畢業(yè)設(shè)計(jì)--煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電源箱電路板設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）</p><p><b>　?。ㄕf(shuō) 明 書）</b></p><p>　　題 目：煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)</p><p><b>　　電源箱電路板設(shè)計(jì)</b></p><p>　　姓 名： </p><p

2、>　　學(xué) 號(hào)：XXXXX </p><p>　　2010 年 12 月 25 </p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論文） 任 務(wù) 書</p><p>　　姓名：XXXX </p><p>　　專業(yè)：電子設(shè)備與運(yùn)行管理

3、</p><p>　　任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 年 月 日</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）開始日期 年 月 日</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）完成日期 年 月 日</p><p>

4、　　設(shè)計(jì)（論文）題目： </p><p>　　A·編制設(shè)計(jì) </p><p>　　B·設(shè)計(jì)專題（畢業(yè)論文） </p

5、><p>　　指 導(dǎo) 教 師 XX </p><p>　　系（部）主 任 XXXXXX </p><p>　　2010 年 6 月 2 日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)記錄</p><p>　　系 專業(yè)，學(xué)生 于 年 月 日

6、</p><p>　　進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： </p><p>　　專題（論文）題目： </p><p>　　指導(dǎo)老師：

7、 </p><p>　　答辯委員會(huì)根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委員會(huì)討論評(píng)定，給予學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?yōu)?。</p><p>　　答辯委員會(huì) 人，出席 人</p><p&g

8、t;　　答辯委員會(huì)主任（簽字）： </p><p>　　答辯委員會(huì)副主任（簽字）： </p><p><b>　　答辯委員會(huì)委員 ：</b></p><p>　　， ，

9、 ，</p><p>　　， ， ，</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)</p><p>　　第 頁(yè)</p><p>　　共 頁(yè)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及答辯評(píng)語(yǔ)：

10、 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及電源箱宏觀綜述</p><p>　　1. 概述礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用</p><p>　　2.電源箱的工作環(huán)境、</p><p>　　3.電源箱主要功能特點(diǎn)

11、、</p><p>　　4.電源箱穩(wěn)定性要求</p><p>　　第二章 電路設(shè)計(jì)方案 </p><p>　　設(shè)計(jì)本安兼隔爆的能實(shí)現(xiàn)21V/12V輸出電壓的內(nèi)帶備用電源的電源箱</p><p><b>　　1電源箱整體規(guī)劃</b></p><p>　?。?）.從整體上電源箱設(shè)內(nèi)部外觀分布

12、設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃</p><p>　　（3）接電源線電纜設(shè)計(jì)說(shuō)明</p><p>　?。?.）接電源線電纜設(shè)計(jì)說(shuō)明</p><p>　?。?）電源箱指示燈設(shè)計(jì)規(guī)劃</p><p><b>　　2礦用備用電源闡述</b></p><p><

13、;b>　?。?）基本描述</b></p><p><b>　?。?）主要技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　?。?）.礦用備用電源與礦用電源的連接方式</p><p>　　第三章 具體電路設(shè)計(jì)及元件參數(shù)計(jì)算</p><p>　　（設(shè)計(jì)前的注意事項(xiàng)）</p><p>　　1.電源設(shè)

14、計(jì)及電源變壓器選擇</p><p>　　（1）礦用線性直流電源</p><p>　?。?）變壓器設(shè)計(jì)選用說(shuō)明</p><p>　　2.21V電源板電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　（1）電路原理圖</b></p><p>　?。?）原理及設(shè)計(jì)電器元件分析</p><p>

15、;　　3.12v電源板電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）電路原理圖</b></p><p>　?。?）原理及設(shè)計(jì)電器元件分析</p><p><b>　　4.充電斷電板設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　（1）電路原理圖</b></p><p

16、>　　（2）原理及設(shè)計(jì)電器元件分析</p><p>　　第四章 使用方法說(shuō)明</p><p><b>　?。?）基本使用</b></p><p><b>　?。?）注意事項(xiàng)</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p><

17、b>　　第一章 </b></p><p>　　1. 概述礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用</p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證。世界各主要產(chǎn)煤國(guó)對(duì)此都十分重視，研制、生產(chǎn)和推廣使用了環(huán)境安全、軌道運(yùn)輸、膠帶運(yùn)輸、提升運(yùn)輸、供電、排水、礦山壓力、火災(zāi)、水災(zāi)、煤與瓦斯突出、大型機(jī)電設(shè)備健康狀況等監(jiān)控系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，增強(qiáng)了礦山安全。由于煤礦井下是一

18、個(gè)特殊的工作環(huán)境，有瓦斯（主要成份是甲烷）等易燃、易爆性氣體，有硫化氫等腐蝕性氣體，有淋水、環(huán)境潮濕、空間狹小、礦塵大，電磁干擾嚴(yán)重、電網(wǎng)電壓波動(dòng)大、工作場(chǎng)所分散且距離遠(yuǎn)。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。這主要體現(xiàn)在電氣防爆、傳輸距離遠(yuǎn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)宜采用樹形結(jié)構(gòu)、監(jiān)控對(duì)象變化緩慢、電網(wǎng)電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、抗故障能力強(qiáng)，不宜采用中繼器、傳感器宜采用遠(yuǎn)程供電、設(shè)備外殼防護(hù)性能要求高等方面。因此，一般工業(yè)監(jiān)控原理和技術(shù)難

19、以直接運(yùn)用到礦井監(jiān)控系統(tǒng)中。因此，有必要借鑒一般工業(yè)監(jiān)控原理和先進(jìn)技術(shù)，針對(duì)礦井監(jiān)控的特殊性，進(jìn)行礦井監(jiān)控理論和系統(tǒng)的研究，這對(duì)于促進(jìn)礦井監(jiān)控理論和技術(shù)發(fā)展、促進(jìn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化與通用化，降低設(shè)備成本、提高系統(tǒng)可靠性、保障煤炭高產(chǎn)、高效安全生產(chǎn)，具有重大的理論意義和實(shí)用價(jià)值。同時(shí)，對(duì)石油</p><p>　　礦井監(jiān)控系統(tǒng)是由單一甲烷監(jiān)測(cè)和就地?cái)嚯娍刂频耐咚惯b測(cè)系統(tǒng)和簡(jiǎn)單的開關(guān)量監(jiān)測(cè)模擬盤調(diào)度系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的。這些系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

20、參數(shù)單一，監(jiān)測(cè)容量小，電纜用量大、系統(tǒng)性能價(jià)格比低，難以滿足煤礦安全生產(chǎn)的需要。隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)的發(fā)展和在煤礦的應(yīng)用，為適應(yīng)機(jī)械化采煤的需要，礦井監(jiān)控系統(tǒng)已由早期的單一參數(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，發(fā)展為多參數(shù)單方面監(jiān)控系統(tǒng)（例如，環(huán)境安全、軌道運(yùn)輸、膠帶運(yùn)輸、提升運(yùn)輸、供電、排水、礦山壓力、火災(zāi)、水災(zāi)、煤與瓦斯突出、大型機(jī)電設(shè)備健康狀況等監(jiān)控系統(tǒng)）。現(xiàn)有礦井監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)率和設(shè)備利用率方面起到了重

