混合型本安电路短路瞬态能量分析

聂鸿霖, 许春雨, 宋建成, 田慕琴, 宋单阳, 杨永锴, 张晓海

聂鸿霖,许春雨,宋建成,等. 混合型本安电路短路瞬态能量分析[J]. 工矿自动化,2023,49(7):120-125. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023030085
引用本文: 聂鸿霖,许春雨,宋建成,等. 混合型本安电路短路瞬态能量分析[J]. 工矿自动化,2023,49(7):120-125. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023030085
NIE Honglin, XU Chunyu, SONG Jiancheng, et al. Short circuit transient power analysis of hybrid intrinsically safe circuit[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(7):120-125. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023030085
Citation: NIE Honglin, XU Chunyu, SONG Jiancheng, et al. Short circuit transient power analysis of hybrid intrinsically safe circuit[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(7):120-125. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023030085

混合型本安电路短路瞬态能量分析

基金项目: 山西省1331工程“提质增效建设计划”项目(晋教科 〔2021〕 4号)。
详细信息
    作者简介:

    聂鸿霖(1998—),男,河南济源人,硕士研究生,研究方向为矿用智能电器,E-mail:1241069989@qq.com

  • 中图分类号: TD60

Short circuit transient power analysis of hybrid intrinsically safe circuit

  • 摘要: 目前针对本安电路本安特性的研究大多以IEC火花实验装置为实验平台,仅对单一电容电路或电感电路的放电特性进行分析,存在适用性差、实验条件要求高等问题,缺少对混合型本安电路本安特性的研究。针对该问题,在GB/T 3836.4—2010《爆炸性环境 第4部分:由本质安全型“i”保护的设备》的基础上,以截流型保护方式下的混合型电路为实验对象进行短路瞬态能量实验,通过分析短路瞬态能量释放过程,建立了短路瞬态能量数学模型,分析了等效数学模型中电容、电感、电源电压和保护时间对短路瞬态能量的影响。Matlab仿真结果表明:随着电容和电感的增大,短路瞬态能量会逐渐增大,最后趋于一个稳定值;增大电源电压会显著增加短路瞬态能量;缩短动作保护时间可有效降低瞬态能量,但只有当保护时间小于临界时间时其作用才明显。基于短路瞬态能量数学模型开发了本安电源,进行了短路实验。实验结果表明:短路电流和电压波形与理论分析基本吻合,短路瞬态能量为33.22 μJ,符合本安要求,可为本安电源的设计提供参考。
    Abstract: Currently, research on the intrinsically safe features of intrinsically safe circuits mostly relies on the IEC spark experimental device as the experimental platform. The research only analyzes the discharge features of a single capacitor or inductance circuit. There are problems such as poor applicability and high requirements for experimental conditions. There is a lack of research on the intrinsically safe features of hybrid intrinsically safe circuits. To solve this problem, based on GB/T 3836.4-2010 Explosive Atmospheres - Part 4: Equipment Protected by Intrinsic safety Type "i", a short circuit transient energy experiment is carried out with the hybrid circuit under the cutoff type protection mode as the experimental object. By analyzing the release process of short circuit transient energy, a mathematical model of short circuit transient energy is established. The paper analyzes the effects of capacitance, inductance, power supply voltage, and protection time on short circuit transient energy in the equivalent mathematical model. The Matlab simulation results show that as the capacitance and inductance increase, the transient energy of the short circuit will gradually increase and eventually approach a stable value. Increasing the power supply voltage will significantly increase the short circuit transient energy. Shortening the action protection time can effectively reduce transient energy. But its effect is only significant when the protection time is less than the critical time. An intrinsically safe power supply is developed based on a mathematical model of short circuit transient energy. The short circuit experiments are conducted. The experimental results show that the waveform of short circuit current and voltage is basically consistent with theoretical analysis. The transient energy of short circuit is 33.22 μJ, which meets intrinsic safety requirements and can provide a reference for the design of intrinsically safe power supplies.
  • 本安电路广泛应用于煤矿井下等爆炸性危险环境中[1],其本质是通过减小电路的短路火花能量来实现防爆[2]。直流电源等电子设备中常常设计一些大容量电容和电感,以保证输出电压平稳,这种设计增大了电路中的存储能量[3]。当电路发生故障时,如果电路的放电火花能量超标,会引起煤尘或瓦斯爆炸,造成重大生产事故,严重威胁人员生命安全[4]。因此,通过研究本安电路的放电特性,合理设计电感、电容等电路参数,减小电路存储能量,降低电路故障时的火花放电能量,是本安电路研究的重要内容,对于保障煤矿安全具有重要意义。

