Способ испытаний электрических цепей на искробезопасность Советский патент 1984 года по МПК E21F9/00 

Изобретение относится к средствам испытания на искробеэопасность элект рических цепей, работающих во взрывоопасной производственной атмосфере и может использоваться как при оценке искробезопасносги во взрывных камерах, так и с помощью устройств бескамерной оценки. Известны способы бескамерной оцен ки электрических цепей на искробезопасность, основанные на сравнении измеренной или расчетной энергии разряда оцениваемой цепи с минимальной энергией воспламенения контрольной взрывоопасной смеси, в которой работает электрооборудование lj и 2 Недостатком известных способов является их низкая точность, так как определение допустимого по (ЛЗ) коэф фициента искробезопасности осуществляется без учета особенностей оцени ваемой цепи. Использование имеющихся исходных данных по минимальной энергии разряда на границе воспламенения занижает допустимую искрьбезопасную мощность. Сравнение результатов оцен ки искробезопасности для одних и тех же цепей по данным способам и во взрывных камерах дает расхождение показателей на величину до 100%. 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 переход от воспламеняющих параметров цепи к искробезопасным осуществляется за счёт использования более легковоспламеняемой взрывоопасной смеси. I Однако известный способ характери зуется тем, что при переходе к смеси с другой воспламеняемостью изменяется время формирования минимального ядра пламени взрывоопасной и, следовательно, оптимальная скорость расхождения контактов, что не учитывается при данном способе.Кроме того зависимостьВремени формирования минимального ядра пламени от концентрации, а следовательно, и воспламеняемости смеси является нелинейной. Это приводит к непостоянству коэффициента искробезопасности не только для цепей с различными параметрами, но и для разных представительных смесей. Особенно сильно искажаются исттштания 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) З. 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 выделение 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 недостаточной 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 элейтрических цепей на искробезопасность, включающему коммутацию электрических цепей и определение воспламеняющей способности коммутационного разряда ля контрольной взрывоопасной среды, определение воспламеняющей способное-, ти- коммутационного разряда произвоят путем введения синхронно и синазно с энергией испытуемой цепи дополнительной энергии. Сущность оценки при коммутаций испытуемых цепей во взрывной камере по предложенному способу заключаетс в следующем. Оцениваемое на искробезопасность электрооборудование разбивают на ис пытуемые электрические цепи. Взрывную камеру заполняют контрольной взрывоопасной смесью, в которой будет эксплуатироваться электрооборудование. Испытуемую электрическую цепь подключают к искрообразующему устройству взрывной камеры, к которому параллельно испытуемой цепи подключают эталонный источник допол нительной энергии. Регулируя параметры эталонного источника и коммутируя электрическу цепь, обеспечивают вероятность воспламенения не более 10 или энер гию в разряде не более, чем энергия воспламенения. По .подтученным параме рам эталонного источника дополнител ной энергии.определяют коэффициент йскробезопасности для испытуемой электрической цепи. Аналогичньм образом проводятся испытания остальных цепей. Электрооборудование признается искробезопа ным, если коэффициент искробезопасности (Км ) всех испытуемых электри ческих цепей не ниже 1,5. При использовании в качестве эта лонного источника дополнительной энергии электрической цепи, идентич ной испытуемой, параметры в этой це пи не меняются. При вероятности вос пламенения не более 10 или энергии в разряде, не превышающей воспламеняющей энергии контрольной сне .си, испытуемая цепь признается яскробезопасной с коэффициентом искро безопасностл не ниже 1,5. Более точно коэффициент йскробезопасности -может быть определен на границе воспламенения контрольной взрывоопасной смеси с вероятностью 10 K.j 1 + Jc-ток в эталонной цепи; -суммарньй воспламеняющий ток испытуемой и эталонной цепей. При использовании в качестве эта лонного 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 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 полученным параметрам эталонного источника дополнительной энергии определяют коэффициент йскробезопасности. 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 це- пи с помощью бескамерной установки с подключением омической цепи; на фиг. 4 - графики зависимости Р f(Ic) для примеров 1 и 2. Пример 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 па- . раллельно 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- а. В качестве коммутирующего устойства взрывной камеры используется скрообразующий механизм. Воспламеяющий ток определяется по изложеной методике (ЛЗ). Для расчета веротности воспламенения в каждой экспе-

риментальной точке необходимо получить по 16-20 воспламенений смеси. Вероятность воспламенения определяется по формуле

Р..

где та - количество воспламенений

смеси;

п - общее количество произведенных искрений.

При постоянном напряжении с помощью магазинов сопротивлений 3 одповременно на одинаковую величину в обеих цепях изменяют ток 3 и осуществляют коммутацию. При величине тока на коммутирующем устройстве 5j 160 мА вероятность воспламенения Р , при Jc 120 мА Р 4,8- 10, при и 80 мА Р 6,5-10По полученным трем экспериментальным точкам в прямоугольной системе координат с равным логарифмическим масштабом строится зависимость Р (3л)

Прямая линия I зависимости продолжается до пересечения с осью абсцисс при вероятности Р 10. Ток, соответствующий точке пересечения, равен 50, мА. Таким образом, в испытуемой цепи искробезопасный ток равен 25 мА. Испытания данной электрической цепи по известной методике определили воспламеняющий и искробезопасный токи равными соответственно 39 и 26 мА. Следовательно, оцениваемая цепь искробезопасна с коэффициентом не менее 1,3.

Пример 2. На искробезопасность в метано-воздушной смеси необходимо испытать электрическую схему (фиг. 2), состоящую из источника постоянного тока, ограничительного сопротивления 5 и катушки индуктивности 2, зашунтированной сопротивлейием 8. .

Ток, протекающий в цепи, составляет 60 мА. Перед испытаниями определяется напряжение Up на разряде с помощью осциллографа; Затем параллельно испытуемой цепи к искрообразующему механизму взрывной камеры 4 родключют эталонную омическую цепь с ЭДС источника, равной максимальному значению напряжения на разряде испытуемой цепи (Up - 130 В) . Эталонная омическая цеп содержит источник постоянного тока и резистор 3.

Методика проведения испытаний существенно не отличается от приведенной в примере 1: изменяется ток только в омической цепи (д,ц. ) с помощь резистора 3. При суммарном токе 3j; 220; 260 h 180 мА получена вероятность воспламенения соответственно Р 1,6-10- ; 3,2-10-2 и 7-10-3. при построении графика II определено, что вероятности Р 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 601 мА. Следователно, 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 ЗГд.ц , определяют такое его-значение, при котором суммарная от двух цепей энергия в разряде равна воспламеняющей энергии (Ав).

Установлено, что при суммарном токе tJc 0,82 А достигается значение воспламеняющей энергии (Ав 0,2м,Цж) 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. I

Для определения максимально допустимой искробезопасной мощности в примерах показана оценка искробезопасных параметров ряда цепей с определением границы их воспламенения. При контрольнЁ1х испытаниях на искробезопасность электрических цепей не требуется находить границу воспламенения. Достаточно провести оценку и:скробёзопасности с подключением к испытуемой цепи такого эталонного источника дополнительной энергии,

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 или 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.

что при испытаниях не искажается как испытуемая электрическая цепь, так и взрывоопасная смесь, в которой данное электрооборудование будет эксплуатироваться и испытьшаться.

По сравнению с базовым объектом предлагаемый способ за счет повышения точности оценки позволяет повысить на 12-30% допустимую искробезопасную мощность электрооборудования, применяемого во взрывоопасной атмосфере, расширить его функциональные возможности и повысить безопасность эксплуатации.

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

(.2