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小谈--本质安全电路设计

    目前在国内,本质安全电路设计比较落后,作为一名本质安全电路设计的工程师,今天想和大家分享一下一个本质安全电路设计。
    所谓电路本质安全,从字面来讲就是电路在任何故障(技术故障和非计数故障)下,其电路本身都是安全的(表面温度和能量都能满足防爆标准)。那么如何才能做到本质安全呢?
    要实现电路本质安全,就必须限制电路能量,把能量限制在一定范围内。W=UIt,W是能量,U是输入电压,I是输入电流,t是工作时间。比如:一个电阻功率3W,阻值1欧姆,两端施加电压1V。
   那么电阻正常时 (所谓正常,就是电阻本身没有故障),则功率为P0=UI=1*1W=1W,比实际3W小很多,元件工作没有问题。是的,元件工作在小于3W额定功率范围内,但是这时候会不会影响外围环境呢?电阻在发热,热量就是W=UIt=t,在这个时间t内散发出了这么多能量,这个能量部分传递到空间,部分在元件本身上。在元件本身上就会使元件表面温度上升,在空间中使周围温度上升。很显然,表面温度肯定是高于周围温度的。所以只需要考虑在元件身上的能量。随着时间的推移,即t的增长,最终发出的热量和散发的热量会平衡。认为这个时间为t0,则电阻总共发出的热量为t0焦耳。这热量全部被电阻本身吸收了(这里假设能量没有传递到空间去,实际是传递的,这只是为了说明问题),使元件温度上升,用这个能量数值t0来评估表面温度是否符合要求。这就是我们在设计本安电路时,元件选型的依据。
   那么电阻出现故障时(所谓故障,就是电阻本身发生阻值变大或变小或短路或断路),很显然变小和短路时很显然不仅对电阻本身而且对周围存在很大的危险性,因为这个时候由于电压不变,所以电流会急速上升,由P0=UI知道,元件故障功率是会瞬间大于额定功率3W。元件可能烧毁,甚至出现冒烟冒火。为了避免这种现象的发生,我们首先除了从选着质量好的器件外,更重要的是设计限流电路(因为再好的器件也会出现问题)。用这个限流电路来控制这种情况下的电流值,从而使这个电阻元件是安全的。如果一个电路中所有器件都是安全的,那么这个电路就是本质安全电路。当然这个世界上没有绝对安全的电路,只有安全性能更高的电路,这是智慧的结晶。
  目前限流电路很多,可以作为限流,具有一定安全性,但都不是本质安全电路。因为如果出现问题了,它有可能失去限流的功能,甚至直接成为一根导线。而本质安全电路就算出现问题,对电路影响是能承受的一些故障的,不会出现限流失去控制的现象,而只会有关断,不会有短路的可能。
  我设计过本很多安全电路,有通过国内MA认证,ATEX认证,MSHA认证。电路保护等级为ia和ib,其中ib较多,以后和大家一同分享。谢谢!
该帖共收到 15 条回复!
有通过国内MA认证,ATEX认证,MSHA认证。
发表于 2014-9-26 08:22:28 | 显示全部楼层

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举例有点简单,本安电路是个复杂的集合体。但抓住了本安电路的本质
发表于 2014-9-26 09:26:32 | 显示全部楼层

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今天无聊来逛逛  
发表于 2014-10-19 08:48:34 | 显示全部楼层

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谢谢分享,  很有帮助.
发表于 2014-10-29 15:50:41 | 显示全部楼层

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谢谢啦,很是受益!
发表于 2015-2-10 15:25:31 | 显示全部楼层

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楼主很厉害,以后多多向您请教~
发表于 2015-3-5 15:30:22 | 显示全部楼层

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楼主给的例子确实很深入浅出,受教了,以后可以多和楼主请教下,谢谢
发表于 2015-5-5 13:46:01 | 显示全部楼层

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楼主去,请教一下,那么在本安保护型式下,浇封中使用的胶水是否有要求?是否需要按照“浇封型”的要求来选择胶水。
我们是做直流电LED手电筒的
发表于 2015-5-5 13:55:09 | 显示全部楼层

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lyon321 发表于 2015-5-5 13:55
楼主去,请教一下,那么在本安保护型式下,浇封中使用的胶水是否有要求?是否需要按照“浇封型”的要求来选 ...

首先向您说声对不起,没及时回复您。本质安全保护型式,如果还采用浇封,这胶水是有要求的,但是没有必要按着胶封型的标准执行。要求是:1、胶水的额定温度必须大于或等于被浇封的元件或者其他在正常工作或故障时发热的部件,建议多大于为好;2、应明确规定胶水厂商和型号;3、胶水固化后的绝缘系数根据电压的具体情况确定;4、胶水固化后要考虑老化情况。
发表于 2015-5-19 17:36:34 | 显示全部楼层

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nuanchuanhe 发表于 2015-5-19 17:36
首先向您说声对不起,没及时回复您。本质安全保护型式,如果还采用浇封,这胶水是有要求的,但是没有必要 ...

我是做检测的,分享一本标准给你,可以参考一下.

GB3836.4-2000爆炸性环境用防爆电气设备_第4部分-本质安全型”i“.pdf

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页面提取自-GB3836.4-2000爆炸性环境用防爆电气设备_第4部分-本质安全型”i“.pdf

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发表于 2015-7-22 17:10:27 | 显示全部楼层

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正好你开咯这样的帖  
发表于 2015-9-17 07:49:35 | 显示全部楼层

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正好你开咯这样的帖  
发表于 2015-11-20 08:16:25 | 显示全部楼层

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厉害!强~~~~没的说了!  
发表于 2016-2-19 09:06:53 | 显示全部楼层

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女人啊真是那句话~~~无理占三分~~忘记怎么说了 呵呵 ~~你帮我想想  
发表于 2016-7-12 09:19:59 | 显示全部楼层

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