第7章礦用分站礦用信息傳輸接口與礦用電源

1、第一節(jié) 礦用分站第二節(jié) 礦用信息傳輸接口第三節(jié) 礦用信號轉(zhuǎn)換器第四節(jié) 礦用電源復(fù)習(xí)思考題礦用分站是煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的重要設(shè)備，接受來自傳感器的信號，并按約定的復(fù)用方式遠距離傳送給傳輸接口，同時接收來自傳輸接口的多路復(fù)用信號，具有簡單的數(shù)據(jù)處理能力，能夠控制執(zhí)行器工作的設(shè)備。一、 礦用分站的構(gòu)成及其工作原理礦用分站一般由模擬量輸入接口、開關(guān)量輸入接口、開關(guān)量輸出接口、串行數(shù)字街口、模擬量輸出接口、系統(tǒng)接口、信息處理與存儲單元、顯示單元、報警單元、穩(wěn)壓電路等組成,如圖7-1所示。（1） 模擬量輸入接口將甲烷等模擬量傳感器輸出的頻率型（或電流型、電壓型）模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送信息處理與存儲單

2、元，并有本質(zhì)安全防爆隔爆、抗電磁干擾等功能。模擬量輸入接口通常由光電耦合器、頻率/數(shù)字（F/D）轉(zhuǎn)換器和濾波電路等組成。（2） 開關(guān)量輸入接口通常由用于本質(zhì)安全防爆隔離和抗干擾隔離的光電耦合器和濾波電路等組成，將設(shè)備開停等開關(guān)量傳感器輸出的開關(guān)量信號經(jīng)隔離后送信息處理與存儲單元。（3） 開關(guān)量輸出接口一般由光電耦合器等電路組成，將信息處理與存儲單元的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為開關(guān)量信號輸出至斷電控制器等執(zhí)行器。部分分站的開關(guān)量輸出接口可用作頻率型模擬量輸出接口。（4） 模擬量輸出接口一般由光電耦合器、數(shù)/模（A/D）轉(zhuǎn)換器、濾波器等組成，將信息處理與存儲單元的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并具有本質(zhì)安全隔離和抗

3、干擾功能。（5） 串行數(shù)字接口由光電耦合器、濾波器、放大器等組成；將數(shù)字式傳感器輸出的串行數(shù)字信號隔離后送信息處理與存儲單元；將信息處理與存儲單元輸出的數(shù)字信號隔離放大后送數(shù)字執(zhí)行器。（6） 系統(tǒng)傳輸接口由光電耦合器、濾波器、放大器等組成；接收系統(tǒng)傳輸接口輸出的串行數(shù)字信號隔離后送信息處理與存儲單元；將信息處理與存儲單元輸出的串行數(shù)字信號隔離放大后送數(shù)字式執(zhí)行器。（7） 顯示單元由顯示電路和驅(qū)動電路組成，用于分站電源指示、通信指示、故障指示、光報警、模擬量和開關(guān)量顯示等。（8） 報警單元由光報警和聲報警兩部分組成。聲光報警也可以外接聲光報警器，也可以由顯示單元完成光報警功能。（9） 信息處理與

4、存儲單元一般由單片機和外圍電路組成，完成多路信號復(fù)用傳輸、信號輸入/輸出、數(shù)據(jù)處理和執(zhí)行器控制等功能。（10） 穩(wěn)壓電路將隔爆兼本質(zhì)安全型直流電源遠距離供給的非穩(wěn)定直流電源穩(wěn)定為可供分站使用的直流穩(wěn)壓電源。二、 礦用分站的主要功能1.通信功能分站具有與傳輸接口雙向通信及工作狀態(tài)指示功能。2.數(shù)據(jù)采集、顯示功能分站具有模擬量采集功能，模擬量輸入信號優(yōu)先采用數(shù)字信號和頻率型模擬信號。具有甲烷、一氧化碳、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度等模擬量采集和顯示功能。分站具有開關(guān)量數(shù)據(jù)采集及顯示功能。具有饋電狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、風(fēng)門開關(guān)、煙霧等開關(guān)量采集和顯示功能。3.控制功能分站具有甲烷濃度超限聲光報警、斷電/復(fù)電控制功能及

