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

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

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

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

4、　　設(shè)計（論文）題目： </p><p>　　A·編制設(shè)計 </p><p>　　B·設(shè)計專題（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（論文）答辯委員會記錄</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（論文）答辯。</p><p>　　設(shè)計題目： </p><p>　　專題（論文）題目： </p><p>　　指導(dǎo)老師：

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

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

9、 ，</p><p>　　， ， ，</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）評語</p><p>　　第 頁</p><p>　　共 頁</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）及答辯評語：

10、 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 礦井監(jiān)測系統(tǒng)及電源箱宏觀綜述</p><p>　　1. 概述礦井監(jiān)測系統(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

11、、</p><p>　　4.電源箱穩(wěn)定性要求</p><p>　　第二章 電路設(shè)計方案 </p><p>　　設(shè)計本安兼隔爆的能實現(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</p><p>　?。?）底板結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)劃</p><p>　　（3）接電源線電纜設(shè)計說明</p><p>　?。?.）接電源線電纜設(shè)計說明</p><p>　　（5）電源箱指示燈設(shè)計規(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)計及元件參數(shù)計算</p><p>　?。ㄔO(shè)計前的注意事項）</p><p>　　1.電源設(shè)

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

15、;　　3.12v電源板電路設(shè)計</p><p><b>　?。?）電路原理圖</b></p><p>　　（2）原理及設(shè)計電器元件分析</p><p><b>　　4.充電斷電板設(shè)計</b></p><p><b>　?。?）電路原理圖</b></p><p

16、>　　（2）原理及設(shè)計電器元件分析</p><p>　　第四章 使用方法說明</p><p><b>　?。?）基本使用</b></p><p><b>　?。?）注意事項</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)煤國對此都十分重視，研制、生產(chǎn)和推廣使用了環(huán)境安全、軌道運輸、膠帶運輸、提升運輸、供電、排水、礦山壓力、火災(zāi)、水災(zāi)、煤與瓦斯突出、大型機電設(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，增強了礦山安全。由于煤礦井下是一

18、個特殊的工作環(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)電壓波動大、工作場所分散且距離遠(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)控對象變化緩慢、電網(wǎng)電壓波動適應(yīng)能力強、抗干擾能力強、抗故障能力強，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用價值。同時，對石油</p><p>　　礦井監(jiān)控系統(tǒng)是由單一甲烷監(jiān)測和就地斷電控制的瓦斯遙測系統(tǒng)和簡單的開關(guān)量監(jiān)測模擬盤調(diào)度系統(tǒng)發(fā)展而來的。這些系統(tǒng)監(jiān)測

20、參數(shù)單一，監(jiān)測容量小，電纜用量大、系統(tǒng)性能價格比低，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)、計算機技術(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、軌道運輸、膠帶運輸、提升運輸、供電、排水、礦山壓力、火災(zāi)、水災(zāi)、煤與瓦斯突出、大型機電設(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、信息不共享等問題。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)將綜合組態(tài)軟件、現(xiàn)場總線、可編程控制器、多媒體、計算機網(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)測參數(shù)單一，監(jiān)測容量小，電纜用量

22、大、系統(tǒng)性能價格比低。因此，難以滿足煤礦安全生產(chǎn)的需要，特別是采 煤機械化程度的提高，對礦井監(jiān)控提出了越來越高的要求。</p><p>　　隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(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)電壓波動范圍大（75 ％～110 % ) ，空間狹小，工作場所分散。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：</p><p>　　(1) 本質(zhì)安全型防爆輸出。 </p><p>　　(2)

