Способ испытаний электрических цепей на искробезопасность

 

СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ НА ИСКРОБЕЗОПАСНОСТЬ, включающий коммутацию электрических цепей и определение воспламеняющей способности коммутационного разряда для контрольной взрывоопасной среды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения искробезопасных параметров, определяют воспламеняющую способность коммутационного разряда путем введения синхронно и синфазно с энергией испытуемой цепи дополнительной энергии . (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11),15„ Е 21 F 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3589255/22-03 (22) 10.05,83 (46) 15.12.84. Бюл. № 46 (72) M.À. Васнев, A.Т. Ерыгин, В.П. Яковлев, В.В. Давыдов, В.А. Собочкина и Б.П. Семкин (71) Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности и Институт проблем комплексного освоения недр

АН СССР (53) 621.758.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 508590, кл. Е 21 F 5/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 866233, кл. Е 21 F 9/00, 1979.

3. ГОСТ СССР № 22782,5-78. Электрооборудование взрывозащитное с видом взрывозащиты "Искробезопасная эл.цепь". Технические требования и методы испытаний. И, Изд. стандартов, 1979, с. 28. (54)(57) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ НА ИСКРОБЕЗОПАСНОСТЬ, включающий коммутацию электрических цепей и определение воспламеняющей способности коммутационного разряда для контрольной взрывоопасной. среды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения искробезопасных параметров, определяют воспламеняющую способность коммутационного разряда путем введения синхронно и синфазно с энергией испытуемой цепи дополнительной энергии.

1 1129

Изобретение относится к средствам испытания на искробезопасность .электрических цепей, работающих во взрывоопасной производственной атмосфере, и может использоваться как при оценке искробезопасности во взрывных камерах, так и с помощью устройств бескамерной оценки.

Известны способы бескамерной оценки электрических цепей на искробезопасность, основанные на сравнении измеренной или расчетной энергии разряда оцениваемой цепи с минимальной энергией воспламенения контрольной взрывоопасной смеси, в которой 15 работает электрооборудование Ц и j2).

Недостатком известных способов является их низкая точность, так как определение допустимого по (ЛЗ) коэффициента искробезопасности осущест- 20 вляется без учета особенностей оцениваемой цепи. Использование имеющихся исходных данных по минимальной энергии разряда на границе воспламенения занижает допустимую искробезопасную 25 мощность. Сравнение результатов оценки искробезопасности для одних и тех же цепей по данным способам и во взрывных камерах дает расхождение показателей на величину до 1007..

Известен также способ испытаний электрических цепей на искробезопасность во взрывных камерах, основанный на коммутации цепи специальным искрообразующим устройством, помещенным во взрывоопасную смесь, воспламеняемость которой в 1,5 раза выше по сравнению с контрольной смесью, в которой должно работать электрооборудование (ЛЗ). В этом случае перехол от воспламеняющих параметров цепи к искробезопасным осуществляется за счет использования более легковоспламеняемой взрывоопаснои смеси.

Однако известный способ характеризуется тем, что при переходе к смеси с другой воспламеняемостью изменяется время формирования минимального ядра пламени взрывоопасной сйеси и,:50 следовательно, оптимальная скорость расхождения контактов, что не учиты вается при данном способе. Кроме того, зависимость времени формирования ми-. нимального ядра пламени от концент- 55 рации, а следовательно, и воспламеняемости смеси является нелинейной.

Это приводит к непостоянству коэф383 2 фициента искробезопасности не только для цепей с различными параметрами, но и для разных представительных смесей. Особенно сильно искажаются испытания в цепях с искусственным сокращением длительности разряда.

Таким образом, недостатком известного способа является низкая достоверность оценки, так как электрическая цепь оценивается на искробезопасность в совершенно другой взрывоопасной смеси по сравнению с той, в которой она будет эксплуатироваться.

Известен способ испытаний электрических цепей на искробезопасность, включающий коммутацию электрических цепей и определение воспламеняющей способности коммутационного разряда для контрольной взрывоопасной среды (ЛЗ) (3).

Однако данный способ испытаний электрических цепей на искробезопасность дает объективные результаты только для цепей с линейными параметрами. В цепях с нелинейными элементами увеличение тока цепи или напряжения равнозначно переходу к испы таниям цепи, которая по своим пара-! метрам, определяющим вьщеление энер-! гии в разряд, может существенно отличаться от исходной (например цепи с нелинейными индуктивными элементами, нелинейными шунтами и др.). Кроме того, не всегда возможно увеличение тока или напряжения в цепи из-за ограничений, накладываемых элементами схемы, т.е. способ имеет существенные ограничения области применения, кроме того, отличается недоста" точной точностью оценки, так как испытывают одну электрическую цепь, а рекомендуют к эксплуатации другую.

