Способ испытаний на искробезопасность электрических цепей

 

Союз Советских

Социапистических

Ресиублин

О П И С A H H K (п)866233

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 24.03.78 (2}) 2597702/22 03 (5l)M. Кл. с присоединением заявки М (23) Приоритет

Е 21 Г 9/00

3Ъаударстваивй комитет

СССР ло делам изооретеиий и открытий

Опубликовано 23.09.81. бюллетень № 35

Дата опубликования описан 25.09.81 (53) ЯК 621.3. .064.4 (088. 8) Э. Г. Коган и С. В. Мамченко

Г >

Научно-производственное объединение Автом }тгорМаШ

Министерства угольной промышленности СС Р (72) Авторы изобретения!

8 "! (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ НА ИСКРОБЕЗОПАСНОСТЬ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Изобретение относится к угольной, химической, нефтегазовой и дру гим отраслям промьппленности, где производится эксплуатация электрооборудования в потенциально-взрывоопасных средах, и предназначен для испытания электрических цепей на искробезопасность.

Известен способ испытаний на искроlO безопасность электрических цепей, заключающийся в том, что электрические цепи коммутируют контактами в атмосфере взрывчатой смеси. Согласно этому способу подсчитывается количество

1$ коммутаций при испытаниях в каждом режиме, которое должно быть не менее

16000 и количество взрывов, и определяется вероятность воспламенения, которая считается равной отношению числа взрывов к числу искрений. Цепь считается искробезопасной, если получаемая при этом вероятность воспла-Ъ менения не превышает 10, т.е. если средняя частота взрывов меньше или равна один взрыв на !000 искрений (1).

Недостаток этого способа заключается в том, что точность оценки искробезопасности неудовлетворительна.

Это объясняется тем, что скорость движения контактов в процессе испытаний изменяется от одной серии коммутаций к другой в результате усталостиых явлений в контактах и различной настройки. Известно, что скорость оказывает существенное влияние на величину искровой энергии.

Поскольку в этом способе при оценке искробезонасности изменение скорости движения контактов не производится, то повторяемость результатов, а следовательно и точность оценки неудовлетворительна.

Наиболее близкий к предлагаемому способ испытаний на искробеэопасность электрических цепей во взрывных камерах основан на коммутации цепи в ат86623 мосфере взрывчатой смеси путем регулирования скорости коммутации.

При более медленном раэмыкании контактов длительность выделения энергии больше времени формирования ядра пламени, Энергия, выделившаяся после времени формирования ядра пламени, ие оказывает влияния на воспламенение, так как минимальное ядро пламени тем и характеризуется, что само способно воспламенить всю газовую смесь без внешнего притока энергии. Поэтому нри размыкании индуктивной цепи (без шунта), где энергия, выделившаяся в разряде, практически равна энергии индуктивного элемента, взрывоопасная смесь воспламеняется с тем меньшей вероятностью, чем больше длительность разряда по сравнению с временем формирования минимального ядра пламени, т.е. чем меньше скорость размыкания контактов. Однако из этого не следует, что длительность разряда должна быть равна времени формирования ядра пламени, так как, если продолжать увеличивать скорость размыкания, то длительность разряда уменьшается, а энергия в разряде при этом практически не изменяется, Так как скорость движения контактов увеличивается, то за

30 время формирования ядра пламени расстояние между контактами также увеличивается.

Увеличение расстояния между контактами приводит к снижению их охлаждающего действия, а следовательно к уменьшению величины энергии, воспламеняющей газовую смесь.

Таким образом при коммутации индуктивных цепей воспламеняющий ток будет тем меньше, чем больше скорость 40 движения контактов и чем меньше длительность разряда, причем длительность разряда может быть значительно меньше времени формирования минимального ядра пламени $2), 45

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает достаточную точность оценки искробезопасности, так как нри размыкании индуктивной цепи со скоростью, при ко- 50 торой длительность разряда становится меньше времени формирования ядра пламени, точность оценки возрастает. Другой недостаток, этого способа — ограI ничеиная сбласть его применения. Он не может быть применен для испытания безреактивных цепей, а также индуктивных цепей с искрогасящими шунтами.

3. 4

В отличие от размыкания индуктивных цепей без шунтов величина энергии, выделяемой в разряде при коммутации безреактивных и индуктивных цепей с искрогасящими шунтами, где токи обычно превышают минимальные токи горения дуги, существенно зависит от скорости движения контактов. При размыкании активной цепи со скоростью, близкой к нулю, длительность разряда, а следовательно и выделяемая в разряде энергия, стремится к бесконечности.

Воспламенение газовой смеси при таких условиях происходит в том случае, если скорость выделения энергии в разряде настолько превышает скорость поглощения энергии и контактах, что прирост энергии позволяет нагреть объем минимального ядра пламени до температуры воспламенения. Длительность такого разряда при этом никак не связана с временем формирования ядра пламени.