24、 電網(wǎng)電壓波動適應(yīng)能力強。 </p><p>　　(3) 效率高、體積小、重量輕。 </p><p>　　(4) 保護(hù)功能強。 </p><p>　　(5) 輸人電壓范圍寬。 </p><p><b>　　3.特點具體闡述：</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)電壓波動范圍大（75 ％～110 % ) ，空間狹小，工作場所分散。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：</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，不會引爆井下爆炸性氣體混合物等優(yōu)點。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，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，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)電壓波動適應(yīng)能力強。采煤機、掘進(jìn)機，輸送機等井下電氣設(shè)備功率大，直接啟動，頻繁啟動，供電距離遠(yuǎn)等造成了井下交流電網(wǎng)電壓波動范圍大（75％～110 % ）。因此，要求礦用電源電網(wǎng)電壓波動適應(yīng)能力強，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。因為散熱片體積的增大，還會進(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。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，機械碰撞等，這些會造成負(fù)載或電纜短路。因此，礦用電源要有短路保護(hù)，過流保護(hù)等功能，同時要防潮、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值來表示，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，輸人電壓不超過允許輸人電壓范圍時，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，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，說明輸出越穩(wěn)定。穩(wěn)壓系數(shù)又分為絕對穩(wěn)壓系

35、數(shù)和相對穩(wěn)壓系數(shù)兩種。絕對穩(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，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) ，交流輸人電壓相對變化</p><p>　　△Vi/Vi 所引起的輸出直流電壓相對變化△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，輸人交流電壓在額定值上下變化 士10％時，穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對變化量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，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，說明電源輸出電壓越平滑、越好。</p><p>　　第二章 電路設(shè)計方案 </p><p>　　設(shè)計本安兼隔爆的能實現(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</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喇叭口，通過這五個喇叭口接線安裝。左邊三個為非本安喇叭口，第一個接交流電源，第二、三個接斷電。右邊大小兩個

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準(zhǔn)備的(F分站暫無此功能)。</p><p>　?。?）底板結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)劃</p><p>　　底板結(jié)構(gòu)示意圖見圖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)計規(guī)劃：</p><p>　　X1：1 21V地1 X1：8 M(電池控制信號) 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>　?。?）電源輸入各個接口的功能說明</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>　　（4.）接電源線電纜設(shè)計說明</p><p>　　電源線電纜由左邊第一個喇叭口引入，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

46、規(guī)格：VY3x16由19．7mm</p><p>　　.（5）電源箱指示燈設(shè)計規(guī)劃 </p><p>　　有兩個觀查窗口。上蓋的觀查窗口中有四個指示燈，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)。</p><p>　　箱體上斜面右邊的觀查窗口中有七個指示燈，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，檢查電源機芯板上二級保險絲是否已經(jīng)燒斷。若燒斷，換上相同規(guī)格保險絲。如屢次燒斷，則說明機芯板

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的一級保險絲管是否已經(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，當(dāng)交流斷電或過低后，電池才能投入。電池不能單獨直接啟動電源。2.檢查電池對接插

49、頭是否已經(jīng)插好，接觸是否可靠。3.檢查隔爆斷點開關(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.機芯板有故障，修理機芯板</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間不小2小時。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：</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、，因為原電池能量耗盡后要更換，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、小容量、便攜式蓄電池，如：蓄電池電機車、礦燈、便攜式甲烷檢測報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）。該種工作方式輸出直流中無脈沖交流成分，線路簡單。</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，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）是部分時間由整流設(shè)備供電，并對蓄電池充電，部分時間由蓄電池

54、供電。該種方法難以保證當(dāng)電網(wǎng)停電后維持2 小時正常供電的要求，例如當(dāng)蓄電池供電階段結(jié)束時，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，蓄電池供電時間不小于2 小時，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>　?。?）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)有電動勢、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）電動勢 電動勢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，電動勢愈高的電池，理論上能輸出的能量就愈大，使用價值就愈高。電池的電動勢等于組成電池的兩個電極的平衡電勢之差。</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勢。</p><p>　　工作電壓指電池接通負(fù)荷后在放電過程中顯示的電壓，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間的平穩(wěn)性表示電壓精度的高低。</p><p>　　電壓隨放電時間變化的曲線，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

