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二極管安全柵和安全分流器的型式試驗(yàn)探討

文檔作者：張曦李長(zhǎng)坤文檔來(lái)源： 1．黑龍江科技學(xué)院 2．石油和化學(xué)工業(yè)電氣產(chǎn)品防爆質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月08日
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《電氣防爆》2010，2 二極管安全柵和安全分流器的型式試驗(yàn)探討 41
二極管安全柵和安全分流器的型式試驗(yàn)探討
張曦’，李長(zhǎng)坤
(1．黑龍江科技學(xué)院，黑龍江哈爾濱150027；
2．石油和化學(xué)工業(yè)電氣產(chǎn)品防爆質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，天津300313)
[關(guān)鍵詞】二極管安全柵；預(yù)先一擊穿時(shí)間；試驗(yàn)方法
[摘要]文章主要介紹了二極管安全柵和安全分流器的矩形電流脈沖試驗(yàn)的預(yù)先一擊
穿時(shí)間的確定方法。
[中圖分類號(hào)] 8： IM506 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1004—9118(2010)02—0041—02
Approach on Type Test for Diode Barrier Shunt and Scofeby Shwwt
ZHANG Xi ．LI Chang二ku
(1．脅 咖／nst／tute ofSc／ence and ，脅洳咖Ha’erb／n 15(D27；
2．Supen,ision&amp;amp;Test Center ofEx—products ofCh／na Petrdeum&amp;amp;Chem／cd Industry，／lanfi'n 300131)
Key words：diode barrier；pre—break—down time；testing method
Abstract：The method of determination Oil the pre—break—down time of square current pulse test
for diode barrier and safety shunt iS described in this Paper．
O 引言
安全柵是用在安全區(qū)或者由其他防爆型式保
護(hù)的殼體內(nèi)，它是本質(zhì)安全設(shè)備的關(guān)聯(lián)設(shè)備。作
為本質(zhì)安全型設(shè)備和安全區(qū)的一般型設(shè)備之間的
“接口”，安全柵承擔(dān)著限制進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所本質(zhì)安
全電路的能量，保證本質(zhì)安全設(shè)備防爆性能的任
務(wù)，故其可靠性、安全性是非常重要的。它關(guān)系到
能否有效地保證連接到本質(zhì)安全設(shè)備供電和通訊
防爆性能的安全、可靠。
在安全柵中，二極管安全柵是最常用的。GB
3836．4__2000對(duì)二極管安全柵和安全分流器的性
能作了很高的要求，在設(shè)計(jì)制造二極管安全柵和安
全分流器時(shí)不但要求元器件參數(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上滿足
國(guó)標(biāo)規(guī)定，而且對(duì)元器件的型式檢驗(yàn)也有嚴(yán)格的要
求。GB 3836． 2000第8：6．I條要求分流元件承
受瞬態(tài)性能應(yīng)按10．12條規(guī)定的矩形脈沖電流試
