Поиск по сайту
Начало >> Книги >> ГОСТ >> Искробезопасная электрическая цепь i - ГОСТ Р 51330.10-99

Требования к элементам, от которых зависит искробезопасность - Искробезопасная электрическая цепь i - ГОСТ Р 51330.10-99

Оглавление
Искробезопасная электрическая цепь i - ГОСТ Р 51330.10-99
Уровень искробезопасных электрических цепей
Требования к электрооборудованию
Требования к элементам, от которых зависит искробезопасность
Неповреждаемые элементы, блоки элементов и соединения
Барьеры безопасности на диодах
Проверки и испытания
Контрольные проверки, выполняемые изготовителем
Маркировка и Документация
Оценка искробезопасности электрических цепей
Дополнительные сведения по конструированию и оценке искробезопасности
Искрообразующие механизмы
Примеры монтажа элементов электрооборудования
Герметизация

7 Требования к элементам, от которых зависит искробезопасность

 

7.1 Нагрузка искрозащитных элементов

7.1.1 Как в нормальных, так и в аварийных режимах работы, указанных в разделе 5, любые элементы, от которых зависит вид взрывозащиты, кроме таких устройств, как трансформаторы, предохранители, термопредохранители, реле и выключатели, должны быть нагружены не более чем на 2/3 от номинальных значений тока, напряжения и мощности, с учетом условия монтажа и рабочего диапазона температур. Эти номинальные значения должны быть указаны изготовителем элементов.
Примечание - Трансформаторы, предохранители, термопредохранители, реле и выключатели должны работать при номинальной нагрузке, обеспечивающей их нормальное функционирование.

7.1.2 Оценку параметров элементов необходимо проводить с учетом их допустимых отклонений от номинальных значений, указанных изготовителем. Например, стабилитрон, для которого изготовитель указал параметры 10 В + 10% при 40 °С, должен рассматриваться как устройство на напряжение 11В при температуре не более 40 °С.
7.1.3 При оценке параметров элементов необходимо учитывать влияние условий монтажа и колебаний температуры окружающей среды, указанных изготовителем электрооборудования, а также возможные при этом отклонения параметров элементов. Например, для полупроводника рассеиваемая мощность не должна превышать 2/3 значения мощности, которая определяет максимально допустимую температуру перехода в данных условиях монтажа.
7.2 Внутренние соединительные устройства, разъемы плат и элементов
7.2.1 Соединители должны быть сконструированы таким образом, чтобы исключалась возможность их неправильного соединения или взаимозаменяемости с другими соединителями, установленными в электрооборудовании, либо идентифицированы таким образом, чтобы неправильное соединение стало очевидным. Если вид взрывозащиты зависит от соединения, то высокое переходное сопротивление или обрыв цепи в соединителе в соответствии с требованиями раздела 5 должны считаться учитываемым повреждением.
7.2.2 Соединитель, через который проходит цепь заземления, должен быть сконструирован в соответствии с 6.6, если вид взрывозащиты зависит от сопротивления цепи заземления.
7.2.3 В соединителях, не содержащих силовых цепей, допускается предусматривать заземленные штифты и гнезда для разделения токоведущих частей, к которым подключены искробезопасные и искроопасные цепи, а также искробезопасные цепи, не связанные между собой. Пути утечки и электрические зазоры между заземленными и токоведущими частями разъема, к которым подключены искроопасные цепи, в этом случае не регламентируются, между остальными цепями они должны удовлетворять требованиям таблицы 4.
7.3 Предохранители

7.3.1 Для защиты элементов от перегрузок могут использоваться предохранители и предохранительные устройства, при этом следует исходить из того, что значение длительно протекающего через предохранитель тока составляет 1,7In.
7.3.2 Время-токовые характеристики предохранителей и предохранительных устройств должны гарантировать, что мощность, рассеиваемая на неповреждаемых элементах, не превышает 2/3 максимально допустимых значений для заданной температуры окружающей среды в нормальном и аварийном режимах работы электрооборудования.
Примечание - Если изготовителем не указаны время-токовые характеристики предохранителя, необходимо провести типовые испытания в соответствии с 10.12 не менее чем на 10 образцах. Это испытание показывает способность защищаемого элемента выдержать 1,5-кратную нагрузку любого переходного процесса, который может иметь место, если Um приложено через предохранитель.

