矿用电源及备用电源

1、13 矿用电源及备用电源 电源:矿井监控系统,甲烷断电仪、甲烷风电闭锁装置等.要求:提供本质安全防爆直流电源外，还必须保证井下交流电网停电后，维持系统正常工作时间不少于2小时。 31矿用电源的特点及主要技术指标 (1)本质安全型防爆输出。 (2)电网电压波动适应能力强。 (3)效率高、体积小、重量轻。 (4)保护功能强。 (5)输入电压范围宽。 23.1.1矿用电源及备用电源 (1)额定输入电压Ul:矿用电源标称输入电压，如：36V、127V、220V、380V等。 (2)允许输入电压范围:矿用电源允许输入电压范围，通常用额定输入电压的百分比(如：75一110U1)，也可用允许输入电压的上限和

2、下限表示(如95V一140V)。当输入电压超出输入电压范围，电源将损坏或工作不正常，或失去防爆性能。(3)额定输出电压:矿用电源标称输出电压，如：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V3(4)输出电压范围:矿用电源在规定的输入电压范围内和输出电流不大于额定输出电流的情况下，输出电压变化范围。(4.755.25,+5%.)(5)最大输出电压:指矿用电源在开路等情况下所能输出的最大电压。(6)额定输出电流:矿用电源的标称电流。(7)最大输出电流:指矿用电源在短路等情况所能输出的最大电流。(8)稳压系数:指输入交流电压变化Vi所引起的输出直流变化V的变化。 4 (9)电压调整率:指负载为额

3、定负载时，输入交流电压在额定值上下变化+lO时，稳压电源输出电压的相对变化S=(Vo/Vo)*100。 (10)电流调整率:指在额定交流输入电压条件下，负载电流从零变化到额定输出电流值时，输出电压变化Vo与输出额定电压Vo的比值Si二(VoVo)*100。 (11)输出电阻(内阻):指在额定输入电压(AVi二0)情况下，负载I所引起的输出电压变化Vo，Ro二VoI 5(12)纹波电压:指在额定输出电压、额定输出电流、额定输入电压情况下，输出交流分量电压的绝对值大小，通常用峰值或有效值表示。 (13)纹波系数:指在额定输出电压、额定输出电流、额定输入电压情况下，输出纹波电压的有效值与输出直流电压

4、的比值. 3.1.2 矿用电源的分类(线性直流和开关直流电源 )线性直流电源 优点:具有电源稳定度高及负载稳定度高，输出纹波电压小，瞬态响应速度快，6线路结构简单，便于维护，没有开关,干扰等。 缺点: (1)承受短路能力差。 (2)电网电压波动适应能力差。 (3)变压器及滤波电容体积大。 (4)线性直流电源效率较低，进而导致备用蓄电池容量的增大，加大了蓄电池的体积、重量和成本.开关电源: 优点:体积小，重量轻，电网电压波动适应能力强，过载能力强，输入电压范围宽等. 7缺点:输出用滤波的大电感和大电容，难以满足本质安全电气防爆的要求. 3.2 矿用线性直流电源分类:稳压源、恒流源和非稳定电源 组

5、成:作用:具有降压作用外，还具有电磁隔离功能，以保证本质安全防爆的安全. 83.2.1电源变压器制作(略)3.2.2整流电路单相(半波.全波.桥式)整流电路3.2.1.1半波整流电路(1)电路图9(2)组成:电源变压器.二极管.负载.(3)波形图10(4)计算: UL=0.45UL ID=IL=0.45U2/RL UDMAX=3.14UL3.2.2.2全波整流电路(1)电路图 11(3)波形图 12(4)计算: UL=0.9UL ID=IL/2 IL=UL/RL UDMAX=3.14UL3.2.2.3桥式整流电路(1)电路图 13(2)组成:(3)波形图 14(4)计算: UL=0.9UL I