驗(yàn)。本文就GB 3836．4—20Oo第10．12條有關(guān)二極
管安全柵和安全分流器的型式試驗(yàn)要求進(jìn)行探討。
l 二極管安全柵和安全分流器的矩
形電流脈沖試驗(yàn)
1．1 二極管安全柵和安全分流器要求
[收稿日期】2010—02—10
【作者簡(jiǎn)介]張曦，男，1988生，黑龍江科技學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)在讀。
每一種型式的二極管應(yīng)能承受沿使用方向
(齊納二極管為齊納方向)，重復(fù)5次的持續(xù)時(shí)間
為50 s、間隔為20瞄的矩形電流脈沖試驗(yàn)要求：
二極管在試驗(yàn)前后按二極管制造廠規(guī)定的電流下
測(cè)量二極管的電壓值之差應(yīng)不大于5％(5％包括
試驗(yàn)設(shè)備的測(cè)量不確定度)。
脈沖電流是產(chǎn)品urn(對(duì)于一般的產(chǎn)品，Um
值一般為250 V AC／DC)峰值除以在2O℃時(shí)熔斷
器冷態(tài)電阻值加上電路中可靠串聯(lián)電阻的阻值。
脈沖電流的寬度在國(guó)標(biāo)GB 3836． 2 第l0．12
條有規(guī)定：“在制造廠數(shù)據(jù)表明預(yù)先一擊穿時(shí)間大
于50 s時(shí)，該電流脈沖寬度將變成實(shí)際預(yù)先一
擊穿時(shí)間。在預(yù)先一擊穿時(shí)間不可能從制造廠獲
得現(xiàn)成的數(shù)據(jù)時(shí)，10只熔斷器應(yīng)承受預(yù)期電流和
預(yù)先一擊穿時(shí)間測(cè)定試驗(yàn)，如果該值大于50 s可
以使用”。
1．2 國(guó)標(biāo)GB 3836．4--200O對(duì)預(yù)先一擊穿時(shí)間
的理解
根據(jù)國(guó)標(biāo)GB 3836． -2000第l0．12條的要
求，試驗(yàn)電流脈沖寬度與實(shí)際預(yù)先一擊穿時(shí)間有
關(guān)，且要求熔斷器應(yīng)承受預(yù)期電流和預(yù)先一擊穿
時(shí)間測(cè)定試驗(yàn)。要確定試驗(yàn)電流脈沖寬度必須理
解“預(yù)先一擊穿時(shí)間”概念，求解“預(yù)先一擊穿時(shí)
42 二極管安全柵和安全分流器的型式試驗(yàn)探討 《電氣防爆》2010，2
間”以確定矩形電流脈沖試驗(yàn)的電流脈沖寬度。
GB 3836．4__2000定義的二極管安全柵只有熔斷
器、電阻與二極管三種器件，查詢?nèi)蹟嗥髋c二極管
的技術(shù)參數(shù)都沒(méi)有“預(yù)先一擊穿時(shí)間”指標(biāo)。
由于國(guó)標(biāo)GB 3836．4_200o是等效采用IEC
60079—11：1999(Electrical Apparatus for Explosive
Gas Atuaospheres—P毗1l：Intrinsic Safety“i”》國(guó)際
標(biāo)準(zhǔn)，GB 3836．4．-200o第1O．12條對(duì)應(yīng)的是IEC
60079—11：1999第1O．12條，其“預(yù)先一擊穿時(shí)
間”的英文是“pm—arcing time”。再查找GB
3836． ．2O00引用的GB 9364．1一l997《小型熔斷
器第1部分：小型熔斷器定義和小型熔斷體通
用要求》得知pre—arcing time是熔斷器的特性“預(yù)
飛弧時(shí)間(熔化時(shí)間)”。GB 9364．1第3．20條定
義“預(yù)飛弧時(shí)間為(熔化時(shí)間)pre—arcing (melting
— time)從電流值大到足夠使熔斷元件熔斷的起
始瞬問(wèn)到電弧開(kāi)始形成的瞬問(wèn)所間隔的時(shí)間?！庇?