7.3.3 Предохранители, размещаемые во взрывоопасных зонах, должны быть защищены в соответствии с 6.7.
7.3.4 При герметизации предохранителя заливочный компаунд не должен проникать внутрь предохранителя, что должно быть проверено испытаниями на образцах, или изготовитель должен гарантировать возможность его заливки. В противном случае, предохранитель должен герметизироваться до герметизации электрооборудования.
7.3.5 Предохранители, используемые для защиты элементов, могут заменяться только после открывания оболочки электрооборудования. На предохранителе или вблизи него должны быть нанесены его тип и номинальный ток, а также другие характеристики, имеющие значение для обеспечения искробезопасности.
7.3.6 Предохранители должны иметь номинальное напряжение не менее Um (или Ui в искробезопасном электрооборудовании и цепях), при этом требования таблицы 4 на них не распространяются. Конструирование предохранителей и их держателей может осуществляться по общепромышленным стандартам, а способ их монтажа не должен уменьшать зазоры, пути утечки и разделения, образуемые предохранителем и его держателем.
Примечание - Допускается использование микропредохранителей, соответствующих ГОСТ Р 50537, ГОСТ Р 50538, ГОСТ Р 50539.
7.3.7 Предохранители должны разрывать цепь при протекании по ней максимально возможного тока. Для систем электроснабжения с напряжением до 250 В переменного тока максимальный возможный ток принимают равным 1500 А. Прерывающую способность предохранителя определяют в соответствии с ГОСТ Р 50537, ГОСТ Р 50538, ГОСТ Р 50539 или аналогичным стандартом.
Примечание - В некоторых установках могут возникать более высокие токи, например при более высоких напряжениях.

7.3.8 Для ограничения максимального тока до значения, соответствующего номинальной разрывной способности предохранителя, может использоваться токоограничительное устройство, которое должно быть не повреждаемым в соответствии с 7, а его номинальные значения должны быть равны:
- номинальный ток: 1,5×1,7×In;
- номинальное напряжение: Um или Ui;
- номинальная мощность: 1,5×(1,7×In)2 х сопротивление ограничительного устройства.
Примечание - Допускается использовать предохранители, отвечающие требованиям ГОСТ Р 50537, ГОСТ Р 50538, ГОСТ Р 50539. При этом номинальные значения токоограничительного резистора должны быть не менее: ток - 1,5×1,7×In, напряжение - Um или Ui, мощность - 1,5×(1,7×In)2×Rр ,где - сопротивление резистора.
В случае, если время-токовая характеристика не соответствует ГОСТ Р 50537, ГОСТ Р 50538, ГОСТ Р 50539, то по приведенной в технических условиях на предохранитель характеристике выбирают 7-10 значений тока, при которых вычисляют мощность рассеяния на ограничительном резисторе по формуле N=1,5×F××t, если время срабатывания предохранителя t<1 с, или по формуле N=1,5×F×Rр, если t≥1 с. Токоограничительный резистор в блоке искрозащиты, включенный последовательно с предохранителем, должен иметь наибольшую из полученных значений мощность рассеяния.
7.4 Одноразовые и перезаряжаемые элементы и батареи

7.4.1 Общие требования
Элементы и батареи не должны взрываться при закорачивании или зарядке обратной полярностью (с учетом требований 5.2 и 5.3), что должно подтверждаться их изготовителем. В технической документации должны быть отражены меры безопасности при эксплуатации или замене таких элементов и батарей, а маркировка взрывозащиты электрооборудования должна содержать знак X, указывающий на особые условия эксплуатации.
Примечания
1 Элементы и батареи некоторых типов, например, литиевые, могут взрываться при коротком замыкании или переполюсовке при зарядке.
2 Следует обратить внимание на меры предосторожности, указываемые изготовителями элементов и батарей для обеспечения безопасности персонала.