21、要作用，但存在著硬件不通用、軟件不兼容、信道不共享、信息不共享等問(wèn)題。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)將綜合組態(tài)軟件、現(xiàn)場(chǎng)總線、可編程控制器、多媒體、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和智能傳感器等技術(shù)，向著硬件通用、軟件兼容、信道共享、信息共享、多參數(shù)、多功能、多媒體全礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)的方向發(fā)展。</p><p>　　早期的瓦斯遙測(cè)系統(tǒng)雖在早期的煤礦安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)率和設(shè)備利用率方面起到了重要作用，但由于這些系統(tǒng)監(jiān)測(cè)參數(shù)單一，監(jiān)測(cè)容量小，電纜用量

22、大、系統(tǒng)性能價(jià)格比低。因此，難以滿足煤礦安全生產(chǎn)的需要，特別是采 煤機(jī)械化程度的提高，對(duì)礦井監(jiān)控提出了越來(lái)越高的要求。</p><p>　　隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)的發(fā)展和在煤礦的應(yīng)用，為適應(yīng)機(jī)械化采煤的需要，礦井監(jiān)控系統(tǒng)由早期的單一參數(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，發(fā)展為多參數(shù)單方面監(jiān)控系統(tǒng)。 </p><p>　?。ūO(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖）</p><p>

23、<b>　　2.工作環(huán)境</b></p><p>　　由于煤礦井下具有甲烷等易燃、易爆性氣體，硫化氫等腐蝕性氣體，環(huán)境潮濕，有淋水，有礦塵，電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍大（75 ％～110 % ) ，空間狹小，工作場(chǎng)所分散。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源同一般直流電源相比具有如下待點(diǎn)：</p><p>　　(1) 本質(zhì)安全型防爆輸出。 </p><p>　　(2)

24、 電網(wǎng)電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)。 </p><p>　　(3) 效率高、體積小、重量輕。 </p><p>　　(4) 保護(hù)功能強(qiáng)。 </p><p>　　(5) 輸人電壓范圍寬。 </p><p><b>　　3.特點(diǎn)具體闡述：</b></p><p>　　由于煤礦井下具有甲烷等易燃、易爆性氣體，硫化

25、氫等腐蝕性氣體，環(huán)境潮濕，有淋水，有礦塵，電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍大（75 ％～110 % ) ，空間狹小，工作場(chǎng)所分散。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源同一般直流電源相比具有如下待點(diǎn)：</p><p>　　(1) 本質(zhì)安全型防爆輸出。煤礦井下具有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性氣體和煤塵，為防止電氣設(shè)備的危險(xiǎn)溫度和電火花引起瓦斯和煤塵爆炸，用于煤礦井下爆炸性環(huán)境的電氣設(shè)備必須是防爆型電氣設(shè)備。由于本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備具有體積小、重量

26、輕、成本低，特別當(dāng)電纜發(fā)生故障所產(chǎn)生的電火花，能量很低，不會(huì)引爆井下爆炸性氣體混合物等優(yōu)點(diǎn)。因此，礦井監(jiān)控設(shè)備應(yīng)優(yōu)先采用本質(zhì)安全型或本質(zhì)安全型其他防爆型式的復(fù)合型。特別是當(dāng)甲烷超限時(shí)，斷電控制區(qū)域的礦井安全監(jiān)控設(shè)備必須為本質(zhì)安全型，以保證當(dāng)甲烷超限時(shí)，監(jiān)控設(shè)備連續(xù)工作。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源必須為本質(zhì)安全型輸出。由于礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源需從井下交流電網(wǎng)獲取能量，而交流電網(wǎng)的引人難以使礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源制做成單一本質(zhì)安全型。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)電

27、源一般為隔爆兼本質(zhì)安全型或澆封兼本質(zhì)安全型。</p><p>　　(2) 電網(wǎng)電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)。采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)，輸送機(jī)等井下電氣設(shè)備功率大，直接啟動(dòng)，頻繁啟動(dòng)，供電距離遠(yuǎn)等造成了井下交流電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍大（75％～110 % ）。因此，要求礦用電源電網(wǎng)電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)，在75％～110 ％的額定電壓范圍內(nèi)正常工作。</p><p>　　(3) 效率高、體積小、重量輕。井下空間狹小。因此

28、，要求礦用電源體積小，重量輕。礦用電源電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍大，負(fù)載變化大，為減小礦用電源的體積和重量，就必須提高電源效率，減小散熱片面積。因?yàn)樯崞w積的增大，還會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致隔爆外殼體積的增大和重量的增加。 (4) 保護(hù)功能強(qiáng)。礦用電源工作在環(huán)境惡劣的煤礦井下，井下潮濕，有淋水和礦塵，頂板垮落，機(jī)械碰撞等，這些會(huì)造成負(fù)載或電纜短路。因此，礦用電源要有短路保護(hù)，過(guò)流保護(hù)等功能，同時(shí)要防潮、防水、防塵、防霉、防腐。</p>

29、<p>　　(5) 輸人電壓范圍寬。煤礦井下交流電網(wǎng)電壓等級(jí)較多。36V 、127V 、380 V 、660v 、1140V 、3300V 等，礦用電源的輸人電壓一般選36V 、127V 、380V 和660V ，還應(yīng)兼顧地面的220V 。因此，要求礦用電源輸人電壓范圍寬。</p><p><b>　　4.穩(wěn)定性要求</b></p><p>　?。ㄓ捎诠ぷ?/p>

30、環(huán)境及功能要求設(shè)計(jì)礦用電源的主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到其穩(wěn)定性工作）</p><p>　　礦用電源的主要技術(shù)指標(biāo)有額定輸入電壓、允許輸人電壓范圍、額定輸出電壓、輸出電壓范圍、最大輸出電壓、額定輸出電流、最大輸出電流、穩(wěn)定系數(shù)、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、輸出電阻（內(nèi)阻）、最大紋波電壓、紋波系數(shù)。其中最大輸出電壓、最大輸出電流是本質(zhì)安全防爆電源的必備安全參數(shù)。</p><p>　　( l ) 額定輸人電壓

31、Ui 是礦用電源標(biāo)稱輸人電壓，如：36v 、127v 、220V 、380V 等。</p><p>　　(2)允許輸人電壓范圍是礦用電源允許輸人電壓范圍，通常用額定輸人電壓的百分比表示（如：75％～110% Ui ) ，也可用允許輸入電壓的上限和下限表示（如95V ～140V ）。當(dāng)輸人電壓超出輸人電壓范圍，電源將損壞或工作不正常，或失去防爆性能。</p><p>　　(3）額定輸出電壓是

32、礦用電源標(biāo)稱輸出電壓，如：5V 、6V 、9V 、12V 、15V 、18V 、24V等。</p><p>　　(4）輸出電壓范圍是礦用電源在規(guī)定的輸人電壓范圍內(nèi)和輸出電流不大于額定輸出電流的清況下，輸出電壓變化范圍。輸出電壓的變化范圍可以用輸出電壓的上、下限，如：4.75V ～5.25V 表示，也可以用額定輸出電壓的相對(duì)值來(lái)表示，如：土5％。</p><p>　　(5）最大輸出電壓是指礦

33、用電源在開路等情況下所能輸出的最大電壓。這是本質(zhì)安全型防爆電源的一個(gè)重要指標(biāo)。若礦用電源的輸出電壓大于最大輸出電壓，將無(wú)法保證電源的防爆性能，這種電源嚴(yán)禁在井下爆炸性環(huán)境中使用。</p><p>　　(6）額定輸出電流是礦用電源的標(biāo)稱電流。當(dāng)輸出電流不大于額定輸出電流，輸人電壓不超過(guò)允許輸人電壓范圍時(shí)，電源的防爆性能和輸出電壓范圍均可得到保證。當(dāng)電源的輸出電流大于額定輸出電流時(shí)，電源的一些技術(shù)指標(biāo)將難以保證，但防

