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。
放电电流线性衰减模型
分析本质安全简单电感电路实际放电规律,认为放电电流经计算放电时间T从稳态值衰减到零。因为放电可能存在电弧截流现象,因此计算放电时间与真实放电时间不同,但这不会带来多大的误差。
虽然电流、电压与实际有误差,但电流比实际值要小,而电压比实际值要大,因此能量计算误差不大, 一般不超过5%,但其中的放电时间是电路参数的隐函数,很难得到T的准确表达式 。实际中一般有两种方法,一是用记忆示波器实测,另一种方法是通过建立E —I — T曲线, 查曲线得到。
引入最小建弧电压这一参数后的情况
最小建弧电压这一参数最早用于研究开关电弧,对镉为11V ,对钨为15V。因火花装置为钨丝电极划过镉盘电极,从实测数据分析知最小建弧电压一般为11V。
实际断开过程中,电极接触面积减小,接触电阻增大,电压升高,电流下降。在电流、电压作用下电极接触处熔化生成液态金属桥,而金属桥很快产生金属蒸汽,熔桥破坏。这一过程持续时间很短,一般只有几微秒。之后若电压高于起弧电压则形成电弧。电弧放电时间很长,一般100 ~ 200μs。电压越高,电流、电感越大,放电时间越长。所以从整个过程来看,断开瞬间到起弧的时间可以忽略,认为断开瞬间电压由零突然升至最小起弧电压。
建立了电感性电路本质安全性能的判别公式。设计人员在设计过程中,对电感电路可供参考的只有 GB3836 ·4-83“附录 A”提供的最小点燃电流曲线,电压等级包括8V,12V,16V,18V,20V,22V和24V七个等级,用起来很不方便。
选电源电压E=24V是因为GB3836·4 -83“附录A”专门列出这一情况。选电源电压E=20V是因为在不同电压下的最小点燃电流曲线,当电源电压大于此值并且电感很小时电流趋于某固定值。对E=24V当L >1mH时误差很小(小于2%),而当L <1mH时完全不成立,这是因为此时电路将具有电阻性电路的特点。对E=20V它在全部范围内和实际情况相同(误差小于1%)。必须说明,从理论上要求电源电压高于最小建弧电压,但因为有电感存在,所以电源电压可以小于最小建弧电压。