gost_51330.10-99 (523830), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Еслииндуктивный элемент имеет железный сердечник, такие оценки можно рассматривать только какприблизительные, и потребуется испытывать цепь с применением искрообразующего механизма(приложение Б), чтобы установить, является или не является цепь искробезопасной. На практике, еслиоценка основана на измеренном значении индуктивности, минимальный ток воспламенения обычно, но невсегда, больше, чем величина, полученная в результате оценки.б) Простая емкостная цепьРассмотрим цепь, показанную на рисунке А.24, которая предназначена для группы I. Онасостоит из последовательно соединенных батареи напряжением 30 В, неповреждаемоготокоограничительного резистора сопротивлением 10 кОм и конденсатора емкостью 10 мкФ.
Впредлагаемом примере значения 30 В и 10 мкФ - максимальные, а 10 кОм - минимальноезначение. Проводят две отдельные оценки: одну - чтобы убедиться, что сам источник питанияискробезопасный, и вторую - чтобы учесть присутствие конденсатора. Оценку проведем длякоэффициента искробезопасности 1,5.1 Источник питанияПроцедура оценки аналогична процедуре оценки источника питания для простойиндуктивной цепи. Источник питания может рассматриваться как искробезопасный с точкизрения искрового воспламенения с коэффициентом искробезопасности св. 100.2 КонденсаторПоследовательность оценки.1) Максимальное напряжение элемента или батареи равно 30 В, а максимальная емкостьравна 10 мкФ.
Никакие повреждения не рассматривают, так как резистор сопротивлением 10кОм является неповреждаемым, а неисправность емкости вследствие короткого замыкания илиобрыва ведет к формированию цепи, рассмотренной в б) 1.2) Применение требований раздела 5 и 10.4.2 требует, чтобы при коэффициентеискробезопасности 1,5 напряжение было увеличено до 1,5⋅30 = 45 В.3) Характеристики искробезопасности на рисунке А.2 для группы I показывают, что принапряжении 45 В минимальная величина воспламеняющей емкости составляет только 3 мкФ, апри напряжении 30 В - только 8 мкФ, поэтому цепь не может быть оценена какискробезопасная.Примечания3 Можно изменить цепь так, чтобы она стала искробезопасной.
Для этого есть много возможностей.Значения напряжения цепи или емкости могут быть снижены, или неповреждаемый резистор может бытьустановлен последовательно с конденсатором 10 мкФ. Рисунок А.2 показывает, что для конденсатораемкостью 10 мкФ минимальное напряжение воспламенения равно 26 В. Поэтому, если значение емкости10 мкФ нужно сохранить, напряжение батареи должно быть снижено до 26/1,5 = 17,3 В.
С другой стороны,значение емкости можно снизить до 8 мкФ, или установить неповреждаемый резистор с минимальнымсопротивлением 5,6 Ом последовательно с конденсатором (т.к. 10 мкФ при сопротивлении резистора 5,6Ом дает минимальное напряжение воспламенения равное 48 В), что также приведет к созданию цепи,которая может быть оценена как искробезопасная в отношении искрового воспламенения для группы I.4 Следует иметь в виду, что значения минимального напряжения воспламенения для емкостных цепейна рисунках А.2 и А.3 применяют к нагруженному конденсатору, который не соединен непосредственно систочником питания.
На практике, при условии, что сам источник питания имеет высокий коэффициентискробезопасности, как в приведенном выше примере, могут быть применены характеристикиискробезопасности, представленные на рисунках А.2 и А.3. В этом случае источник питания за времясуществования электрического разряда добавляет в него энергию, значение которой составляетнезначительную часть от энергии, выделяющейся из емкости.
Однако если источник питания имеетневысокий коэффициент искробезопасности, он добавляет достаточно большое количество энергии, и егоподключение к конденсатору может привести к ситуации, когда цепь будет искроопасной несмотря на то,что оценка по характеристикам искробезопасности рисунков А.2 и А.3 показывает искробезопасностьцепи. В случаях, когда влиянием источника питания пренебречь нельзя, оценку искробезопасностиемкостных цепей следует вести с использованием характеристик искробезопасности подобных,представленным на рисунках А. 12-А. 19, по сходной рассмотренной выше методике. При отсутствиинеобходимых характеристик искробезопасности оценку искробезопасности таких цепей необходимовести с применением искрообразующего механизма (приложение Б).А.4 Использование характеристик искробезопасности рисунков А.20-А.22 для оценкиискробезопасности электрических цепей по разрядам размыканияА.4.1 Общие положенияДля многих электрических цепей наиболее опасными, с точки зрения обеспеченияискробезопасности, являются разряды размыкания.