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C 表示。常用單位為安培小時，簡稱安時（Ah）或毫安時（mAh）。電池的容量可分為理論容量、額定容量、實際容量和標(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間的乘積，單位為仙，其值小于理論容量。因為組成實際電池時，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）是用來鑒別電池適當(dāng)?shù)慕瓢矔r值，只標(biāo)明電池的容量范圍而沒有確切值，因為在沒有指定放電條件下，電池的容量是無法確定的。</p><p>　　電池的實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)阻表示電流通過電池內(nèi)部時引起輸出電壓變化的程度。電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在放電過程中隨時間而變化，因為活性物質(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在放電過程中不斷地變化。</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)荷時由于自行放電使容量損失。自放電速率用單位時間容量降低的百分?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)一定時間存貯后（其存貯時間是固定的），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（W/ h）表示電池的能量?？煞譃槔碚撃芰亢蛯嶋H能量。理論能量是理論容量與電動勢的乘積，實際能量是實際容量與平均工作電壓的

67、乘積。通常用比能量來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間稱為浮充壽命。</p><p>　　（3）.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，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，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)]有實用價值。這是因為礦用本質(zhì)安全防爆備用電源是一個完整的電源，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，該種連接方式也沒有實用價值。當(dāng)交流電網(wǎng)有電時，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，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，礦用電源經(jīng)礦用備用電源向負(fù)載供電時，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，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，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，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，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，可以是簡單的限流電阻，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，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，通過負(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，同時通過夕丫直雙向變換器向蓄電池充電。當(dāng)交流電網(wǎng)停電時，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)計及元件參數(shù)計算</p>

79、<p>　　總體設(shè)計前的一些細(xì)節(jié)的注意事項</p><p>　　電氣火花產(chǎn)生原理和分類</p><p>　　電氣火花是對著電路的接通和斷開產(chǎn)生的，是電源與電路中儲能元件的能量，放電時電路中電子流及通斷點形成電機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。可分為輝光放電火花，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>　　兩級保護(hù)有兩級過壓和過流保護(hù)電路設(shè)計時三端穩(wěn)壓輸出，通過限流電阻和穩(wěn)壓管來實現(xiàn)過壓過流保護(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。</p><p><b>　　保護(hù)功能；</b></p><p>　　輸出過流保護(hù)；當(dāng)輸出短接或過載時，本安電源進(jìn)入雙重化過流保護(hù)，輸出電壓急劇下降。當(dāng)過流故障消除后，電源自動恢復(fù)工作。</p><p>　　輸出過電壓保護(hù)；當(dāng)輸出過電壓時，本安電源進(jìn)入雙重化過壓保護(hù)狀態(tài)。保證輸出電壓不超

82、過額定的正偏差值，如屬內(nèi)部過壓保護(hù)，則電源自動切斷輸出。</p><p>　　電池過充過放電保護(hù)；外接電源供電時，備用電源處于浮充狀態(tài)。并有防止電池過充的保護(hù)措施，外接電源斷電時，備用電池自動投入運行，并有防止電池過放的保護(hù)措施。</p><p>　　1、電源設(shè)計及電源變壓器選擇</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。對于ia二等級的本安電路，應(yīng)具有三重化限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路，對于ib等級的本安電路，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)計選用說明</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時副邊繞組的開路電壓.使用時原邊電壓不允許超過額定值(一般規(guī)定電壓額定值允許變化±5%).考慮有載運行時變壓器有內(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%.對于負(fù)載是固定的電

87、源變壓器, 副邊額定電壓U2有時是指負(fù)載下的輸出電壓. 附:輸入電壓不能超過額定電壓的原因 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對應(yīng)的主磁通時, 磁化曲線近似為線形;超過此值后,主磁通就逐漸趨向飽和.此時,如果再增加磁通, 即增加U1,則電流就會急劇增加,這樣變壓器就會因過熱而馬上燒毀.因此,在使用變壓器時,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)定的工作時間(長時連續(xù)工作或短時工作或間歇斷續(xù)</p><p>　　與變壓器有關(guān)的本安輸出的隔離問題；一般交流供電等級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。這時設(shè)計時往往忘記的。 兩端隔離器件源一般用交流電源變壓器，按照保險絲額定電流1.7倍的要求來判定變壓器繞組溫升是否

89、正常，因此減低保險絲額定電流，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)計在B－H曲線接近拐點處，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)時間一般只有幾個周期。對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，即使是很短的幾個周期，也會導(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電路來解決這個問題。</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)計和選用磁心材