Цель изобретения — повышение точности определения искробезопасных параметров.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу испытания элеКтрических цепей на искробезопасность, включающему коммутацию электрических цепей и определение воспламеняющей способности коммутационного разряда для контрольной взрывоопасной среды, определение воспламеняющей способнос-, ти Коммутационного разряда производят путем введения синхронно и синфазно с энергией испытуемой цепи дополнительной энергии.

3 1129383

Сущность оценки при коммутации испытуемых цепей во взрывной камере по предложенному способу заключается в следующем.

Оцениваемое на искробезопасность электрооборудование разбивают на испытуемые электрические цепи. Взрывную камеру заполняют контрольной взрывоопасной смесью, в которой будет эксплуатироваться электрообору- 10 дование. Испытуемую электрическую цепь подключают к искрообразующему устройству взрывной камеры, к которому параллельно испытуемой цепи подключают эталонный источник допол- 15 нительной энергии.

Регулируя параметры эталонного источника и коммутируя электрическую цепь, обеспечивают вероятность воспламенения не более 10 или энер- 20 гию в разряде не более, чем энергия воспламенения. По .полученным параметрам эталонного источника дополнительной энергии. определяют коэффициент искробезопасности для испытуемой электрической цепи, Аналогичным образом проводятся испытания остальных цепей. Электрооборудование признается искробезопасным, если коэффициент искробезопас- 30 ности (К 1 ) всех испытуемых электрических цепей не ниже 1,5.

При использовании в качестве эталонного источника дополнительной энергии электрической цепи, идентич-, 35 ной испытуемой, параметры в этой цени не меняются. При вероятности вос.пламенения не более 10 или энергии в разряде, не превышающей воспламеняющей энергии контрольной сме-. .си, испытуемая цепь признается искробезопасной с коэффициентом искро безопасности не ниже 1,5.

Более точно коэффициент искробезопасности может быть определен.на границе воспламенения контрольной взрывоопасной смеси с вероятностью 10

- э.м

Ки= Э. с где Э вЂ” ток в эталонной цепи;

3 — суммарный воспламеняющий

С ток испытуемой и эталонной цепей.

При использовании в качестве эталонного источника дополнительной энергии омической цепи с источником

ЭДС предварительно измеряют максимальное напряжение разряда испытуемой цепи и по величине этого напряжения устанавливают ЭДС эталонного источника, а ток — равный току испытуемой цепи. Дальнейшие испытания проводят по описанной методике.

Сущность оценки при коммутации испытуемой цепи с применением бескамерных устройств по предложенному " способу заключается в следующем.

Определяют энергию воспламенения с вероятностью 10 взрывоопасной смеси, в которой должна работать испытуемая электрическая цепь, и к устройству бескамерной оценки параллельно подключают испытуемую цепь и эталонный источнлк дополнительной энергии. В процессе коммутации дозируют подачу в разряд дополнительной энергии путем регулирования параметров цепи эталонного источника и производят измерение энергии разряда.

При достижении энергии разряда значений энергии воспламенения по полу25 ченным параметрам эталонного источника дополнительной энергии определяют коэффициент искробезопасности.

На фиг. 1 показана схема испытаний на искробезопасность электрической цепи во взрывной камере с подключением идентичной цепи; на фиг. 2— то же, с подключением омической цепи; на фиг. 3 — схема испытаний на искробезопасность электрической цепи с помощью бескамерной установки с подключением омической цепи; на фиг. 4 — графики зависимости Р = — Е(Рс) для примеров 1 и 2.

Hp и м е р 1 ° Испытанию на искрсбезопасность в метано-воздушной смеси подлежит электрическая цепь, включающая источник постоянного тока 1, катушку индуктивности 2 и магазин сопротивлений 3. В качестве эталонного источника дополнительной энергии принята электрическая цепь, идентичная испытуемой. Обе цепи параллельно подключаются к коммутирующему устройству взрывной камеры 4.

Взрывная камера заполняется контрольной взрывоопасной смесью, содержащей (8„3+0,3% метана и 91,7+0,3 возду-— ха. В качестве коммутирующего устройства взрывной камеры используется искрообразующий механизм. Воспламеняющий ток определяется по изложенной методике (ЛЗ). Для расчета вероятности воспламенения в каждой экспе! !29383 риментальной точке необходимо получить по 16-20 воспламенений смеси.

Вероятность воспламенения определяется по формуле

Й 5 з и где m -- количество воспламенений смеси; и — общее количество произведенных искрений.

При постоянном напряжении с помощью магазинов сопротивлений 3 од-. новременно на одинаковую величину в обеих цепях изменяют ток 2 и осуществляют коммутацию. При величине тока на коммутирующем устройстве — 160 мА вероятность воспламенения P = 2 10, при 3 = 120 мА P =

-!

