礦用電源及備用電源

1、13 礦用電源及備用電源 電源:礦井監(jiān)控系統(tǒng),甲烷斷電儀、甲烷風電閉鎖裝置等.要求:提供本質安全防爆直流電源外，還必須保證井下交流電網(wǎng)停電后，維持系統(tǒng)正常工作時間不少于2小時。 31礦用電源的特點及主要技術指標 (1)本質安全型防爆輸出。 (2)電網(wǎng)電壓波動適應能力強。 (3)效率高、體積小、重量輕。 (4)保護功能強。 (5)輸入電壓范圍寬。 23.1.1礦用電源及備用電源 (1)額定輸入電壓Ul:礦用電源標稱輸入電壓，如：36V、127V、220V、380V等。 (2)允許輸入電壓范圍:礦用電源允許輸入電壓范圍，通常用額定輸入電壓的百分比(如：75一110U1)，也可用允許輸入電壓的上限和

2、下限表示(如95V一140V)。當輸入電壓超出輸入電壓范圍，電源將損壞或工作不正常，或失去防爆性能。(3)額定輸出電壓:礦用電源標稱輸出電壓，如：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V3(4)輸出電壓范圍:礦用電源在規(guī)定的輸入電壓范圍內和輸出電流不大于額定輸出電流的情況下，輸出電壓變化范圍。(4.755.25,+5%.)(5)最大輸出電壓:指礦用電源在開路等情況下所能輸出的最大電壓。(6)額定輸出電流:礦用電源的標稱電流。(7)最大輸出電流:指礦用電源在短路等情況所能輸出的最大電流。(8)穩(wěn)壓系數(shù):指輸入交流電壓變化Vi所引起的輸出直流變化V的變化。 4 (9)電壓調整率:指負載為額

3、定負載時，輸入交流電壓在額定值上下變化+lO時，穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對變化S=(Vo/Vo)*100。 (10)電流調整率:指在額定交流輸入電壓條件下，負載電流從零變化到額定輸出電流值時，輸出電壓變化Vo與輸出額定電壓Vo的比值Si二(VoVo)*100。 (11)輸出電阻(內阻):指在額定輸入電壓(AVi二0)情況下，負載I所引起的輸出電壓變化Vo，Ro二VoI 5(12)紋波電壓:指在額定輸出電壓、額定輸出電流、額定輸入電壓情況下，輸出交流分量電壓的絕對值大小，通常用峰值或有效值表示。 (13)紋波系數(shù):指在額定輸出電壓、額定輸出電流、額定輸入電壓情況下，輸出紋波電壓的有效值與輸出直流電壓

4、的比值. 3.1.2 礦用電源的分類(線性直流和開關直流電源 )線性直流電源 優(yōu)點:具有電源穩(wěn)定度高及負載穩(wěn)定度高，輸出紋波電壓小，瞬態(tài)響應速度快，6線路結構簡單，便于維護，沒有開關,干擾等。 缺點: (1)承受短路能力差。 (2)電網(wǎng)電壓波動適應能力差。 (3)變壓器及濾波電容體積大。 (4)線性直流電源效率較低，進而導致備用蓄電池容量的增大，加大了蓄電池的體積、重量和成本.開關電源: 優(yōu)點:體積小，重量輕，電網(wǎng)電壓波動適應能力強，過載能力強，輸入電壓范圍寬等. 7缺點:輸出用濾波的大電感和大電容，難以滿足本質安全電氣防爆的要求. 3.2 礦用線性直流電源分類:穩(wěn)壓源、恒流源和非穩(wěn)定電源 組

5、成:作用:具有降壓作用外，還具有電磁隔離功能，以保證本質安全防爆的安全. 83.2.1電源變壓器制作(略)3.2.2整流電路單相(半波.全波.橋式)整流電路3.2.1.1半波整流電路(1)電路圖9(2)組成:電源變壓器.二極管.負載.(3)波形圖10(4)計算: UL=0.45UL ID=IL=0.45U2/RL UDMAX=3.14UL3.2.2.2全波整流電路(1)電路圖 11(3)波形圖 12(4)計算: UL=0.9UL ID=IL/2 IL=UL/RL UDMAX=3.14UL3.2.2.3橋式整流電路(1)電路圖 13(2)組成:(3)波形圖 14(4)計算: UL=0.9UL I

