Испытания с использованием искрообразующего механизма

10.1.4.1 Испытание цепи

Для испытуемой электрической цепи выбирают параметры, которые с наибольшей вероятностью способны вызвать воспламенение взрывоопасной смеси, с учетом допусков в соответствии с разделом 7 и 10 % колебания сетевого напряжения.

Искрообразующий механизм должен включаться во все точки испытуемой цепи, в которых считают возможным появление обрыва или замыкания. Испытания цепи должны проводиться в нормальном режиме работы, а также с одним или двумя повреждениями в зависимости от уровня искробезопасной цепи в соответствии с разделом 5, и с максимальными значениями подсоединяемой емкости (С _o) или индуктивности (L _o), или отношения индуктивности к сопротивлению (L _o/ R _o), на которые рассчитано электрооборудование.

Каждую цепь испытывают при следующем числе оборотов с допуском % держателя проволочек в искрообразующем механизме:

a) для цепей постоянного тока - 400 оборотов (5 мин), по 200 оборотов на каждой полярности;

b) для цепей переменного тока - 1000 оборотов (12,5 мин);

c) для емкостных цепей - 400 оборотов (5 мин), по 200 оборотов на каждой полярности. Конденсатор должен иметь достаточно времени для повторной зарядки (по меньшей мере 3-кратную постоянную времени). Обычное время перезарядки - около 20 мс, а когда этого недостаточно, время можно увеличить, сняв одну или более проволок или замедлив скорость вращения искрообразующего механизма. Если проволочки сняты, число оборотов необходимо увеличить, чтобы сохранить то же число искрений.

После каждого испытания, проведенного в соответствии с перечислениями а), b) или с), необходимо проводить калибровку искрообразующего механизма. Если калибровка не соответствует требованиям 10.1.3.2, испытания данной цепи на воспламенение должны быть признаны недействительными.

10.1.4.2 Коэффициенты искробезопасности

Примечание - Цель применения коэффициента искробезопасности - гарантировать, что испытание или оценку искробезопасности проводят для цепи, которая с большей вероятностью вызовет воспламенение, чем первичная цепь, или что первичную цепь испытывают в более легковоспламеняющейся взрывоопасной смеси. В основном нельзя добиться точного соответствия между разными методами получения определенного коэффициента искробезопасности, но указанные ниже методы дают приемлемый выбор.

Коэффициента безопасности 1,5 достигают одним из следующих методов:

a) увеличение напряжения сети до 110 % (с учетом колебания сети) от номинального значения или установка напряжения батарей, источников питания и устройств, ограничивающих напряжение, на максимальном уровне в соответствии с разделом 7, тогда

1) для индуктивных и омических цепей уменьшают сопротивление ограничительного резистора для увеличения тока испытуемой цепи до значения, равного 1,5-кратному значению тока повреждения. Если коэффициент искробезопасности 1,5 не может быть достигнут таким способом, то увеличивают напряжение;

2) для емкостных цепей напряжение испытуемой цепи увеличивают до значения, равного 1,5-кратному значению напряжения повреждения. Как вариант, когда с конденсатором используется неповреждаемый токоограничительный резистор, конденсатор рассматривают как батарею, а цепь - как омическую.

При использовании для оценки характеристик из приложения А (см. рисунки А.1-А.6 или таблицы А.1 и А.2) следует применять этот же метод;

b) использование более легко воспламеняемых испытательных смесей в соответствии с таблицей 8.

Если необходим коэффициент безопасности 1,0, используют испытательную смесь, указанную в таблице 7.

Испытания

10.1.5.1 Общие требования

Испытания с использованием искрообразующего механизма должны проводиться в режимах, представляющих наибольшую опасность воспламенения. Так, например, для простых цепей, которым соответствуют приведенные на рисунках А.1-А.6 характеристики искробезопасности, наиболее опасными являются испытания в режиме короткого замыкания. Для более сложных цепей условия могут измениться, и испытания в режиме короткого замыкания могут оказаться менее опасными. Например, для источников питания стабилизированным напряжением и с ограничением тока наиболее опасные условия обычно имеют место, когда последовательно с выходом источника питания включен резистор, ограничивающий ток до максимального значения, которое не вызывает снижения напряжения.

