基于安全火花试验装置的电感分断电弧电阻建模研究

研究电感分断放电电弧电阻模型是建立电感电路非爆炸本安性能评价的基础.运用IEC安全火花试验装置对电感分断电弧放电特性进行试验研究,深入分析电弧电阻随放电时间的变化规律,并采用非线性回归的方法得出分断电弧放电时间与电感和初始电流之间的函数关系式.考虑安全火花试验装置钨丝和镉盘电极结构特点,建立了一种极间电弧放电区域的物理模型,并推断出二维泊松方程的边界条件.基于此,利用分离变量法求解泊松方程,推导出电弧电阻的数学表达式,得出了电感分断电弧放电电压和电流的关系表达式.仿真分析及实验结果证明了理论分析及所提出电弧电阻数学模型的准确性和可行性.

爆炸性试验电感电路分断放电特性分析与建模

为了建立能模拟电感电路分断放电特性的模型,基于安全火花试验装置对其分断放电特性进行爆炸性试验研究,指出电感电路分断放电过程可分为3个阶段,即建弧阶段、电弧放电阶段和辉光放电阶段,且放电电弧结构可分为3个区,即阴极区、弧柱区和阳极区,得出放电电弧的最小建弧电压主要取决于阳极和阴极位降。分析了各放电阶段电阻的变化特点,指出其放电电弧电阻呈分段指数规律变化,且其增长幅度随着时间的增加而逐渐加快。基于电弧能量平衡理论,提出了一种电弧放电阶段的电阻指数模型,利用多分段函数确定其指数系数。采用最小二乘法推导出电感电路分断电弧放电时间常数,得出了模拟电感电路分断电弧放电特性的数学模型。仿真及试验结果验证了理论分析及所提出模型的正确性和可行性。

基于电流线性衰减模型分析低能电弧放电特性

基于放电电流线性衰减模型 ,分析了本质安全电路的低能电弧放电特性 .指出放电时间不会小于电路的时间常数 ;电弧电流变化率与电路电感成反比 ;放电瞬间的电弧电阻为最小建弧电压与稳定电流的乘积 ;如果电源电压小于最小建弧电压 ,电弧功率将随时间而减小 ;电感储能与电源供给能量的比值与电源电压成反比 .

本质安全电感电容复合电路电弧放电特性的研究

在火花试验装置上进行爆炸试验,得到本质安全复合电路的放电波形,发现电弧电压基本维持在最小建弧电压,而电容电流随着电路参数的不同而发生振荡.发生电流振荡的条件是电感时间常数大于电容时间常数的一半.建立了容性点燃时的电弧放电数学模型,并进行了仿真.

本质安全电路的功率判别式

基于本质安全电路的放电电流线性衰减模型,得到最大放电功率(Pmax)与放电能量(Wg)成正比,与电路时间常数(τ)成反比的结论.建立了电路本质安全性能的功率判别式,解释了小火花能够引爆气体而大火花却不能够引爆气体的现象,这是对常用的能量判别式的补充.指出在国家标准GB3836.4-2000中给出的最小点燃能量(Wmin)下,电路本质安全性能的能量判别式公式将不成立,而功率判别式照样成立.

电感性本质安全电路L/R的选择原则

基于电感性本质安全电路放电电流线性衰减模型 ,引入最小建弧电压的概念 ,得到了放电时间不含未知参数的表达式 ,利用电感电路的本质安全性能判别式 ,确定了电感电阻比

应用放电电流线性衰减模型评价电感性本质安全电路

电感性本质安全电路的放电电流线性衰减模型以放电时间为参数，该参数是电路参数的隐函数．通过分析电弧放电实际过程，引入最小建弧电压，放电时间不但可由电路参数直接表示出来，而且得出放电时间与电感和稳定电流的乘积成正比的结论．此外，进一步应用能量法建立了评价电感电路本质安全性能的判别式，对设计人员预估电路本安性能提供一定帮助．

电感性电路本质安全性能判别式的研究

将最小建弧电压这一参数引入电感性本质安全电路，得到无未知参数的放电时间关系式，进而建立了电感电路本质安全性能的判别式。

评价电路本质安全性能计算方法的修正

重新建立了电阻性本质安全电路电弧放电能量的计算公式 ,证明在评价电路的安全性能时 ,理论上将电阻性电路当作电感性电路的特例处理 ,存在着最大可达 1 2 .5 %的误差 实验发现当电路从电感性过渡到电阻性时 ,电弧放电开始瞬间电弧电流将突然下降 还发现对电感性电路 ,放电电流线性衰减模型仅适用于电感量为 1mH左右时的情况 最后对评价电路本质安全性能的计算方法进行了修正 图 8,参

本安电路中电缆L/R的选择原则

电缆L/R比值按照国际电工委员会IEC 60 0 79- 1 1标准取值 ,能够保证系统的本质安全性能 ,不过由于该标准中L/R公式未考虑火花放电能量中由电源部分提供给的能量EIT/6,从而导致与实际情况不符。为此 ,本文基于电感性本质安全电路放电电流线性衰减模型 ,引入了最小建弧电压的概念 ,进而利用电感电路的本质安全性能判别式 ,提出了确定电缆电感电阻比L/R的又一选取原则。