浅谈本质安全电路中可靠性

1、浅谈本质安全电路中可靠性 浅谈本质安全电路中可靠性 摘 要 可靠性是gb3836.4-x爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备中的重要概念。本文对本质安全电路中的可靠性的定义及理解进行了分析，并举例说明。关键词可靠元件 可靠连接 可靠隔离 可靠性这一概念由gb3836.4-x爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备提出，并作为设计和分析本质安全电路的重要内容。可靠性就是指不会发生故障或故障出现的概率很低，可不予考虑，包括可靠元件或可靠组件、可靠连接、可靠隔离或可靠绝缘。可靠性的概念适用于本质安全设备的“ia”、“ib”保护等级，不适用于“ic” 保护等级。本文对本质安全电

2、路中的可靠性的定义及理解进行了分析，并举例说明。1 定义 可靠元件或可靠组件：认为不会发生规定的某个故障状态的元件或元件组件；使用或贮存中该故障状态出现的概率很低，可不予考虑。可靠连接：在使用和贮存中认为不会形成开路的连接，包括接头、连接线和印制电路板上的印制线；使用或贮存中该故障状态出现的概率很低，可不予考虑。可靠隔离或可靠绝缘：导电部件之间的隔离或绝缘认为不会发生短路；使用或贮存中该故障状态出现的概率很低，可不予考虑。2 可靠性的分类 2.1 可靠隔离或可靠绝缘 当设备防护等级不低于ip20，并且导体部件之间的间距满足相应电压等级间距的要求，可认为是可靠隔离，不考虑故障。如光耦p521-1

3、，输入与输出之间的间距为6.4mm，可查gb3836-x中通过固体绝缘的间距相应列。输入与输出之间的绝缘耐压值为1500v，允许接入的电压值为（1500-1000）/2=250v，查gb3836-x中电压值对应的行。最终可知，光耦p521-1在250v电压下，满足可靠隔离和可靠绝缘的要求。2.2可靠元件或组件 gb3836.4-x中规定变压器、熔断器、继电器、光耦合器，为了实现正常功能，允许在额定值下工作，而没有不超过额定值2/3的要求。对于继电器来说，只要继电器在工作状态时未超过额定工作电压、触点切换电压和电流都是允许的。当继电器用于本质安全电路和非本质安全电路之间，应能承受2u+1000交

4、流有效值的绝缘试验电压，u指本质安全电路和非本质安全电路的电压有效值之和。当继电器用于不同本质安全电路之间，应能承受2u，但不小于500v交流有效值的绝缘试验电压，u指不同本质安全电路的电压有效值之和。gb3836.4-x中规定只要满足可靠隔离要求，在额定值下工作，绝缘电压满足以上要求，就认为是不可能跨接可靠隔离发生短路故障的可靠隔离元件。所以，在设计本质安全电路时，对继电器并没有要求需要两级或是三级，只要满足要求一级就够了。欧姆龙的my4nj触点和线圈之间的绝缘电压为1500v，就可用于12v本质安全电路和127v本质安全电路之间，而不必考虑2/3要求，即绝缘电压需大于1.5（1000+（1

5、27+12）2）=1917v。光耦在工作状态时未超过转换电流等参数，满足可靠隔离要求，绝缘电压满足以上要求，就认为是不可能跨接可靠隔离发生短路故障的可靠隔离元件。如p521-1转换电流为70ma，只要工作时转换电流不超过70ma就认为是符合要求的，而不必考虑2/3要求，即工作时转换电流不超过702/3=47ma。绝缘电压的考核同继电器。熔断器主要有额定电压、额定电流、极限分断能力等参数。额定电压指熔断器长期工作时或分断后能够承受的电压，不可小于电气设备的额定电压。额定电流指熔断器能长期通过的电流，可影响熔断器的温升。极限分断能力是熔断器在故障状态下，能可靠地分断的最大电流值，不可小于电气设备的

6、短路电流。正常运行条件下使用的熔断器可认为是可靠限流电阻器，所以，在设计本质安全电路时，对熔断器并没有要求需要两级或是三级，只要满足要求一级就够了。用熔断器保护其他元件时，熔断器应能连续通过1.7in电流，in指熔断器额定电流。限流电阻主要包括薄膜型、绕线型和按要求涂覆或浇封的印制电阻器。只要满足gb3836.4-x中关于在额定值2/3的情况下工作，则认为是可靠限流电阻。可靠限流电阻应认为仅出现开路故障。电阻作为限流器件，在电池保护电路中用得很多。不考虑电池内阻，要求电阻功率p（u2/r）1.5，其中u是电池电压，r是电阻值。这时p往往比较大，因为r不可能选得很大。为了满足本质安全性能，电池和

7、限流电阻需要灌封为整体，如果电阻功率太大，体积就大，就不太好和电池一起灌封在电池盒内。为了解决这个问题，可再串一只熔断器，用于保护电阻，限制电阻的功率。这时电阻的电流值为1.7in，功率只需要满足p1.5（1.7in）2r。向本质安全电路供电的可靠电源变压器的输入电路可用符合要求的熔断器进行保护。因为用熔断器保护其他元件时，熔断器应能连续通过1.7in电流，所以变压器的功率应满足pum1.7in，u m指变压器输入电路电压。变压器为了实现正常功能，允许在额定值下工作，而没有不超过额定值2/3的要求，所以功率不必满足p1.5um1.7in。变压器向本质安全电路供电的所有绕组和其他绕组之间应进行可靠隔离，包括间距隔离和电气隔离，电气隔离就是指绝缘电压需满足要求。2.3 可靠连接 以下情况可认为是可靠连接。有两个并联连接点，或者当只有一个连接点时，导线应穿过电路板，并且在焊接前应弯折。对于表面安装元件，应有一个至少2mm长的焊接点。有内部连接装置时，连接元件应并联独立连接，并满足相应保护等级的要求。3 结语 本文简单介绍本质安全电路中的可靠性，这是设计本质安全电路需要考虑的重要内容，主要涉及结构和电气两个方面。具体电路需按照可靠性进行分析，包括器件的功率、电压、电流、间距、绝