7.4.2 Утечка электролита
7.4.2.1 В элементах и батареях должна исключаться утечка электролита, или они должны быть закрыты таким образом, чтобы предотвращалась возможность повреждения электролитом элементов, от которых зависит искробезопасность. Этому требованию удовлетворяют элементы и батареи, признанные их изготовителем герметичными (газонепроницаемыми) или герметизированными (с регулирующим клапаном) (см. 7.4.8). Остальные элементы и батареи должны испытываться в соответствии с 10.9.2, или их изготовитель должен в документации указать, что его продукция отвечает требованиям 10.9.2. Элементы и батареи, пропускающие электролит и залитые в соответствии с 6.7, после заливки должны быть испытаны в соответствии с 10.9.2.
7.4.2.2 Оболочка (отсек), содержащая элементы или батареи, подлежащие перезарядке внутри оболочки, должна иметь внешнюю вентиляцию.
7.4.3 Напряжение элементов и батарей

При оценке и испытаниях на искробезопасность принимают максимальное значение напряжения холостого хода, достигаемое либо на новом одноразовом элементе (батарее), либо на свежезаряженном перезаряжаемом элементе (батарее), как указано в таблице 5. Для элементов и батарей, не указанных в таблице 5, определение максимального напряжения холостого хода проводится согласно 10.8, а номинальным напряжением считают значение, указанное изготовителем элемента или батареи.

Таблица 5 - Напряжение элементов в вольтах

Тип по МЭК

Тип элемента

Максимальное напряжение холостого хода UXX для оценки искробезопасности

Номинальное напряжение для оценки температуры поверхности компонента

К

Никель-кадмиевый

1,500

1,30

Свинцово-кислотный (сухой)

2,350

2,20

Свинцово-кислотный (с жидким электролитом)

2,670

2,20

L

Щелочно-марганцевый

1,650

1,50

М

Ртутно-цинковый

1,370

1,35

N

Ртутно-марганцевый диоксидно-цинковый

1,600

1,40

Серебряно-цинковый

1,630

1,55

S

Цинково-воздушный

1,550

1,40

А

Литиево-марганцевый диоксидный

3,700

3,00

С

Цинково-марганцевый диоксидный (цинкоуглеродный Leclanche)

1,725

1,50

Никель-водородный

1,600

1,30

7.4.4 Внутреннее сопротивление батареи и элемента
Внутреннее сопротивление батареи или элемента должно определяться в соответствии с 10.9.3.
7.4.5 Токоограничительные устройства для батарей в связанном электрооборудовании
7.4.5.1 Оболочка (отсек) батареи связанного электрооборудования, в котором для обеспечения искробезопасности требуется наличие токоограничительного устройства, должна быть сконструирована таким образом, чтобы батарею можно было устанавливать и заменять, не нарушая искробезопасности электрооборудования.
Примечание - Если для обеспечения безопасности элемента или батареи необходимо токоограничительное устройство, не обязательно, чтобы это устройство было неотъемлемой частью батареи.

7.4.6 Токоограничительные устройства для батарей, используемых и заменяемых во взрывоопасных зонах

