---

ПРИЛОЖЕНИЕ А.1

(справочное)

Дополнительные сведения по конструированию и оценке искробезопасности электрооборудования

А1.1 Блок искрозащиты на стабилитронах

А1.1.1 Блок искрозащиты на стабилитронах (БИС) представляет собой узел законченной конструкции, удовлетворяющей требованиям настоящего стандарта. Он служит в качестве разделительного элемента между искробезопасными и искроопасными цепями. БИС состоит из шунтирующих стабилитронов и последовательно включенных резисторов или резисторов и предохранителей (рисунок А1.1). Все элементы БИС должны представлять собой единый неразборный блок, залитый компаундом, устойчивым в условиях эксплуатации.

А1.1.2 На переменном токе применяют схему БИС со встречновключенными стабилитронами (рисунок А1.1б).

А1.1.3 В частном случае в БИС может отсутствовать балластный резистор R2 (рисунок А1.1в).

A1.1.4 Мощность, рассеиваемую резистором R1, определяют исходя из режима с захороненными стабилитронами. Мощность, рассеиваемую резистором R2, определяют по формуле

_{, (А1.1)}

где U - напряжение на стабилитроне VI, В.

A1.1.5 Цепь БИС, не содержащая предохранителя или резистора, должна заземляться.

А1.1.6 Допускается не заземлять цепь блока искрозащиты при условии, что пути утечки и электрические зазоры между связанными с ним искроопасными цепями и землей не ниже значений, указанных в таблице 4 настоящего стандарта.

A1.1.7 Искробезопасность электрических цепей с взрывозащитой уровней ib и ic обеспечивается БИС (рисунки A1.1a, A1.1б, A1.1в), имеющими гальваническую связь точек 1,2 с сетевыми трансформаторами общего назначения, удовлетворяющими условиям эксплуатации.

А1.1.8 Искробезопасность электрических цепей с уровнем взрывозащиты ia обеспечивается БИС (рисунки A1.1г, A1.1д), устанавливаемыми вне взрывоопасных помещений, имеющими связь точек 1,2 с сетевыми трансформаторами общего назначения, конструкция и электрические параметры которых удовлетворяют условиям эксплуатации.

А1.1.9 Устройство для присоединения БИС (по А1.1.8) к заземлению должно дублироваться и, совместно с заземляющим проводом, рассчитываться на 10-кратный номинальный ток предохранителей, установленных в БИС. Они должны выдерживать механические нагрузки, возможные в условиях эксплуатации.

A1.1.10 В БИС (рисунок А1.1д) напряжение срабатывания стабилитронов V1, V2 должно быть выше, чем стабилитронов V3, V4, а мощность, рассеиваемую резисторами R1, R2, рассчитывают по формуле

_{, (А1.2)}

где DU²- разность напряжений срабатывания стабилитронов V1, V2 u V3, V4, В;

R - сопротивление резисторов R1, R3, Ом.

а - схема блока с балластным резистором, б - схема блока с балластным резистором для переменного тока, в - схема блока без балластного резистора, г - схема блока переменного тока с балластными резисторами и заземленной средней точкой стабилитронов; д - схема блока для переменного тока с балластными резисторами, с дублированием стабилитронов и заземленной их средней точкой; 1-2 - к искроопасной цепи; 3-4 - к искробезопасной цепи,

V1, V2, V3, V4 - шунтирующие стабилитроны; F1, F2 - предохранители; R1, R3 - токоограничительные резисторы; R2, R4 - балластные резисторы

Рисунок А1.1. Принципиальные электрические схемы блоков искрозащиты на стабилитронах

A1.1.11 БИС по A1.1.7 и А1.1.8 должны быть рассчитаны на попадание в точки 1, 2 напряжения сети. Расчетная оценка искробезопасности выходных цепей БИС приведена в А1.2.

А1.2 Расчетная оценка искробезопасности выходных цепей блоков искрозащиты на стабилитронах (БИС)

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

А1.2.1 Условные обозначения, применяемые при расчетной оценке искробезопасности:

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

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

К = Е/U_ст- кратность напряжений - отношение максимально возможной при аварийном состоянии электрооборудования ЭДС (Е), попадающей на вход блока защиты, к порогу его срабатывания (U_ст). Для цепей выпрямленного тока Е равно амплитудному значению ЭДС источника тока;

В = R₂/(R₁+ R₂) - кратность сопротивлений - отношение сопротивления балластного резистора к сумме сопротивлений ограничительного и балластного резистора;

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

L_экв- индуктивность цепи без защиты - эквивалентной по воспламеняющей способности цепи БИС, Гн;

b = L_экв/L - кратность индуктивностей - отношение индуктивностей эквивалентной и испытуемой цепей;

I - воспламеняющий ток для рассчитываемой цепи БИС, А;

I₀, I₀^*- воспламеняющие токи безреактивной и индуктивной цепи без БИС с ЭДС источника, равной напряжению на разрядном промежутке цепи, зашунтированной стабилитроном (эквивалентная цепь), А;

К₁ = I₀/I - кратность токов - отношение воспламеняющего тока эквивалентной цепи (безреактивной цепи, ЭДС источника Е = U_ст) к воспламеняющему току цепи с блоком защиты. Применение БИС наиболее эффективно при К³2.

Для определения воспламеняющих токов на выходе БИС необходимо знать:

- значение максимально возможной ЭДС, попадающей на блок защиты;

- значение напряжения стабилизации (порога срабатывания) блока защиты;

- значения воспламеняющих токов эквивалентных цепей согласно характеристикам искробезопасности (приложение А);

- для схемы БИС (приведенной на рисунке А1.1a (с резисторами R₁и R₂), дополнительно необходимо определить кратность сопротивлений;

- для индуктивных цепей - значение индуктивности элементов, установленных до БИС.