34、爆性能必須保證。</p><p>　　(7）最大輸出電流是指礦用電源在短路等情況所能輸出的最大電流。這是本質(zhì)安全防爆電源的一個(gè)重要指標(biāo)。若礦用電源的輸出電流大于最大輸出電流，將無(wú)法保證電源的防爆性能，這種電源嚴(yán)禁在井下爆炸性環(huán)境中使用。</p><p>　　(8）穩(wěn)壓系數(shù)是指輸人交流電壓變化△Vi ．所引起的輸出直流變化△V。的變化量。穩(wěn)壓系數(shù)越小，說(shuō)明輸出越穩(wěn)定。穩(wěn)壓系數(shù)又分為絕對(duì)穩(wěn)壓系

35、數(shù)和相對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)兩種。絕對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)是指當(dāng)負(fù)載不變（△Io＝0 ）環(huán)境溫度不變（△T＝0 ) ，而輸人交流電壓變化時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出直流電壓變化量△V。與輸人交流電壓變化量，之比，即：K=△Vo/△Vi相對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)是指當(dāng)負(fù)載不變（△Io＝0) ，環(huán)境溫度不變（△T＝0) ，交流輸人電壓相對(duì)變化</p><p>　　△Vi/Vi 所引起的輸出直流電壓相對(duì)變化△Vo/Vo 的比值，即：S=(△Vo/Vo)/ (△Vi/V

36、i )</p><p>　　(9）電壓調(diào)整率是指負(fù)載為額定負(fù)載時(shí)，輸人交流電壓在額定值上下變化 士10％時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化量Sv =（△Vo/Vo) x 100％。</p><p>　　(10）電流調(diào)整率是指在額定交流輸人電壓條件下，負(fù)載電流從零變化到額定輸出電流值時(shí)，輸出電壓變化△Vo 與輸出額定電壓Vo 的比值Si = ( △Vo/Vo ) x100 ％。Si反映了電源對(duì)負(fù)

37、載電流變化的適應(yīng)能力，Si越小越好。</p><p>　　(11）輸出電阻（內(nèi)阻）是指在額定輸人電壓（△V= 0 ）情況下，負(fù)載電流變化△Io所引起的輸出電壓變化△V。，Ro= △Vo/△Io ，Ro 越小越好。</p><p>　　(12）紋波電壓是指在額定輸出電壓、額定輸出電流、額定輸人電壓情況下，輸出交流</p><p>　　分量電壓的絕對(duì)值大小，通常用峰值或

38、有效值表示。</p><p>　　(13）紋波系數(shù)是指在額定輸出電壓、額定輸出電流、額定輸人電壓情況下，輸出紋波電壓的有效值VNms與輸出直流電壓Vo 的比值，即：=（VNms/Vo) x100％。紋波系數(shù)越小，說(shuō)明電源輸出電壓越平滑、越好。</p><p>　　第二章 電路設(shè)計(jì)方案 </p><p>　　設(shè)計(jì)本安兼隔爆的能實(shí)現(xiàn)21V/12V輸出電壓的內(nèi)帶

39、備用電源的電源箱</p><p><b>　　1電源箱整體規(guī)劃</b></p><p>　?。?）.從整體上電源箱設(shè)內(nèi)部外觀分布設(shè)計(jì)</p><p>　　電源箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　電源箱前上方共有五個(gè)喇叭口，通過(guò)這五個(gè)喇叭口接線安裝。左邊三個(gè)為非本安喇叭口，第一個(gè)接交流電源，第二、三個(gè)接斷電。右邊大小兩個(gè)

40、喇叭口為本安輸出，大喇叭口與分站電源插座相連，小喇叭口為預(yù)留口，為電池充放電輸入輸出控制信號(hào)準(zhǔn)備的(F分站暫無(wú)此功能)。</p><p>　?。?）底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃</p><p>　　底板結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。底板上X1為充電斷電板插座，x2為+21V第1、2路插座，X3為+21V第3、4 路插座，X4為+21V第5、6路插座，X5為+12V板插座，X6為19芯本安輸出插座，X7為第一路斷電

41、控制插座，X8為第二路斷電控制插座，X9為充電斷電板和+12V板交流輸入插座，X10為電池輸入插座，X11為6路+21V板交流輸入插座。 </p><p>　　sl為第5路+2lV的輸出控制開關(guān)，s2為第5、6路交流輸入控制開關(guān)、s3為第6路+21V的輸出控制開關(guān)。</p><p>　　圖2．底板結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　本安輸出19芯密封航空插頭座(IX

42、l)接線位置設(shè)計(jì)規(guī)劃：</p><p>　　X1：1 21V地1 X1：8 M(電池控制信號(hào)) Xl：15 21V 5+</p><p>　　x1：2 21V地2 x1：9 ADC(交直流指示) X1：16 21V 5+</p><p>　　Xl：3 21V地3地4 X1：10 DKI(斷

43、電控制1) X1：17 21V 6+</p><p>　　x1：4 21V 1+ X1：11 DK2(斷電控制2) X1：18 12V地</p><p>　　Xl：5 21V 2+ X1：12 21V地5，地6 X1：19 空頭</p><p>　　X1：6 21V 3+

44、 X1：13 2lV 6+</p><p>　　Xl：7 21V 4+ X1：14 12V+</p><p>　　（3）電源輸入各個(gè)接口的功能說(shuō)明</p><p>　　X9是電源箱的電源輸入口，給主電路板和傳感器提供電源。</p><p>　　圖3分站配接電源KDW6B時(shí)x9(電源口)接線圖</p>

45、;<p>　　分站配接KDW6B電源箱，X9接線方式如圖3所示：1路+12V本安電源提供給分站主板使用，</p><p>　　另外6路+21V本安電源提供給分站所配接的傳感器使用。</p><p>　?。?.）接電源線電纜設(shè)計(jì)說(shuō)明</p><p>　　電源線電纜由左邊第一個(gè)喇叭口引入，電纜由用戶自行配備。電纜名稱：VY型聚氯 乙烯護(hù)套電力電纜，電纜型號(hào)

46、規(guī)格：VY3x16由19．7mm</p><p>　　.（5）電源箱指示燈設(shè)計(jì)規(guī)劃 </p><p>　　有兩個(gè)觀查窗口。上蓋的觀查窗口中有四個(gè)指示燈，紅燈為交流供電指示燈，綠燈為電池供電指示燈，白燈為斷電指示燈(兩個(gè))。</p><p>　　箱體上斜面右邊的觀查窗口中有七個(gè)指示燈，黃燈依次為六路+21V的指示燈，藍(lán)燈為+12V的指示燈。</p>&l

47、t;p><b>　　顯示功能</b></p><p>　　電源設(shè)有綠色和紅色指示燈，按他們不同的組合可以大致判斷電源的工作狀態(tài)如下：</p><p>　　故障判斷: 紅燈亮，綠燈不亮 1.檢查配接傳感器是否有短路或過(guò)流故障存在，排除后，電源能知道恢復(fù)工作。2.斷開交流電，檢查電源機(jī)芯板上二級(jí)保險(xiǎn)絲是否已經(jīng)燒斷。若燒斷，換上相同規(guī)格保險(xiǎn)絲。如屢次燒斷，則說(shuō)明機(jī)芯板