Блок из элементов или батарей вместе с токоограничительными устройствами, необходимыми для обеспечения их искробезопасности, должен представлять неразборную конструкцию, например, залит компаундом или размещен в герметичной оболочке, если этот блок предназначен для использования и замены во взрывоопасной зоне. Конструкция блока должна быть выполнена таким образом, чтобы доступными являлись только выходные искробезопасные клеммы и соответствующим образом защищенные соединительные устройства для зарядки (если они имеются).
7.4.7 Токоограничительные устройства для батарей, предназначенных для использования, но не заменяемые во взрывоопасной зоне
Блок из элементов или батарей вместе с токоограничительными устройствами должен быть либо защищен в соответствии с 7.4.6, либо помещен в отдельной оболочке, крышка которой должна закрываться с помощью специального инструмента или пломбироваться, или иметь специальные замки, например такие, как указано в ГОСТ Р 51330.0, если элементы и батареи блока не предназначены для замены во взрывоопасной зоне. Блок из элементов или батарей вместе с токоограничительными устройствами должен также отвечать следующим требованиям:
а) конструкция корпуса блока, способы крепления элемента или батареи внутри корпуса должны быть такими, чтобы элементы или батареи можно было устанавливать и заменять, не нарушая искробезопасности электрооборудования;
б) переносное электрооборудование, например радиоприемники и передатчики, должно пройти испытания:
- на стойкость к удару по 23.4.3.1 ГОСТ Р 51330.0;
- сбрасыванием по 23.4.3.2 ГОСТ Р 51330.0, за исключением электрооборудования, для которого первичное испытание ударом не предусмотрено.
Конструкция (устройство) переносного электрооборудования должна предотвращать выпадение или отделение элемента или батареи от аппарата, приводящие к нарушению искробезопасности при проведении испытания сбрасыванием по 23.4.3.2 ГОСТ Р... 0, за исключением оборудования, для которого первичное испытание ударом не предусмотрено:
в) электрооборудование должно иметь табличку с предупредительной надписью, запрещающей замену батареи во взрывоопасной зоне, которая должна быть нанесена на корпусе блока аккумулятора, например: «Во взрывоопасных помещениях (зонах) открывать запрещается».
7.4.8 Внешние контакты для заряда батарей
7.4.8.1 Элементы или батареи с внешними зарядными контактами должны быть снабжены средствами для предупреждения короткого замыкания контактов или передачи на них энергии, способной вызвать воспламенение при коротком замыкании контактов. Это может достигаться одним из следующих способов:
а) в цепи заряда должны быть установлены блокирующие диоды или неповреждаемые последовательно включенные резисторы. Для искробезопасной цепи уровня ia требуется три диода, уровня ib - два диода, уровня ic - один диод.
Зарядное устройство должно быть либо присоединенным электрооборудованием, либо диоды или резисторы должны защищаться предохранителем соответствующего номинала. Предохранитель должен быть залит или не проводить ток, когда он расположен во взрывоопасной зоне, а конструкция элементов зарядной цепи должна удовлетворять требованиям настоящего стандарта.
б) для электрооборудования группы II степень защиты оболочки должна выбираться в соответствии с 6.1, для цепей заряда - не ниже IP20, а около разъема (зажимов) зарядной цепи должна быть установлена предупредительная табличка, запрещающая заряд батареи во взрывоопасной зоне.
7.4.8.2 Максимальное входное напряжение Um, которое может быть приложено к соединительным зажимам без нарушения искробезопасности электрооборудования, должно быть указано на электрооборудовании и в его технической документации.
7.4.9 Конструкция оболочки (отсека) для батареи