5、甲烷風(fēng)電閉鎖功能。（1） 甲烷濃度超限聲光報警和斷電/復(fù)電控制功能。甲烷濃度達到或超過報警濃度時，進行聲光報警。甲烷濃度達到或超過斷電濃度時，切斷被控設(shè)備電源并閉鎖，甲烷濃度低于復(fù)電濃度時，自動解除閉鎖。與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備未投入正常運行或故障時，應(yīng)切斷該設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域的全部非本質(zhì)安全電氣設(shè)備的電源并閉鎖。當與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備工作正常并運行穩(wěn)定后，自動解鎖。（2） 甲烷風(fēng)電閉鎖功能。掘進工作面甲烷濃度達到或超過1.0%時，發(fā)出聲光報警；達到或超過1.5%時，切斷掘進巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當掘進工作面甲烷濃度低于1.0%時，自動解鎖。掘進工作面回風(fēng)流的甲烷濃度達到或超過1

6、.0%時，發(fā)出聲光報警，同時切斷掘進巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當掘進工作面回風(fēng)流甲烷濃度低于1.0%時，自動解鎖。被串掘進工作面進風(fēng)流中甲烷濃度達到或超過0.5%時，發(fā)出聲光報警，同時切斷被串掘進巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當被串掘進工作面進風(fēng)流甲烷濃度低于0.5%時，自動解鎖。局部通風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)或風(fēng)筒風(fēng)量低于規(guī)定值時，發(fā)出聲光報警，同時切斷供風(fēng)區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當局部通風(fēng)機或風(fēng)筒恢復(fù)正常通風(fēng)時，自動解鎖。與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備（分站、電源、甲烷傳感器、設(shè)備開停傳感器、斷電控制器等）故障或斷電時，切斷該設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的全部非本質(zhì)安全型

7、電氣設(shè)備的電源并閉鎖。當與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備接通電源1 min內(nèi)，應(yīng)繼續(xù)閉鎖該設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源。當與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備工作正常并穩(wěn)定運行后，自動解除閉鎖。嚴禁對局部通風(fēng)機進行故障閉鎖控制。4.初始化參數(shù)設(shè)置功能分站具有初始化參數(shù)設(shè)置和掉電保護功能。初始化參數(shù)可通過主站或編程器輸入和修改。5.自診斷及故障指示功能分站具有自診斷和故障指示功能。6.備用電源功能分站具有備用電源或外接備用電源。當電網(wǎng)停電后，能對甲烷、一氧化碳、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、局部通風(fēng)機開停、風(fēng)筒狀態(tài)等主要監(jiān)控量繼續(xù)監(jiān)控。三、 礦用分站的主要技術(shù)要求1.模擬量模擬量數(shù)字信號應(yīng)符合煤礦礦用信息傳輸裝置（M

8、T/T 899-2000）等有關(guān)規(guī)定。頻率型信號應(yīng)符合下列要求：頻率范圍為2002 000 Hz；在整個頻率范圍內(nèi)其正脈沖和負脈沖均不得小于0.3 ms；有源輸出高電平應(yīng)不小于+0.3 V(輸出電流為2 mA時)；有源輸出低電平應(yīng)不大于+0.5 V(輸出電流為2 mA時)；無源輸出截止狀態(tài)的漏電阻應(yīng)不小于100 k；無源輸出導(dǎo)通狀態(tài)的電壓降應(yīng)不大于0.5 V。電流型信號范圍：15 mA或420 mA。2.開關(guān)量開關(guān)量數(shù)字信號應(yīng)符合煤礦礦用信息傳輸裝置（MT/T 899-2000）等有關(guān)規(guī)定。采用雙電平和無源輸出的開關(guān)量信號應(yīng)符合下列要求：有源輸出高電平應(yīng)不小于+3 V(輸出電流為2 mA時)，