А1.2.2 Для блока искрозащиты без балластного резистора R₂=0 (рисунок А1.1в) при безреактивном характере цепи расчет сопротивления R₁проводят следующим образом:

- определяют Е на входе БИС;

- выбирают напряжение срабатывания стабилитрона U_ст;

- определяют кратность напряжений К;

- задают значение безразмерного коэффициента а = 1, вычисляют значение Ка;

- по рисунку А1.2 определяют кратность токов I₀/I;

- по характеристикам искробезопасности, приведенным в приложении А (рисунок А.1), для напряжения, равного порогу стабилизации U_ст, определяют значение тока L₀;

Рисунок А1.2. Зависимость кратности токов от К и К×а

- сопротивление резистора R определяют по формуле

_{, (А1.3)}

где К₁- коэффициент искробезопасности.

Полученное значение R₁проверяют по допустимой нагрузке стабилитрона

_{, (А1.4)}

где _{- допустимый ток через стабилитрон с учетом коэффициента нагрузки, А.}

А1.2.2.1 Для определения воспламеняющего тока безреактивных цепей находят кратность напряжений К, соответствующую ей кратность токов по рисунку А1.2. Затем по характеристикам искробезопасности для безреактивных цепей (приложение А, рисунок A.1) при напряжении, равном порогу стабилизации, определяют значение тока I₀. Зная последнее и кратность токов, рассчитывают искомый воспламеняющий ток для цепи с защитой. Поделив значение воспламеняющего тока на К_i, определяют искробезопасный ток.

А1.2.3 Расчет сопротивления резистора R₁, при включении индуктивности в искроопасную цепь и R₂= 0 проводят в следующем порядке:

- определяют значения Е, U_ст, К;

- задают три произвольных значения безразмерного коэффициента а;

- при помощи зависимостей кратностей индуктивностей и токов от значения коэффициента а (рисунок А1.3) для данного значения К находят соответствующую кратность эквивалентной и действительной индуктивности В, а по кривой I₀/I₀^*= а на рисунке А1.3 для выбранных значений а определяют кратность токов

K₀ = I₀/I₀^*, (A 1.5)

- no характеристике искробезопасности для безреактивной цепи (приложение А, рисунок А.1) для значения Е = U_стнаходят значение тока I₀;

- зная I₀и кратность токов, находят значение I₀для каждого из выбранных значений а по формуле

I₀^* = I₀/ K₂, (A 1.6)

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

L_экв = BL, (A 1.7)

- используя характеристики искробезопасности для индуктивной цепи (приложение А, рисунки А.7-А.10), строят графики I₀^*= f(L); точка пересечения графика с зависимостью I =f(L) при Е = U_стравна току I₀^*;

- по кривой I₀/I₀^*= а на рисунке А1.3 для найденных значений I₀и I₀^*определяют окончательное значение величины а.

Рисунок А1.3. Зависимость кратностей индуктивностей и токов от значения коэффициента а

Находят произведение К а и по рисунку А1.2 определяют кратность токов

К₁=I₀/I, (А1.8)

а следовательно и искомый воспламеняющий ток;

- сопротивление ограничительного резистора R, Ом, определяют по формуле

_{, (А1.9)}

где R,- активное сопротивление индуктивного элемента, Ом;

полученное значение R, Ом, проверяют по допустимой нагрузке стабилитрона

_{, (А1.10)}

А1.2.4 Расчет сопротивлений R₁и R₂независимо от значения индуктивности, включенной в искроопасной цепи, проводят в следующем порядке (при условии В ³ 1/К):

- определяют Е, U_ст, К;

- по характеристикам искробезопасности определяют искробезопасный ток I₀при Е = U_ст;

- определяется сопротивление R₂, Ом, по формуле

_{, (А1.11)}

Максимум выделяемой на нагрузке мощности обеспечивается при

_{, (А1.12)}

А1.2.4.1 При включении индуктивных элементов после БИС, рассчитанного приведенным выше способом, значения воспламеняющих токов определяют по характеристикам искробезопасности для соответствующих напряжения и индуктивности.

А1.2.5 Искробезопасный ток безреактивной цепи при заданных (выбранных) значениях R₁и R₂при выполнении условия В £ 1/К рассчитывают в следующем порядке:

- определяют значения В и К;

- определяют значение вспомогательного параметра

Х=(К-1)/К(1-В); (А1.13)

- по значению Х (рисунок А1.4 определяют кратности токов I₀/I (зависимость 1) и напряжений U_p/Е (зависимость 2);

- по значению Е и кратности напряжений определяют U_p;

- по характеристикам искробезопасности (приложение А, рисунок А.1) определяют ток эквивалентной цепи I₀при Е == U_p;

- по кратности токов и значению I₀определяют воспламеняющий ток I в цепи БИС, деление которого на коэффициент искробезопасности К дает искробезопасный ток.

А1.2.5.1 Для цепи, рассчитанной таким образом, при включении индуктивных элементов в искроопасную цепь, искробезопасный ток уменьшается на 30% от рассчитанного независимо от величины индуктивности.

А1.3 Активизация испытательных взрывоопасных смесей повышением давления

В качестве испытательных могут использоваться водородно-кислородные смеси, состав которых устанавливается в соответствии с таблицей А1.3.1. При этом в случае использования искрообразующего механизма I типа давление смеси во взрывной камере устанавливают 0,22 МПа, а для искрообразующих механизмов II и III типов - 0,3 МПа. Параметры контрольных цепей выбирают в соответствии с 10.3 и приложением Б.

Рисунок А1.4. Зависимости кратности токов (1) и напряжений (2) от параметра Х=(К-1)/К(1-В)

Таблица А1.3.1