    目前本安电路设计大部分是基于IEC火花实验装置进行的[5],通过火花点燃实验,以电路放电是否可以引燃爆炸性气体为依据来判断电路是否达到本安要求[6]。刘树林等[7]将容性本安电路的火花放电过程分为介质击穿、火花产生、火花持续和火花熄灭4个阶段,详细阐述了火花放电的微观过程。刘建华[8]基于IEC火花实验,提出了简单电感电路的电流指数模型和简单电容电路的电压指数模型。于月森等[9]基于IEC火花实验,建立了截止型保护方式的容性电路火花放电模型,分析了不同因素对本安性能的影响。赵永秀等[10]通过爆炸性试验对电感电路分断放电特性进行研究,提出了电弧放电阶段的电阻指数模型,得出了电感电路分断电弧放电电压和电流数学模型。

    上述研究推动了本安电路的发展,但都是针对单一容性电路或感性电路,缺少对混合型电路的全面分析,且通过IEC火花实验装置进行实验存在实验结果重复性差、可靠性低、要求高的缺点[11]。为解决上述问题,本文设计了短路瞬态能量实验,在此基础上对混合型本安电路的短路瞬态过程进行分析,建立短路瞬态能量数学模型,结合数学模型和仿真工具分析不同因素对瞬态能量的影响,并进行了实验验证。

    截流型保护方式下,混合型本安电路的瞬态能量实验等效原理如图1所示。E为电源电压,$ {\mathrm{R}}_{1} $为充电侧电阻,$ {\mathrm{R}}_{2} $为放电侧回路等效电阻,C为电容,L为电感,$ {\mathrm{S}}_{1} $为保护开关,$ {\mathrm{R}}_{\mathrm{L}} $为负载电阻,$ {\mathrm{S}}_{2} $为短路开关。$ {i}_{{\rm{1}}} $为电源输出的主电路电流,$ {i}_{2} $为输出电流,$ {i}_{{\rm{c}}} $为电容电流,$ {u}_{{\rm{c}}} $为电容电压,$ {u}_{{\rm{0}}} $为输出电压。

    图  1  瞬态能量实验等效原理
    Figure  1.  Experimental equivalent principle diagram of transient energy

    短路瞬态能量实验依据GB/T 3836.4−2010《爆炸性环境 第4部分:由本质安全型“i”保护的设备》规定设计。实验时,闭合短路开关$ {\mathrm{S}}_{2} $,模拟发生短路故障,电流迅速升高,超过了保护电路的保护阈值,经过延迟时间,保护电路开关$ {\mathrm{S}}_{1} $关断,短路保护动作完成。使用数字示波器测量短路瞬态过程中的输出电流和电压波形(图2),计算短路瞬态过程中向负载端传递的瞬态能量,若瞬态能量不高于260 μJ,可认为满足本安要求[12]

    图  2  短路瞬态过程输出电流与电压波形
    Figure  2.  Current and voltage waveforms of short circuit transient energy process

    短路瞬态过程可分为3个阶段:

    1) 短路故障前的稳定阶段(0−$ {t}_{1} $)。在该阶段,电路处于正常工作状态下。

    2) 瞬态能量释放阶段($ {t}_{1}—{t}_{2} $)。在该阶段,本安保护电路未动作,电容主导了能量的释放,短路电流迅速上升,电感中开始储存能量。电容能量释放完后,电感储存的能量达到最大值,电感开始释放能量,电路电流开始减小。

    3) 电路关断阶段($ {t}_{2}—{t}_{3} $)。本安保护电路开始工作,保护开关在很短的时间内迅速关断,短路电流立即下降至0。

    由上述分析可知:第Ⅰ阶段电路状态稳定,没有释放能量;第Ⅱ阶段保护电路未动作,短路电流迅速上升,是短路瞬态能量的集中释放阶段;第Ⅲ阶段保护电路动作,电路被关断,短路电流迅速下降至0,能量释放小。本文主要研究第Ⅱ阶段的瞬态能量释放。