9、有源輸出低電平應(yīng)不大于+0.5 V(輸出電流為2 mA時)。無源輸出截止狀態(tài)的漏電阻應(yīng)不小于100 k，無源輸出導(dǎo)通狀態(tài)的電壓降應(yīng)不大于0.5 V。3.模擬量輸入與輸出處理誤差模擬量輸入與輸出處理誤差應(yīng)不大于0.5%。4.系統(tǒng)信號傳輸分站與傳輸接口、分站與分站之間信號傳輸應(yīng)符合煤礦礦用信息傳輸裝置（MT/T 899-2000）等有關(guān)規(guī)定。5.控制執(zhí)行時間控制執(zhí)行時間應(yīng)滿足有關(guān)要求。安全監(jiān)控分站甲烷濃度超限斷電及甲烷風(fēng)電閉鎖的控制執(zhí)行時間不大于2 s。6.調(diào)節(jié)執(zhí)行時間調(diào)節(jié)執(zhí)行時間應(yīng)滿足有關(guān)要求。7.最大傳輸距離傳感器及執(zhí)行器至分站之間的最大傳輸距離應(yīng)不小于2 km；分站至傳輸接口、分站至分站之間

10、的最大傳輸距離不小于10 km。8.最大監(jiān)控容量分站所能接入的傳感器、執(zhí)行器的數(shù)量宜在2、4、8、16、32、64、128中選取。9.備用電源連續(xù)工作時間電網(wǎng)停電后，備用電源連續(xù)工作時間不應(yīng)小于2 h。礦用信息傳輸接口接收分站遠距離發(fā)送的信號并送主機處理，接收主機信號并送相應(yīng)分站。傳輸接口還具有控制分站的發(fā)送與接收，多路復(fù)用信號的調(diào)制與解調(diào)，系統(tǒng)自檢等功能。一、 礦用信息傳輸接口的組成及工作原理礦用信息傳輸接口由系統(tǒng)通信電路、主機通信電路、信息處理電路、顯示電路、雙機切換電路和電源等組成，如圖7-2所示。（1） 系統(tǒng)通信電路負責與分站雙向串行數(shù)字通信，并具有本質(zhì)安全防爆隔離功能。系統(tǒng)通信電路通

11、常由光電耦合器、整形電路、濾波電路和放大電路等組成。（2） 主機通信電路負責與主機雙向串行數(shù)字通信。（3） 顯示電路用來指示電源、系統(tǒng)通信狀態(tài)、主機通信狀態(tài)、主/備機工作狀態(tài)等。（4） 信息處理電路用來系統(tǒng)通信管理、主機通信管理、雙機切換控制等。二、 礦用信息傳輸接口的基本功能（1） 通信功能。信息傳輸接口具有與分站、主機等設(shè)備雙向通信和指示功能。（2） 診斷功能。信息傳輸接口具有故障診斷和指示功能。（3） 雙機切換功能。信息傳輸接口具有支持系統(tǒng)的雙機切換（自動和手動）功能并有相應(yīng)的指示。（4） 防雷電。信息傳輸接口有防雷措施。（5） 電源指示。信息傳輸接口具有電源指示功能。（6） 輸入輸出信

12、號。信息傳輸接口具有本安與非本安全隔離功能的接口與分站通信的輸入、輸出信號為本質(zhì)安全信號。三、 礦用傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)要求1.最大傳輸距離接口至分站間最大傳輸距離不小于10 km，獨立設(shè)備的接口至主機之間最大傳輸距離不小于5 m。2.最大監(jiān)控容量接口所能接入的分站的數(shù)量宜在8、16、32、64、128中選取。3.系統(tǒng)信號傳輸接口與分站之間信號的傳輸應(yīng)符合煤礦通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求（MT 2091990）的有關(guān)規(guī)定。接口與主機之間應(yīng)采用串行數(shù)字信號傳輸、通用標準接口，并符合有關(guān)規(guī)定。網(wǎng)絡(luò)接口采用標準接口，并符合有關(guān)規(guī)定。礦用信號轉(zhuǎn)換器是將模擬信號與數(shù)字信號進行相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備。

13、傳感器輸出信號有電壓型、電流型、頻率型和數(shù)字型等，為將各種輸出信號的傳感器接入分站，需使用礦用信號轉(zhuǎn)換器。一、 礦用數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器的組成及工作原理礦用數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器通常由模擬信號輸入電路、開關(guān)信號輸入電路、模擬信號輸出電路、開關(guān)信號輸出電路、數(shù)字信號輸入/輸出電路、信號轉(zhuǎn)換電路、顯示電路和電源等組成，一、 礦用數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器的組成及工作原理礦用數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器通常由模擬信號輸入電路、開關(guān)信號輸入電路、模擬信號輸出電路、開關(guān)信號輸出電路、數(shù)字信號輸入/輸出電路、信號轉(zhuǎn)換電路、顯示電路和電源等組成，如圖7-3所示。（1） 模擬信號輸入電路具有放大、光電隔離等功能，可以輸入電壓型、電流型和頻率型模擬信