Искробезопасность элементов и батарей, а также температура их поверхностей должны быть испытаны и оценены в соответствии с 10.9.3. Конструкция элемента или батареи должна относиться к одному из следующих типов:
а) герметичные (газонепроницаемые) элементы или батареи;
б) герметизированные (с регулируемым клапаном) элементы или батареи;
в) элементы или батареи, предусматривающие, кроме устройств сброса давления, герметизацию, аналогичную подпунктам а) и б). Они не должны требовать доливки электролита в течение срока службы и должны иметь металлическую или пластмассовую оболочку, удовлетворяющую следующим требованиям:
1) цельнотянутую (бесшовную), штампованную или литую, соединенную плавлением, сваркой или склейкой с эластомерами, или пластмассовые герметизирующие устройства, фиксируемые конструкцией оболочки и обеспечивающие постоянное уплотнение, такие как прокладки (шайбы), кольца круглого сечения и т.п.;
2) не считаются герметичными штампованные, развальцованные, гофрированные и т.п. оболочки, не удовлетворяющие перечисленным выше требованиям. Материалы, проницаемые для газа, например на бумажной основе, не считают уплотняющими;
3) уплотнение вокруг выводов должно быть сконструировано, как описано выше, или достигаться заливкой термоусаживающимся или термопластичным компаундом;
г) производитель заливочного компаунда должен гарантировать возможность его использования при контактировании с электролитом и его соответствие 6.7.
Соответствие подпунктам а) и б) гарантируется производителем элемента или батареи. Соответствие подпунктам в) и г) оценивают проверкой элемента или батареи и, где необходимо, их конструкторских чертежей.
7.5 Полупроводниковые элементы
7.5.1 Влияние переходных процессов
7.5.1.1 В связанном электрооборудовании полупроводниковые элементы должны выдерживать импульсный ток, возникающий в переходном режиме. Значение тока определяется делением амплитудного значения напряжения переменного тока или максимального значения напряжения постоянного тока на значение сопротивления последовательно включенного неповреждаемого резистора.
7.5.1.2 В искробезопасном электрооборудовании влиянием переходных процессов внутри электрооборудования, а также связанных с источниками его питания можно пренебречь.
7.5.2 Шунты, ограничивающие напряжение
7.5.2.1 Полупроводниковые элементы могут использоваться в качестве шунтирующих устройств для ограничения напряжения, при условии, что с учетом переходных процессов они удовлетворяют указанным ниже требованиям.
Полупроводниковый элемент должен быть рассчитан на ток, равный 1,5-кратному току короткого замыкания, который может протекать в электрической цепи при замыкании полупроводникового элемента. Данными изготовителя полупроводниковых элементов должно быть подтверждено следующее:
а) диоды (управляемые и неуправляемые), стабилитроны, транзисторы, включенные по схеме диода, и аналогичные полупроводниковые устройства должны быть рассчитаны на номинальный рабочий ток, в 1,5 раза превышающий максимально возможный ток короткого замыкания;
б) стабилитроны должны иметь в режиме стабилизации 1,5-кратный запас по мощности, которая может рассеиваться на них, а в прямом направлении - 1,5-кратный запас по току, который протекает в месте их установки при повреждении на замыкание;
в) диоды должны иметь в обратном направлении 1,5-кратный запас по напряжению, которое может быть приложено к диоду;
г) транзисторы должны иметь 1,5-кратные запасы по мощности, напряжению между коллектором и эмиттером и обратному напряжению между эмиттером и базой, токам коллектора и базы.
7.5.2.2 Для искробезопасной цепи уровня ia применение управляемых полупроводниковых элементов или сборки элементов в качестве шунтирующих ограничителей напряжения, например транзисторов, тиристоров, стабилизаторов напряжения и тока, и т.д., разрешается, если входная и выходная цепи являются искробезопасными или будет доказано, что они не подвержены влиянию переходных процессов со стороны питающей сети. В электрических цепях, выполненных в соответствии с вышеуказанными требованиями, устройства с дублированием считают неповреждаемым блоком. В связанном электрооборудовании для искробезопасной цепи уровня ia могут использоваться три управляемых полупроводниковых элемента: для уровня ib - два, для уровня ic - один, при условии соблюдения требований 7.5.1. Такие электрические цепи должны быть дополнительно испытаны в соответствии с 10.4.3.3.
7.5.3 Последовательные токоограничительные устройства
7.5.3.1 Для искробезопасного и связанного электрооборудования допускается применение полупроводниковых токоограничительных устройств при условии, что они подключаются к автономному источнику питания постоянного тока или к цепи с сетевым трансформатором, выполненным в соответствии с требованиями 8.1, а их параметры выбраны с учетом переходных режимов по 7.5.1. Для искробезопасной цепи уровня ia последовательные полупроводниковые токоограничительные устройства должны утраиваться и удовлетворять требованиям 7.1, для уровня ib - дублироваться и удовлетворять требованиям 7.1, а для уровня ic - удовлетворять требованиям 7.1.
Примечание - В искробезопасных цепях уровня ia допускается использование, кроме блокирующих диодов, других полупроводниковых и управляемых полупроводниковых устройств в качестве последовательных токоограничителей только при условии установки на выходе шунтирующих, ограничивающих напряжение, устройств (ключей на транзисторах или тиристорах, а также стабилизаторов напряжения), удовлетворяющих требованиям 7.7.