    根据图1可得电路方程:

    $$ \left\{ \begin{gathered} {i_1} = {i_{\rm{c}}} + {i_2} \\ E = {i_1}{R_1} + {u_{\rm{c}}} \\ {i_{\rm{c}}} = C\frac{{{\rm{d}}{u_{\rm{c}}}}}{{{\rm{d}}t}} \\ {u_{\rm{c}}} = {R_2}{i_2} + L\frac{{{\rm{d}}{i_2}}}{{{\rm{d}}t}} + {u_{\rm{0}}} \\ \end{gathered} \right. $$ (1)

    由式(1)可得关于$ {u}_{{\rm{c}}} $的二阶非齐次微分方程:

    $$ \frac{{{{\rm{d}}^2}{u_{\rm{c}}}}}{{{\rm{d}}{t^2}}} + \frac{{{R_1}{R_2}C + L}}{{{R_1}LC}}\frac{{{\rm{d}}{u_{\rm{c}}}}}{{{\rm{d}}t}} + \frac{{{R_1} + {R_2}}}{{{R_1}LC}}{u_{\rm{c}}} = \frac{{{u_0} + E{R_2}}}{{{R_1}LC}} $$ (2)

    式(2)可等效为

    $$ \frac{{{{\rm{d}}^2}{u_{\rm{c}}}}}{{{\rm{d}}{t^2}}} + {A_1}\frac{{{\rm{d}}{u_{\rm{c}}}}}{{{\rm{d}}t}} + {A_2}{u_{\rm{c}}} = {A_3} $$ (3)
    $$ {A_1} = \frac{{{R_1}{R_2}C + L}}{{{R_1}LC}} $$ (4)
    $$ {A_2} = \frac{{{R_1} + {R_2}}}{{{R_1}LC}} $$ (5)
    $$ {A_3} = \frac{{{u_0} + E{R_2}}}{{{R_1}LC}} $$ (6)

    式(3)对应的齐次微分方程的特征方程为

    $$ {r^2} + {A_1}r + {A_2} = 0 $$ (7)

    式中r为特征变量。

    特征方程的2个根为

    $$ {r_1} = \frac{{ - {A_1} + \sqrt {A_1^2 - 4{A_2}} }}{2} $$ (8)
    $$ {r_2} = \frac{{ - {A_1} - \sqrt {A_1^2 - 4{A_2}} }}{2} $$ (9)

    根据特征根的种类可得电路的2种状态。令特征方程的特征根判别式为$ \varDelta ={{A}_{1}}^{2}-4{A}_{2} $,当$ \varDelta > 0 $时,有2个实数特征根,电路处于非振荡状态;当$ \varDelta < 0 $时,有2个复数域根,电路处于振荡状态[13]

    电路的短路状态过渡过程就是能量的转换过程,能量的释放受电路初始状态的电压和电流、电路结构及电路元件参数的影响。电路处于非振荡状态时,电容和电感等储能元件的能量消耗在电阻上[14]。在实际应用中,电路发生短路故障时大多处于非振荡状态[15],因此本文仅讨论电路处于非振荡状态下的情况。

    式(3)的一个特解为$ \dfrac{E(1+{R}_{2})}{{R}_{1}+{R}_{2}} $,因此,当电路满足非振荡条件时,式(3)的齐次微分方程的通解为

    $$ {u_{\rm{c}}} = {B_1}{{\rm{exp}}({{r_1}t}}) + {B_2}{{\rm{exp}}({{r_2}t})} + \frac{{E\left( {1 + {R_2}} \right)}}{{{R_1} + {R_2}}} $$ (10)

    $ \mathrm{式}\mathrm{中}{B}_{1} $,$ {B}_{2} $为常数。

    由于发生短路时电容电压和电感电流都无法突变[16],根据电路状态方程可得初值条件为

    $$ \left\{ \begin{gathered} {i_{\rm{c}}}{} = 0 \\ {u_{\rm{c}}}{} = E - {i_1}{R_1} \\ \end{gathered} \right. $$ (11)

    将初值条件代入式(10)和式(1)中可解得常数$ {B}_{1} $和$ {B}_{2} $:

    $$ {B_1} = - \frac{{{r_2}}}{{{r_1} - {r_2}}}\frac{{E\left( {{R_1} - 1} \right)}}{{{R_1} + {R_2}}} $$ (12)
    $$ {B_2} = \frac{{{r_1}}}{{{r_1} - {r_2}}}\frac{{E\left( {{R_1} - 1} \right)}}{{{R_1} + {R_2}}} $$ (13)