= 4,8 10 при3с = 80мАP =6,510 20 По полученным трем экспериментальным точкам в прямоугольной системе координат с равным логарифмическим масштабом строится зависимость P = f(l ).

Прямая линия I зависимости продоюккается до пересечения с осью абсцисс при вероятности P = 10 .

Ток, соответствующий точке пересечения, равен 50 мА, Таким образом, в ЗО испытуемой цепи искробезонасный ток равен 25 мА. Испытания данной электрической цепи по известной методике определили воспламеняющий и искробезопасный токи DRBHblMH соответствен- Э5 но 39 и 26 мА. Следовательно, оцениваемая цепь искробезопасна с коэффициентом не менее 1,5.

Пример 2. На искробезопасность в метано-воздушной смеси необ- 40 ходимо испытать электрическую схему (фиг. 2), состоящую из источника постоянного тока, ограничительного сопротивления 5 и катушки индуктивности 2, зашунтированной сопротивлени- 45 ем 8.

Ток, протекающий в цепи, составляет 60 мА. Перед испытаниями опреде-. ляется напряжение U!l на раз ряде с помощью осциллографа; Затем параллель»о испытуемой цепи к искрообразующему механизму взрывной камеры 4 подключают эталонную омическую цепь с ЭДС источника, равной максимальному значению напряжения на разряде испытуемой цепи (U = 130 В) . Эталонная омическая цепь содержит источник постоянного тока 6 и резистор 3.

Методика проведения испытаний существенно не отличается от приведенной в примере 1: изменяется ток только в омической цепи (3 ) с помощью резистора 3. При суммарйом токе 2с=

220; 260 и 180 мА получена вероятность воспламенения соответственно

P = 1,6 10- ; 3,2 10-2 и 7 10 . При построении графика II определено, что вероятности P = 10 соответствует ток 120 мА. Получаем искробезопасный ток испытуемой цепи равным

60 мА. Воспламеняющий и искробезопасный токи испытуемой цели по известной методике получены равными соответственно 80 и 60l мА. Следовательно, оцениваемая цепь является искробезопасной с коэффициентом 1,5.

Пример 3. Требуется провести предварительную .оценку электроизмерительным методом искробезопасности омической цепи (фиг. 3), содержащей источник питания постоянного тока 1 и сопротивление 5. Напряжением на выходе источника питания 30 В протекающий в цепи ток составляет 0,2 А.

Испытуемую цепь подключают к устройству для бескамерной оценки электрических цепей на искробезопасность и определяют напряжение разряда. Затем параллельно оцениваемой цепи подключают к устройству 7.эталонную омическую цепь с ЭДС источника, равной

30 В. Устанавливая ток в эталонной цепи Зэ < ., определяют такое его.значение, при котором суммарная от двух целей энергия в разряде равна воспламеняющей энергии (Ав).

Установлено, что при суммарном токе !с = 0,82 А достигается. значение воспламеняющей энергии (Ав = 0,2 мДж).

Искробезопасный ток оцениваемой цепи получен равным 0 41 А. Следовательно, оцениваемая цепь при токе 0,2 А является искробезопасной с коэффициентом не менее 1,5. !

Для определения максимально допустимой искробезопасной мощности в примерах показана оценка искробезопасных параметров ряда цепей с определением границы их воспламенения.

При контрольных испытаниях на искробезопасность электрических цепей не требуется находить границу воспламенения. Достаточно провести оценку искробезопасности с подключением к испытуемой цепи такого эталонного источника дополнительной энергии, 1129383 в качестве которого может использоваться цепь, идентичная испытуемой или омическая цепь с ЭДС источника, равной максимальному напряжению в разряде и током, равным току испытуемой цепи. Вероятность воспламенения нли энергия в разряде не должны превышать граничных значений. При этом коэффициент искробезопасности обеспечивается равным или больше 1,5.

Таким образом, оценка на искробеэопасность электрооборудования по предлагаемому способу характеризуется большой точностью за счет того, 8 что при испытаниях не искажается

- как испытуемая электрическая цепь, так и взрывоопасная смесь, в которой данное электрооборудование будет .

5 эксплуатироваться и испытываться.

По сравнению с базовым объектом предлагаемый способ sa счет повышения точности оценки позволяет повысить на 12-ЗОЖ допустимую искробезопасную мощность электрооборудования, применяемого во взрывоопасной атмо- .

/ сфере, расширить его функциональйые возможности и повысить безопасность эксплуатации. !

1129383

Составитель И. Назаркина

Редактор О. Колесникова ТехредО.Ващишина Корректор А. Зимокосов

Заказ 9423/27 Тирам 426

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 1осква, Ф-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ушгород, ул. Проектная, 4

8 1

Яиг.4