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本质安全型仪表中可靠元件和组件

作者: 来源: 发布时间:2018/2/11 16:12:47  点击数:355
从可以看到,在仪表电路中,凡存在电感、电容储能元件,它们允许的工作电压和电流均非常小,从而限制本质安全型仪表的输出功率,对进一步扩大和发展本质安全型仪表都带来一定困难。为了提高本质安全型的发展途径,在实际设计应用中提出可靠性元件和组件,认为当有些元器件能符合某些要求和试验,就不再存在损坏机理,保证电路的安全性。可以说有了可靠元件和组件的理论,才能有本质安全型仪表的实用价值。
1.电源变压器
除了携带式仪表是用电池供电,绝大部分本质安全型仪表是能过电网,经电源变压器进行整流后供电,为了保证电源变压器的初、次级间不会发生短路,须符合下列结构要求和试验才能作为可靠元件。
①电源变压器输入绕组应用熔断器或断路器保护。变压器本安电路端子与非本安端子应分两侧布置,防止混触和击穿,端子间的电气间隙、爬电距离须不小于表1的规定值。变压器铁芯应接地。
表1 电气间隙与爬电距离(mm)
额定电压峰值(v)电气间隙爬电距离印刷电路板经绝缘涂层后爬电距离
60331
90441.3
190682.6
3756103.3
②电源变压器绕组须能承受输出绕组短路电流(包括所有输出绕组同时短路,或经限流电阻短路)的作用,在热保护器(熔断器、过热继电器)动作之前,不应产生超过绝缘等级的允许温度,且不应损坏。
③电源变压器绕组可以采用下列方式之一制造:
a向本安电路供电的绕组与其他绕组分开布置。
b采用下列措施之一时,向本安电路供电的绕组与其他绕组可内外分布:
a.向本安电路供电的绕组与其他绕组间有加强绝缘。且要通过下列试验,当所有输出绕组短路(经限流电阻)后,输入绕组在额定电压作用下经6h发热试验,其绕组不应损坏,并按表2, 规定值进行绝缘介电强度试验,不应击穿或闪络。
表2 电源变压器绝缘耐压试验
部位额定电压u(v)试验电压(v)
原绕组、向非本安电路供电的副绕组与接地屏蔽、铁芯之间及其相互之间u≤36100
36<u<2201500
220≤u4u最低为2500
向本安电路供电的副绕组与接地屏蔽、铁芯之间及其相互之间u≤36100
36<u2u+1000
最低为1500
b.向本安电路供电的绕组与其他绕组间用铜质接地屏蔽隔离。屏蔽厚度不应小于表3的规定值。
表3电源变压器屏蔽层厚度
熔断器额定电流(a)0.10.51235
屏蔽铜箔最小厚度(mm)0.050.050.0750.150.250.3
屏蔽绕组的导线直径(mm)0.20.450.630.91.121.4
2.耦合变压器
①非本安电路及本安电路之间的耦合变压器和电流变换器的初、次级绕组间的绝缘,应能承受2u+1000v电压(u为两电路电压之和),但介电强度试验不得低于1500v。
②两本安电路之间的耦合变压器的绝缘,应能承受不低于500v的介电强度试验。
3.限流电阻
限流电阻常用作电源或电容性电路的保护元件。可以限制电源短路电流和限制电容放电电流。当电容串加限流电阻,一定要与电阻胶封一体,保证限流电阻的可靠性。一般碳膜电阻不宜采用,须用金属膜电阻或线绕被覆电阻作为限流电阻,并规定在正常工作状态下其功率不大于其额定值的2/3,故障状态下不大于其额定值。
4.分流元件
分流元件是用于电感性电路的保护元件。当电感电路的电感量太大,达不到本质安全要求时,可在电感元件两端并接分流元件,以吸收电感的储能,并接的分流元件一定要双重化(同时并联两个相同元件),且要与电感线圈胶封一体。经试验表明,并接二极管的电感元件的等效电感,可减小到原电感值的1/10—1/100。常用的分流元件有二极管、稳压管(齐纳二极管)、电容器、压敏电阻、短路环、阻尼绕组等。
5.限压元件
限压元件常用作限制电源的输出电压和限制电容两端的工作电压。是保护电路的本质安全性能,并接限压元件一定要双重化。常用的限压元件有稳压二极管(齐纳二极管)。
6.隔离元件
隔离元件是用于本安电路与非本安电路,本安电路与本安电路之间的耦合保护元件。其功能是传递仪表检测信号,隔离直流危险电位。要求两个具有高度可靠性的电容器串联可作为隔离元件,且要求胶封一体。电解电容和钽电容不宜作为隔离元件。每个电容器的耐压值需能承受2u+1000v(u为电容器两端的最高电压)介电强度试验而不击穿;用在两个本安电路之间的隔离电容,每个电容器应能承受3倍线路电压的最大值。

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