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电磁流量计的防爆电路的设计

来源:www.jsowyb.com 发布时间:2013-11-28 10:02:39

   对于矿用电气产品,其防爆安全性至关重要。目前,我国防爆电气产品的类型主要以隔爆型和本质安全型为主;并且只有本安设备能够用在0区危险场所。矿用本质安全型产品要做本质安全性能检验,其中本安火花试验是最重要的检验项目之一。

    当电路发生通断时,会以火花形式释放能量。能量大于某一临界值时,便会点燃爆炸性气体混合物,从而引发爆炸。本安设计就是要控制电路产生的电火花能量,从而实现电路的本质安全。本质安全电路要求在正常工作和故障状态下都必须是安全的,所产生的电火花均不足以点燃周围环境中的爆炸性混合气体。

电磁流量计本安励磁电路

    电磁流量计传感器励磁电流是产生电火花的危险源,电磁流量计要用于井下,首先得励磁电路达到本质安全要求。

    电磁流量计传感器电气部分由2个线圈组成,

    其电参数主要是电阻和电感,电阻值为40-60Ω(两线圈串联),电感量为100-300mH,其中电感量是危险源所在。当电流流过电感线圈时,在线圈内部会产生磁场,磁场贮存能量,当电路断开时,储存在线圈中的能量就会以火花的形式释放出来,应此必须吸收或泄放线圈的贮能才能达到本安的要求。

    在线圈两端并联绪流支路,以泄放线圈储存的磁场能,降低通断时的电火花能量。如图5所示。


    在正常状态,它不影响电路工作,当电路断开时,它与线圈组成泄放回路,将电压钳位在二极管正向导通压降(0.7V左右)。

    但是,简单的绪流二极管只适用于直流电路,即单向电流情况。为了避免电极极化现象和消除市电噪声干扰,电磁流量计需采用低频矩形波励磁,因此励磁信号是周期性双向电流,如图6所示。

 因此,传统的普通二极管无法满足应用。

    这里,电磁流量计我们采用一种新型的瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor),简称TVS管。TVS管是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新型电子元件,当TVS管两端产生瞬间的高压冲击时,它能以极高的速度(最高达1/1012秒)骤然降低阻抗为导通状态,吸收电流,泄放能量。它的特点是:响应速度快(ps级)、钳位精准(0.1V)、泄放能里强(几A到几百,最重要的一点,它可以实现双向钳位泄放,满足我们双向励磁的要求,不影响电磁流量计正常工作并起到抑制火花作用。
   在激磁电流是125mA,线圈电阻为45Ω 情况下,线圈工作电压为5.625V,我们选用6.8V双向TVS管P6KE6.8CA做泄放回路,其反应速度快,开关延迟约为1ps,钳位精准,有效抑制了能量外泄。

    完整的励磁电流逻辑电路。此电路通过了国家安全生产矿用设备检测检验中心防爆站并联、串联、短路、断路等安全实验测试,达到本质安全标准。

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