在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備中，常運用不同類型的熔斷器間斷電路的過載維護和短路維護，以及各種半導體器件組成電路的不同功用環(huán)節(jié)。不論什么情況，這些元器件都應(yīng)該符合下面的相應(yīng)要求。

1.熔斷器

一般情況下，熔斷器是由熔斷體和它的支撐件組成的。

在界說熔斷器的額外電流時，一般有兩種電流：支撐件的額外電流和熔斷體的額外電流。

熔斷器的額外電流就是指支撐件的額外電流。

熔斷體的額外電流就是指熔斷器內(nèi)裝熔斷體(熔絲)的額外電流，能夠有幾個，但是都不容許大于支撐件的額外電流。例如，關(guān)于一個額外電流為10A的熔斷器來說，它容許的熔斷體的額外電流有10A、6A和4A三個層次。一般情況下，關(guān)于這種熔斷器，在挑選熔斷體的額外電流時，人們應(yīng)該依據(jù)被維護電路的性質(zhì)來挑選4A或6A，最多也不能跨越10A。

熔斷器的額外電壓則只需一個，關(guān)于熔斷體和支撐件，是不合的。

在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備中，當熔斷器用來維護相應(yīng)電路時，則熔斷器應(yīng)該能夠接連地經(jīng)過1.7L的電流(其間，L是指熔斷體的額外電流，在穩(wěn)定的負載情況下，能夠是電路的額外電流);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)的極限分斷才華應(yīng)該能夠快速地分斷電路中或許呈現(xiàn)的最大預(yù)期短路電流(在電壓為250V的電路中，這個電流選用1500A)。

一般以為，熔斷器的時間.電流特性首要用于被維護電路的過載維護;熔斷器的極限分斷才華首要用于被維護電路的短路維護。

在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備和電路中，熔斷器的額外電壓，不應(yīng)該小于或許施加在相關(guān)設(shè)備的非本質(zhì)安全接線端子上的最高電壓或施加在本質(zhì)安全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華不應(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華。假若極限分斷才華小于最大預(yù)期短路電流，當電路呈現(xiàn)短路缺陷時，熔斷體就會瞬間熔融汽化，發(fā)生爆炸，形成十分嚴峻的成果。所以，有時分，人們?yōu)榱吮ＷC熔斷器的極限分斷才華大于電路的最大預(yù)期短路電流，常常在電路中運用限流元件來束縛最大預(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，它的額外值不得小于：

·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)。

下面舉例說明運用牢靠限流電阻器作為限流元件時電阻值的核算。

【例】假定運用熔斷器來維護某一電路，熔斷器熔斷體的額外電流為0.1A，極限分斷才華為750A，最高電壓為250V。

依據(jù)歐姆定律核算可知，牢靠限流電阻器的電阻值為

R≥250V/750A≈0.33Q

所以，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)品樣本選用符合這一央求的合適的電阻器。

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作業(yè)發(fā)生晦氣的影響。

這兒應(yīng)該指出的是，當熔斷器用于“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.半導體器件

(1)半導體器件

這兒所說的半導體器件，首要是指半導體二極管(包括齊納二極管)、聯(lián)接成二極管運用的半導晶體管、晶閘管以及其他等效的半導體器件。

這些半導體器件，在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備及其相關(guān)設(shè)備中，能夠被聯(lián)接成并聯(lián)限壓器和(或)串聯(lián)限流器。在相關(guān)設(shè)備中運用時，這些器件還應(yīng)該能夠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。

當半導體器件用作并聯(lián)限壓器時，它們應(yīng)該能夠接受缺陷狀態(tài)下在其裝置處或許呈現(xiàn)的最大缺陷電流乘以相應(yīng)安全系數(shù)的電流值。

①二極管、晶體管、晶閘管等器件的正向額外電流，關(guān)于“ia”級和“ib”級設(shè)備，不得小于或許的最大缺陷電流的1.5倍值;關(guān)于“ic”級設(shè)備，不得小于或許的最大缺陷電流值。

②齊納二極管的結(jié)額外耗散功率不得小于齊納耗散功率的1.5倍值。它的正向額外電流，關(guān)于“ia”級和“ib”級設(shè)備，不得小于或許的最大缺陷電流的1.5倍值;關(guān)于“ic”級設(shè)備，不得小于或許的最大缺陷電流值。

當設(shè)備的輸入電路和輸出電路都是本質(zhì)安全型電路時，關(guān)于“ia”級設(shè)備，運用兩只這樣的半導體器件作為并聯(lián)限壓器被以為是牢靠組件。