14、號。（2） 開關(guān)信號輸入電路具有整形、光電隔離等功能。（3） 模擬信號輸出電路具有驅(qū)動、光電隔離等功能，通常輸出頻率型信號，也可以輸出電流型和電壓型信號。（4） 開關(guān)輸出電路具有驅(qū)動、光電隔離等功能。（5） 數(shù)字信號輸入/輸出電路具有放大、光電隔離、驅(qū)動等功能。該電路通常有RS-485、CAN、PROFIBUS、LANWORS、以太網(wǎng)等多種接口。（6） 信號轉(zhuǎn)換電路通常由單片機及外圍電路組成。對于復(fù)雜的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換，可以采用專用芯片等完成各種信號之間的轉(zhuǎn)換。（7） 顯示電路完成工作狀態(tài)、通信、輸入、輸出、電源等指示。二、 礦用信號轉(zhuǎn)換器的主要功能 1.轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)換器應(yīng)具有下列信號轉(zhuǎn)換功能之一或

15、其組合功能：（1） 將頻率型、電流型、電壓型模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的功能（2） 將電流型、電壓型模擬量信號轉(zhuǎn)換為頻率型模擬量信號的功能。（3） 將開關(guān)量信號與數(shù)字信號量相互轉(zhuǎn)換的功能。（4） 將RS-485、工業(yè)現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)信號等數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換功能。（5） 其他信號轉(zhuǎn)換。2.自診斷功能轉(zhuǎn)換器具有自診斷功能，并具有電源指示和故障指示等工作狀態(tài)指示。3.信號輸入/輸出功能用于爆炸性環(huán)境的轉(zhuǎn)換器的輸入、輸出信號是本質(zhì)安全的。三、 礦用信號轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)要求1.模擬量模擬量數(shù)字信號應(yīng)符合煤礦用信息傳輸裝置（MT/T 8992000）等有關(guān)規(guī)定。頻率型信號應(yīng)符合下列要求： 頻率范圍為200

16、1 000 Hz。 在整個頻率范圍內(nèi)其正脈沖和負脈沖寬度不得小于0.3 ms。 有源輸出高電平電壓不小于+3.0 V(輸出電流為2 mA時）。 有源輸出低電平電壓應(yīng)不大于+0.5 V(輸出電流為2 mA時)。 無源輸出截止狀態(tài)的漏電阻應(yīng)不小于100 k。 無源輸出導(dǎo)通狀態(tài)的電壓降應(yīng)不大于0.5 V(電流為2 mA時)。電流型信號范圍：15 mA或420 mA。2.開關(guān)量開關(guān)量數(shù)字信號應(yīng)符合煤礦用信息傳輸裝置（MT/T 8992000）的有關(guān)規(guī)定。采用雙電平和無源輸出的開關(guān)量信號應(yīng)符合下列要求： 有源輸出高電平電壓應(yīng)不小于+3.0 V(輸出電流為2 mA時),有源輸出低電平電壓應(yīng)不大于+0.5

17、V(輸出電流為2 mA時)。 無源輸出截止狀態(tài)的漏電阻應(yīng)不小于100 k，無源輸出導(dǎo)通狀態(tài)的電壓降應(yīng)不大于0.5 V(電流為2 mA時)。3.模擬量信號轉(zhuǎn)換處理誤差模擬量信號轉(zhuǎn)換處理誤差應(yīng)不大于0.5%。4.轉(zhuǎn)換時間信號轉(zhuǎn)換時間應(yīng)不大于2 s。5.最大容量信號轉(zhuǎn)換器接入傳感器和執(zhí)行器的數(shù)量宜在1、2、4、8、16、32、64、128中選取。一、 礦用電源1.礦用電源及分類礦用電源是指礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)裝置所使用的電源及檢測裝置（如甲烷濃度超限斷電儀、甲烷風(fēng)電閉鎖裝置等）的供電電源。礦用電源一般要求是隔爆兼本質(zhì)安全型的直流電源。為了保證井下電網(wǎng)停電后，維持安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)正常工作時間不少于2

