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在實質(zhì)平安型防爆電氣設(shè)備中，常運用不同型號的熔斷器停止電路的過載維護和短路維護，以及各種半導(dǎo)體器件組成電路的不同功用環(huán)節(jié)。不論什么狀況，這些元器件都應(yīng)該契合下面的相應(yīng)請求。
1.熔斷器
通常狀況下，熔斷器是由熔斷體和它的支持件組成的。
在定義熔斷器的額定電流時，普通有兩種電流：支持件的額定電流和熔斷體的額定電流。
熔斷器的額定電流就是指支持件的額定電流。
熔斷體的額定電流就是指熔斷器內(nèi)裝熔斷體(熔絲)的額定電流，能夠有幾個，但是都不允許大于支持件的額定電流。例如，關(guān)于一個額定電流為10A的熔斷器來說，它允許的熔斷體的額定電流有10A、6A和4A三個層次。通常狀況下，關(guān)于這種熔斷器，在選擇熔斷體的額定電流時，人們應(yīng)該依據(jù)被維護電路的性質(zhì)來選擇4A或6A，最多也不能超越10A。
熔斷器的額定電壓則只要一個，關(guān)于熔斷體和支持件，是分歧的。
在實質(zhì)平安型防爆電氣設(shè)備中，當(dāng)熔斷器用來維護相應(yīng)電路時，則熔斷器應(yīng)該可以連續(xù)地經(jīng)過1.7L的電流(其中，L是指熔斷體的額定電流，在穩(wěn)定的負載狀況下，能夠是電路的額定電流);熔斷器的時間-電流特性應(yīng)該保證在被維護電路呈現(xiàn)瞬態(tài)值之前將熔斷體熔斷;而且，熔斷器(熔斷體)的極限分斷才能應(yīng)該可以快速地分斷電路中可能呈現(xiàn)的最大預(yù)期短路電流(在電壓為250V的電路中，這個電流采用1500A)。
通常以為，熔斷器的時間.電流特性主要用于被維護電路的過載維護;熔斷器的極限分斷才能主要用于被維護電路的短路維護。
在實質(zhì)平安型防爆電氣設(shè)備和電路中，熔斷器的額定電壓，不應(yīng)該小于可能施加在關(guān)聯(lián)設(shè)備的非實質(zhì)平安接線端子上的最高電壓或施加在實質(zhì)平安電路接線端子上的最大輸入電壓(Ui)。
圖1熔斷器的時間一電流特性曲線
1-時間-電流特性;2-被維護元件的瞬態(tài)值
熔斷器的極限分斷才能不應(yīng)該小于所裝置電路的最大預(yù)期短路電流。不同的熔斷體具有不一樣的極限分斷才能。假若極限分斷才能小于最大預(yù)期短路電流，當(dāng)電路呈現(xiàn)短路毛病時，熔斷體就會霎時熔融汽化，發(fā)作爆炸，形成非常嚴重的結(jié)果。所以，有時分，人們?yōu)榱吮ＷC熔斷器的極限分斷才能大于電路的最大預(yù)期短路電流，常常在電路中運用限流元件來限定最大預(yù)期短路電流，例如，人們能夠運用牢靠限流電阻器作為這種限流元件。此時，它的額定值不得小于：
·電流：1.5×1.7in。
·電壓：Um或U。
·功率：1.5×(1.7In)2R。
R—牢靠限流電阻器的電阻值(Q)。
下面舉例闡明運用牢靠限流電阻器作為限流元件時電阻值的計算。
【例】假定運用熔斷器來維護某一電路，熔斷器熔斷體的額定電流為0.1A，極限分斷才能為750A，最高電壓為250V。
依據(jù)歐姆定律計算可知，牢靠限流電阻器的電阻值為
R≥250V/750A≈0.33Q
于是，牢靠限流電阻器的耗散功率值為
P≥1.5×(1.7×0.1)2×0.33W≈0.02W
這樣，就能夠依據(jù)電阻器的產(chǎn)品樣本選用契合這一請求的適宜的電阻器。
事實上，在熔斷器維護的電路中接入牢靠限流電阻器并不會對電路的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生不利的影響。
這里應(yīng)該指出的是，當(dāng)熔斷器用于“ia”級、“ib”級設(shè)備和電路中作為維護器件，且在爆炸性氣體環(huán)境中運用時，它應(yīng)該被澆封起來。
2.半導(dǎo)體器件
(1)半導(dǎo)體器件
這里所說的半導(dǎo)體器件，主要是指半導(dǎo)體二極管(包括齊納二極管)、銜接成二極管運用的半導(dǎo)晶體管、晶閘管以及其他等效的半導(dǎo)體器件。