關(guān)于“ia”級相關(guān)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。

不論是什么情況，作為并聯(lián)限壓器運用時，這樣的半導體器件都應(yīng)該接受電路中或許呈現(xiàn)的瞬態(tài)效應(yīng)。

當半導體器件用作串聯(lián)限流器時，在“ia”級設(shè)備中人們應(yīng)該選用三只半導體二極管組成阻塞維護環(huán)節(jié)，不應(yīng)該運用其他的半導體器件，因為“ia”級設(shè)備是容許運用在0區(qū)的，而且電路又或許隨時呈現(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體器件組成串聯(lián)限流器。

(2)瞬態(tài)效應(yīng)

在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備和電路的相關(guān)設(shè)備中，半導體器件應(yīng)該能夠接受電路中或許呈現(xiàn)瞬態(tài)效應(yīng)。這種瞬態(tài)效應(yīng)常常是因為電源電壓(交流的或直流的)的遽然改變和開關(guān)器件(例如，晶閘管半導體器件)的“開”與“關(guān)”惹起的。

在電路中的這種瞬態(tài)效應(yīng)有或許要挾著電路的本質(zhì)安全性能。

例如，用一只晶閘管半導體器件與負載并聯(lián)來維護這個負載。當電源有一個瞬態(tài)電壓即將施加在負載上時，晶閘管應(yīng)該阻撓這個電壓。但是，因為晶閘管和相關(guān)檢測電路的響應(yīng)時間相對較大，所以，在檢測到觸發(fā)信號并使晶閘管導通之前，瞬態(tài)電壓就從前施加在這個負載上了。當然，還有一些其他的比方，例如，在限流開關(guān)動作之前就或許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部分：由本質(zhì)安全型“i”維護的設(shè)備規(guī)則，這種瞬態(tài)效應(yīng)所帶著的能量不應(yīng)該跨越：

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。

當瞬態(tài)效應(yīng)所帶著的能量不跨越上述值時，瞬態(tài)電壓和(或)瞬態(tài)電流能夠跨越相應(yīng)的安全數(shù)值(拜見國度規(guī)范GB3836.4《爆炸性環(huán)境第4部分：由本質(zhì)安全型“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，而不合適用火花點著實驗間斷實驗考證，因為這個瞬態(tài)能量呈現(xiàn)的時間太短，且數(shù)值很小。

這兒以ⅡB級的防爆電器設(shè)備為例來說明這種瞬態(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。檢測并核算此時電路或許呈現(xiàn)的瞬態(tài)能量。

從國度規(guī)范GB3836.4《爆炸性環(huán)境第4部分：由本質(zhì)安全型“i”維護的設(shè)備的數(shù)據(jù)表中得知，關(guān)于ⅡB級設(shè)備，當電壓為18V時，容許的最大電流是1.66A。實驗時，實驗人員調(diào)整電路的電流等于1.66A。此時，電路處于正常的作業(yè)狀態(tài)。

當電路發(fā)生缺陷時，例如，因為某種緣由使經(jīng)過電路的電流遽然地增加，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改變(崎嶇和時間)情況，如圖3所示。

 

圖2瞬態(tài)能量測驗電路表示圖

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

I0一電流的安全規(guī)?！?/span>t1—t2—瞬態(tài)電流作用的時間段

從圖3中能夠看出，圖中暗影部分就是瞬態(tài)電流幅值隨時間改變的波形，它疊加在1.66A之上。在核算出這個面積之后，將它與供電電壓相乘即可得到瞬態(tài)效應(yīng)所帶著的瞬態(tài)能量。

實驗成果告訴我們，被試電路的瞬態(tài)能量q=81，大于規(guī)范央求的最大值(80)，因此，被試電路不合格。

這兒需求特別留心的是，在這種實驗電路中，要最大極限地減小實驗設(shè)備對測驗成果形成的影響(示波器是這個實驗的關(guān)鍵設(shè)備，分辨率要高)，因為所測驗的能量太小。

在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備內(nèi)部，這種瞬態(tài)效應(yīng)的影響比較小，因此，能夠忽略。

3.壓電器件

在本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備及其相關(guān)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發(fā)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遍及的使用。

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，就是這兒所說的壓電器件。

本質(zhì)安全電路中，壓電器件的安全性能首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)。

在分別間斷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。

在壓電器件實踐使用時，能夠運用限能維護元件來束縛它的輸出能量。例如，在壓件兩頭串聯(lián)牢靠限流電阻器或(和)并聯(lián)限壓元件就能夠束縛它的能量。