gost_51330.10-99 (523830), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Онзависит от материала контактов и параметров разрядной цепи. В некоторых случаях токобрыва может быть определен при анализе переходного процесса в размыкаемой цепи. Еслифактическое значение тока обрыва неизвестно, то может быть использовано значениеминимального тока дугового разряда, определяющее физическую возможность существованияразряда. В этом случае оценка искробезопасности цепи становится несколько более жесткой.Для контактной пары из кадмия и вольфрама минимальный ток дуги приблизительно равен0,02 А.А.4.4 Воспламеняющая энергия разряда размыканияДля того, чтобы электрический разряд вызвал воспламенение горючей смеси, необходимовыполнение двух условий:1) мощность разряда должна превышать некоторое пороговое значение, при которомпоступление тепла в зону горения превышает потери тепла из ядра пламени, чтообеспечивает его развитие;2) в разряде должно выделиться количество энергии, достаточное для достижения ядромпламени условий самораспространения.Экспериментальные исследования показали:а) в воспламенении не участвует часть энергии, выделяющаяся в области катодногопадения напряжения разряда;б) значение воспламеняющей энергии разряда в значительной степени зависит отмощности разряда при определенном ее снижении.
Кроме того, эта величина также сильнозависит от скорости размыкания контактов цепи, поскольку этим во многом определяется ихпламегасящее действие.На рисунках А.20-А.22 приведены зависимости минимальной воспламеняющей энергииразряда Wmin=f(T,vi), за вычетом потерь энергии в области катодного падения напряжения, отдлительности разряда Т (что характеризует его среднюю мощность) для различных скоростейvi размыкания контактов цепи при вероятности воспламенения 10-3. Зависимости,относящиеся к наименьшим скоростям размыкания контактов, соответствуют условиямреализации минимального воспламеняющего тока в омических цепях. Результаты получены наискрообразующем механизме с регулируемой скоростью размыкания контактов, в котором длясохранения уровня искробезопасности близкому к тому, который обеспечиваетсяискрообразующим механизмом I типа, контакты были изготовлены из кадмиевой пластинки ивольфрамовой проволочки диаметром 0,2 мм.Значения минимальных воспламеняющих энергий Wmin для каждой скорости размыканияудобнее получать не из графиков, а используя формулу⎡ W при Wг ≥ W// = BTpK ⎤,Wmin = ⎢ гK⎥WприWWiBT<=,гHp//⎣⎦(А.2)где Wmin - минимальная воспламеняющая энергия при скорости размыкания vi;Wг - минимальная воспламеняющая энергия при скорости размыкания vi, соответствующаягоризонтальным участкам графиков;W// - минимальная воспламеняющая энергия при скорости размыкания vi, соответствующаянаклонным участкам графиков;Тp - длительность разряда, мс; В и К - коэффициенты для скорости размыкания vi.Значения Wmin, коэффициентов В и К для 8,5%-ной метановоздушной смеси, 5,1%-нойпропановоздушной и 7,1 %-ной этиленовоздушной смесей приведены соответственно втаблицах А.4.4.1-А.4.4.3.Таблица А.4.4.1 - Оценка значений Wmin и коэффициентов В и К для 8,5 %-нойметановоздушной смесиV, М/СWmin, мДжВК0,0468,261,1461,2350,1103,891,9191,1100,3001,942,3631,0970,9001,062,5280,8351,8000,742,0560,6614,0000,421,7570,6626,5000,351,3840,531Таблица А.4.4.2 - Оценка значений Wmin и коэффициентов В и К для 5,1 %-нойпропановоздушной смесиV, М/СWmin, мДжВК0,0467,431,4251,0330,1103,601,6721,0680,3001,752,2051,0070,9000,882,3550,8641,8000,601,9400,7134,0000,391,6810,6486,5000,301,3040,552Таблица А.4.4.3 - Оценка значений Wmin и коэффициентов В и К для 7,1 %-нойэтиленовоздушной смесиv, м/сWmin, мДжВК0,151,8201,5270,7870,251,1401,6430,7970,450,6701,3500,7861,000,3501,1500,8092,000,2001,0720,8074,000,1350,6010,5767,900,1150,1830,147А.4.5 Метод оценкиМетод оценки искробезопасности электрической цепи сводится к следующему.