    由式(1)可得输出电流$ {i}_{2} $和输出电压$ {u}_{0} $:

    $$ {i_2} = \frac{{E - {u_{\rm{c}}}}}{{{R_1}}} - C\frac{{{\rm{d}}{u_{\rm{c}}}}}{{{\rm{d}}t}} $$ (14)
    $$ {u_0} = {u_{\rm{c}}} - {R_2}{i_2} - L\frac{{{\rm{d}}{i_2}}}{{{\rm{d}}t}} $$ (15)

    设短路保护动作时间为tgtg=t2t1,则短路瞬态能量为

    $$ \begin{split} W = & {u_0}\int_0^{{t_{\rm{g}}}} {{i_2}} {\rm{d}}t = {u_0} \bigg (\frac{E}{{{R_1}}}{t_{\rm{g}}} - \frac{1}{{{R_1}{r_1}{r_2}}}({B_1}{{\rm{exp}}({{r_1}{t_{\rm{g}}}}}) + \\& {B_2}{{\rm{exp}}({{r_2}{t_{\rm{g}}}}}) - {B_1}{r_2} - {B_2}{r_1}) - \frac{{E\left( {1 + {R_2}} \right)}}{{{R_1}({R_1} + {R_2})}}{t_{\rm{g}}} - \\& C({B_1}{{\rm{exp}}({{r_1}{t_{\rm{g}}}}} ) + {B_2}{{\rm{exp}}({{r_2}{t_{\rm{g}}}}} )- {B_1} - {B_2}) \bigg) \end{split} $$ (16)

    为了正确分析电路参数对瞬态能量的影响,需要在保证电路处于非振荡状态的基础上设置充电电阻、回路电阻、电源电压、电容和电感参数,同时使用Matlab软件进行计算分析[17]

    设置电源电压为12 V,电感L为1 μH,充电电阻$ {R}_{1} $为 5 Ω,放电回路的等效电阻$ {R}_{2} $为0.2 Ω,负载电流为2 A ,保护阈值为2.2 A,保护电路动作时间为5 μs,在Matlab中进行仿真,分析不同电容下瞬态能量W的变化,结果如图3所示。

    图  3  不同电容下瞬态能量的变化
    Figure  3.  Transient energy changes under different capacitance values

    图3可看出,随着电容的增大,短路瞬态能量随之增大,短路瞬态能量越来越接近于一个稳定值Wst

    $$ {W_{{\rm{st}}}} = \frac{{{E^2}}}{{{R_1}}}{t_{\rm{g}}} - \frac{{{E^2}\left( {1 + {R_2}} \right)}}{{{R_1}({R_1} + {R_2})}}{t_{\rm{g}}} $$ (17)

    由式(17)可得短路瞬态能量的稳定值为110.77 μJ,该值与电源电压和保护动作时间成正比,与放电回路电阻成反比,与电源端的充电电阻成反比。

    设置电容C为120 μF,改变电感大小,其他参数不变,在Matlab中进行仿真,分析不同电感下瞬态能量的变化,结果如图4所示。可看出随着电感增大,短路瞬态能量同样趋近于一个稳定值,但增长变缓。这是因为电感值越大,其对电流的阻碍作用越明显[18]

    图  4  不同电感值下瞬态能量的变化
    Figure  4.  Transient energy changes under different inductance values

    改变电源电压E,其他参数不变,在Matlab中进行仿真,分析不同电源电压下瞬态能量的变化,结果如图5所示。可看出随着电源电压的增大,在短路保护时间不变的情况下,短路电流和短路瞬态能量均有较大幅度增加,由此可看出,电源电压的增大会对本安电路的本安性能产生较大负面影响。

    图  5  不同电源电压下瞬态能量的变化
    Figure  5.  Transient energy changes under different supply voltages

    改变短路保护动作时间$ {t}_{\mathrm{g}} $,其他参数不变,在Matlab中进行仿真,分析不同保护动作时间下瞬态能量的变化,结果如图6所示。由图6可知,保护动作时间较短时,缩短保护动作时间可有效减小短路瞬态能量;而当保护动作时间较长时,缩短保护动作时间,短路瞬态能量减小不明显。因此,设计本安电路时,保护动作时间要尽量处于可以快速减小短路瞬态能量的范围。

    图  6  不同保护动作时间下瞬态能量的变化
    Figure  6.  Transient energy change under different protection time