這些半導(dǎo)體器件，在實質(zhì)平安型防爆電氣設(shè)備及其關(guān)聯(lián)設(shè)備中，能夠被銜接成并聯(lián)限壓器和(或)串聯(lián)限流器。在關(guān)聯(lián)設(shè)備中運用時，這些器件還應(yīng)該可以接受電路中交流峰值電壓或最大直電壓除以串聯(lián)的牢靠限流電阻器的電阻值所得的電流。
當(dāng)半導(dǎo)體器件用作并聯(lián)限壓器時，它們應(yīng)該可以接受毛病狀態(tài)下在其裝置處可能呈現(xiàn)的最大毛病電流乘以相應(yīng)平安系數(shù)的電流值。
①二極管、晶體管、晶閘管等器件的正向額定電流，關(guān)于“ia”級和“ib”級設(shè)備，不得小于可能的最大毛病電流的1.5倍值;關(guān)于“ic”級設(shè)備，不得小于可能的最大毛病電流值。
②齊納二極管的結(jié)額定耗散功率不得小于齊納耗散功率的1.5倍值。它的正向額定電流，關(guān)于“ia”級和“ib”級設(shè)備，不得小于可能的最大毛病電流的1.5倍值;關(guān)于“ic”級設(shè)備，不得小于可能的最大毛病電流值。
當(dāng)設(shè)備的輸入電路和輸出電路都是實質(zhì)平安型電路時，關(guān)于“ia”級設(shè)備，運用兩只這樣的半導(dǎo)體器件作為并聯(lián)限壓器被以為是牢靠組件。
關(guān)于“ia”級關(guān)聯(lián)設(shè)備，運用三只晶閘管作為并聯(lián)限壓器被以為是牢靠組件。
不論是什么狀況，作為并聯(lián)限壓器運用時，這樣的半導(dǎo)體器件都應(yīng)該接受電路中可能呈現(xiàn)的瞬態(tài)效應(yīng)。
當(dāng)半導(dǎo)體器件用作串聯(lián)限流器時，在“ia”級設(shè)備中人們應(yīng)該采用三只半導(dǎo)體二極管組成阻塞維護環(huán)節(jié)，不應(yīng)該運用其他的半導(dǎo)體器件，由于“ia”級設(shè)備是允許運用在0區(qū)的，而且電路又可能隨時呈現(xiàn)瞬態(tài)效應(yīng)，哪怕是暫時的。
但是，在“ib”級和“ic”級設(shè)備中，人們能夠運用一切的半導(dǎo)體器件組成串聯(lián)限流器。
(2)瞬態(tài)效應(yīng)
在實質(zhì)平安型防爆電氣設(shè)備和電路的關(guān)聯(lián)設(shè)備中，半導(dǎo)體器件應(yīng)該可以接受電路中可能呈現(xiàn)瞬態(tài)效應(yīng)。這種瞬態(tài)效應(yīng)常常是由于電源電壓(交流的或直流的)的忽然變化和開關(guān)器件(例如，晶閘管半導(dǎo)體器件)的“開”與“關(guān)”惹起的。
在電路中的這種瞬態(tài)效應(yīng)有可能要挾著電路的實質(zhì)平安性能。
例如，用一只晶閘管半導(dǎo)體器件與負載并聯(lián)來維護這個負載。當(dāng)電源有一個瞬態(tài)電壓行將施加在負載上時，晶閘管應(yīng)該攔截這個電壓。但是，由于晶閘管和相關(guān)檢測電路的響應(yīng)時間相對較大，于是，在檢測到觸發(fā)信號并使晶閘管導(dǎo)通之前，瞬態(tài)電壓就曾經(jīng)施加在這個負載上了。當(dāng)然，還有一些其他的例子，例如，在限流開關(guān)動作之前就可能有一個大的電流竄入負載，等等。
因此，國度規(guī)范GB3836.4爆炸性環(huán)境第4局部：由實質(zhì)平安型“i”維護的設(shè)備規(guī)則，這種瞬態(tài)效應(yīng)所攜帶的能量不應(yīng)該超越：
關(guān)于Ⅰ類設(shè)備，260μJ;
關(guān)于ⅡA級設(shè)備，160μJ;
關(guān)于ⅡB級設(shè)備，80μJ;
關(guān)于ⅡC級設(shè)備，20μJ。
