【正文】 值較低時(shí)，蓄電池經(jīng) DC/ AC 電路向礦用本質(zhì)安全防爆直流電源供電。礦用備用電源的內(nèi)部電路為普通 1 理 S 電路。 礦用備用電源與礦用電源相互獨(dú)立的連接方法 為保證礦用電源的本質(zhì)安全防爆性能，相互獨(dú)立的礦用備用電源與礦用電源的連接方式主要有以下幾種。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。電池的使用壽命可分為循環(huán)壽命和浮充壽命。比功率也是電池的重要性能指標(biāo)，電池的比功率大，表示可承受大電流放電。 電池的功率是指在一定放電制 度下，電池在單位時(shí)間內(nèi)所能給出的能量的大小，單位為瓦（ W）。通常用比能量來比較不同的電池系列。可分為理論能量和實(shí)際能量。它是指電池經(jīng)一定時(shí)間存貯后（其存貯時(shí)間是固定的），所剩余容量為最初容量的多 少，也用百分?jǐn)?shù)表示。即： 自放電率＝ TCCCaba?Ｘ 100％ () 式中 Ca 一電池存貯前的容量； Cb 一電池存貯后的容量； T 一電池存貯的時(shí)間。電池?zé)o負(fù)荷時(shí)由于自行放電使容量損失。其中歐姆內(nèi)阻遵守歐姆定律，極化內(nèi)阻隨電流密度的增加而增大，但不是線性變 化，常隨電流密度的對(duì)數(shù)增大而增大。電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在放電過程中隨時(shí)間而變化，因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在放電過程中不斷地變化。 電池的實(shí)際容量主要與電池正、負(fù)極活性物質(zhì)的數(shù)量及利用的程度（利用率）有關(guān)，而活性物質(zhì)利用率主要受到放電制度、電極的結(jié)構(gòu)、制造工藝等因素的影響。 額定容量也叫保證容量，是按國(guó)家或有關(guān)部門頒布的標(biāo)準(zhǔn)，保證電池在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量。它等于放電電流與放電時(shí)間的乘積，單位為仙，其值小于理論容量。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(zhì)量電池所能給出的理論電量，單位為 Ah/ kg 或 Ah/L 。電池的容量可分為理論容量、額定容量、實(shí)際容量和標(biāo)稱容量。 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。 電池工作電壓的數(shù)值及平穩(wěn)程度除與電池的活性物質(zhì)有關(guān)外，還依賴于放電條件。電池的放電電壓隨放電時(shí)間的平穩(wěn)性表示電壓精度的高低。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。電池的開路電壓在數(shù)值上接近電池的電動(dòng)勢(shì)。電池的電動(dòng)勢(shì)等于組成電池的兩個(gè)電極的平衡電勢(shì)之差。 l）電動(dòng)勢(shì) 電動(dòng)勢(shì)是電池在理論上輸 出能量大小的量度之一。 （ 2）主要技術(shù)指標(biāo) 蓄電池的技術(shù)指標(biāo)是選擇蓄電池的重要依據(jù)。 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。電路的體積增大，會(huì)要求較大的隔爆外殼，大大增加設(shè)備重量。置于隔爆外殼內(nèi)的電氣設(shè) 備維護(hù)比較困難。 4）蓄電池要全密封免維護(hù) 礦用備用電源蓄電池一般置于隔爆腔內(nèi)。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(hù)。 3）備用電源要與主電路共用輸出限壓（穩(wěn)壓）和限流（恒流）電路。因此，不能繼續(xù)向負(fù)載供電。 定期浮充制（又稱半浮充制）是部分時(shí)間由整流設(shè)備供電，并對(duì)蓄電池充電，部分時(shí)間由蓄電池供電。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。當(dāng)電網(wǎng)停電或整流電路輸出電壓低于蓄電池電壓時(shí)，蓄電池向負(fù)載放電。該種工作方式輸出直流中無脈沖交流成分，線路簡(jiǎn)單。 循環(huán)充放電制一般用 于移動(dòng)、小容量、便攜式蓄電池，如：蓄電池電機(jī)車、礦燈、便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀和便攜式工具等。因此，礦用備用電源應(yīng)采用蓄電他。燃料電池是將活性物質(zhì)貯存在電池體系之外，使用時(shí)將活性物質(zhì)連續(xù)注人電池。因此，采用原電池是不合理的，因?yàn)樵姵啬芰亢谋M后要更換，在煤礦井下爆炸性環(huán)境中經(jīng)常更換電池是一件很困難的事情。由于礦井監(jiān)控的特殊性，礦用備用電源同一般備用電源相比具有如下特點(diǎn)： 1) 應(yīng)采用蓄電池 備用電源有蓄電池、原電池、貯備電池和燃料電池。 ，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)）。 經(jīng)插好，接觸是否可靠。 電池不投入 ，本安電源必須由電源電首先啟動(dòng)，當(dāng)交流斷電或過低后，電池才能投入。若燒斷換新。 兩燈均不亮 。若燒斷，換上相同規(guī)格保險(xiǎn)絲。 顯示功能 電源設(shè)有綠色和紅色指示燈，按他們不同的組合可以大致判斷電源的工作狀態(tài)如下： 工作狀態(tài) 輸出正常交流工作 輸出正常電池工作 輸出不正常交流輸入 輸出不正常無輸入 綠燈 亮 亮 不亮 不亮 紅燈 亮 不亮 亮 不亮 故障判斷 : 紅燈亮，綠燈不亮 ，排除后，電源能 知道恢復(fù)工作。上蓋的 觀查窗口中有四個(gè)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(gè) )。 （ 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。 圖 2．