18、h，還需要配備備用電源。煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的電源一般為隔爆兼本質(zhì)安全型或者為澆封兼本質(zhì)安全型。礦用電源的輸入與輸出之間必須進行電氣隔離，一般采用降壓變壓器進行電氣隔離。為保證本質(zhì)安全型防爆電源在正常工作條件下和規(guī)定的故障狀態(tài)下所產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能引起瓦斯煤塵爆炸，本質(zhì)安全型電源的限流或恒流、限壓或穩(wěn)壓等保護環(huán)節(jié)必須設(shè)置雙重化或三重化保護功能。煤礦井下供電電網(wǎng)的電壓波動范圍較大，負載的變化也較大。為了減小礦用電源的體積和質(zhì)量，就必須減小電源的功耗，這需要提高電源的工作效率，要求礦用電源必須是高效率的。采掘、運輸?shù)染略O(shè)備具有功率大、啟（制）動頻繁、供電距離遠，容易造成井下供電電網(wǎng)的波動

19、范圍較大。因此，要求礦用電源具有適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動范圍大的能力，在75%110%的輸入交流電變化范圍內(nèi)能正常工作。井下潮濕、粉塵濃度大，且常有頂板冒落、機械碰撞等事故發(fā)生，這些會造成負載或電纜短路。因此，礦用電源要有短路保護、過流保護等功能，同時要防潮、防水、防塵、防霉、防腐。若發(fā)生短路或斷路等故障，在故障排除后，電源應(yīng)能自動恢復(fù)供電。2.礦用電源的功能（1） 電源指示功能。即具有輸入、輸出電源指示功能。（2） 保護功能。即具有雙重化的限流、限壓和短路保護功能，故障撤銷后能自動恢復(fù)。（3） 其他功能。即具有備用蓄電池的直流電源應(yīng)具備電源指示功能；采用浮充充電方式，并具有防過充、過放保護；在相關(guān)標

20、準中規(guī)定轉(zhuǎn)換時間、工作時間和充電時間。3.礦用電源的主要技術(shù)要求（1） 交流額定輸入電壓，宜同時滿足127 V和220 V輸入，也可在127 V、220 V、380 V、660 V、1 140 V中選取。（2） 最小輸出電壓，應(yīng)能滿足受電設(shè)備正常工作的需要，并在相關(guān)標準中明確規(guī)定。（3） 額定工作電流，應(yīng)能滿足受電設(shè)備正常工作的需要，并在相關(guān)標準中明確規(guī)定。（4） 周期與隨機偏移，線性電源不小于50 mV，開關(guān)電源不小于250 mV。二、 礦用直流電源的組成及其工作原理1.礦用直流線性電源礦用直流線性電源具有穩(wěn)定度高、負載穩(wěn)定度高、輸出紋波電壓小、瞬態(tài)響應(yīng)速度快、線路結(jié)構(gòu)簡單、便于維護、沒有開

21、關(guān)干擾等優(yōu)點。一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路、雙/多重化限流限壓電路等組成，如圖7-4所示。（1） 電源變壓器將交流輸入的電網(wǎng)電壓降為電源所需要的交流低電壓，并具有輸入、輸出電氣隔離的功能，有利于實現(xiàn)本質(zhì)安全防爆的功能，提高了電源工作的可靠性。電源變壓器一般為干式變壓器，包括鐵芯、線圈、引線和外殼等。（2） 整流電路一般為橋式整流電路，其作用是將交流電壓變換為直流電壓。電源整流電路所用的電子元件為二極管，所用整流電路為單相整流電路，有半波整流電路、全波整流電路和橋式整流電路三種結(jié)構(gòu)形式。（3） 濾波電路一般采用電容濾波，濾除交流分量。濾波電路一般由電阻、電容、電感等組成。（4） 雙/多重