48、損壞，必須升井檢修換新。</p><p>　　兩燈均不亮1.檢查交流接線是否正確。2.檢查電源變壓器初級(jí)的一級(jí)保險(xiǎn)絲管是否已經(jīng)燒斷。若燒斷換新。若屢次燒斷，檢查交流輸入電壓是否太高，（大于正常值的100%）或更換電源組件。</p><p>　　電池不投入1.檢查交流電是否能正常工作，本安電源必須由電源電首先啟動(dòng)，當(dāng)交流斷電或過(guò)低后，電池才能投入。電池不能單獨(dú)直接啟動(dòng)電源。2.檢查電池對(duì)接插

49、頭是否已經(jīng)插好，接觸是否可靠。3.檢查隔爆斷點(diǎn)開關(guān)合上后是否到位。4.電池壽命已到，升井等換新電池（電池端電壓應(yīng)為20—28V之間，電池使用壽命為200—400次充放電循環(huán)）。5.機(jī)芯板有故障，修理機(jī)芯板</p><p>　　2,.礦用備用電源闡述</p><p><b>　?。?）基本描述：</b></p><p>　　為保證井下交流電網(wǎng)停電

50、后，安全監(jiān)控設(shè)備的正常工作，礦井監(jiān)控設(shè)備必須配備備用電源，并保證維持正常工作時(shí)間不小2小時(shí)。由于礦井監(jiān)控的特殊性，礦用備用電源同一般備用電源相比具有如下特點(diǎn)：</p><p><b>　　1) 應(yīng)采用蓄電池</b></p><p>　　備用電源有蓄電池、原電池、貯備電池和燃料電池。由于要求備用電源至少維持2 小時(shí)的正常工作，并且輸出功率較大。因此，采用原電池是不合理的

51、，因?yàn)樵姵啬芰亢谋M后要更換，在煤礦井下爆炸性環(huán)境中經(jīng)常更換電池是一件很困難的事情。貯備電池在使用前處于惰性活態(tài)，直到使用時(shí)才使電池“激活”，因此，難以保證停電頻率較高、不間斷供電的要求。燃料電池是將活性物質(zhì)貯存在電池體系之外，使用時(shí)將活性物質(zhì)連續(xù)注人電池。因此，也不能滿足停電頻率較高，并要不間斷供電的要求。因此，礦用備用電源應(yīng)采用蓄電他。</p><p>　　2）蓄電池應(yīng)采用連續(xù)浮充制</p>&

52、lt;p>　　蓄電池可工作在循環(huán)充放電制、定期浮充制和浮充制。</p><p>　　循環(huán)充放電制一般用于移動(dòng)、小容量、便攜式蓄電池，如：蓄電池電機(jī)車、礦燈、便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀和便攜式工具等。若用于固定式蓄電池需有兩組，一組工作（放電），一組備用（充電或待機(jī)）。該種工作方式輸出直流中無(wú)脈沖交流成分，線路簡(jiǎn)單。</p><p>　　連續(xù)浮充制（又稱全浮充制）是將蓄電池始終并接在負(fù)載回路

53、上，負(fù)載所需的能量主要由整流電路提供，整流電路同時(shí)向蓄電池小電流充電。當(dāng)電網(wǎng)停電或整流電路輸出電壓低于蓄電池電壓時(shí)，蓄電池向負(fù)載放電。不難看出，蓄電池具有平滑輸出電壓的功能。連續(xù)浮充制可保證連續(xù)供電，但不能保證蓄電池的充滿和放凈。因此，鎬鎳等具有記憶效應(yīng)的蓄電池不宜采用連續(xù)浮充制，否則會(huì)降低蓄電池的使用壽命。</p><p>　　定期浮充制（又稱半浮充制）是部分時(shí)間由整流設(shè)備供電，并對(duì)蓄電池充電，部分時(shí)間由蓄電池

54、供電。該種方法難以保證當(dāng)電網(wǎng)停電后維持2 小時(shí)正常供電的要求，例如當(dāng)蓄電池供電階段結(jié)束時(shí)，恰好遇到井下停電，由于蓄電池已放凈。因此，不能繼續(xù)向負(fù)載供電。不難看出，為保證井下交流電網(wǎng)停電后，蓄電池供電時(shí)間不小于2 小時(shí)，礦用備用電源的蓄電地應(yīng)采用連續(xù)浮充制。</p><p>　　3）備用電源要與主電路共用輸出限壓（穩(wěn)壓）和限流（恒流）電路。</p><p>　　為保證備用電池的本質(zhì)安全防爆性

55、能，蓄電池不能直接向負(fù)載供電，必須經(jīng)過(guò)雙重或多重限壓（穩(wěn)壓）和限流（恒流）保護(hù)。而主電路也必須具備雙重或多重限壓（穩(wěn)壓）和限流（恒流）保護(hù)。為避免電路的重復(fù)設(shè)置，減小體積和重量，降低成本，提高效率，備用電源輸出的雙重化和多重化的限壓（穩(wěn)壓）和限流（恒流）電路要與主電路的雙重化和多重化的限壓（穩(wěn)壓）和限流（恒流）電路共用。</p><p>　　4）蓄電池要全密封免維護(hù)</p><p>　　礦

56、用備用電源蓄電池一般置于隔爆腔內(nèi)。為防止電解液泄漏，破壞隔爆夕院的防爆性能，礦用備用電源蓄電池要全密封。置于隔爆外殼內(nèi)的電氣設(shè)備維護(hù)比較困難。因此，礦用備用電源蓄電池要免維護(hù)。電路的體積增大，會(huì)要求較大的隔爆外殼，大大增加設(shè)備重量。因此，礦用備用電源的蓄電池要體積小、重量輕。</p><p>　　5）蓄電池?zé)o記憶效應(yīng)</p><p>　　由于礦用備用電源蓄電池應(yīng)采用連續(xù)浮充制。因此，其蓄電

57、池應(yīng)無(wú)記憶效應(yīng)，以防止蓄電池容量的迅速下降和使用壽命的降低。</p><p><b>　　（2）主要技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　蓄電池的技術(shù)指標(biāo)是選擇蓄電池的重要依據(jù)。蓄電池的主要技術(shù)指標(biāo)有電動(dòng)勢(shì)、開路電壓、工作電壓、容量、內(nèi)阻、自放電率、比能量、比功率和壽命等。</p><p>　　l）電動(dòng)勢(shì) 電動(dòng)勢(shì)是電池在理論上輸出能量大小

58、的量度之一。如果其他條件相同，電動(dòng)勢(shì)愈高的電池，理論上能輸出的能量就愈大，使用價(jià)值就愈高。電池的電動(dòng)勢(shì)等于組成電池的兩個(gè)電極的平衡電勢(shì)之差。</p><p>　　2）開路電壓與工作電壓</p><p>　　電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓在數(shù)值上接近電池的電動(dòng)勢(shì)。</p><p>　　工作電壓指電池接通負(fù)荷后在放電過(guò)程中顯示的電壓，又稱負(fù)荷（載）

59、電壓或放電電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。</p><p>　　電池在接通負(fù)荷后，由于電池內(nèi)阻等，電池的工作電壓低于開路電壓。電池的放電電壓隨放電時(shí)間的平穩(wěn)性表示電壓精度的高低。</p><p>　　電壓隨放電時(shí)間變化的曲線，稱放電曲線。</p><p>　　電池工作電壓的數(shù)值及平穩(wěn)程度除與電池的活性物質(zhì)有關(guān)外，還依賴于放電條件。高速率、低溫條件下放電時(shí)