Припараметрах цепи, обеспечивающих требуемый коэффициент искробезопасности К,определяют энергию разряда за вычетом катодных потерь и его длительность при заданнойскорости размыкания контактов цепи vi из диапазона vmin≤vi≤vmax. Полученное значение энергиисравнивают со значением минимальной воспламеняющей энергии (Р=10-3) при такой жедлительности разряда и скорости размыкания контактов цепи. Цепь считаютискробезопасной, если при всех скоростях размыкания vi энергии разрядов не превышаютминимальных воспламеняющих значений. Если значения энергии и длительности разрядаопределяют при номинальных параметрах цепи, то для сравнения используют значениявоспламеняющих энергий, уменьшенные с учетом коэффициента искробезопасности в К раз.А.4.6 Пример оценки искробезопасности цепиДля иллюстрации процедуры оценки искробезопасности рассмотрим цепь, состоящую изисточника питания в виде элемента или батареи напряжением U В и последовательноустановленного неповреждаемого токоограничительного резистора сопротивлением R Ом, какпоказано на рисунке А.25.
Рассмотрение проведем для группы I. Величина R Ом - минимальная,U В - максимальная. Оценку проведем для U == 24 В и трех различных сопротивленийрезистора: R1 = 33 Ом, R2 == 30,25 Ом и R3 = 75,5 Ом. Соответственно токи I0 в цепях будутприблизительно равны: I01 = 0,73 А, I02=0,79 А и I03 = 1,55 А.Последовательность оценки.1) Определяют параметры цепи с учетом коэффициента искробезопасности, например 1,5.Измененная цепь будет иметь параметры: ток в цепи Iu = 1,5⋅ (U/R), напряжение U = 24 В. Длярассматриваемых цепей (сопротивления цепей R1, R2 и R3) токи в измененных цепях будут:Iu1≈1,10 А, Iu2≈1,19 А и Iu3≈2,32 А.2) Определяют энергию разряда и его длительность при размыкании контактов цепи сразличными скоростями.
Применительно к рассматриваемой цепи можно получитьаналитические выражения для определения искомых параметров разряда. Для более сложныхцепей расчеты, как правило, ведут с использованием численных методов решения. С учетомвыражения (A.1) имеем следующие расчетные формулы:- ток обрыва разрядаI об =- энергия разрядаaIa 2 Lm ⎞ R 2 I //1 ⎡ L2 ⎛W p = ⎢ m ⎜ b + // −⎟+v ⎢⎣ 2 ⎝22 R ⎠ 4a⎞b ⎛ aI //+ 1 − 1 ⎟⎟ ,⎜⎜a⎝ b⎠(А.3)22 32⎛ 2b⎞ R I // R b ⎛ 2b⎞ ⎛ I a ⎞⎤+I−−+ I // ⎟ ln ⎜⎜ n + 1 ⎟⎟ ⎥// ⎟⎜2 ⎜6aa ⎝ a⎝ a⎠⎠ ⎝ b⎠ ⎥⎦(А.4)- длительность разрядаT=Lm,v(А.5)2⎞Rb ⎛ aI //где Lm =+1−1⎜⎟⎟ - максимальная длина разряда;a 2 ⎜⎝ b⎠I // =(U − U к )R- начальный ток разряда;v - скорость размыкания цепи;R - сопротивление цепи;а и b - коэффициенты.Определенный по формуле (А.3) ток обрыва дугового разряда больше 0,05 А, поэтому прирасчетах энергии и длительности разряда можно использовать коэффициенты а == 43,89В/мм, b = 5,18 В⋅А/мм.Расчеты выполняют для различных скоростей размыкания контактов от vmin=0,046м/с доvmax=6,5 м/с - максимальной скорости размыкания концов медного проводника при его обрыве.Полученные расчетные значения Wг и Т приведены в таблицей A.4.6.1.3) По формуле (А.2) для каждой скорости размыкания контактов и полученных значенийдлительности разряда определяют значения минимальных воспламеняющих энергий Wmin.Полученные значения Wmin приведены в таблице А.4.6.1.4) Для каждой скорости размыкания контактов при одинаковой длительности разрядапроводят сравнение значений энергий Wp и Wmin.