22、化限流限壓電路，其作用是保證在正常工作條件及規(guī)定的故障狀態(tài)下，電源輸出的最高電壓和最大電流不超過允許限制值。對ia等級的本安電源應(yīng)具有三重化限流和限壓功能電路；對ib等級的本安電源應(yīng)具有雙重化限流和限壓功能電路。2.礦用開關(guān)電源 礦用開關(guān)電源具有體積小、重量輕、電網(wǎng)電壓波動適應(yīng)能力強、過載能力強、輸入電壓范圍寬等優(yōu)點。礦用開關(guān)電源一般由輸入電路、功率變換電路、輸出電路和控制電路等幾部分組成，如圖7-5所示。開關(guān)電源的驅(qū)動方式分為自激式和他激式2種。功率變換電路分為非隔離型、隔離型和諧振型等。高頻變壓器鐵芯通常采用鐵氧體磁芯或非晶態(tài)磁芯。功率開關(guān)管通常采用開關(guān)速度高、導(dǎo)通和關(guān)斷時間短的元件，開關(guān)

23、元件的導(dǎo)通控制方式由脈寬調(diào)制、脈頻調(diào)制、脈寬和脈頻混合調(diào)制等多種方式。輸出電路的主要作用是將高頻變壓器二次繞組輸出的方波電壓整流成單向脈動直流，并將其平滑濾波成低紋波的直流電壓，作為直流電源?？刂齐娐返闹饕饔檬窍蝌?qū)動電路提供矩形脈沖，以控制脈沖的寬度，從而達到調(diào)制輸出電壓的目的。由于礦用開關(guān)電源輸出端一般都有用于濾波的大電感和大電容，難以滿足本質(zhì)安全電氣防爆，故目前很少使用。3.礦用直流線性電源的主要技術(shù)要求礦用直流線性電源的主要技術(shù)要求有額定輸入電壓、允許輸入電壓范圍、額定輸出電壓、輸出電壓范圍、最大輸出電壓、額定輸出電流、最大輸出電流、穩(wěn)定系數(shù)、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、輸出電阻、最大紋波

24、電壓、紋波系數(shù)等。其中，最大輸出電壓、最大輸出電流是本質(zhì)安全防爆電源的重要安全指標。（1） 額定輸入電壓是指礦用電源標稱輸入電壓，如36 V、127 V、220 V、380 V等。（2） 允許輸入電壓范圍是指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表示，如（75%110%）U1；也可用允許輸入電壓的上限和下限表示，如95140 V。當輸入電壓超出輸入電壓范圍，電源將損壞，或不正常，或失去防爆。（3） 額定輸出電壓是指礦用電源標稱輸出電壓，如5 V、6 V、9 V、12 V、15 V、18 V、24 V等。（4） 輸出電壓范圍是指礦用電源在規(guī)定的輸入電壓范圍內(nèi)和輸出電流不大于額定輸出

25、電流的情況下，輸出電壓的變化范圍。輸出電壓范圍可用上下限表示，如4.755.25 V；也可用額定輸出電壓的相對值表示，如5%。（5） 最大輸出電壓是指礦用電源在開路等情況下所能輸出的最大電壓。（6） 額定輸出電流是指礦用電源標稱的電流。當輸出電流不超過額定輸出電流，輸入電壓在允許輸入電壓范圍內(nèi)時，電源的輸出電壓范圍和防爆性能都能得到保證。當電源的輸出電流大于額定輸出電流時，電源的輸出范圍等技術(shù)要求將難以保證，但防爆性能必須得到保證。（7） 最大輸出電流是指礦用電源在短路等情況所能輸出的最大電流。若礦用電源的輸出電流大于最大輸出電流，則無法保證防爆。（8） 穩(wěn)壓系數(shù)是指輸入交流電壓變化（用V1表

26、示）所引起的輸出直流電壓的變化量（用V0表示）。穩(wěn)壓系數(shù)越小，電壓輸出越穩(wěn)定。穩(wěn)壓系數(shù)又分絕對穩(wěn)壓系數(shù)和相對穩(wěn)壓系數(shù)。（9） 電壓調(diào)整率是指負載為額定負載時，輸入交流電壓在額定值上下變化10%時，穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對變化值。（10） 電流調(diào)整率是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，輸出電壓的變化量與額定電壓的比值。電流調(diào)整率反映了電源對負載電流變化的適應(yīng)能力。（11） 輸出電阻（電源內(nèi)阻）是指在額定輸入電壓不變的情況下，負載電流變化量與所引起輸出電壓變化量的絕對比值。該值越小越好。 （12） 最大紋波電壓是指在額定輸入電壓、額定輸出電壓、額定輸出電流不變的情況下，