6、D=IL/2 IL=UL/RL UDMAX=1.57UL3.2.3平滑滤波器(1)作用:低通,除去输出的脉动直流中的交流成份.只允许直流成份通过.(2)电路组成 15162.3.2.1半波整流电容滤波器 173.2.3.2半波整流电容滤波器 183.2.4滤波器的设计2.5.4线性稳压电源3.2.5.1 7800和78X00系列固定输出正集成稳压器 特点:三端固定输出 5V,6V,9V,12V,15V,18V,24V 内部均设有过流保护,过热保护和调整管安全工作保护电路.19(1)7800系列输出1.5A负载电流,最小输入,输出压差为2V(2)7800M系列输出0.5A负载电流,最小输入,输出

7、压差为2V2021(3)典型电路连接方法223.2.5.2 7900和79X00系列固定输出负集成稳压器 特点:三端固定输出 -5V,-6V,-9V,-12V,-15V,-18V 内部均设有过流保护,过热保护和调整管安全工作保护电路.(1)7900系列输出1.5A负载电流,最小输入,输出压差为2V23(2)79M00系列系列输出输出5.5A负载电流负载电流,最小输入最小输入,输出压差为输出压差为2V24(3)典型电路连接典型电路连接253.2.6矿用线性直流电源组成作用:电压降为电源所需的交流低电压，电磁隔离,整流,滤波,双重化(或多重化)限流(恒流)限压(稳压)电路，对于ia等级三重化,对于

8、ib等级双重化263.3矿用开关电源 3.3.1矿用开关电源的特点 (1)输出功率受限 (2)输出端滤波电容和电感受限 (3)输入、输出必须电气隔离 (4)大的电压允许输入范围 (5)多重化保护 (6)恒压一恒流输出特性 27 (7)故障自动恢复 (8)体积小、重量轻、可靠性高3.3.2 开关电源的组成及分类概念:将一种电源形态转变成为另一种电源形态，并且有稳定输出控制和短路等保护功能的电路.组成: 2829类型 (1)按激励方式:他激励式和自激式。 (2)按调制方式:脉宽调制型、频率调制型和混合型。 (3)按开关管电流的工作方式:方波型、准谐振型和多谐振型(4)负载的连接方式:串联型和并联型

9、。(5)按晶体管的连接方式:单端式、推挽式、半桥式和全桥式. 30(6)按输入与输出电压的大小:升压式,降压式.(7)按工作方式:可控整流型、斩波型和隔离型。(8)按电路结构:分离元件式和集成电路313.3.3开关电源的本质安全防爆特点:输出端通常并联有一个大容量滤波电容或串联有大的电感(不能直接用作本质安全电源) 3.3.3.1接入保护元件法 双重化或多重化当一个或两个元件损坏时，还能继续工作，使电路的本质安全防爆性能满足ib或ia等级。3.3.3.1.1滤波电容 输出端具有大电容的电源电路，其放电火花是短路火花. 32333.3.3.1.2滤波电感 输出端含有电感的电源电路，其放电火花是断

10、路火花(1)在电感元件两端并联电阻(2)在电感元件两端并联电容 34(3)在电感两端并联二极管3.3.3.2增频法(略)3.3.3.3稳压限流 输出端加稳压限流环节限流环节的日的主要是制电容短路放电电流解决电感断路火花问题353.4矿用备用电源停电后,维持正常工作时间不小于2小时.(1)应采用蓄电池(2)蓄电池应采用连续浮充制(循环制、定期浮充制和浮充制) 循环充放电制:般用于移动、小容量、便携式蓄电池 连续浮充制:是将蓄电池始终并接在负载回路上，负载所需的能量主要由整流电路提供，整流电路同时向蓄电池小电流充电。36 定期浮充制:部分时间由接流设备供电，并对蓄电池充电，部分时间由蓄电池供电。(难以保证当电网停电后维持2小时正常供电的要求).(3)备用电源要与主电路共用输出限压(稳压)和限流(恒流)电路(4)蓄电池要全密封免维护(5)蓄电池无记忆效应3.4.1主要技术指标(1)电动势(2)开路电压与工作电压(3)容量:电池在一定放电条件下所给出的能量,单位为安培小时.37(4)内阻(不是常数)(5)自放电(电池在存储期间容量降低的现象)(6)比能量与比功率(7)寿命383.4.7 矿用备用电源与矿