才能進入本體設計。本安電路的設計計算是比較繁索的，現(xiàn)通過簡單的實例加以說明。? 一、電路原理圖? 本例為一個本質(zhì)安全型的先導回路（起動按鈕的自保接點未畫），可以近控，也可引出電纜進行遠控。首先把本安電路用虛線在電路原理圖中框出來并標明： “本安電路 ”。同時用虛線框住可靠組件并標注 “可靠組件 ”，保護性元件標注 “保護元件 ”。圖中本安型變壓器 HB和本安型繼電器 HJ的阻尼繞組都為常用組件。? 二、主要元、器件? (1) 本安型變壓器? 規(guī)格為： 36/9V， 2VA。初級空載電流不大于50mA，用 。次級空載電壓不超過 9=，次級線圈具有限流電阻，電阻值約 34Ω，其次級短路電流不大于。? 變壓器線圈先繞初級，再繞屏蔽層（用 漆包線），最外繞次級，先用 包線，再用 270匝。? (2) 本安型繼電器? JZ660型直流繼電器，吸引線圈， 1425匝，內(nèi)阻 10177。（+20℃ ），阻尼線圈 ， 1425匝，頭尾短接。動作電流為 60177。5mA，釋放電流為 20177。5mA。? 處于非本安電路的觸點正常工作時應不超過制造廠規(guī)定值，并且開閉不超過 5A有效值或 250V有效值或 100VA。 ? (3) 二極管（又稱遠方二極管）? 選用硅二極管 2CZ53E，額定正向整流電流，正向壓降 ≤300V。? (4) 鈕子開關和按鈕? 其額定電壓和額定電流遠大于 9V和 100mA。? (5) 連接導線? 選用 （藍色有屏蔽層）。? 三、本安電路在本體上的安裝? (1) 要求元、器件盡可能集中裝在一個小匣內(nèi)，然后再固定在本體上。? (2) 本安電路與非本安設備的接線要盡量分開布線。? 四、本安電路計算? (1) 正常工作時? 電壓為額定值時，? 電壓為最高值時，? 試驗時取安全系數(shù)為 ，即以=，并接入變壓器和繼電器線圈等電感元件不應引爆。 ? (2) 次級短路時? 取安全系數(shù)為 ，則火花試驗電流為=，不應引爆。? (3) 遠方控制時? 要考慮控制芯線的分布參數(shù)，通常為 6mm2，其電抗值為 ，電容為 ，電纜長度取為 200m，則可用L=，C==。? (4) 查最小點燃電流、電壓曲線? 由于變壓器和繼電器都是非線性電感元件，為此通常先用交流伏安法來測出近似電感值，然后利用 A查曲線。? 通過上例，從理論上說，首先應該從附錄 A的曲線查閱基本參數(shù) —U、 I、 L、 C等，然后進行設計計算。第六篇 礦用一般型電氣設備1 概述? 礦用一般型電氣設備屬非防爆型電氣設備，按現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》（ 2023年版）的規(guī)定，可使用在瓦斯礦井井底車場，總進風巷或主要進風巷。2 通用技術要求? 設備外殼? (1) 材質(zhì)? 外殼須采用非燃性或阻燃性材料制造；觀察窗透明件、襯墊、電纜引入裝置的密封件及控制手柄除外。? (2) 強度? a. 設備外殼須能承受《爆炸性氣體環(huán)境用電 氣設備》通用要求所規(guī)定的低沖擊能量的沖擊試驗。? b. 攜帶式設備須能承受《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備》通用要求所規(guī)定的跌落試驗。? c. 沒有輪子的移動式設備還須進行搬運試驗。搬運試驗分單邊不離地、單角離地及翻倒三種。根據(jù)設備使用場所具體情況可選擇其中一種或二種進行試驗。單邊不離地或單角離地的抬起高度最小為 50mm，最大為底平面與試驗平臺的夾角等于 30176。? 防護等級? (1) 外殼防護等級一般不低于 IP54。? (2) 外風冷電機的風扇進風口和出風口分別須不低于 IP20和 IP10。? (3) 用于無滴水和粉塵侵入的硐室中的設備、電阻發(fā)熱元件最高溫度低于 200℃ 的起動電阻和整流機組均須不低于 IP21。? (4) 沒有裸露帶電元件的設備、用外風扇冷卻的設備和焊接用整流器均須不低于 IP43。? 表面溫度? (1) 在結構上能防止人員接觸的情況下，須不高于 150℃ 。? (2) 操作手柄、手輪須不高于 60℃ 。? (3) 除電動機和油浸式變壓器外，一般須不高于 85℃ 。? 防潮性能? 按 GB/。? 門? 重量大于 15kg的門應裝在鉸鏈或凸臺上。? 緊固件? (1) 緊固件的螺栓直徑須不小于 M6，儀器儀表、燈具、通訊信號和自動控制設備除外。? (2) 在運行中每月打開一次以上的蓋子的緊固螺栓須設有防止脫落的裝置。緊固螺栓須設有防松裝置。? 