6、D=IL/2 IL=UL/RL UDMAX=1.57UL3.2.3平滑濾波器(1)作用:低通,除去輸出的脈動直流中的交流成份.只允許直流成份通過.(2)電路組成 15162.3.2.1半波整流電容濾波器 173.2.3.2半波整流電容濾波器 183.2.4濾波器的設計2.5.4線性穩(wěn)壓電源3.2.5.1 7800和78X00系列固定輸出正集成穩(wěn)壓器 特點:三端固定輸出 5V,6V,9V,12V,15V,18V,24V 內部均設有過流保護,過熱保護和調整管安全工作保護電路.19(1)7800系列輸出1.5A負載電流,最小輸入,輸出壓差為2V(2)7800M系列輸出0.5A負載電流,最小輸入,輸出

7、壓差為2V2021(3)典型電路連接方法223.2.5.2 7900和79X00系列固定輸出負集成穩(wěn)壓器 特點:三端固定輸出 -5V,-6V,-9V,-12V,-15V,-18V 內部均設有過流保護,過熱保護和調整管安全工作保護電路.(1)7900系列輸出1.5A負載電流,最小輸入,輸出壓差為2V23(2)79M00系列系列輸出輸出5.5A負載電流負載電流,最小輸入最小輸入,輸出壓差為輸出壓差為2V24(3)典型電路連接典型電路連接253.2.6礦用線性直流電源組成作用:電壓降為電源所需的交流低電壓，電磁隔離,整流,濾波,雙重化(或多重化)限流(恒流)限壓(穩(wěn)壓)電路，對于ia等級三重化,對于

8、ib等級雙重化263.3礦用開關電源 3.3.1礦用開關電源的特點 (1)輸出功率受限 (2)輸出端濾波電容和電感受限 (3)輸入、輸出必須電氣隔離 (4)大的電壓允許輸入范圍 (5)多重化保護 (6)恒壓一恒流輸出特性 27 (7)故障自動恢復 (8)體積小、重量輕、可靠性高3.3.2 開關電源的組成及分類概念:將一種電源形態(tài)轉變成為另一種電源形態(tài)，并且有穩(wěn)定輸出控制和短路等保護功能的電路.組成: 2829類型 (1)按激勵方式:他激勵式和自激式。 (2)按調制方式:脈寬調制型、頻率調制型和混合型。 (3)按開關管電流的工作方式:方波型、準諧振型和多諧振型(4)負載的連接方式:串聯(lián)型和并聯(lián)型

9、。(5)按晶體管的連接方式:單端式、推挽式、半橋式和全橋式. 30(6)按輸入與輸出電壓的大小:升壓式,降壓式.(7)按工作方式:可控整流型、斬波型和隔離型。(8)按電路結構:分離元件式和集成電路313.3.3開關電源的本質安全防爆特點:輸出端通常并聯(lián)有一個大容量濾波電容或串聯(lián)有大的電感(不能直接用作本質安全電源) 3.3.3.1接入保護元件法 雙重化或多重化當一個或兩個元件損壞時，還能繼續(xù)工作，使電路的本質安全防爆性能滿足ib或ia等級。3.3.3.1.1濾波電容 輸出端具有大電容的電源電路，其放電火花是短路火花. 32333.3.3.1.2濾波電感 輸出端含有電感的電源電路，其放電火花是斷

10、路火花(1)在電感元件兩端并聯(lián)電阻(2)在電感元件兩端并聯(lián)電容 34(3)在電感兩端并聯(lián)二極管3.3.3.2增頻法(略)3.3.3.3穩(wěn)壓限流 輸出端加穩(wěn)壓限流環(huán)節(jié)限流環(huán)節(jié)的日的主要是制電容短路放電電流解決電感斷路火花問題353.4礦用備用電源停電后,維持正常工作時間不小于2小時.(1)應采用蓄電池(2)蓄電池應采用連續(xù)浮充制(循環(huán)制、定期浮充制和浮充制) 循環(huán)充放電制:般用于移動、小容量、便攜式蓄電池 連續(xù)浮充制:是將蓄電池始終并接在負載回路上，負載所需的能量主要由整流電路提供，整流電路同時向蓄電池小電流充電。36 定期浮充制:部分時間由接流設備供電，并對蓄電池充電，部分時間由蓄電池供電。(難以保證當電網(wǎng)停電后維持2小時正常供電的要求).(3)備用電源要與主電路共用輸出限壓(穩(wěn)壓)和限流(恒流)電路(4)蓄電池要全密封免維護(5)蓄電池無記憶效應3.4.1主要技術指標(1)電動勢(2)開路電壓與工作電壓(3)容量:電池在一定放電條件下所給出的能量,單位為安培小時.37(4)內阻(不是常數(shù))(5)自放電(電池在存儲期間容量降低的現(xiàn)象)(6)比能量與比功率(7)壽命383.4.7 礦用備用電源與礦