當(dāng)瞬態(tài)效應(yīng)所攜帶的能量不超越上述值時，瞬態(tài)電壓和(或)瞬態(tài)電流能夠超越相應(yīng)的平安數(shù)值(參見國度規(guī)范GB3836.4《爆炸性環(huán)境第4局部：由實質(zhì)平安型“i”維護的設(shè)備的數(shù)據(jù)表)。
這種瞬態(tài)能量能夠經(jīng)過實驗用高速存儲示波器來求得，而不適合用火花點燃實驗停止實驗考證，由于這個瞬態(tài)能量呈現(xiàn)的時間太短，且數(shù)值很小。
這里以ⅡB級的防爆電器設(shè)備為例來闡明這種瞬態(tài)能量的檢測辦法。
【例】實驗用一個數(shù)值為18V的供電電壓經(jīng)過一個限流開關(guān)向一個齊納負載(齊納電壓為14.5V)供電。實驗電路如圖2所示。檢測并計算此時電路可能呈現(xiàn)的瞬態(tài)能量。
從國度規(guī)范GB3836.4《爆炸性環(huán)境第4局部：由實質(zhì)平安型“i”維護的設(shè)備的數(shù)據(jù)表中得知，關(guān)于ⅡB級設(shè)備，當(dāng)電壓為18V時，允許的最大電流是1.66A。實驗時，實驗人員調(diào)整電路的電流等于1.66A。此時，電路處于正常的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
當(dāng)電路發(fā)作毛病時，例如，由于某種緣由使經(jīng)過電路的電流忽然地增加，在限流開關(guān)斷開之前就會有一個較大的電流疊加在1.66A上。實驗用高速存儲示波器記載這個電流的變化(幅度和時間)狀況，如圖3所示。
圖2瞬態(tài)能量測試電路表示圖
1-梭試電路;2-限流開關(guān);3-穩(wěn)壓二極管;4-高速存儲示波器
圖3瞬態(tài)電流的波形圖
I0一電流的平安范圍 t1—t2—瞬態(tài)電流作用的時間段
從圖3中能夠看出，圖中陰影局部就是瞬態(tài)電流幅值隨時間變化的波形，它疊加在1.66A之上。在計算出這個面積之后，將它與供電電壓相乘即可得到瞬態(tài)效應(yīng)所攜帶的瞬態(tài)能量。
實驗結(jié)果通知我們，被試電路的瞬態(tài)能量q=81，大于規(guī)范請求的最大值(80)，因而，被試電路不合格。
這里需求特殊留意的是，在這種實驗電路中，要最大限度地減小實驗設(shè)備對測試結(jié)果形成的影響(示波器是這個實驗的關(guān)鍵設(shè)備，分辨率要高)，由于所測試的能量太小。
在實質(zhì)平安型防爆電氣設(shè)備內(nèi)部，這種瞬態(tài)效應(yīng)的影響比擬小，因此，能夠疏忽。
3.壓電器件
在實質(zhì)平安型防爆電氣設(shè)備及其關(guān)聯(lián)設(shè)備中，有時分，人們依據(jù)需求常常運用一種被稱作壓電器件的元件。
所謂壓電器件，是一種用壓電資料制成的器件。壓電資料，例如，壓電陶瓷、壓電晶體資料、高分子壓電資料等，能夠在外力作用下由機械變形產(chǎn)生電場，也能夠在電場作用下由電場力產(chǎn)活力械變形。這種固有的機電耦合效應(yīng)使得壓電資料在工程中取得普遍的應(yīng)用。
例如，運用壓電資料制成的壓電濾波器、壓電晶體振蕩器、壓電換能器、壓力(加速度)傳感器等，就是這里所說的壓電器件。
實質(zhì)平安電路中，壓電器件的平安性能主要是用沖擊實驗的辦法來測定。在這種實驗中，實驗人員應(yīng)該檢測壓電器件的電容量(c)和端電壓(u)。
在分別停止的兩次沖擊實驗中測得的電容量和端電壓值中較大者，作為它的電容量和端電壓。
在實踐測得的端電壓條件下，壓電器件中晶體電容器存儲的最大能量(1/2CU2)不應(yīng)該大于下列值：
·關(guān)于Ⅰ類設(shè)備，1500μJ;
·關(guān)于ⅡA級設(shè)備，950μJ;
·關(guān)于ⅡB級設(shè)備，250μJ;
·關(guān)于Ⅱc級設(shè)備，50μJ。
在壓電器件實踐應(yīng)用時，能夠運用限能維護元件來限制它的輸出能量。例如，在壓件兩端串聯(lián)牢靠限流電阻器或(和)并聯(lián)限壓元件就能夠限制它的能量。
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