Примечание - Нелинейные источники питания требуют специального рассмотрения.

10.1.5.2 Цепи с индуктивностью и емкостью

Если цепь содержит емкость и индуктивность, то при ее оценке по характеристикам искробезопасности на рисунках А.1-А.6 могут возникнуть трудности, например, когда энергия, запасенная в конденсаторе, может усилить источник питания дросселя.

Если общая индуктивность или емкость по результатам оценки в соответствии с требованиями раздела 5 составляет менее 1 % от допустимого значения по кривым воспламенения или таблицам в приложении А, тогда максимальную допустимую емкость или индуктивность можно принять равной допустимому значению по кривым на рисунках или таблицам.

Соответствие цепи требованиям определяют одним из следующих методов:

a) испытание с комбинацией емкости и индуктивности, или

b) для линейных цепей (с ограничением активного тока)

- для распределенной индуктивности и емкости, например, как в кабеле, принимают значения L и С, определенные по кривым воспламенения и таблицам, приведенным в приложении А;

- для цепей, содержащих до 1 % индуктивности или емкости, определенных в соответствии с требованиями раздела 5 в сочетании с кабелем, принимают значения L и С, определенные по кривым воспламенения и таблицам из приложения А;

- для подключения комбинированной индуктивности и емкости, значения которых составляют более 1 % от допустимого значения (без кабеля), принимают значения L и С до 50 % от значений, определенных по кривым воспламенения и таблицам из приложения А с коэффициентом безопасности 1,5 по току или напряжению.

10.1.5.3 Защита, шунтирующая цепь на короткое замыкание

После того, как выходное напряжение стабилизируется, цепь должна быть не способна вызывать воспламенение при условиях, указанных в разделе 5, в электрооборудовании с соответствующим уровнем цепи. В дополнение к этому, если вид защиты основан на срабатывании закорачивающей перемычки при других неисправностях в цепи, проходная энергия перемычки во время срабатывания не должна превышать следующие значения для соответствующей группы оборудования:

- 20 мкДж - группа IIС;

- 80 мкДж - группа IIВ;

- 160 мкДж - группа IIА;

- 260 мкДж - группа I.

Поскольку стандартные искрообразующие механизмы не приспособлены для проведения испытаний искробезопасности электрических цепей с защитой, шунтирующей цепь на короткое замыкание, определение выделившейся в разряде энергии проводят, например, осциллографическими измерениями.

Примечание - Метод выполнения этого испытания изложен в приложении Е.

10.1.5.4 Результаты испытаний

Воспламенение не должно произойти ни в одной серии испытаний и ни в одной точке, выбранной для испытаний.

Температурные испытания

Все данные по температурам должны базироваться на эталонной температуре окружающей среды, равной 40 °С, или на максимальной температуре окружающей среды, обозначенной в маркировке электрооборудования. Испытания, базирующиеся на эталонной температуре, можно проводить при любой температуре окружающей среды от 20 °С до эталонной температуры. Разность между температурой окружающей среды, при которой проводят испытания, и эталонной температурой необходимо прибавить к измеренной температуре, если только элемент не имеет нелинейные температурные характеристики, например батареи. Если превышение температуры измеряют при эталонной температуре окружающей среды, то при определении температурного класса следует использовать полученное значение.

Температуру можно измерять любым способом. Измерительный элемент не должен значительно снижать измеряемую температуру.

Допустимым является следующий метод измерения превышения температуры обмоток:

- измеряют сопротивление обмотки и регистрируют температуру окружающей среды;

- прикладывают испытательный ток или токи, измеряют максимальное сопротивление обмотки и регистрируют температуру окружающей среды при измерениях;

- рассчитывают превышение температуры по следующей формуле

где t - превышение температуры, К;

r - сопротивление обмотки при температуре окружающей среды t₁, Ом;

R - максимальное сопротивление обмотки после приложения испытательного тока в конце испытаний, Ом;

t₁ - температура окружающей среды при измерениях r, °С;

t₂ - температура окружающей среды при измерениях R, °С;

k - величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления обмотки при 0 °С, которая, например, для меди равна 234,5 К.