煤矿井下无线通信设备发射的电磁波能量可以被周围金属结构耦合吸收，这种现象存在点燃矿井内爆炸性气体的危险。现有针对井下金属结构耦合电磁波安全性研究只是对金属结构等效阻性模型耦合电磁波能量分析，缺乏对金属结构耦合电磁波能量在时间上累积的储能过程研究。针对上述问题，提出一种适用于金属结构耦合-累积-释放电磁波能量研究的等效储能结构模型，即金属结构等效容性储能模型与金属结构等效感性储能模型。首先通过低衰减度传输线模型，推导出发射天线输出功率、发射天线与金属结构之间距离与接收端感应电压之间的关系。然后建立金属结构等效储能模型，推导出接收端参数与放电火花能量之间的数学关系式，分析了接收端参数对放电火花能量的影响。最后通过接收端感应电压与感应电压有效值的关系，推导出发射天线输出功率、发射天线与金属结构之间距离与放电火花能量之间的数学关系式，分析了发射天线输出功率、发射天线与金属结构之间距离对放电火花能量的影响，并给出在其他参数确定情况下2种金属结构等效储能模型各自的理论参考安全点。仿真结果表明：① 对于金属结构等效容性储能模型，放电火花能量随着等效储能电容、接收端感应电压有效值增大而增大，安全点向左偏移，对等效储能电容、接收端感应电压有效值的安全要求变得严苛；② 放电火花能量随着发射天线功率增大而增大，随着发射天线与金属结构之间距离增大而减小，得到金属结构等效容性储能模型理论参考安全点；③ 对于金属结构等效感性储能模型，放电火花能量随着等效储能电感、接收端感应电压有效值增大而增大，安全点向左偏移，对等效储能电感、接收端感应电压有效值的安全要求变得严苛；④ 放电火花能量随着发射天线功率增大而增大，随着发射天线与金属结构之间距离增大而减小，得到金属结构等效感性储能模型理论参考安全点；⑤ 对比2种金属结构储能模型理论参考安全点，得到金属结构等效容性储能模型的危险性远大于金属结构等效感性储能模型的结论。

0 引言
1 金属结构耦合辐射能量
1.1电磁波辐射过程
1.2金属结构耦合能量
1.3 参考安全阈值
2等效容性储能电路短路放电
2.1闭合短路放电火花
2.2 等价直流电路分析
2.3 数学模型
2.4 仿真实验
2.4.1放电火花能量W_(C)与等效储能电容C
2.4.2 放电火花能量W_(C)与接收端感应电压有效值U_(rms)
3 等效感性储能电路分断放电
3.1 断路放电火花
3.2 数学模型
3.3 仿真实验
3.3.1 放电火花能量W_(L)与电感L
3.3.2 放电火花能量W_(L)与接收端感应电压有效值U_(rms)
4 安全距离与发射功率
4.1 金属结构等效容性储能模型安全点分析
4.2 金属结构等效感性储能模型安全点分析
4.3综合分析
5 结论

田子建,侯明硕,孙静,等.煤矿井下金属结构等效储能模型耦合电磁波能量安全性分析[J/OL].工矿自动化,1-11[2024-07-25].https://doi.org/10.13272/j.issn.1671-251x.2024050085.