本安电路与非本安电路的隔离方式及要求

本安电路与非本安电路的隔离方式及要求

汪　淳　谢晓春　杨亚雷上海电气防爆检验站(上海200030)

　　TD68

　　摘要　通过对几组隔离电路的分析,总结其各自的特点并提出设计要求。

主题词　本安电路　非本安电路　隔离　　本安系统一般由关联设备、连接导线、本安型电气设备组成。关联设备内既有非本安电路,也有与本安型电气设备连接的本安电路。本安电路与非本安电路间存在着信号的转换、传递及电路的隔离问题。以下对几类常用、典型的隔离电路进行分析,阐述设计中应注意的问题。1　光电耦合隔离

匝数来控制变压器输出端电压。用隔离变压器作本安与非本安电路间的隔离,其特点及要求与光电耦合器基本相同。3　电容器隔离

利用电容器也可实现交流本安与非本安电路间的隔离。由于电容器的容抗与所在电路的频率成反比,对高频电路而言电容器具有“通路”作用,而对低

频电路而言电容器具有“阻止”作用。因此,选择适当的电容可使高频的本安信号在本安电路与非本安电路间传输,而将低频(电网)的非本安电路隔离在安全区。这种隔离方式用于实现本安与非本安电路间高频信号的传递,既简单又可靠。采用电容器隔离时为保障本安电路的安全性,电容器须满足以下要求:电容器须用两个串联,每个电容器应能承受2U+1000V但不低于1500V的耐压试验,电解电容和钽电容不能作为隔离电容。4　继电器隔离

利用光电耦合器可实现本安与非本安电路间直流或脉冲信号的传递。由于光电耦合器的输入输出是以光信号进行控制,没有直接的电气联系,可以可靠地将本安电路与非本安电路隔离开。这种隔离方式线路简单、适用性广。既可用于模拟信号控制也可用于数字信号控制;既可是输入为本安电路输出为非本安电路,也可是输入为非本安电路输出为本安电路。为保障本安电路的安全性,采用光电耦合器隔离时须满足:光电耦合器的输入、输出接线端子间的电气间隙符合表1的要求;输入、输出间应能承受2U+1000V(U为两电路电压之和)但不低于1500V的耐压试验。

表1　光电耦合器输入输出接线端子间的电气间隙

名称额定电压值(V)爬电距离(mm)电气间隙(mm)

6033

9044

继电器作本安电路与非本安电路间的隔离应用很广。继电器按其输入回路可分为直流继电器和交流继电器,因此继电器可用直流本安与非本安电路间、交流本安与非本安电路间、直流(或交流)本安与交流(或直流)非本安电路间的隔离,实现输入回路与输出回路间的信号转换、传递。由于继电器的输出接点不止一对,所以继电器除具备与上述光电耦合器、隔离变压器相同的特点外,还具有输出可以是多路的这一特点。同样由于继电器的输入回路(线路回路)与输出回路(接点回路)间、各输出回路间无直接电气联系,所以继电器既可实现输入、输出关系的本安与非本安电路间的隔离,还可实现输出各组本安与非本安电路间的隔离。采用继电器隔离时为保障本安电路的安全性,继电器须满足以下要求:继电器线圈回路接线端子与接点回路接线端子、各接点回

规格

19086

375106

550166

750185

2　隔离变压器隔离

利用隔离变压器可实现本安与非本安电路间交流信号的转换、传递。因为变压器输入绕组与输出绕组间是以磁耦合,输入、输出回路间没有直接联系,所以这种隔离方式也是相当安全可靠的。此外由于

变压器具有电压与绕组匝数成反比(即u1󰃗w1=u2󰃗输出绕组w2)这一特性,因此可以透过调正其输入、

北宿矿主井绞车高压真空接触器过电压问题的探讨　・徐　贞・41・

北宿矿主井绞车高压真空接触器过电压问题的探讨

徐　贞

兖矿集团安全监测中心　(兖州273500)

　　我国在50年代从前苏联引进的矿用提升机中的CG5型空气换向器已使用40年之久,由于它控制的电机功率大、电压高、起动频繁、接触器的触头易被烧坏,高压电机断相运行容易烧坏电机,影响生产,平时维修量很大。但真空接触器以其优异的性能,在中低电压领域使用中占据了重要地位,因此,研制高压真空换向器代替空气换向器是理想的途径。但在北宿矿主井绞车采用真空接触器代替空气换向器的试验中发生了过电压问题,本文将对此进行探讨。1　过电压分析

　　式中:Γ为衰减系数,实际回路中有电阻损耗,电感中产生的磁能不能全部转换为电能,实测值要小于计算值,一般取0.5～0.7;I0为截流电压瞬时值;

L󰃗C为波阻抗。

由(1)式可知,开断电动机产生过电压的大小与

开断高压电动机时,会产生三种过电压:截流过电压、高频重复重燃过电压及开关闭合时预击穿引起的过电压。1.1　截流过电压

当真空接触器或其它型式的开关断开电路时,在电流接近零点之前,由于电弧不稳定突然提前熄灭,在此瞬间的电流值称为“截流值”。产生截流瞬间过电压,最严重是断开刚启动的电机,此时功率因数低,截流瞬间过电压频率不高,只有千赫左右,并持续几个周波很快衰减。电路突然开断时最大过电压值为

Umax=ΓI0

L󰃗C

(1)

截流情况及电动机的波阻抗大小有关,而电动机的

波阻抗是随电动机容量增大而减少,所以截流过电压是随着电动机容量增大呈减小的趋势。而“截流值”主要决定于触头材料,但也受到负载参数的影响。

1.2　高频重复重燃过电压多次重复的复燃可能产生很高的过电压,这个过程多发生在触头很接近零点之前打开,零点熄弧后开距很小,介质强度不够高而复燃,由于真空接触器有很强的高频熄弧能力,复燃之后在高频振荡零点又熄弧,再复燃,再熄弧。多次重燃过程不会无限地重复,一般在数毫秒时间范围发生,所产生的过电压有一定的限制,它与真空接触器介质恢复特性有关,提高恢复速度可减少重燃的次数。高频电压将集中降落在电动机绕组的端部线匝,对电动机匝间绝缘会造成严重威胁。

但当真空接触器侧的波阻抗很小,即在真空接触器电源侧装设改善功率因数的电容器时,或当电动机堵转时开断电路,随着多次重燃的出现会引起

路接线端子间的电气间隙应符合表1的要求。若继电器置于隔爆腔内,而隔爆腔又是直接进线的,则继电器须选用密封继电器或固态继电器。固态继电器的输入、输出回路间应能承受2U+1000V,但不低于1500V的耐压试验。若继电器输入接直流本安电路,输出接点又有控制非本安电路的,考虑到线圈电感量对直流本安电路安全性能的影响应在线圈两端双重并联反向二极管。输出接点控制的非本安电路其电压、电流、容量分别不得大于250V、5A、100VA。特别须重视的是切不可利用继电器输出一对常开(闭)联锁接点同时控制本安电路和非本安电

5　结论

经对以上几种电路的分析可见,实现本安与非本安电路间的信号转换、传递及其之间的隔离方式是多种多样的,每一种隔离方式都具有其各自的特点和所需注意的问题。某一类型的电路可选用的隔离方式不是唯一的,一种隔离方式所适用的电路型式也不是唯一的。设计人员在设计电路时应根据具体电路的性能综合考虑选用相适应的隔离方式,并注意其相应的要求,最终使电路达到既能保障其工作性能又达到安全性能的要求。

(收稿日期1998205212)

路。