    由式(16)可知短路瞬态能量与保护动作时间成双指数规律变化,因此,可根据指数函数的变化规律界定保护动作时间的最有效范围[19],使用Matlab的双指数函数拟合功能,设最有效范围的临界时间为

    $$ {t_{\rm{s}}} = \frac{{C({R_2} + L)}}{{{R_1}({R_1} + {R_2} + L)}} $$ (18)

    代入参数可得仿真条件下临界时间为4.62 μs,即保护动作时间小于4.62 μs时可有效降低短路瞬态能量。

    为验证短路瞬态能量数学模型的正确性,开发了基于该模型的本安电源,并进行了短路实验。实验电路原理如图7所示,将负载短路,得到危险情况下的最大短路电流,使用数字示波器测量短路电流和输出电压[20]

    图  7  实验电路原理
    Figure  7.  Experimental circuit schematic

    本安电源短路瞬态能量实验电路实物如图8所示。本安电源的滤波电容设计需要兼顾滤波性能和本安要求[21],参考图3设计。参考图5和实际需求,确定本安电源电压为12 V。本安电路的动作保护时间根据式(18)设计,动作时间要小于临界时间ts。正常工作时负载电流为2 A,设短路保护的电流阈值为2.2 A。短路实验输出电压和电流波形如图9所示。

    图  8  本安电源短路瞬态能量实验电路实物
    Figure  8.  Schematic diagram of transient energy experiment for short circuit of primary safety power supply
    图  9  电路瞬态能量实验短路电流和电压波形
    Figure  9.  Short-circuit current and voltage waveform of transient energy test

    图9可知,实验电流和电压波形与理论分析结果基本吻合,保护动作时间为5 μs,短路瞬态能量主要集中在第2阶段。

    将电流和电压波形拟合为函数表达式:

    $$ i = \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}} { - 7.67{t^2} + 16.533t + 2}&{0\; \leqslant t < 1.2\; {\text{μs}} } \\ {10.8}&{1.2\; {\text{μs}} \leqslant t < 2.6\; {\text{μs}} } \\ { - 1.15t + 13.79}&{2.6\; {\text{μs}} \leqslant t < 4.6\; {\text{μs}} } \\ { - 21.25 + 106.25}&{4.6 \; {\text{μs}} \leqslant t < 5.0 \; {\text{μs}} } \end{array}} \right. $$ (19)
    $$ u = \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}} { - 7.75t + 11.8}&{0\; \leqslant t < 1.2\; {\text{μs}} } \\ { - 1.56t + 4.375}&{1.2\; {\text{μs}} \leqslant t < 2.8\; {\text{μs}} } \\ 0&{2.8\; {\text{μs}} \leqslant t < 4.4\; {\text{μs}} } \\ { - 127t + 558.8}&{4.4\; {\text{μs}} \leqslant t < 4.6\; {\text{μs}} } \\ {63.5t - 317.5}&{4.6\; {\text{μs}} \leqslant t < 5.0 \; {\text{μs}} } \end{array}} \right. $$ (20)

    由式(19)和式(20)可得短路瞬态能量为

    $$ W = \int_0^{{t_{\rm{g}}}} {ui{\rm{d}}t = 33.22 \; {\text{μJ}} } $$ (21)

    短路瞬态能量远小于GB/T 3836.4−2010《爆炸性环境 第4部分:由本质安全型“i”保护的设备》规定的260 μJ,符合本安要求。

    1) 分析了本安电路短路瞬态过程,将其分为3个阶段,即短路故障前的稳定阶段、瞬态能量释放阶段、电路关断阶段。得出短路瞬态能量主要集中于保护电路动作前电容和电感释放能量的第Ⅱ阶段。

    2) 建立了短路瞬态能量数学模型,分析了电路参数对瞬态能量的影响。伴随着电容和电感增大,短路瞬态能量呈现快速上升趋势,最后趋于一个稳态值。电源电压的增大会使短路瞬态能量快速增大,对本安电路的本安性能产生较大负面影响。保护电路动作时间小于临界时间时,随着动作时间缩短,短路瞬态能量迅速减小;保护电路动作时间大于临界时间时,能量减小较为缓慢。

    3) 基于等效短路瞬态能量数学模型开发了本安电源,进行了能量实验,得出短路电流和电压波形与理论分析结果基本吻合,短路瞬态能量为33.22 μJ,符合本安要求,可为本安电源的设计提供参考。

