---

(Измененная редакция, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Справочное

РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА ИСКРОБЕЗОПАСНОСТИ ВЫХОДНЫХ ЦЕПЕЙ БЛОКОВ
ИСКРОЗАЩИТЫ НА СТАБИЛИТРОНАХ (БИС)

Приведенная оценка искробезопасности применима для безреактивных и индуктивных цепей с блоками БИС.

Условные обозначения, применяемые при расчетной оценке искробезопасности;

R1 - сопротивление ограничительного резистора, установленного до стабилитрона, Ом;

R2 - сопротивление балластного резистора, установленного после стабилитрона, Ом;

К = —

Нк - кратность напряжения - отношение максимально возможной при аварийном режиме электрооборудования ЭДС (Е), попадающей на вход блока защиты, к порогу его срабатывания (ист). Для цепей выпрямленного тока Е равно амплитудному значению ЭДС источника тока;

в-^

—і + -ч - кратность сопротивлений - отношение сопротивления балластного резистора к сумме сопротивлений ограничительного и балластного резистора;

L - индуктивность элементов искроопасной цепи, устанавливаемых до БИС, Г;

Кэ_кв " индуктивность цепи без защиты - эквивалентной по воспламеняющей способности цепи БИС, Г;

L

Ь = —

- - кратность индуктивностей - отношение индуктивностей эквивалентной и испытуемой цепей;

1. - воспламеняющий ток для рассчитываемой цепи БИС, А;

10. 1*о - воспламеняющий ток безреактивной и индуктивной цепи без БИС, с Э Д С источника, равной напряжению на разрядном промежутке цепи,

зашунтированной стабилитроном (эквивалентная цепь), А;

= —

- - кратность токов - отношение воспламеняющего тока эквивалентной цепи (безреактивной цепи Э Д С источника E = ист) к воспламеняющему току цепи с блоком защиты. Применение БИС наиболее эффективно при К > 2.

Для определения воспламеняющих токов на выходе БИС необходимо знать: значение максимально возможной Э Д С, попадающей на блок защиты; значение напряжения стабилизации (порога срабатывания) блока защиты; значения воспламеняющих токов эквивалентных цепей согласно характеристикам искробезопасности (см. приложение 3);

для схемы БИС, приведенной на черт. 1а в обязательном приложении 1 (с резисторами Ri и R2), дополнительно необходимо определить кратность сопротивлений;

для индуктивных цепей значение индуктивности элементов, установленных до БИС.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1. Для блока искрозащиты без балластного резистора R2 = 0 (черт. 1в приложения 1) при безреактивном характере цепи расчет сопротивления Ri производится следующим образом:

определяется Е на входе БИС;

выбирается напряжение срабатывания стабилитрона ист;

определяется кратность напряжений К;

задается значение безразмерного коэффициента а = 1, вычисляется значение К■ а;

4

по черт. 1 определяется кратность токов ; ;

по характеристикам искробезопасности, приведенным в справочном приложении 3, для напряжения, равного порогу стабилизации ист, определяется значение тока 1_о;

сопротивление резистора Ri определяется по формуле

где Ki - коэффициент искробезопасности.

Полученное значение Ri проверяется по допустимой нагрузке стабилитрона

где 1ст доп - допустимый ток через стабилитрон с учетом коэффициента нагрузки, А.

1. 1. Для определения воспламеняющего тока безреактивных цепей находят кратность напряжений К, соответствующую ей кратность токов по черт. 1. Затем по характеристикам искробезопасности для безреактивных цепей при напряжении, равном порогу стабилизации, определяют значение тока Io. Зная последнее и кратность токов, рассчитывают искомый воспламеняющий ток для цепи с защитой. Поделив значение воспламеняющего тока на Ki, определяют искробезопасный ток.

