1.填充材料
由前述可知,充砂型防爆型式是由填充材料來(lái)保證
防爆電器設(shè)備的防爆安全性能的,所以,選用合適的材料是至關(guān)重要的。
就目前而言,常常選用純凈的石英砂?;蚴⒉Aьw粒作為這種填充材料;顆粒的粒度大小應(yīng)該在0.5-1mm范圍內(nèi)。
為保證填充材料具有很好的電氣絕緣性能,填充材料在填充之前應(yīng)該進(jìn)行電氣強(qiáng)度試驗(yàn)。
在試驗(yàn)時(shí),填充材料應(yīng)該在溫度為(23±2)℃、相對(duì)濕度為45%~55%的環(huán)境中存放24h。試驗(yàn)采用如圖8.1所示的電極系統(tǒng)。被試材料將電極掩埋起來(lái),材料覆蓋電極的厚度在各個(gè)方向上都不小于10ram。然后,試驗(yàn)人員將1000V(誤差為+5%)的直流電壓施加在電極上。
假若試驗(yàn)中測(cè)得的填充材料的漏電電流不大于10“A,就可以認(rèn)為這種材料符合要求。
2.外殼結(jié)構(gòu)
圖 填充材料的介電強(qiáng)度試驗(yàn)
V一直流電壓表“A一微安表
充砂型防爆電器設(shè)備的外殼被稱為“充砂外殼”,應(yīng)該具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。通常情況下,充砂外殼是由薄鋼板或塑料材料制成的,因此,必須承受機(jī)械沖擊試驗(yàn),而且在進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)應(yīng)使用高危險(xiǎn)級(jí)別的沖擊能量(參見第2章)。此外,充砂外殼還應(yīng)該承受外殼機(jī)械強(qiáng)度的耐壓試驗(yàn)。
充砂型防爆電器設(shè)備的防護(hù)等級(jí)至少為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 4208《外殼防護(hù)等級(jí)(IP代碼)》中規(guī)定6IP54。當(dāng)設(shè)備使用在清潔、干燥的房間內(nèi)時(shí),防護(hù)等級(jí)允許不低于IP43。假若防護(hù)等級(jí)為IPl54或者更高一級(jí),那么,這種設(shè)備還應(yīng)該設(shè)置呼吸裝置。在所配置的呼吸裝置中還應(yīng)該放置一些合適的干燥劑,以防止?jié)駳馔ㄟ^(guò)呼吸裝置進(jìn)入填充材料中影響絕緣性能。
充砂型防爆電器設(shè)備的所有連接部位的最大間隙,都應(yīng)該至少比所用的填充材料的最小尺寸0.01rnl-11。這樣的尺寸可以防止填充材料發(fā)生外漏。
充砂型
防爆電器設(shè)備的內(nèi)裝元器件可以是電子電路、傳感器、熔斷器、繼電器、本質(zhì)安全型設(shè)備、關(guān)聯(lián)設(shè)備和電氣開關(guān)等,但是,在這些元器件中所有電容的儲(chǔ)能量不應(yīng)該超過(guò)20J。原電器和蓄電池在沒(méi)有采取合適的防護(hù)措施時(shí)不允許使用在充砂型防爆電器設(shè)備內(nèi),因?yàn)殡娊庖旱男孤?huì)影響填充材料的絕緣性能。
3.填充間距
前面已經(jīng)講過(guò),將帶電零部件埋人填充材料內(nèi)一定深度,是保證不發(fā)生外部點(diǎn)燃的一項(xiàng)重要的手段。填充間距指的就是這種“深度”,它是帶電零部件與絕緣部件、帶電零部件與外殼內(nèi)則面之間通過(guò)填充材料的最短距離。這個(gè)最短距離應(yīng)該符合表中的規(guī)定值?!?
