本安电路电容放电模型与仿真分析*

赵永红

(1. 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山西 太原 030006；2. 煤矿采掘机械装备国家工程实验室，山西 太原 030006)

为了提高本安设备的工作性能，电路设计人员往往需要在电路中设计一定数量的大电容元件，而这些电容元件会存储较大能量，当电路发生故障时，大电容就会释放能量产生火花放电现象[1-3]. 按照GB3836.4规定，当电容值超出了标准允许值，或者火花放电能量超出规定的阈值(如：I类设备525 μJ[4])后，产生的放电火花会引燃瓦斯发生爆炸危险，导致设计的电路不满足本安防爆要求[5]. 因此，对于电容电路来说，如何最大限度得消除电容电路放电火花或降低放电火花能量，并对所采用方法的有效性进行便捷高效的验证是研究本质安全电路的重要内容.

目前，国内很多学者针对电容放电能量抑制方法及放电特性进行了研究，张刚[6]给出了抑制电容放电能量的多种方法，但属于指导性的，没有进一步分析影响程度；徐直[7]对简单电路放电特性进行了分析，但未建立电路模型；于月森等[8,9]对复合电路数学模型进行了推导，模型仅考虑了电容、电感自身参数，未考虑电路元件参数、连接线路、开关接点等实际情况. 在此基础上，本文通过分析影响电容放电能力因素，结合电容放电实际电路，建立了基于MATLAB的电容等效电路模型[10-13]，并采用不同的放电形式对所建模型的放电过程进行仿真，最后通过IEC火花试验实验[14-16]验证了模型的正确性，实现了利用等效……