Увеличение скорости движения контактов в этом случае приводит одновременно к уменьшению длительности разряда и величины выделяемой в разряде энергии, а также к уменьшению потерь энергии в контакты. Воспламенение газовой смеси происходит в том случае, если уменьшение потерь в кон" такты скомпенсирует уменьшение выделе-ния энергии в разряде настолько,что, как и в предыдущем случае, энергия, выделившаяся в газовую. смесь, способна нагреть минимальный объем до температуры воспламенения. При этом возможен случай, когда время выделения о энергии в разряде, равное времени формирования ядра пламенем наименее опас" ное. Аналогичные явления могут иметь место и при размыкании индуктивной цепи с искрогасящими шунтами.

Такий образом известный способ не позволяет обеспечить точность оценки искробезопасности, так как не реализует наиболее опасные условия коммутации, особенно при коммутации безреактивных и .индуктивных цепей с искрогасящими шунтами.

Цель изобретения - повышение точ" ности оценки искробезопасности как простых, так и сложных электрических цепей путем реализации наиболее опасных условий коммутации.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют величины энергии, необхо" димой для воспламенения газовой смеси, и энергии, выделяемой электричес"

866233 кой цепью, определяют разность между измеренными величинами энергий и регулирующей скорость коммутации по максимальному значению этой разности.

Сущность способа заключается в 5 том, что длительность разряда не фиксируется, а может, в зависимости от параметров цепи и искрообразующего механизма быть меньше, равной или больше времени формирования минималь- 1О ного ядра пламени. Поэтому основным параметром заявляемого способа является ие длительность разряда, а скорость коммутации контактов.

На чертеже приведены зависимости 15 энергии, выделяемой в разряде при коммутации цепи с различными параметрами (соответственно кривые t, 2 и 3), и зависимость энергии, воспламеняющей газовую смесь от скорости для искрообразующего механизма с заданными материалами и формой контактов (кривая 4}.

Чем больше величина коммутируемой мощности {при равных значениях напряжения или тока), тем при одинаковой скорости движения контактов в раз ряде выделяется больше энергии. С уменьшением скорости увеличивается выделяемая в разряде энергия. При увеличении скорости до определенного значения энергия в разряде может вообще не выделиться. Таким образом, зависимости выделяемой энергии асимнтотически приближаются к оси энергии

35 и пересекают при критических скороср и и тях Ч4, Vg, Vy ось скоростей. Расположение их друг над другом определяется величиной коммутируемой мощности.

Зависимость воспламеняющей энергии от скорости движения контактов (кривая 4) с уменьшением скорости также асимптотически приближается к оси энергий, что объясняется охлаждающим действием контактов, а с увеличением

45 скорости — к минимальной энергии воспламенения, где охлаждающее действие контактов практически не оказывает влияния на воспламенение.

Если коммутируемая мощность невелика (кривая 1), то зависимости выделяемой и воспламеняющей энергии не пересекаются, причем выделяемая энер55 гия всегда меньше воспламеняющей. В таком случае воспламенения газовой смеси не произойдет. С увеличением мощности (кривая 2), эти зависимости пересекутся в точках, соответствующих скоростям / и V<, Следовательно, если коммутация происходит со скоростью Ч4 < V с V, следует ожидать воспламенения газоsoA смеси. Чем больше ордината кривой 2 по сравнению с кривой 4, тем больше вероятность воспламенения.Максимальная величина разности ординат этих кривых находится в точке, соответствующей скорости Чщ.г.И, наконец, дальнейшее увеличение мощности приводит к расширению диапазона скоростей, при которых возможно воспламенение газовой смеси (V„ c V (V<), и изменение оптимальной скорости. При этом длительность разряда и время формирования минимального ядра пламени не связаны между собой, Так при коммутации безреактивной цепи (U =

24 В ) = 0,8 А) с различной скоростью движения контактов в водородовоздушной среде (время формирования ядра пламени — порядка 20-40 мкс) воспламенение происходит при длительности разряда 200-300 мкс и не происходит при 40-50 мкс и 4000-5000 мкс, Таким образом, испытания согласно настоящему способу производятся при коммутации контактами взрывной камеры с оптимальной скоростью движения контактов. Использование этого

М способа позволяет обеспечить лучшую повторяемость результатов и уменьшает существующий коэффициент запаса, принятый в настоящее время при испытаниях на искробезопасность, так как коммутация осуществляется в наиболее опасных условиях.

Формула изобретения

Способ испытаний на искробезопасность электрических цепей во взрывных камерах, основанный на коммутации цени в атмосфере взрывчатой смеси путем регулирования скорости коммутации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки искробезопасности, измеряют величины энергии, необходимой для воспламенения газовой смеси, и энергии, выделяемой электрической цепью, определяют разность между измеренными величинами энергий и скорость коммутации регулируют по максимальному значению этой разности.

1. Оборудование электротехническое взрывозащищейное и рудничное.

Составитель Р. Гладун

Редактор П. Ортутай Техоед T°. Корректор Г. Решетник

Заказ 8034/55 Тираж 466 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35д Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

866233 8

РТМ, Методы испытаний, OAA1660.

013-71.

2. Авторское свидетельство СССР

11 581304, кл. Е 21 F 5/00, 1973 (про5 тотип) .