60、，電池的工作電壓將降低，平穩(wěn)程度下降。</p><p><b>　　3）容量</b></p><p>　　電池在一定放電條件下所能給出的電量稱電池的容量，以符號(hào)C 表示。常用單位為安培小時(shí)，簡(jiǎn)稱安時(shí)（Ah）或毫安時(shí)（mAh）。電池的容量可分為理論容量、額定容量、實(shí)際容量和標(biāo)稱容量。</p><p>　　理論容量是活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉弟定律計(jì)算而

61、得的最高理論值。為了比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質(zhì)量電池所能給出的理論電量，單位為Ah/ kg 或Ah/L 。</p><p>　　實(shí)際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時(shí)間的乘積，單位為仙，其值小于理論容量。因?yàn)榻M成實(shí)際電池時(shí)，除活性物質(zhì)外還包括非反應(yīng)成分如外殼、導(dǎo)電零件等，同時(shí)還與活性物質(zhì)被有效利用的程度有關(guān)。</p><p>　　額

62、定容量也叫保證容量，是按國(guó)家或有關(guān)部門頒布的標(biāo)準(zhǔn)，保證電池在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量。</p><p>　　標(biāo)稱容量（或公稱容量）是用來(lái)鑒別電池適當(dāng)?shù)慕瓢矔r(shí)值，只標(biāo)明電池的容量范圍而沒(méi)有確切值，因?yàn)樵跊](méi)有指定放電條件下，電池的容量是無(wú)法確定的。</p><p>　　電池的實(shí)際容量主要與電池正、負(fù)極活性物質(zhì)的數(shù)量及利用的程度（利用率）有關(guān)，而活性物質(zhì)利用率主要受到放電制度、

63、電極的結(jié)構(gòu)、制造工藝等因素的影響。</p><p><b>　　4）內(nèi)阻</b></p><p>　　電池的內(nèi)阻表示電流通過(guò)電池內(nèi)部時(shí)引起輸出電壓變化的程度。電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在放電過(guò)程中隨時(shí)間而變化，因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在放電過(guò)程中不斷地變化。</p><p>　　電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，兩者之和為電池的全內(nèi)阻。其

64、中歐姆內(nèi)阻遵守歐姆定律，極化內(nèi)阻隨電流密度的增加而增大，但不是線性變化，常隨電流密度的對(duì)數(shù)增大而增大。</p><p><b>　　5 ）自放電</b></p><p>　　電池的自放電是指電池在存貯期間容量降低的現(xiàn)象。電池?zé)o負(fù)荷時(shí)由于自行放電使容量損失。自放電速率用單位時(shí)間容量降低的百分?jǐn)?shù)表示。即：</p><p>　　自放電率＝Ｘ100％

65、 (2.28)</p><p>　　式中Ca 一電池存貯前的容量；</p><p>　　Cb一電池存貯后的容量；</p><p>　　T一電池存貯的時(shí)間。</p><p>　　荷電保持能力也是表示電池自放電性能的物理量。它是指電池經(jīng)一定時(shí)間存貯后（其存貯時(shí)間是固定的），所剩余容量為最初容量的多少，也

66、用百分?jǐn)?shù)表示。</p><p>　　K=100% (2.29)</p><p>　　(6)比能量與比功率</p><p>　　電池的能量是指在一定放電制度下，電池所能給出的電能，通常用瓦小時(shí)（W/ h）表示電池的能量?？煞譃槔碚撃芰亢蛯?shí)際能量。理論能量是理論容量與電動(dòng)勢(shì)的乘積，實(shí)際能量是實(shí)際容量與平均工作電壓的

67、乘積。通常用比能量來(lái)比較不同的電池系列。比能量是電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能，同樣有理論比能量和實(shí)際比能量之分。</p><p>　　電池的功率是指在一定放電制度下，電池在單位時(shí)間內(nèi)所能給出的能量的大小，單位為瓦（W）。單位質(zhì)量的電池所能給出的功率稱為比功率。比功率也是電池的重要性能指標(biāo)，電池的比功率大，表示可承受大電流放電。</p><p><b>　　(7) 壽命&l

68、t;/b></p><p>　　在規(guī)定條件下，蓄電池的有效壽命期限稱為該蓄電池的使用壽命。電池的使用壽命可分為循環(huán)壽命和浮充壽命。蓄電池的容量減小到規(guī)定值以前，蓄電池的充放電循環(huán)次數(shù)稱為循環(huán)壽命。在正常工作條件下，蓄電池浮充供電的時(shí)間稱為浮充壽命。</p><p>　?。?）.礦用備用電源與礦用電源的連接方式</p><p>　　礦用備用電源與礦用電源的連接可

69、分為礦用備用電源與礦用電源相互獨(dú)立的連接方法和礦用備用電源與礦用電源一體化的連接方法。</p><p>　　礦用備用電源與礦用電源相互獨(dú)立的連接方法</p><p>　　為保證礦用電源的本質(zhì)安全防爆性能，相互獨(dú)立的礦用備用電源與礦用電源的連接方式主要有以下幾種。</p><p>　　l ）礦用備用電源接礦用電源的交流輸人端</p><p>　

70、　礦用備用電源接礦用電源的交流輸人端的連接方式如圖2 . 56 所示，在該種連接方式中，礦用備用電源為隔爆型或澆封型等非本質(zhì)安全型。礦用備用電源的內(nèi)部電路為普通1 理S 電路。當(dāng)交流電網(wǎng)有電時(shí)，礦用備用電源經(jīng)AC / DC 電路向蓄電池充電，礦用電源的電能主要由交流電網(wǎng)提供。當(dāng)電網(wǎng)停電或電壓值較低時(shí)，蓄電池經(jīng)DC/ AC 電路向礦用本質(zhì)安全防爆直流電源供電。該種連接方式適合礦用電源與礦用備用電源相互獨(dú)立的情況。</p>&

71、lt;p>　　圖2 , 56 礦用備用電源接礦用電源的交流輸人端</p><p>　　2 ）礦用備用電源與礦用電源并聯(lián)</p><p>　　礦用備用電源與礦用電源并聯(lián)如圖2 . 57 所示，該種連接方式?jīng)]有實(shí)用價(jià)值。這是因?yàn)榈V用本質(zhì)安全防爆備用電源是一個(gè)完整的電源，完全可以替代礦用本質(zhì)安全防爆電源。輸出并聯(lián)后，礦用本質(zhì)安全防爆電源和礦用本質(zhì)安全防爆備用電源的最大輸出電流之和不得引起爆

72、炸性混合物燃燒和爆炸。即：礦用備用電源和礦用電源的最大輸出電流均減小。</p><p>　　圖2 . 57 礦用備用電源與礦用電源并聯(lián)</p><p>　　3 ）礦用備用電源與礦用電源輸出并接</p><p>　　礦用備用電源與礦用電源輸出井接方式如圖2 . 58 所示。礦用備用電源為本質(zhì)安全型防爆，該種連接方式也沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。當(dāng)交流電網(wǎng)有電時(shí)，礦用電源向負(fù)載及礦用

73、一備用電源供電，電網(wǎng)停電或礦用電源輸出電壓較低時(shí)，礦用備用電源向負(fù)載供電。由于礦用備用電源的并人，礦用電源的帶負(fù)載能力下降，同時(shí)為保證本質(zhì)安全防爆性能，礦用電源和礦用備用電源的最大輸出電流必須很小，以保證兩者之和滿足本質(zhì)安全防爆要求。</p><p>　　圖2 . 58 礦用備用電源與礦用電源輸出并接</p><p>　　4 ）礦用備用電源接礦用電源輸出</p><p&

