基于本质安全电感电路的电弧放电理论研究

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应用于爆炸性气体环境的电感性本质安全电路属于本质安全领域最基本的电路形式,也是实际复杂本质安全电路进行简化的基础,其中GB3836.4-2010中爆炸性检测所规定的标定电路就采用电感性电路。电感性本质安全电路的电弧放电数学模型是本质安全电路理论研究的基础。本质安全电路最危险的放电形式为电感开路与电容短路电弧放电。论文基于电感性本质安全电路开展理论研究。对电感性本质安全电路开路电弧放电的三种常用数学模型,包括放电电流线性衰减模型、静态伏安特性模型和动态伏安特性模型,针对三种数学模型从放电时间、起弧电压、起弧时刻电弧电流变化率进行对比分析,并探索将这三种数学模型进行统一,以完善电感性本质安全电路低能电弧放电基础理论。为抑制电感性本质安全电路的开路电弧放电,普遍采用电感反并联二极管的方法来降低引爆危险。基于点燃能力相同的等效电感计算,现有方法采用放电电流线性衰减模型。但通过对标定电路的电感反并联二极管进行火花试验,发现了存在开路电弧放电性质从典型电感性变为典型电阻性情况,进而分析了过渡的变化过程及反并联二极管的储能抑制效应。电感性本质安全电路反并联二极管后具有电感性和电阻性两种放电形式,绘制了放电时间直方图,发现了放电时间服从正态分布,分析了多种数目、两种类型二极管的有效性,绘制了电感储能抑制后的最小点燃电流(MIC)曲线,发现在电感反并联二极管后,MIC曲线在电感大于1m H以后点燃电流将趋于与二极管的类型与数量所决定的定值。建立了电感电路反并联二极管后的开路电弧放电数学模型,得到了电感储能抑制电路的本安判据。
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