2. Расчет сопротивления резистора Ri при включении индуктивности в искроопасную

цепь и R2 = 0 производится в следующем порядке:

определяются значения Е, ист, К;

задаются три произвольных значения безразмерного коэффициента а;

при помощи зависимостей кратности индуктивностей и токов от величины коэффициента а черт. 2 для данного значения К находят соответствующую кратность эквивалентной и действительной индуктивности В, а по кривой 19 черт. 2 для выбранных значений а определяют кратность токов

по характеристике искробезопасности для безреактивной цепи для значения E = ист находят величину тока 1_о;

зная 1о и кратность токов, находят значение 1о* для каждого из выбранных значений а по формуле

определяют значение эквивалентной индуктивности для каждого из выбранных значений а по формуле

L3KB

используя характеристики искробезопасности для индуктивной цепи, строят графики 1_о * = f(LsKa); точка пересечения графика с зависимостью I = f(L) при Е = ист равна току 1_о*;

по зависимости 19 черт. 2 для найденных значений 1_о и 1_о* определяют окончательное значение величины а.

Находят произведение К■ а и по черт. 1 определяют кратность токов , , а следовательно и искомый воспламеняющий ток;

сопротивление ограничительного резистора определяют по формуле: где Rl - активное сопротивление индуктивного элемента, Ом; полученное значение Ri проверяют по допустимой нагрузке стабилитрона

, Ом,

, Ом.

Зависимость кратности индуктивностей (1-18) м токов (19) от величины коэффициента

а

1 - К = 0,58; 2 - К = 0,73; 3 - К = 0,87; 4 - К = 1,18; 5 - К = 1,39; 6 - К = 1,5; 7 - К = 1,9; 8 - К = 2,25; 9 - К = 3,08; 10 - К = 3,6; 11 - К = 4,5; 12 - К = 4,8; 13 - К = 6,55; 14 - К = = 8; 15 - К = 10,7; 16 - К = 12,5; 17 - К = 16,7; 18 - К = 25; 19 - Io/I* = (а).

Черт. 2

(Измененная редакция, Изм. № 1).

4. Расчет сопротивлений R1 и R2 независимо от величины индуктивности, включенной в

искроопасной цепи, производится в следующем порядке (при условии ):

определяют Е, ист, К;

по характеристикам искробезопасности определяется искробезопасный ток I_o при Е = Ucm;

определяется сопротивление

, Ом.

Максимум выделяемой на нагрузке мощности обеспечивается при

R1 > R2(K - 1), Ом.

1. 1. При включении индуктивных элементов после БИС, рассчитанного приведенным выше способом, значения воспламеняющих токов определяются по характеристикам искробезопасности для соответствующего напряжения и индуктивности.

2. Искробезопасный ток безреактивной цепи при заданных (выбранных) значениях Ri и R2

В< —

при выполнении условия К определяется в следующем порядке:

определяют значения В и К;

определяют величину вспомогательного параметра

по величине Х (черт. 3) определяют кратности токов [ (зависимость I) и напряжений

U р_

(зависимость 2);

по величине Е и кратности напряжений определяют Up;

по характеристикам искробезопасности I - Е определяют ток эквивалентной цепи Іо при Е

= UP^;

по кратности токов и величине Іо определяют воспламеняющий ток I в цепи БИС, деление которого на коэффициент искробезопасности Ki дает искробезопасный ток.

^-1

Зависимость кратности токов (1) и напряжений (2) от параметра £"(]-£)

Черт. 3

(Измененная редакция, Изм. № 1).

4.1. Для цепи, рассчитанной таким образом, при включении индуктивных элементов в искроопасную цепь, искробезопасный ток уменьшается на 30 % от рассчитанного независимо от величины индуктивности.

(Введен дополнительно, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Рекомендуемое

Дополнительные искрообразующие механизмы

Для испытания искробезопасных цепей, параметры которых находятся вне области применения унифицированного искрообразующего механизма, рекомендуются к применению дополнительные искрообразующие механизмы прерывистого контактирования (II типа) и механизм с разрывом проволоки (III типа).