74、gt;　　礦用備用電源接礦用電源輸出的方式如圖2 . 59 所示，礦用備用電源為本質(zhì)安全防爆型，當(dāng)電網(wǎng)有電時(shí)，礦用電源經(jīng)礦用備用電源向負(fù)載供電時(shí)，礦用備用電源蓄電池充電。當(dāng)電網(wǎng)停電或輸出電壓較低時(shí)，礦用備用電源向負(fù)載供電。該種方式的礦用電源與礦用各用電源的雙重化（或多重化）限流（恒流）限壓（恒壓）電路重復(fù)設(shè)置，效率低、成本高、體積大。</p><p>　　礦用備用電源與礦用電源一體化的連接方法</p>

75、<p>　　礦用備用電源與礦用電源一體化，可共用雙重化（或多重化）限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路和防爆夕卜殼。因此，具有體積小、重量輕、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，礦用備用電源與礦用電源一體化的連接方法有以下幾種。</p><p>　　l ）蓄電池并接在整流電路輸出端</p><p>　　蓄電池并接在整流電路輸出端的連接方式如圖2 ．印所示。交流電網(wǎng)有電時(shí)，整流濾波電路除經(jīng)雙重化（或

76、多重化）限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路向負(fù)載供電外，還整流電電路向蓄電池供電。當(dāng)交流電網(wǎng)停電或電壓較低時(shí)，蓄電池經(jīng)雙重化（或多重化）限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路向負(fù)載供電。其中充電電路根據(jù)所選用的蓄電池設(shè)計(jì)，可以是簡(jiǎn)單的限流電阻，也可以是具有電壓、電流調(diào)節(jié)功能的集成電路芯片。該種連接方法具有電路簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、效率高，適用于線性電源和開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)，在具有備用電源的礦用電源中應(yīng)用較多。</p><p>　　圖

77、2 ．印蓄電池并接在整流電路輸出端的連接方式</p><p>　　2 ）采用交Z 直雙向變換器</p><p>　　蓄電池采用A 〔 丫DC 雙向變換器的連接方式如圖2 苗1 和圖2 ．已所示。交流電網(wǎng)有電時(shí)，通過(guò)負(fù)載線圈和整流、濾波、雙重化（或多重化）限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路向負(fù)載供電，同時(shí)通過(guò)夕丫直雙向變換器向蓄電池充電。當(dāng)交流電網(wǎng)停電時(shí)，蓄電池經(jīng)交Z 直雙向變換器、負(fù)載線圈和整流

78、、濾波雙重化（或多重化）限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路向負(fù)載供電。該連接方法電路復(fù)雜、成本高。</p><p>　　圖2 . 61 蓄電池采用低頻變壓器和A C/DC 二雙向變換器的連接方式</p><p>　　圖2 . 62 蓄電池采用高頻變壓器和A C/DC 雙向變換器向變換器的連接方式</p><p>　　第三章 具體電路設(shè)計(jì)及元件參數(shù)計(jì)算</p>

79、<p>　　總體設(shè)計(jì)前的一些細(xì)節(jié)的注意事項(xiàng)</p><p>　　電氣火花產(chǎn)生原理和分類</p><p>　　電氣火花是對(duì)著電路的接通和斷開產(chǎn)生的，是電源與電路中儲(chǔ)能元件的能量，放電時(shí)電路中電子流及通斷點(diǎn)形成電機(jī)與電極間氣體電離粒子形成的導(dǎo)電帶，夾雜著熔融金屬粒子和“蒸汽”，在極高的電流密度作用下，產(chǎn)生高溫高熱，形成的?？煞譃檩x光放電火花，火花放電火花和電弧放電火花。</p

80、><p>　　如何減小電源點(diǎn)火能量，滿足本質(zhì)安全要求，1.降低本安輸出電氣參數(shù)。2.減少放電時(shí)間由（e=eit/6得）</p><p>　　本安電源雙重保護(hù)的硬性要求；</p><p>　　兩級(jí)保護(hù)有兩級(jí)過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì)時(shí)三端穩(wěn)壓輸出，通過(guò)限流電阻和穩(wěn)壓管來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)壓過(guò)流保護(hù)，原則上滿足了標(biāo)準(zhǔn)要求，但其最大輸出功率不會(huì)太大，由于效率，濾波等影響遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限制了帶載能

81、力，因此提倡采用性靠，保護(hù)迅速，轉(zhuǎn)換效率高的保護(hù)方式設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　保護(hù)功能；</b></p><p>　　輸出過(guò)流保護(hù)；當(dāng)輸出短接或過(guò)載時(shí)，本安電源進(jìn)入雙重化過(guò)流保護(hù)，輸出電壓急劇下降。當(dāng)過(guò)流故障消除后，電源自動(dòng)恢復(fù)工作。</p><p>　　輸出過(guò)電壓保護(hù)；當(dāng)輸出過(guò)電壓時(shí)，本安電源進(jìn)入雙重化過(guò)壓保護(hù)狀態(tài)。保證輸出電壓不超

82、過(guò)額定的正偏差值，如屬內(nèi)部過(guò)壓保護(hù)，則電源自動(dòng)切斷輸出。</p><p>　　電池過(guò)充過(guò)放電保護(hù)；外接電源供電時(shí)，備用電源處于浮充狀態(tài)。并有防止電池過(guò)充的保護(hù)措施，外接電源斷電時(shí)，備用電池自動(dòng)投入運(yùn)行，并有防止電池過(guò)放的保護(hù)措施。</p><p>　　1、電源設(shè)計(jì)及電源變壓器選擇</p><p>　?。?）礦用線性直流電源</p><p>　

83、　線性直流電源又可分為穩(wěn)壓源、恒流源和非穩(wěn)定電源3 種。礦用線性直流電源一般由變壓器、整流電路、濾波電路、雙重限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路組成，如圖3.1 所示。 </p><p>　　變壓器除具有降壓作用外，還具有電磁隔離功能，以保證本質(zhì)安全防爆的安全。整流電路將交流整定為直流。濾波電路濾除整流電路輸中的交流成份。雙重限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路保證本質(zhì)安全型防爆電源的輸出，同時(shí)可作為穩(wěn)壓或恒流電路，輸

84、出穩(wěn)壓或恒流電源。</p><p>　　礦用線性直流電源一般由電源變壓器整流電路、濾波電路、雙重化（或多重化）限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路組成，如圖2 . 39 所示。</p><p>　　電源變壓器將交流輸人電壓降為電源所需的交流低電壓，并具有電磁隔離功能。因此，原副邊繞組應(yīng)分繞，或用接地屏蔽隔離或加強(qiáng)原副邊絕緣。整流電路一般采用橋式整流電路將交流整定為直流。濾波一般采用電容濾波電路，濾

85、除交流分量。雙重化（或多重化）限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路，保證電路在正常工作條件下和規(guī)定的故障狀態(tài)下，輸出最高電壓和輸出最大電流不大于允許值。對(duì)于ia二等級(jí)的本安電路，應(yīng)具有三重化限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路，對(duì)于ib等級(jí)的本安電路，應(yīng)具有雙重化限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路。</p><p>　?。?）變壓器設(shè)計(jì)選用說(shuō)明</p><p>　　變壓器的銘牌與使用 ：使用變壓器首先要弄清并嚴(yán)

