本安电池限流电阻的参数选择与计算

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对于“ia”和“ib”保护等级,由电池供电的本质安全装置需限制电池的输出功率,蓄电池或原电池不加保护通常难以符合本安要求。
下面介绍并举例常见保护方式,电池串联限流电阻,电阻的参数选择与计算

例如,当本质安全装置选用的元件表面积≥20mm2时评定温度组别可参考GB/T 3836.1—2021中表4的要求。即T4温度组别,最高环境温度为40℃时,要求最大消耗功率≤1.3W。

而考虑故障条件下,电池直接短路后引入本质安全装置上元件的功率又很大,此时最简单的方式就是电池输出口处,直接串联可靠电阻进行限制电流,从而限制功率。电池采用可靠电阻限流,则电源电路符合线性电源输出特性。

本安电池限流电阻的参数选择与计算

例如,单节锂亚硫酰氯电池,标称电压3.6V,最高开路电压3.9V,假设串联3Ω/5%/10W电阻,根据标准GB/T 3836.1—2021表14里定义,评估元件表面温度时:

Imax=3.6V/[3Ω×(1-5%)]≈1.26A

P=1/4UI=1/4×3.6V×1.26A≈1.13W≤1.3W

限流电阻的功率参考以下方法计算:

1、限流电阻的功率P应满足:P>1.5(Io)2R

火花危险评定限流电阻功率时Io=3.9V/[3Ω×(1-5%)]≈1.37A,则

PR=1.5(Io)2R=1.5×(1.37A)2×3Ω×(1+5%)≈8.87W<10W,电阻功率符合要求。或

2、如果限流电阻的功率不能符合要求,可再串联一个合适参数(即可保证本质安全装置正常工作,又可以保护限流电阻)的熔断器用以控制限流电阻功率。此时,限流电阻的功率P应满足:

P>1.5(1.7×In)2R(In:熔断器的额定电流)

例如,单节锂亚硫酰氯电池,标称电压3.6V,最高开路电压3.9V,则Uo=3.9V,串联100mA熔断器和3Ω/5%/0.25W电阻,则

PR=1.5(1.7×In)2R=1.5×(1.7×100mA)2×3Ω×(1+5%)≈0.14W<0.25W,电阻功率符合要求。

如果单个电阻压降影响电路工作,可采用较复杂的电路分块设计的方式,各分块电路分别符合对应温度组别的功率要求后,且可靠隔离即可。

备注:

  • 电池或电池组的最小内阻值,可用于本质安全评定;
  • 在规定的最低环境温度下熔断器的冷态电阻,可看作是可靠限流电阻。

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  • 本文由 中澎防爆 发表于 2025年1月15日08:52:20
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