Искробезопасные цепи, основные параметры, особенности конструктивного исполнения, требования к ним. Воспламеняющие и искробезопасные параметры электрических цепей управления и защит.
Искробезопасная эл. цепь – эл. цепь, в которой любые искрения не вызывают воспламенения взрывоопасной среды с вероятностью 0,001, а любое тепловое воздействие не способно воспламенить взрывоопасную среду. понятие искробезопасности относится к эл. цепям малой мощности, что приводит к тому, что искры имеют температуру ниже температуры самовоспламенения окр. среды.
Осн. параметрами, кот. характеризуют любую эл. цепь является рабочее напряжение, а также величина омического и реактивных сопротивлений.
Рассмотрим эл. цепь, содержащую R и L.
U, кот. возникает между конт. эл. цепи будет вып-ся, как U=E-Ri-L*di/dt
Высвобожденная мощность A=интеграл от нуля до Тр (ui dt)= интеграл от нуля до Тр ((Ei-Ri2)dt)- интеграл от нуля до Тр (Lidt)
Тр – время разряда
Первое слагаемое предст. собой высвобожденную энергию источника тока, а второе накопленную в индуктивности энергию, величина которой определяется значением L. В данном случае возможно 2 варианта в зависимости от L:
1. Когда энергия самоинд. больше энергии ист. тока
2. Когда энергия самоинд. меньше энергии ист. тока
При большом значении L быстрое отключение такой цепи более опасно, чем медленное, т.к. энергия самоиндукции превышает энергию источника тока.
При малых значениях L (меньше 0,0001 Гн) медленное отключение становится более опасным режимом, чем быстрый разрыв цепи.
Емкостные цепи.
При разомкнутой цепи в сети протекает большой ток заряда емкости. Энергия, накопленная в контуре зависит от U и от величины емкости. E=CU2/2
В момент замыкания контакта происхоит разряд накопленной энергии в месте этого контакта. Причем данный разряд происходит не мгновенно, а с течением времени. Наличие резистора с одной стороны ограничивает ток заряда конденсатора, а с другой стороны продлевает время разряда в месте контакта и тем самым увеличивает продолжительность существования искры.
Основные требования, которым должна соответствовать искробезопасная цепь:
Для ограничения длительности и мощности искр. разряда необходимо:
1. Ограничить мощность источника питания
2. Ограничить I и U цепи
3. Принудительно сократить длительность разряда.
4. Ограничить велич. реакт. сопротивлений.
Воспламеняющие значения – значения формирующихся разрядов в нормальных и аварийных режимах, кот. вызывают воспламенение взрывоопасной среды с вероятностью 0,001.
Искробезопасные значения – значения, при которых при возникновении разрядов в цепи не возн. восплам. взрывчатой смеси или вероятность воспламенения меньше, чем 0,001.
Воспламеняющие и искробезопасные параметры цепей связаны между собой через коэф. искробезопасности, кот. рассчитывается как отношение воспламеняющего параметра к искробезопасному. Кискр в нашей стране для искробезопасных цепей равен при норм. и аварийных режимах работы 1,5.
Искробезопасная цепь должна выбираться в соответствии со след. требованиями:
1. Расчет искробезоп. цепи должен проводиться исходя из максим. возм. уровня U.
2. Во внеш. цепи необх. учитывать ее емкость, индуктивность и активное сопротивление, в том числе и параметры кабеля, соединяющего эти цепи.
3. Искрозащитные эл-ты, резисторы, конденсаторы, полупроводниковые элементы, шунты, вместе с защищ. эл-том и присоед. проводами должны предст-ть неразборную конструкцию, т.е. залиты компаундом, помещены в запаянную, заполненную наполнителем оболочку и включены таким образом, чтобы отключение искрозащ. элементов происходило одновременно с защ-ми элементами.
4. Искрозащитные элементы должны иметь запас по току и прочности. при этом считается, что если эл-т нагружен током на 2/3 номинального, то данный эл-т явл-ся искрооп.
5. Если между искрозащитным эл-том нах-ся цепь, которая явл. искроопасной, то она должна быть обеспечена др. видами взрывозащиты. В качестве таковых обычно используют барьеры искроззащиты.
6. Внешние искробезопасные и неискробезопасные цепи должны прокладываться отдельными проводами.
7. Допустимые уровни энергии в искробезоп. эл. цепях не должны превышать величины 180 мкДж. Значение Uвх не должно превышать велич. 36 В. Макс. возм. ток к.з. в цепи не должен превышать 100 мА, максим. возможная мощность цепи 0,46 Вт.