86、格遵守制造廠提供的銘牌數(shù)據(jù),以避免因使用不當(dāng)而不能充分利用,甚至損壞.變壓器銘牌上的主要額定數(shù)據(jù)有: 1.額定電壓U1和U2 原邊額定電壓U1是指原邊繞組上應(yīng)加的電源電壓(或輸入電壓),副邊額定輸出電壓U2通常是指原邊加U1時(shí)副邊繞組的開路電壓.使用時(shí)原邊電壓不允許超過(guò)額定值(一般規(guī)定電壓額定值允許變化±5%).考慮有載運(yùn)行時(shí)變壓器有內(nèi)阻抗壓降,所以副邊額定輸出電壓U2應(yīng)較負(fù)載所需的額定電壓高5-10%.對(duì)于負(fù)載是固定的電

87、源變壓器, 副邊額定電壓U2有時(shí)是指負(fù)載下的輸出電壓. 附:輸入電壓不能超過(guò)額定電壓的原因 變壓器中主磁通和激磁電流的關(guān)系稱為鐵心的磁化曲線,它是一條具有飽和特性的非線性曲線.當(dāng)主磁通小于額定電壓時(shí)對(duì)應(yīng)的主磁通時(shí), 磁化曲線近似為線形;超過(guò)此值后,主磁通就逐漸趨向飽和.此時(shí),如果再增加磁通, 即增加U1,則電流就會(huì)急劇增加,這樣變壓器就會(huì)因過(guò)熱而馬上燒毀.因此,在使用變壓器時(shí),必須注意變壓器的額定電壓和電源電壓要一致. 2.額定電

88、流I1和I2 額定電流是指變壓器按規(guī)定的工作時(shí)間(長(zhǎng)時(shí)連續(xù)工作或短時(shí)工作或間歇斷續(xù)</p><p>　　與變壓器有關(guān)的本安輸出的隔離問(wèn)題；一般交流供電等級(jí)7v/220v/380v/660v/1140v，輸入端為非本安，輸出為本安端，要保證二者之間有足夠的電器間隙和爬行距離要大于等于50mm。這時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)往往忘記的。 兩端隔離器件源一般用交流電源變壓器，按照保險(xiǎn)絲額定電流1.7倍的要求來(lái)判定變壓器繞組溫升是否

89、正常，因此減低保險(xiǎn)絲額定電流，也可提高變壓器的額定功率。</p><p><b>　　漏感要小</b></p><p>　　下圖是雙極性電路（半橋、全橋及推挽等）典型的電壓、電流波形，變壓器漏感儲(chǔ)能引起的電壓尖峰是功率開關(guān)管損壞的原因之一。</p><p>　　功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)電壓尖峰的大小和集電極電路配置、電路關(guān)斷條件以及漏感大小等因素有關(guān)，

90、僅就變壓器而言，減小漏感是十分重要的。</p><p><b>　　2）避免瞬態(tài)飽和</b></p><p>　　一般工頻電源變壓器的工作磁通密度設(shè)計(jì)在B－H曲線接近拐點(diǎn)處，因而在通電瞬間由于變壓器磁心的嚴(yán)重飽和而產(chǎn)生極大的浪涌電流。它衰減得很快，持續(xù)時(shí)間一般只有幾個(gè)周期。對(duì)于脈沖變壓器而言如果工作磁通密度選擇較大，在通電瞬間就會(huì)發(fā)生磁飽和。由于脈沖變壓器和功率開關(guān)管

91、直接相連并加有較高的電壓，脈沖變壓器的飽和，即使是很短的幾個(gè)周期，也會(huì)導(dǎo)致功率開關(guān)管的損壞，這是不允許的。所以一般在控制電路中都有軟啟動(dòng)電路來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。</p><p><b>　　3）要考慮溫度影響</b></p><p>　　開關(guān)電源的工作頻率較高，要求磁心材料在工作頻率下的功率損耗應(yīng)盡可能小，隨著工作溫度的升高，飽和磁通密度的降低應(yīng)盡量小。在設(shè)計(jì)和選用磁心材

92、料時(shí)，除了關(guān)心其飽和磁通密度、損耗等常規(guī)參數(shù)外，還要特別注意它的溫度特性。一般應(yīng)按實(shí)際的工作溫度來(lái)選擇磁通密度的大小，一般鐵氧體磁心的Bm值易受溫度影響，按開關(guān)電源工作環(huán)境溫度為40℃考慮，磁心溫度可達(dá)60～80℃，一般選擇Bm=0.2～0.4T，即2000～4000GS。</p><p>　　4）合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　從結(jié)構(gòu)上看，有下列幾個(gè)因素應(yīng)當(dāng)給予考慮：</p&

93、gt;<p>　　漏磁要小，減小繞組的漏感；</p><p>　　便于繞制，引出線及變壓器安裝要方便，以利于生產(chǎn)和維護(hù)；</p><p><b>　　便于散熱。</b></p><p><b>　　磁心材料的選擇</b></p><p>　　軟磁鐵氧體，由于具有價(jià)格低、適應(yīng)性能和

94、高頻性能好等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源中。</p><p>　　軟磁鐵氧體，常用的分為錳鋅鐵氧體和鎳鋅鐵氧體兩大系列，錳鋅鐵氧體的組成部分是Fe2O3，MnCO3，ZnO，它主要應(yīng)用在1MHz以下的各類濾波器、電感器、變壓器等，用途廣泛。而鎳鋅鐵氧體的組成部分是Fe2O3，NiO，ZnO等，主要用于1MHz以上的各種調(diào)感繞組、抗干擾磁珠、共用天線匹配器等。</p><p>　　在開關(guān)電源

95、中應(yīng)用最為廣泛的是錳鋅鐵氧體磁心，而且視其用途不同，材料選擇也不相同。用于電源輸入濾波器部分的磁心多為高導(dǎo)磁率磁心，其材料牌號(hào)多為R4K～R10K，即相對(duì)磁導(dǎo)率為4000～10000左右的鐵氧體磁心，而用于主變壓器、輸出濾波器等多為高飽和磁通密度的磁性材料，其Bs為0.5T（即5000GS）左右。</p><p>　　開關(guān)電源用鐵氧體磁性材應(yīng)滿足以下要求：</p><p>　?。?）具有較

96、高的飽和磁通密度Bs和較低的剩余磁通密度Br</p><p>　　磁通密度Bs的高低，對(duì)于變壓器和繞制結(jié)果有一定影響。從理論上講，Bs高，變壓器的繞組匝數(shù)可以減小，銅損也隨之減小。</p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中，開關(guān)電源高頻變換器的電路形式很多，對(duì)于變壓器而言，其工作形式可分為兩大類：</p><p>　　1）雙極性。電路為半橋、全橋、推挽等。變壓器一次繞組里正

97、負(fù)半周勵(lì)磁電流大小相等，方向相反，因此對(duì)于變壓器磁心里的磁通變化，也是對(duì)稱的上下移動(dòng)，B的最大變化范圍為△B=2Bm，磁心中的直流分量基本抵消。</p><p>　　2）單極性。電路為單端正激、單端反激等，變壓器一次繞組在1個(gè)周期內(nèi)加上1個(gè)單向的方波脈沖電壓（單端反激式如此）。變壓器磁心單向勵(lì)磁，磁通密度在最大值Bm到剩余磁通密度Br之間變化，見(jiàn)圖7，這時(shí)的△B=Bm－Br，若減小Br，增大飽和磁通密度Bs，可以

98、提高△B，降低匝數(shù)，減小銅耗。</p><p>　　（2）在高頻下具有較低的功率損耗</p><p>　　鐵氧體的功率損耗，不僅影響電源輸出效率，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致磁心發(fā)熱，波形畸變等不良后果。</p><p>　　變壓器的發(fā)熱問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中極為普遍，它主要是由變壓器的銅損和磁心損耗引起的。如果在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)，Bm選擇過(guò)低，繞組匝數(shù)過(guò)多，就會(huì)導(dǎo)致繞組發(fā)熱，并同時(shí)向磁心傳