電壓UIV | 最短距離/mm | 電壓U/V | 最短距離 |
U≤250 | 5 | L≤3200 | 32 |
U≤400 | 6.3 | U≤4100 | 40 |
L≤500 | 8 | L≤5000 | 50 |
U≤800 | 10 | U≤6300 | 63 |
L≤1000 | 14 | U≤8000 | 80 |
U≤1600 | 16 | U≤10000 | 100 |
U≤2500 | 25 |
| a |
在充砂型防爆電器設(shè)備內(nèi),有時(shí)往往安裝一些帶有小孔腔的器件,例如小型繼電器。這種器件常常有一個(gè)密封的外殼,用以防止外物進(jìn)入器件內(nèi)削弱它的功能。在這種情況下,這種器件的外殼、表面與充砂型防爆電器設(shè)備外殼的內(nèi)表面之間通過(guò)填充材料的距離(厚度)不應(yīng)該小于:
?、佼?dāng)器件外殼內(nèi)容積小于或等于3era3時(shí),表中所示的相應(yīng)數(shù)值。
②當(dāng)器件外殼內(nèi)容積大于3cm3而小于或等于30cm3時(shí),表中所示的相應(yīng)數(shù)值,但是至少 15cm3
通常情況下,充砂型防爆電器設(shè)備內(nèi)部可能出現(xiàn)的密封外殼的內(nèi)容積不要大于30cm3。
這里應(yīng)該特別指出的是,盡管充砂型防爆電器設(shè)備的適用電壓等級(jí)不應(yīng)該超過(guò)1000V,但是,還是列出了大于1000V的可能出現(xiàn)的電壓。這主要是考慮到,當(dāng)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)可造成內(nèi)部局部的電壓升高,以及有一些設(shè)備在起動(dòng)時(shí)需要激勵(lì)的高壓脈沖電壓(例如熒光燈起動(dòng)器或觸發(fā)器)。因此,在選擇電壓等級(jí)確定最短距離時(shí),設(shè)計(jì)人員應(yīng)該估計(jì)充砂型電氣設(shè)內(nèi)可能發(fā)生的故障工況以及一些設(shè)備的特殊情況,并計(jì)算和評(píng)估這種情況下可能產(chǎn)生的過(guò)壓。
4.溫度限制
在確定充砂型防爆電器設(shè)備的溫度組別時(shí),不僅要考慮設(shè)備外殼的表面溫度,而且還要考慮外殼內(nèi)部填充材料5mm深處的溫度。在考慮這些溫度時(shí),設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分估計(jì)到可能發(fā)生的故工況對(duì)溫度造成的影響。
在充砂型防爆電器設(shè)備中,設(shè)計(jì)人員應(yīng)該設(shè)置限溫保護(hù)裝置,防止設(shè)備內(nèi)部的溫度超過(guò)規(guī)定值。
溫保護(hù)裝置可以采用熱電偶等感溫元件作為傳感器,當(dāng)檢測(cè)的溫度接近規(guī)定值時(shí),限溫裝置發(fā)生;聲光報(bào)警,并切斷電源;也可以采用熱熔斷器作為保護(hù)元件,此時(shí),熱熔體應(yīng)該密封在玻璃或口瓷制成的外殼內(nèi)。
5.預(yù)期故障短路電流
當(dāng)充砂型
防爆電器設(shè)備的供電電壓不超過(guò)250V時(shí),它的預(yù)期故障短路電流不應(yīng)該大于1500A。
但是,在高壓的情況下,這個(gè)預(yù)期故障短路電流可能會(huì)大于1500A。
在充砂型防爆電器設(shè)備的電路中,設(shè)計(jì)人員可以設(shè)置一個(gè)限流環(huán)節(jié),用來(lái)限制預(yù)期故障短路電流R大于熔斷器的最大分?jǐn)嗄芰Α@纾菏褂秒娮杵骶涂梢宰鳛檫@樣的限流環(huán)節(jié)。此時(shí),電阻器的額定值應(yīng)該為:
1.額定電流:1.5×1.71;
2.額定功率:1.5×(1.71)2R;
3.施加的最大電壓:
其中L——熔斷器熔斷體的額定電流(A);
R—限流環(huán)節(jié)電阻器的電阻值(Q);
u—設(shè)備的最高電壓(V)。
當(dāng)使用電阻器來(lái)限制預(yù)期故障短路電流時(shí),有關(guān)電阻器電阻值的相關(guān)計(jì)算。