Если Wp≤ Wmin, то цепь при данной скоростиразмыкания контактов считают искробезопасной.Таблица А.4.6.1 - Расчетные параметры электрического разряда и коэффициентов искробезопасностиv,м/сТр, мс0,0460,1100,3000,9001,8004,0006,5003,6201,5160,5560,1850,0930,0420,026Расчетные параметры электрического разряда и коэффициентов искробезопасности при токах в измененных цепяхIu1 = 1,10 АIu2 = 1,19 AIu3 = 2,32 АWmin,Wmin,Wmin,KwImin, AKiТр, мсImin, АKiТр, мсWр, мДжWр, мДж KwWр, мДж KwмДжмДжмДж8,267,3802,061,191,633,7308,268,2601,811,191,504,5908,2620,500,693,893,0802,321,291,771,5603,893,4502,041,291,631,9203,898,570,781,941,1303,151,622,220,5701,941,2702,781,622,040,7041,943,141,061,060,3775,162,343,200,1901,060,4204,552,342,950,2351,061,051,730,740,1897,213,034,150,0950,740,2106,363,033,820,1170,740,522,420,420,0859,093,655,000,0430,420,0958,023,654,600,0530,420,243,050,350,05212,314,706,440,0260,350,05810,864,705,920,0320,350,154,14Imin, АKi1,191,291,622,343,033,654,700,770,831,051,511,952,353,03Из таблицы видно, что цепи с R1 = 33 Ом и R2 = 30,25 Ом искробезопасны во всем диапазонеизменения скоростей их размыкания.
Цепь с R3 = 15,5 Ом нельзя признать искробезопасной,так как она удовлетворяет требованиям обеспечения искробезопасности только прискоростях размыкания, превышающих 0,3 м/с.В таблице А.4.6.1 приведены значения коэффициентов искробезопасности по энергии Кw =Wmin / Wp (при токе цепи I0) и току Кi = Imin / I0 которые показывают их взаимосвязь приразличных скоростях размыкания омической цепи.Рисунок А.1. Омические цепиПримечание - Кривые соответствуют указанным значениям токоограничительного резистораРисунок А.2. Емкостные цепи группы IРисунок А.3.
Емкостные цепи группы IIПримечания1 Испытательное напряжение цепи 24 В.2 Указанные уровни энергии относятся к постоянному значению накопленной в индуктивностиэнергии.Рисунок А.4. Индуктивные цепи группы IIПримечания1 Кривые соответствуют значениям напряжения цепи U0, как указано.2 Уровень энергии 525 мкДж соответствует постоянному значению накопленной в индуктивностиэнергии.Рисунок А.5. Индуктивные цепи группы IПримечания1 Кривые соответствуют значениям напряжения цепи U0, как указано.2 Уровень энергии 40 мкДж соответствует постоянному значению накопленной в индуктивностиэнергии.Рисунок А.6.
Индуктивные цепи подгруппы IIСРисунок А.7. Индуктивные цепи группы IРисунок А.8. Индуктивные цепи подгруппы IIАРисунок А.9. Индуктивные цепи подгруппы IIBРисунок А.10. Индуктивные цепи подгруппы IIСРисунок А.11. Минимальный воспламеняющий ток в активизированных взрывоопасныхводородно-кислородных смесях для омических цепейРисунок А.12. Минимальное воспламеняющее напряжение в активизированнойвзрывоопасной водородно-кислородной смеси (81 % Н2 + 19 % 02) для емкостных цепейподгруппы НА при R1 = 0 ОмРисунок А.13.
Минимальное воспламеняющее напряжение в активизированнойвзрывоопасной водородно-кислородной смеси (81 % Н2 + 19 % 02) для емкостных цепейподгруппы IIА при R1 = 10 ОмРисунок А.14. Минимальное воспламеняющее напряжение в активизированнойвзрывоопасной водородно-кислородной смеси (81 % Н2 + 19 % 02) для емкостных цепейподгруппы IIА при R1 = 100 ОмРисунок А.15. Минимальное воспламеняющее напряжение в активизированнойвзрывоопасной водородно-кислородной смеси (81 % Н2 + 19 % О2) для емкостных цепейподгруппы IIА при R1 = 1000 ОмРисунок А.16. Минимальное воспламеняющее напряжение в активизированнойвзрывоопасной водородно-кислородной смеси (75 % Н2 + 25 % 02) для емкостных цепейподгруппы IIB при R1 = 0 ОмРисунок А.17. Минимальное воспламеняющее напряжение в активизированнойвзрывоопасной водородно-кислородной смеси (75 % Н2 + 25 % 02) для емкостных цепейподгруппы IIB при R1 = 10 ОмРисунок А.18.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