7.5.3.2 Параметры транзисторов, применяемых в качестве последовательных токоограничительных элементов, должны иметь 1,5-кратные запасы по мощности, напряжению между коллектором и эмиттером и обратному напряжению между эмиттером и базой, токам коллектора и базы. В транзисторах эмиттер и база должны быть соединены через шунтирующий резистор. Значение сопротивления шунтирующего резистора выбирают по тепловому току при отключенной базе транзистора.
7.6 Повреждаемые элементы и соединения

7.6.1 Применение требований 5.2 и 5.3 должно учитывать следующее:
а) если нагрузка на элемент не соответствует 7.1, его повреждение должно рассматриваться как неучитываемое. Если нагрузка на элемент соответствует 7.1, его повреждение должно считаться учитываемым;
б) если повреждение одного элемента или соединения может привести к повреждению других элементов или соединений, то первичное и последующие повреждения должны рассматриваться как одно повреждение;
в) резисторы должны рассматриваться как повреждаемые на замыкание, размыкание и принимающими любое значение сопротивления (но см. 8.4);
г) полупроводниковые устройства считают повреждаемыми на замыкание и переход в режимы, к которым они могут быть приведены в результате повреждения других элементов.
Для оценки температуры поверхности должно рассматриваться повреждение любого полупроводникового устройства в условиях, когда оно рассеивает максимальную мощность.
Интегральные схемы могут повреждаться таким образом, что между их внешними выводами может иметь место любая комбинация замыканий (размыканий). Однако если повреждение выбрано, оно не может изменяться, например, путем приложения второго повреждения.
В случае введения указанных выше повреждений емкость и индуктивность, подключенные к устройству, должны рассматриваться в их наиболее опасном соединении;
д) соединения должны рассматриваться как повреждаемые на размыкание. Если соединения свободно двигаются, то они рассматриваются также как повреждаемые на замыкание с любой частью электрической цепи в пределах их перемещения. При этом считают, что первоначальный разрыв - это одно учитываемое повреждение, а повторное соединение - это второе учитываемое повреждение (см. 8.7);
е) электрические зазоры и пути утечки должны рассматриваться как повреждаемые на замыкание в соответствии с 6.4;
ж) конденсаторы должны рассматриваться как повреждаемые на замыкание, размыкание и принимающими любое значение емкости от нуля до минимальной емкости конденсатора, полученной из спецификации изготовителя (см. 8.5);
з) дроссели должны рассматриваться как, повреждаемые на замыкание, размыкание и принимающими любое значение индуктивности от нуля до максимальной индуктивности дросселя с учетом реализующегося при этом активного сопротивления его обмотки (см. 8.3);
и) провода и печатные проводники, включая их соединения, должны рассматриваться как повреждаемые на размыкание и приниматься как одно учитываемое повреждение.
7.6.2 Включение искрообразующего механизма в испытуемое электрооборудование для моделирования разрыва, короткого замыкания или замыкания на землю не рассматривают как учитываемое повреждение, а считают испытанием в нормальном режиме.
7.6.3 Неповреждаемые соединения и разделения в соответствии с разделом 8 не подвергают испытаниям на искрообразующем механизме. Однако если неповреждаемые соединения и разделения не герметизированы или не имеют покрытия в соответствии с разделом 6, или не обеспечена степень защиты оболочки в соответствии с требованиями 6.1, их считают повреждаемыми, и искрообразующий механизм должен подключаться последовательно с такими соединениями или параллельно таким разделениям.
7.7 Пьезоэлектрические устройства

Пьезоэлектрические устройства должны быть испытаны в соответствии с 10.11.



 
« Изоляция, пути утечки, электрические зазоры рудничного электрооборудования - ГОСТ Р 51330.20-99   Искрообразующие механизмы для испытаний электрических цепей на искробезопасность - ГОСТ Р 51330.4-99 »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.