此我們明白“預(yù)先一擊穿時(shí)間”就是熔斷器的“預(yù)
飛弧時(shí)間”。正確的理解了要求，我們就能準(zhǔn)確地
選定設(shè)備開(kāi)展試驗(yàn)。
1．3 預(yù)先一擊穿時(shí)間的確定
矩形電流脈沖試驗(yàn)在Um峰值已定情況下，
要確定電流峰值與電流脈沖寬度。電流峰值是通
過(guò)計(jì)算Um峰值除以在20℃時(shí)熔斷器冷態(tài)電阻
值及其串聯(lián)的可靠電阻之和得到的。20℃時(shí)熔
斷器冷態(tài)電阻值可以使用微歐計(jì)測(cè)量取得；也可
在小于額定電流10％的條件下測(cè)得的讀數(shù)進(jìn)行
計(jì)算取得；還可以通過(guò)熔斷器的技術(shù)指標(biāo)(電氣特
性)參數(shù)中的壓降除以額定電流進(jìn)行估算。熔斷
器的壓降是熔斷器在額定電流條件下其兩端的電
壓降，它反映了熔斷器的內(nèi)阻。壓降參數(shù)給出的
是上限規(guī)定，按此計(jì)算熔斷器的內(nèi)阻為理論值，雖
然會(huì)有一定的偏差，但是更能保證安全柵所用元
件的可靠性。
電流脈沖寬度就要通過(guò)熔斷器的“預(yù)飛弧時(shí)
間”參數(shù)計(jì)算取得。在熔斷器的技術(shù)指標(biāo)(電氣特
性)參數(shù)中，國(guó)外產(chǎn)品一般有“預(yù)飛弧時(shí)間”數(shù)值，
國(guó)內(nèi)產(chǎn)品有I2t曲線。
查詢德國(guó)西霸MINIATURE FUSES給出的指
標(biāo)，如表1所示。
借用德國(guó)西霸GLASS TUBE Part No179 150一
MINIATURE FUSES的額定電流為1 A指標(biāo)進(jìn)行電
流脈沖寬度的估算。
電阻估算：
= =百80 mV～0 08 g]
n一額定電流 A 一1 A 一。
脈沖電流峰值，= l- =3 125 A
3．9 A2s = 3125×3125x S
s一： 3 125 3 125 ：o．4 × 一u‘ P。
通過(guò)計(jì)算，S值小于50 ，承擔(dān)保護(hù)作用的
二極管只需通過(guò)沿使用方向(齊納二極管為齊納
方向)，脈沖電流峰值為Um峰值除以在2o℃時(shí)
熔斷器冷態(tài)電阻及其串聯(lián)的可靠限流電阻之和，
脈沖寬度為50 ，脈沖間隔為20 InS的5個(gè)脈沖
試驗(yàn)。
表1 熔斷鼉的技術(shù)指標(biāo)
額定電流 電壓降， 預(yù)飛弧時(shí)間 額定分 功耗，W
／A mV lhs曲線，(A28) 斷能力，A
O．25 400 1．4 150 0．3
0．4 12o O．6 150 0．2
O．5 l1O 0．9 l50 0．2
0．8 10o 3．5 l50 0．3
l 80 3．9 I∞ 0．3
1．6 80 10 l50 O．4
2 80 20 】5o O．5
對(duì)德國(guó)西霸GLASS TUBE Part No179 150MI—
NIATURE FUSES的額定電流為250 mA指標(biāo)進(jìn)行
電流脈沖寬度的估算，計(jì)算的s值為57 ，大于
50／zs。使用這樣的熔斷絲就應(yīng)該調(diào)整脈沖寬度
使之等于(不小于)計(jì)算值即57 ，要求承擔(dān)保護(hù)
作用的二極管應(yīng)能通過(guò)該矩形電流脈沖試驗(yàn)，保
證在熔斷器未斷開(kāi)時(shí)，二極管應(yīng)能承受這樣的矩
形電流脈沖沖擊，并且二極管的性能完好以完成
承擔(dān)的限壓作用。
2 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)上面的介紹，我們了解到正確理解標(biāo)準(zhǔn)
要求，準(zhǔn)確的進(jìn)行檢驗(yàn)，選擇符合標(biāo)準(zhǔn)要求的元
件，才能生產(chǎn)出高質(zhì)量、高可靠性的產(chǎn)品，保證我
們國(guó)家爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所使用設(shè)備的安全。
參考文獻(xiàn)
[1]GB 3836．4一_2O0o，爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第4
部分：本質(zhì)安全型“i”Is]． ‘
[2】IEC 60079一I1：1999，Electrical Apparatus for rapl~ve
Gas Atmospheres--Part 11：Intrinsic Safety“i”IS]．
[3]GB 9364．1—199r7，小型熔斷器第1部分：小型熔斷
器定義和小型熔斷體通用要求Is]．

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