99、輸熱量，使磁心發(fā)熱。反之，若磁心發(fā)熱為主體，也會(huì)導(dǎo)致繞組發(fā)熱。</p><p>　　選擇鐵氧體材料時(shí)，要求功率損耗隨溫度的變化呈負(fù)溫度系數(shù)關(guān)系。這是因?yàn)椋偃绱判膿p耗為發(fā)熱主體，使變壓器溫度上升，而溫度上升又導(dǎo)致磁心損耗進(jìn)一步增大，從而形成惡性循環(huán)，最終將使功率管和變壓器及其他一些元件燒毀。因此國(guó)內(nèi)外在研制功率鐵氧體時(shí)，必須解決磁性材料本身功率損耗負(fù)溫度系數(shù)問(wèn)題，這也是電源用磁性材料的一個(gè)顯著特點(diǎn)，日本TDK公司

100、的PC40及國(guó)產(chǎn)的R2KB等材料均能滿足這一要求</p><p><b>　　3）適中的磁導(dǎo)率</b></p><p>　　相對(duì)磁導(dǎo)率究竟選取多少合適呢？這要根據(jù)實(shí)際線路的開關(guān)頻率來(lái)決定，一般相對(duì)磁導(dǎo)率為2000的材料，其適用頻率在300kHz以下，有時(shí)也可以高些，但最高不能高于500kHz。對(duì)于高于這一頻段的材料，應(yīng)選擇磁導(dǎo)率偏低一點(diǎn)的磁性材料，一般為1300左右。

101、</p><p><b>　　4）較高的居里溫度</b></p><p>　　居里溫度是表示磁性材料失去磁特性的溫度，一般材料的居里溫度在200℃以上，但是變壓器的實(shí)際工作溫度不應(yīng)高于80℃，這是因?yàn)樵?00℃以上時(shí)，其飽和磁通密度Bs已跌至常溫時(shí)的70％。因此過(guò)高的工作溫度會(huì)使磁心的飽和磁通密度跌落的更嚴(yán)重。再者，當(dāng)高于100℃時(shí)，其功耗已經(jīng)呈正溫度系數(shù)，會(huì)導(dǎo)致惡性

102、循環(huán)。對(duì)于R2KB2材料，其允許功耗對(duì)應(yīng)的溫度已經(jīng)達(dá)到110℃，居里溫度高達(dá)240℃，滿足高溫使用要求。</p><p>　　2、21V電源板電路設(shè)計(jì)</p><p>　　21V電源電路板的電路原理圖</p><p>　　21v本質(zhì)安全電源單元原理： 輸入交流電壓蒸餾和濾波后，再經(jīng)限流電路及三端集成穩(wěn)壓為21V輸出，當(dāng)負(fù)荷電流超過(guò)整定值時(shí)，保護(hù)電路動(dòng)作，使輸出電壓電

103、流減小，當(dāng)輸出過(guò)電壓時(shí)過(guò)電壓保護(hù)電路動(dòng)作，規(guī)定以保護(hù)動(dòng)作后，要重新送電。</p><p>　　21V電源電路板的電路板元件參數(shù)列表</p><p>　?、?3V 2200U</p><p>　?、贚M 723CN</p><p>　?、跼S 306 整流橋</p><p><b>　?、?N5758

104、</b></p><p><b>　?、?N6290</b></p><p><b>　　⑥BT151</b></p><p>　?、逰SP2222A GTO</p><p>　?、郬102 (707TO) </p><p>　　21V電源電路板的部分電路作

105、用介紹</p><p>　　，LM 723CN原理圖</p><p>　　本13.8v 10A穩(wěn)壓電源電路可應(yīng)用到通訊,對(duì)講機(jī)等場(chǎng)合,圖2為過(guò)壓附加電路圖. 當(dāng)輸入電壓超過(guò)15V時(shí)，導(dǎo)致穩(wěn)壓二極管擊穿，并觸發(fā)可控硅導(dǎo)通短路，保險(xiǎn)絲熔斷，阻斷了輸出電壓進(jìn)入到穩(wěn)壓電路。 </p><p>　　3、12V電源板電路設(shè)計(jì)</p><p><b

106、>　　原理圖</b></p><p>　　12v本質(zhì)安全電源單元原理： 輸入交流電壓蒸餾和濾波后，再經(jīng)限流電路及三端集成穩(wěn)壓為12V輸出，當(dāng)負(fù)荷電流超過(guò)整定值（1.05---1.2A）時(shí)，保護(hù)電路動(dòng)作，使輸出電壓電流減小，當(dāng)輸出過(guò)電壓時(shí)過(guò)電壓保護(hù)電路動(dòng)作，規(guī)定以保護(hù)動(dòng)作后，要重新送電。</p><p><b>　　4、充電斷電板設(shè)計(jì)</b><

107、/p><p><b>　　原理圖</b></p><p>　　充電斷路板的電路板部分元件參數(shù)列表</p><p>　?、費(fèi)C 1413P (CPAE0542G)</p><p>　?、贚M 293P (55A×4EM)</p><p>　?、跼S 306 整流橋</p>

108、<p>　?、躆BR 1660 (0428)</p><p>　　⑤IRF 4905 702P</p><p>　?、轑7824CV (CC1AG MAR 557)</p><p>　?、逪56AB LM317K STEELR+</p><p>　?、郤RUOH-SS-124D1 </p><p>

109、;<b>　?、酟M336</b></p><p>　?、釩9014 C9012</p><p>　　充電斷路板的部分元件介紹</p><p>　?、?MC 1413P (CPAE0542G)</p><p>　　MC1413引腳和電路結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　?、?LM 293P (5

110、5A×4EM)的引腳分布圖</p><p>　　LM 293P的內(nèi)部原理圖</p><p>　?、荝S 306 整流橋</p><p>　　1，整流橋的整流作用介紹</p><p>　　整流這一個(gè)術(shù)語(yǔ)，它是通過(guò)二極管的單向?qū)ㄔ韥?lái)完成工作的，通俗的來(lái)說(shuō)二極管它是正向?qū)ê头聪蚪刂?，也就是說(shuō)，二極管只允許它的正極進(jìn)正電和負(fù)極進(jìn)負(fù)

111、電。二極管只允許電流單向通過(guò)，所以將其接入交流電路時(shí)它能使電路中的電流只按單向流動(dòng)，即所謂“整流”，用兩只管是半潑整流，四只是全潑整流。</p><p><b>　　2，整流橋的分類</b></p><p>　　整流橋具有體積小,使用方便等特點(diǎn),在家用電器和工業(yè)電子電路中應(yīng)用 非常廣泛.常用的小功率整流橋有全橋和半橋之分.全橋是將四只硅整流 二極管接成橋路的形式, 常

112、見(jiàn)的型號(hào)有 QL52~QL61 系列,PM104M 和 BR300 系列等.半橋有三種結(jié)構(gòu):一種是將兩只二極 管順向串聯(lián),在結(jié)點(diǎn)處引出一電極(如 2CQ1 型),另一 種是將兩只二極管背靠背式反極性連接(稱共陰式,如 2CQ2 型);第三種是將兩只二極管頭碰頭式反極性連接(稱共陽(yáng)式,如 2CQ3 型).</p><p><b>　　3，整流橋的結(jié)構(gòu)</b></p><p&