92、料時，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)按實際的工作溫度來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</p><p>　　從結(jié)構(gòu)上看，有下列幾個因素應(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，由于具有價格低、適應(yīng)性能和

94、高頻性能好等特點，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，其材料牌號多為R4K～R10K，即相對磁導(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>　　在實際應(yīng)用中，開關(guān)電源高頻變換器的電路形式很多，對于變壓器而言，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)半周勵磁電流大小相等，方向相反，因此對于變壓器磁心里的磁通變化，也是對稱的上下移動，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個周期內(nèi)加上1個單向的方波脈沖電壓（單端反激式如此）。變壓器磁心單向勵磁，磁通密度在最大值Bm到剩余磁通密度Br之間變化，見圖7，這時的△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>　?。?）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，同時會導(dǎo)致磁心發(fā)熱，波形畸變等不良后果。</p><p>　　變壓器的發(fā)熱問題，在實際應(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)計變壓器時，Bm選擇過低，繞組匝數(shù)過多，就會導(dǎo)致繞組發(fā)熱，并同時向磁心傳

99、輸熱量，使磁心發(fā)熱。反之，若磁心發(fā)熱為主體，也會導(dǎo)致繞組發(fā)熱。</p><p>　　選擇鐵氧體材料時，要求功率損耗隨溫度的變化呈負(fù)溫度系數(shù)關(guān)系。這是因為，假如磁心損耗為發(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。因此國內(nèi)外在研制功率鐵氧體時，必須解決磁性材料本身功率損耗負(fù)溫度系數(shù)問題，這也是電源用磁性材料的一個顯著特點，日本TDK公司

100、的PC40及國產(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>　　相對磁導(dǎo)率究竟選取多少合適呢？這要根據(jù)實際線路的開關(guān)頻率來決定，一般相對磁導(dǎo)率為2000的材料，其適用頻率在300kHz以下，有時也可以高些，但最高不能高于500kHz。對于高于這一頻段的材料，應(yīng)選擇磁導(dǎo)率偏低一點的磁性材料，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，但是變壓器的實際工作溫度不應(yīng)高于80℃，這是因為在100℃以上時，其飽和磁通密度Bs已跌至常溫時的70％。因此過高的工作溫度會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，其功耗已經(jīng)呈正溫度系數(shù)，會導(dǎo)致惡性

102、循環(huán)。對于R2KB2材料，其允許功耗對應(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</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)荷電流超過整定值時，保護(hù)電路動作，使輸出電壓電

103、流減小，當(dāng)輸出過電壓時過電壓保護(hù)電路動作，規(guī)定以保護(hù)動作后，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>　　⑧W102 (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,對講機等場合,圖2為過壓附加電路圖. 當(dāng)輸入電壓超過15V時，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</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)荷電流超過整定值（1.05---1.2A）時，保護(hù)電路動作，使輸出電壓電流減小，當(dāng)輸出過電壓時過電壓保護(hù)電路動作，規(guī)定以保護(hù)動作后，要重新送電。</p><p><b>　　4、充電斷電板設(shè)計</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C 1413P (CPAE0542G)</p><p>　　②LM 293P (55A×4EM)</p><p>　?、跼S 306 整流橋</p>

108、<p>　?、躆BR 1660 (0428)</p><p>　?、軮RF 4905 702P</p><p>　?、轑7824CV (CC1AG MAR 557)</p><p>　　⑦H56AB LM317K STEELR+</p><p>　?、郤RUOH-SS-124D1 </p><p>

109、;<b>　?、酟M336</b></p><p>　　⑩C9014 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>　　⑵ 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>　　整流這一個術(shù)語，它是通過二極管的單向?qū)ㄔ韥硗瓿晒ぷ鞯?，通俗的來說二極管它是正向?qū)ê头聪蚪刂?，也就是說，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，所以將其接入交流電路時它能使電路中的電流只按單向流動，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,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、見的型號有 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(稱共陽式,如 2CQ3 型).</p><p><b>　　3，整流橋的結(jié)構(gòu)</b></p><p&