В свою очередь, опасность разрядовразмыкания в каждой из таких цепей очень сильно зависит от того, каким образомпроисходит размыкание цепи и, в частности, с какой скоростью расходятся размыкаемыеконтакты. Для каждого конкретного типа цепи имеется определенная скорость ееразмыкания (или диапазон скоростей), при которой возникающие разряды представляютнаибольшую опасность. Диапазон скоростей, в котором в различных электрических цепяхреализуются наиболее опасные разряды размыкания, весьма широк. Нижняя граница этогодиапазона относится к омическим цепям и составляет в зависимости от вида взрывоопаснойсмеси vmin ≤ (0,05-0,2) м/с.
При уменьшении скорости размыкания относительно указанныхзначений, минимальный воспламеняющий ток в омических цепях сначала остается неизменным,а затем начинает возрастать. В настоящее время не представляется возможным сопределенностью указать конкретный тип цепи, который можно было бы отнести к верхнейгранице скоростей размыкания, но можно сказать, что имеется много типов цепей, длякоторых большие скорости размыкания более опасны, например индуктивные цепи, цепи состабилизированными по току источниками питания. Промежуточное положение междуомическими и, например, индуктивными цепями могут занимать индуктивные цепи с диоднымишунтами, для которых значение наиболее опасной скорости размыкания меняется взависимости от их параметров в достаточно широком диапазоне.На практике большие скорости размыкания реализуются при обрыве проводников. Длямедных проводников эти скорости составляют 5-6,5 м/с.А.4.2 Возможности искрообразующих механизмовСтандартные искрообразующие механизмы не могут реализовать всех необходимыхскоростей, которые могут понадобиться на практике.
Так, искрообразующий механизм I типапозволяет получать медленные скорости размыкания, необходимые для испытаний омическихцепей. Это происходит при движении вольфрамовой проволочки вдоль паза кадмиевого диска.При этом количество таких медленных размыканий невелико и составляет приблизительно 0,7на один оборот держателя проволочек. Большие скорости размыкания на этом механизмереализуются при соскальзывании вольфрамовых проволочек с краев кадмиевого диска. Непотерявшие упругость проволочки, обеспечивают достаточно большие скорости размыкания,приемлемые для испытания индуктивных цепей. По мере потери упругости максимальныескорости размыкания снижаются, но это практически не контролируемый процесс.Выход из этой ситуации или в создании специальных искрообразующих механизмов,которые, как правило, во много раз сложнее существующих, да и не для всех случаев внастоящее время могут быть созданы, или в переходе на бескамерный метод оценкиискробезопасности электрических цепей.А.4.3 Определение параметров электрического разрядаДля обеспечения искробезопасности электрической цепи достаточно снизить мощностьразряда или выделяющуюся в нем энергию до безопасного значения.
Отсюда следует, что,контролируя параметры электрического разряда и зная предельно допустимые для негозначения, можно осуществлять бескамерную оценку искробезопасности электрических цепей.Параметры разряда можно определять непосредственными измерениями, а такжерасчетами или измерениями на основе использования его модели.Примечание - Непосредственные измерения параметров разряда, как правило, проводитьнецелесообразно, поскольку для этого требуется искрообразующий механизм, реализующийнаиболее опасные условия разрядообразования, и более оправданным в этом случае является егоиспользование для проведения прямых испытаний искробезопасности цепи.Следует отметить, что при наличии действующего макета цепи параметры разрядазначительно проще определять, используя специальное электронное устройство, котороеподключают к размыкаемым контактам рассматриваемой цепи и осуществляют физическоемоделирование математической модели разряда, как показано на рисунке А.26.Для решения многих задач в области обеспечения и оценки искробезопасностиэлектрических цепей математическая модель разряда может быть создана на базе егостатических вольт-амперных характеристик.
Эта модель может быть представленауравнением:⎛bU p = Uk + ⎜ a +⎜Ip⎝⎞⎟⎟ ⋅ vt ,⎠(A.1)где Up - напряжение разряда;Uk - катодное падение напряжения;а и b - коэффициенты, характеризующие условия получения характеристик; Ip - токразряда;v - скорость размыкания контактов;f - время.Для катода, изготовленного из кадмия, Uk = 8 В, а = 40 В/мм и b =7,6 В⋅А/мм. С цельюповышения точности определения напряжения разряда Up, коэффициенты а и b можноопределять для ограниченных диапазонов изменения тока разряда. Так, например, для двухдиапазонов изменения тока разряда 0,024 - 0,1 А и 0,05 - 2 А значения коэффициентов a u bсоответственно составляют а = 82,81 В/мм, b = 2,42 В⋅А/мм и а = 43,89 В/мм, b= 5,18В⋅А/мм.При использовании формулы (А.1) необходимо знать ток обрыва дугового разряда.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