27、輸出額定直流電壓疊加的交流電壓分量的最大比值。（13） 紋波系數(shù)是指在額定輸入電壓、額定輸出電壓、額定輸出電流不變的情況下，輸出波紋電壓的有效值與輸出直流電壓的比值。波紋系數(shù)越小，說明電源的輸出電壓越平滑，電壓品質(zhì)越好。三、 礦用備用電源當井下交流電網(wǎng)停電后，為保證安全監(jiān)控系統(tǒng)正常工作，且正常工作時間不小于2 h，礦井監(jiān)控設(shè)備必須配備備用電源，一般選擇鉛酸蓄電池作為備用電源。（一） 礦用備用電源的特點1.采用蓄電池作為備用電源礦用安全監(jiān)控裝置備用電源由于要求維持正常工作時間不小于2 h、輸出功率較大、交流電源與備用電源轉(zhuǎn)換頻率較高，并要求不間斷供電特點，在備用電源的種類中，只有蓄電池能滿足這些

28、要求，所以礦用安全監(jiān)控裝置備用電源宜采用蓄電池。為滿足煤礦井下本質(zhì)安全防爆性能的要求，目前，蓄電池普遍采用無記憶效應(yīng)、容量適當、充電方便的鉛酸蓄電池?？紤]到置于隔爆外殼內(nèi)的蓄電池維護、保養(yǎng)的困難性，一般采用安全密封、免維護的鉛酸蓄電池。2.蓄電池應(yīng)采用連續(xù)浮充制蓄電池的充電方式有循環(huán)充放電制、定期浮充制和連續(xù)浮充制3種。循環(huán)充放電制一般用于便攜式、移動式蓄電池，如礦用電機車、礦燈、便攜式甲烷檢測報警儀和便攜式工具等用的蓄電池。定期浮充制是指由電網(wǎng)整流設(shè)備供電和蓄電池分時向負載供電。這種充電方式不適合煤礦井下隨機斷電、備用電源必須保證當電網(wǎng)停電后維持2 h正常供電的特殊要求。例如，當蓄電池供電結(jié)

29、束時，恰好遇到井下電網(wǎng)停電，由于蓄電池電量已放凈，因此不能向負載供電。連續(xù)浮充制是將蓄電池并接在負載回路上，負載所需的能量主要由整流電路提供，整流設(shè)備同時向蓄電池小電流充電。當電網(wǎng)停電或整流電路電壓低于蓄電池電壓時，蓄電池向負載供電。3.備用電源要與主電路共用輸出限壓（穩(wěn)壓）和限流（恒流）電路為保證備用電源的本質(zhì)安全防爆性能，鉛酸蓄電池不能直接向負載供電，必須經(jīng)過雙重或多重的限壓和限流保護電路。為避免電路的重復(fù)設(shè)計，減少體積和質(zhì)量、降低成本，備用電源與主供電電源的輸出保護電路宜共用。（二） 蓄電池的主要技術(shù)要求作為礦用備用電源的蓄電池主要技術(shù)指標有：電動勢、開路電壓、工作電壓、容量、內(nèi)阻、自放

30、電率、比能量、比功率和壽命等。（1） 電動勢是指電池在理論上輸出能量大小的量度之一，是電池的兩個電極的平衡電勢之差。如果其他條件相同，電動勢愈高的電池，理論上能輸出的能量愈大。（2） 開路電壓是指電池在開路狀態(tài)下的端電壓。電池的開路電壓在數(shù)值上接近電池的電動勢。（3） 工作電壓是指電池接通負荷后在放電過程中的顯示電壓。電池的工作電壓低于開路電壓。（4） 容量是指電池在一定的放電條件下所能給出的電量。電池的容量可分為理論容量、額定容量、實際容量和標稱容量。（5） 內(nèi)阻是指電流通過電池內(nèi)部時引起電壓的變化程度。電池的內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，兩者之和為電池的全內(nèi)阻。其中歐姆內(nèi)阻遵守歐姆定律，極化內(nèi)阻隨電流密度增加而增大，但不是線性變化，而是隨電流密度的對數(shù)增大而增大。（6） 自放電是指