聯(lián)鎖? (1) 所有開關把手在切斷電源后都須能自鎖，以防止誤操作（閉合操作）。? (2) 直流電壓高于 60V，交流電壓高于36V的設備，須設置阻止帶電開蓋的聯(lián)鎖、鎖或鉛封裝置（接線盒除外）。不能使用聯(lián)鎖而使用鎖或鉛封的設備，須設置 “斷電開蓋 ”、 “切斷隔離開關開蓋 ”等字樣的警告牌。? (3) 直流電壓高于 60V，交流電壓高于36V的設備，凡開蓋或取下設備零、部件后，可能觸及帶電部分時，須設置防護等級不低于 IP20的防護罩，并設置 “當心觸電 ”的警告標志。? (4) 用隔離開關聯(lián)鎖的結構，須保證觸頭的斷開位置明顯可見或通過手柄的位置能正確地判斷觸頭狀態(tài)。手柄和操縱機構的連接須堅固可靠，連接強度須大于手柄的強度。? 接地? (1) 接地須符合《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備》通用要求標準的有關規(guī)定? (2) 每個接地端子只允許連接一根動力電纜的接地芯線或兩根控制電纜的接地芯線。? (3) 塑料外殼以及塑料、金屬組合外殼的接地端子之間須用截面積不小于 6mm2的導線連通。? 電纜引入裝置? (1) 設備內(nèi)部應有足夠大的空間，保證電纜護套引入長度不小于 8mm。? (2) 電纜引入裝置應能防止電纜扭轉(zhuǎn)、拔脫和損傷。? (3) 移動式設備電纜引入裝置須設有喇叭口，喇叭口的曲率半徑須不小于 5mm，表面光滑無毛剌。? (4) 為防止粉塵和水由電纜引入處滲入外殼內(nèi)，可采用橡膠密封圈或其他密封材料密封。? (5) 電纜引入裝置要考慮引入不同直徑的鎧裝電纜和軟電纜的可能性。? (6) 設備出廠時所有電纜引入處須加封墊，保證運輸和倉儲時滿足防護等級的規(guī)定。 ? 設備內(nèi)部導體的材質(zhì)? 設備的母線，設備的控制電路、輔助電路導體均須采用銅材（用于類似煤礦的其他地下工業(yè)生產(chǎn)部門時母線除外）。3 專用技術要求? 高、低壓開關設備和控制設備? (1) 高壓開關設備須設置有選擇性的檢漏保護、短路保護和欠電壓保護；作為高壓電動機、變壓器控制用的高壓控制設備須設置短路、過負荷和欠電壓保護；可設置漏電閉鎖? 和遠距離控制裝置。遠距離控制裝置中須有控制芯線和短路失控保護，并只允許一點起動、多點停止。? (2) 低壓開關設備須設置檢漏保護或設備能和檢漏繼電器配合工作，還須設置短路和欠電壓保護；低壓控制設備須設置短路、過負荷、單相斷線及漏電等保護，還須設置漏電閉鎖及遠距離控制裝置。? (3) 低壓開關設備內(nèi)的自動開關（斷路器），當電網(wǎng)的功率因數(shù)為 177。，分斷能力須符合礦用一般型電氣設備所規(guī)定的要求。? (4) 使用自動重合閘的低壓開關設備，還須有漏電閉鎖，所有保護裝置均須設置雙套，當一套保護裝置發(fā)生故障時，另一套仍應能保證正常工作，每套保護裝置均須設置單獨的試驗回路，以便發(fā)現(xiàn)故障時能及時維修。? (5) 遠距離控制線路的額定電壓須不超過36V。? (6) 設備內(nèi)腔須設置電氣原理圖標牌。? 油浸變壓器? (1) 油浸變壓器的外殼防護等級須不低于IP44。? (2) 變壓器油箱上須設有油標，當油標損壞時，油面須高于裸露帶電部分 10mm以上。? (3) 油箱下部放油的塞子須使用專用工具才能打開。? 插接裝置? (1) 電壓低于 1140V的裝置，須設有防止驟然拔脫的徐動裝置；電壓高于 1140V的裝置，須采用帶有電氣聯(lián)鎖的裝置。? (2) 插桿與插孔的配合須保證可靠的接觸。? (3) 插銷須保證在使用過程中不能自行松脫，并須設置聯(lián)鎖，保證斷電后，插桿才能拔插。插鎖拔脫后，插座內(nèi)不允許有裸露的帶電部分；插座入口處還須另外設置便于開啟的防護蓋。? (4) 插銷的接地端子須制成專用的插桿和插孔，不允許用外殼接地替代。接地插桿須比主插桿先接觸。? (5) 插接裝置的插頭和插座須分別標明 “接負載 ”和 “接電源 ”字樣。? (6) 插接裝置的拔脫力須小于 147N。? (7) 插接裝置絕緣零件材料每平方米的耐沖擊強度須不小于 6860J。? 礦用一般型電氣設備外殼的明顯處，須設置清晰的永久性的凸紋標志 “KY”。小型電氣設備可采用標志牌鉚在或焊在外殼上，也可采用凹紋標志。4 標志5 銘牌? 一般須用銅板材質(zhì)。銘牌主要內(nèi)容有：? 銘牌右上方有明顯的 “KY”標志。? 外殼防護等級。? 礦用合格證號。? 產(chǎn)品出廠日期或產(chǎn)品編號。? 其它需要標出的電氣技術參數(shù)。第七篇　　制造與維