Предельные параметры испытуемых цепей в зависимости от типа искрообразующего механизма приводятся в табл. 1.

Таблица 1

Искрообразующий механизм прерывистого контактирования (черт. 1) состоит из вращающегося металлического диска, по окружности которого расположены 10 оцинкованных стальных проволочек диаметром 0,4 мм. В качестве неподвижного электрода

служит стальная пилочка толщиной 0,25-0,3 мм с высотой зуба 0,4-0,5 мм. Свободная длина оцинкованной стальной проволочки составляет примерно 25 мм. Пилочка жестко закреплена в двух точках на специальной скобе. Расстояние между точками закрепления составляет примерно 70 мм, радиус закругления пилочки - примерно 100 мм. При подсчете числа искрений каждое контактирование с пилочкой учитывается как одно искрение. Частота вращения подвижных контактов - около 40^60 об/мин. В случае использования данного механизма для испытаний емкостных цепей должно быть исключено постоянное соприкосновение нескольких стальных проволок с диском пилы. Например, можно установить определенное число стальных проволок для того, чтобы достичь полной зарядки емкости в интервалах между отдельными сериями искр. При оценке емкостных цепей регистрируется каждое соприкосновение стальной проволоки с диском пилы как одно искрение.

Искрообразующий механизм с разрывом проволоки состоит из двух пар роликов (черт. 2). Ролики каждой пары прижимаются друг к другу. Скорость вращения верхней пары роликов в 4 раза меньше скорости вращения нижней пары.

Медная луженая проволока диаметром 0,26 мм с барабана и верхней пары роликов подается на нижнюю пару роликов через стеклянную колбочку, промываемую взрывчатой газовой смесью. Проволока после выхода из колбочки захватывается нижней парой роликов и, вследствие разности скоростей вращения верхних и нижних роликов, рвется в колбочке.

Исследуемая цепь подключается к нижней и верхней паре роликов. Замыкание цепи происходит вне колбочки в момент соприкосновения с нижней парой роликов. Размыкание цепи происходит во взрывчатой смеси в момент разрыва проволоки в колбочке. Скорость размыкания контактов - от 0,2 до 3,0 м/с. Материал контактов - медная луженая проволока диаметром 0,26 мм.

Частота искрений - от 1 до 30 в секунду.

При скорости размыканий контактов 0,6 м/с:

время замкнутого состояния цепи - около 10 мс,

время разомкнутого состояния цепи - около 114 мс.

Сопротивление двух пар роликов и зажатой между ними медной луженой проволоки диаметром 0,26 мм перед ее разрывом - не более 0,03 Ом. Расход взрывоопасной смеси регулируется от 2 до 15 см³/с.

Кинематическая схема искрообразующего механизма прерывистого контактирования

1 - подвижный контакт; 2 - неподвижный контакт; 3 - диск подвижного контакта; 4 - пластина неподвижного
контакта; 5 - крепежный болт подвижного контакта; 6 - вращающийся вал подвижного контакта; 7 - крепежная
стойка неподвижного контакта

Черт. 1

Кинематическая схема устройства искрообразующего механизма с разрывом
проволоки

К испытуемой цепи

1 - барабан с проволокой; 2 - ролики подающие диаметром 50 мм; 3 - индикатор взрывов смеси; 4 - взрывная
колбочка и проволока; 5 - ролики принимающие; 6 - короб для проволочек

Черт. 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Справочное

АКТИВИЗАЦИЯ КОНТРОЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ ПОВЫШЕНИЕМ
ДАВЛЕНИЯ

В качестве контрольных могут использоваться водородо-кислородные смеси, состав которых устанавливается в соответствии с таблицей. При этом в случае использования искрообразующего механизма 1-го типа давление смеси во взрывной камере устанавливается 0,22 МПа, а для искрообразующего механизма 2 или 3-го типов - 0,3 Мпа.