底板結(jié)構(gòu)示意圖 本安輸出 19 芯密封航空插頭座 (IXl)接線位置設(shè)計(jì)規(guī)劃： X1： 1 21V 地 1 X1： 8 M(電池控制信號(hào) ) 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(gè)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。底板上 X1 為充電斷電板插座， x2 為 +21V 第 2 路插座， X3 為 +21V 第 4 路插座， X4 為 +21V 第 6 路插座， X5 為 +12V 板插座， X6為 19 芯本安輸出插座， X7 為第一路斷電控制插座， X8 為第二路斷電控制插座， X9 為充電斷電板和 +12V 板交流輸入插座， X10 為電池輸入插座， X11 為 6 路 +21V 板交 流輸入插座。右邊大小兩個(gè)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(yù)留口，為電池充放電輸入輸出控制信號(hào)準(zhǔn)備的(F 分站暫無此功能 )。 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) 電源箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 電源箱前上方共有五個(gè)喇叭口，通過這五個(gè)喇叭口接線安裝。 (13）紋波系數(shù)是指在額定輸出電壓、額定輸出電流、額定輸人電壓情況下，輸出紋波電壓的有效值 VNms 與輸出直流電壓 Vo 的比值，即： ? =（ VNms/Vo) x100％。 Ro= △ Vo/△ Io ， Ro 越小越好。 Si反映了電源對(duì)負(fù)載電流變化的適應(yīng)能力， Si 越小越好。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％。穩(wěn)壓系數(shù)又分為絕對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)和相對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)兩種。的變化量。若礦用電源的輸出電流大于最大輸出電流，將無法保證電源的防爆性能，這種電源嚴(yán)禁在井下爆炸性環(huán)境中使用。 (7）最大輸出電流是指礦用電源在短路等情況所能輸出的最大電流。當(dāng)輸出電流不大于額定輸出電流，輸人電壓不超過允許輸人電壓范圍時(shí)，電源的防爆性能和輸出電壓范圍均可得到保證。若礦用電源的輸出電壓大于最大輸出電壓，將無法保證電源的防爆性能，這種電源嚴(yán)禁在井下爆炸性環(huán)境中使用。 (5）最大輸出電壓是指礦用電源在開路等情況下所能輸出的最大電壓。 (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。當(dāng)輸人電壓超出輸人電壓范圍，電源將損壞或工作不正常，或失去防爆性能。 ( l ) 額定輸人電壓 Ui 是礦用電源標(biāo)稱輸人電壓，如： 36v 、 127v 、 220V 、 380V 等。 （由于工作環(huán)境及功能要求設(shè)計(jì)礦用電源的主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到其穩(wěn)定性工作） 礦用電源的主要技術(shù)指標(biāo)有額定輸入電壓、允許輸人電壓范圍、額定輸出電壓、輸出電壓范圍、最大輸出電壓、額定輸出電流、最大輸出電流、穩(wěn)定系數(shù)、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、輸出電阻（內(nèi)阻）、最大紋波電壓、紋波系數(shù)。 36V 、 127V 、 380 V 、660v 、 1140V 、 3300V 等，礦用電源的輸人電壓一般選 36V 、 127V 、 380V 和 660V ，還應(yīng)兼顧地 面的 220V 。 (5) 輸人電壓范圍寬。礦用電源工作在環(huán)境惡劣的煤礦井下，井下潮濕，有淋水和礦塵，頂板垮落，機(jī)械碰撞等，這些會(huì)造成負(fù)載或電纜短路。因?yàn)樯崞w積的增大，還會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致隔爆外殼體積的增大和重量的增加。因此，要求礦用電源體積小，重量輕。 (3) 效率高、體積小、重量輕。采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)，輸送機(jī)等井下電氣設(shè)備功率大，直接啟動(dòng)，頻繁啟動(dòng)，供電距離遠(yuǎn)等造成了井下交流電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍大（ 75％～110 % ）。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源一般為隔爆兼本質(zhì)安全型或澆封兼本質(zhì)安全型。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源必須為本質(zhì)安全型輸出。因此，礦井監(jiān)控設(shè)備應(yīng)優(yōu)先采用本質(zhì)安全型或本質(zhì)安全型其他防爆型式的復(fù)合型。煤礦井下具有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性氣體和煤塵，為防止電氣設(shè)備的危險(xiǎn)溫度和電火花引起 瓦斯和煤塵爆炸，用于煤礦井下爆炸性環(huán)境的電氣設(shè)備必須是防爆型電氣設(shè)備。 ： 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(wǎng)電壓波動(dòng)范圍大（ 75 ％～ 110 % ) ，空間狹小，工作場(chǎng)所分散。 (4) 保護(hù)功能強(qiáng)。 (2) 電網(wǎng)電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)。 （監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖） 由于煤