  • 图  1   瞬态能量实验等效原理

    Figure  1.   Experimental equivalent principle diagram of transient energy

    图  2   短路瞬态过程输出电流与电压波形

    Figure  2.   Current and voltage waveforms of short circuit transient energy process

    图  3   不同电容下瞬态能量的变化

    Figure  3.   Transient energy changes under different capacitance values

    图  4   不同电感值下瞬态能量的变化

    Figure  4.   Transient energy changes under different inductance values

    图  5   不同电源电压下瞬态能量的变化

    Figure  5.   Transient energy changes under different supply voltages

    图  6   不同保护动作时间下瞬态能量的变化

    Figure  6.   Transient energy change under different protection time

    图  7   实验电路原理

    Figure  7.   Experimental circuit schematic

    图  8   本安电源短路瞬态能量实验电路实物

    Figure  8.   Schematic diagram of transient energy experiment for short circuit of primary safety power supply

    图  9   电路瞬态能量实验短路电流和电压波形

    Figure  9.   Short-circuit current and voltage waveform of transient energy test

  • [1] 孟庆海,田媛. 本质安全电路模拟储能元件潜在危险性分析及其本质安全判据[J]. 电工技术学报,2022,37(3):676-685.

    MENG Qinghai,TIAN Yuan. Analysis of potential hazards of analog energy storage components in the intrinsic safety circuits and their intrinsic safety criteria[J]. Transactions of China Electrotechnical Society,2022,37(3):676-685.

    [2] 景国勋,刘孟霞. 2015—2019年我国煤矿瓦斯事故统计与规律分析[J]. 安全与环境学报,2022,22(3):1680-1686.

    JING Guoxun,LIU Mengxia. Statistics and analysis of coal mine gas accidents in China from 2015 to 2019[J]. Journal of Safety and Environment,2022,22(3):1680-1686.

    [3] 赵永红. 容性本安电路放电模型及放电特性分析[J]. 煤炭工程,2021,53(6):172-175.

    ZHAO Yonghong. Discharge model and characteristic analysis of capacitive intrinsic safety circuit[J]. Coal Engineering,2021,53(6):172-175.

    [4] 井莉楠. 本质安全电路电弧放电特性与非爆炸检测方法的研究[D]. 焦作: 河南理工大学, 2007.

    JING Linan. The research on characteristic of arc discharge of intrinsically safe circuits and non-explosion detecting method[D]. Jiaozuo: Henan Polytechnic University, 2007.

    [5] 黄鹤松,陈曦,田成金,等. 一种高性能矿用本质安全型电源设计[J]. 工矿自动化,2019,45(2):18-23.

    HUANG Hesong,CHEN Xi,TIAN Chengjin,et al. Design of a high-performance mine-used intrinsically safe power supply[J]. Industry and Mine Automation,2019,45(2):18-23.

    [6]

    UBER C,HILBERT M,FELGNER A,et al. Electrical discharges caused by opening contacts in an ignitable atmosphere-Part I:Analysis of electrical parameters at ignition limits[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries,2019,61:114-121. DOI: 10.1016/j.jlp.2019.06.011

    [7] 刘树林,钟久明,樊文斌,等. 电容电路短路火花放电特性及其建模研究[J]. 煤炭学报,2012,37(12):2123-2128.

    LIU Shulin,ZHONG Jiuming,FAN Wenbin,et al. Short circuit discharge characteristics of the capacitive circuit and its mathematical model[J]. Journal of China Coal Society,2012,37(12):2123-2128.

    [8] 刘建华. 爆炸性气体环境下本质安全电路放电理论及非爆炸评价方法的研究[D]. 徐州: 中国矿业大学, 2008.

    LIU Jianhua. A study on discharge theory and non-explosion evaluating method of the intrinsically safe circuits for explosive atmospheres[D]. Xuzhou: China University of Mining and Technology, 2008.

    [9] 于月森,张望,孟庆海,等. 截止型保护方式下容性电路短路火花放电模型及分析[J]. 煤炭学报,2013,38(3):517-521.

    YU Yuesen,ZHANG Wang,MENG Qinghai,et al. Modeling and analysis on spark discharge of capacitive circuit with cut-off type protection[J]. Journal of China Coal Society,2013,38(3):517-521.

    [10] 赵永秀,刘树林,马一博. 爆炸性试验电感电路分断放电特性分析与建模[J]. 煤炭学报,2015,40(7):1698-1704.

    ZHAO Yongxiu,LIU Shulin,MA Yibo. Analysis and modeling of inductor-disconnected-discharged characteristics based on explosive test[J]. Journal of China Coal Society,2015,40(7):1698-1704.

    [11] 朱林,刘树林,刘柏清,等. 本质安全低压直流电路放电理论及数值研究综述[J]. 工矿自动化,2022,48(8):16-25. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022050054

    ZHU Lin,LIU Shulin,LIU Boqing,et al. Review of discharge theory and numerical research on intrinsically safe low voltage DC circuits[J]. Journal of Mine Automation,2022,48(8):16-25. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022050054

    [12]

    UBER C,RUNGE T,BRUNZENDORF J,et al. Electrical discharges caused by opening contacts in an ignitable atmosphere-Part II:Spectroscopic investigation and estimation of temperatures[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries,2019,61:213-219. DOI: 10.1016/j.jlp.2019.05.010

    [13] GB/T 3836.4—2010 爆炸性环境 第4部分: 由本质安全型“i”保护的设备[S].

    GB/T 3836.4-2010 Explosive atmospheres-Part 4: Equipment protection by intrinsic safety "i" [S].

    [14] 于月森,戚文艳,胡义涛,等. 复合电路的放电特性研究[J]. 煤矿安全,2013,44(9):54-57.

    YU Yuesen,QI Wenyan,HU Yitao,et al. Study on discharge characteristics of compound circuits[J]. Safety in Coal Mines,2013,44(9):54-57.

    [15]

    LYU Yingchao,HUANG Junchao,HUANG Zhiyao,et al. Study on the application of simulated inductor technique to the design of C4D sensor[J]. Sensors and Actuators,A:Physical,2017,264:195-204. DOI: 10.1016/j.sna.2017.06.037

    [16] 康骞,许春雨,田慕琴,等. 电势电容电路短路火花放电影响因素分析[J]. 工矿自动化,2020,46(8):38-43,63.

    KANG Qian,XU Chunyu,TIAN Muqin,et al. Analysis of influencing factors of short-circuit spark discharge in electric potential capacitance circuit[J]. Industry and Mine Automation,2020,46(8):38-43,63.

    [17] 赵永秀,王骑,王瑶,等. 爆炸性环境电感分断放电引燃能力及本安性能评价方法[J]. 煤炭学报,2020,45(增刊2):867-874.

    ZHAO Yongxiu,WANG Qi,WANG Yao,et al. Criterion of intrinsically safe and ignition capability of inductor - disconnected - discharge in explosive environments[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(S2):867-874.

    [18] 刘树林,郝雨蒙,李艳,等. 基于最大功率的本安Buck变换器设计方法[J]. 电工技术学报,2021,36(3):542-551.

    LIU Shulin,HAO Yumeng,LI Yan,et al. Design methods of intrinsically safe buck converter based on the maximum output power[J]. Transactions of China Electrotechnical Society,2021,36(3):542-551.

    [19] 刘树林,马一博,文晓明,等. 输出本安Buck-Boost变换器的最危险输出短路放电工况研究[J]. 电工技术学报,2015,30(14):253-260.

    LIU Shulin,MA Yibo,WEN Xiaoming,et al. Research on the most dangerous output short-circuit discharge conditions of output intrinsic safety buck-boost converters[J]. Transactions of China Electrotechnical Society,2015,30(14):253-260.

    [20] 孟庆海,牟龙华,王崇林,等. 本质安全电路的功率判别式[J]. 中国矿业大学学报,2004,33(3):58-60.

    MENG Qinghai,MU Longhua,WANG Chonglin,et al. Electric power criterion of intrinsic safe circuits[J]. Journal of China University of Mining & Technology,2004,33(3):58-60.

    [21] 刘树林. 本质安全开关变换器基础理论及关键技术研究[D]. 西安: 西安科技大学, 2007.

    LIU Shulin. Basic theory & key technologies of intrinsically safe switching converters[D]. Xi'an: Xi'an University of Science and Technology, 2007.

  • 期刊类型引用(1)

    1. 朱永刚. 适用于筛管下放工艺的矿用轨迹仪研制. 煤炭技术. 2024(12): 217-219 . 百度学术

    其他类型引用(2)

图(9)
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-03-26
  • 修回日期:  2023-07-09
  • 网络出版日期:  2023-08-06
  • 刊出日期:  2023-07-24

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