Испытание энергии переходного процесса

Е.1 Принцип

Если в цепи могут возникнуть напряжение и ток переходного процесса, тогда допустимы значения напряжения и тока выше значений, приведенных в приложении А, при условии, что может быть показано, что энергия переходного процесса, способная вызвать воспламенение взрывоопасной атмосферы, ограничена значениями, указанными в 10.1.5.3. В качестве примера можно рассмотреть случай, когда источник питания, в котором используется последовательное полупроводниковое токоограничительное устройство, регистрирует большой ток и отключается, но при этом ток кратковременного переходного процесса передается на нагрузку. Другой пример, когда цепь индикации напряжения включает тиристор, подключенный параллельно нагрузке, но высокое напряжение может короткое время присутствовать на нагрузке до того, как сработает тиристор.

Цепь должна испытываться с теми повреждениями, которые применяются в соответствии с 5.1 и дают наиболее опасные значения энергии в условиях, приведенных в указанном пункте.

Примечание - Возникновение наиболее неблагоприятных условий при максимальном напряжении необязательно. Необходима также оценка более низкого напряжения.

Принцип этого испытания заключается в измерении энергии в течение периода времени, когда напряжение и ток будут превышать значения, приведенные в приложении А, или значения, которые не являются воспламеняющими при испытании с применением искрообразующего механизма в соответствии с 10.1.

Е.2 Испытание

Энергия, которая может выделиться во взрывоопасную газовую среду, должна быть измерена по мощности и времени за период, когда значения напряжения и тока превышают значения, приведенные в приложении А, или значения, о которых известно, что они не вызывают воспламенение при испытании с применением искрообразующего механизма.

Цепь должна быть испытана при самой неблагоприятной нагрузке при повреждениях в соответствии с 5.1. Если цепь питает внешнее устройство (например, когда источник питания с последовательно установленным полупроводниковым токоограничивающим устройством подает энергию со своих выходов на другое устройство, установленное во взрывоопасной газовой атмосфере), тогда создающей наихудшие условия нагрузкой может быть любая нагрузка от нагрузки холостого хода до короткого замыкания.

В качестве примера можно привести следующий: если источник питания вырабатывает напряжение 15 В в условиях холостого хода и снабжен последовательно установленным полупроводниковым токоограничивающим устройством, которое срабатывает, когда ток превышает 1 А, ожидается, что цепь при подключении к стабилитрону с наиболее неблагоприятной нагрузкой примерно 14,5 В создаст короткий переходный режим стоком выше 1 А до того, как сработает токовый выключатель. Стабилитроны с более низким напряжением, чем указанное выше, также необходимо испытывать.

Для подгруппы IIА максимально допустимый ток при 14,5 В равен 3,76 А (по таблице А.1).

Поэтому при испытании необходимо измерить произведение напряжения и тока в течение времени, когда ток будет превышать 3,76 А. Испытательная установка и ожидаемые напряжение и ток, регистрируемые цифровым осциллографом, должны быть, как показано на рисунках Е.1 и Е.2

В этом случае энергия переходного процесса должна рассчитываться путем измерения тока до стабилитрона (с помощью измерительной скобы) и напряжения на стабилитроне. Затем можно измерить серию токовременных характеристик для каждого значения тока стабилизации и определить зону под кривой зависимости «напряжение × ток» от времени. Таким образом может быть определена зона под кривой до падения тока до значения, ниже которого он считается неспособным вызывать воспламенение. Это испытание энергии переходного процесса.

В других случаях самой неблагоприятной нагрузкой может быть переменный резистор. В этом случае ряд токовременных характеристик может быть получен для каждой омической нагрузки практически от короткого замыкания до значения сопротивления менее U _o/ I _o, и интеграл мощности и времени, приложенный к резистору, может затем использоваться для расчета мощности переходного процесса. В качестве нагрузки можно использовать конденсатор или дроссель, в зависимости от указанных выходных параметров.

Напряжение и ток следует измерять скоростным запоминающим осциллографом, способным обеспечить скорость временной развертки менее 1 мкс наделение. Испытательное оборудование и его подключение к испытуемой цепи должны оказывать минимальное влияние на измеряемые величины. Рекомендуется использовать датчики тока и каналы измерения напряжения с высоким сопротивлением, а также ртутный качающийся выключатель, так как он создает двусторонний механизм с низким контактным сопротивлением, но можно использовать и другие эквивалентные выключатели.

1 - испытуемая цепь; 2 - нагрузка; 3 - ртутный выключатель; 4 - вольтметр высокого сопротивления; 5 - щуп для измерения величины тока

Рисунок Е.1 - Пример испытуемой цепи

1 - ток I, максимально допустимый в соответствии с испытанием на искробезопасность и оценкой по приложению А; 2 - передаваемая энергия (Дж) - напряжение V (В) × заштрихованный участок кривой (А, с)

Рисунок Е.2 - Пример выходного сигнала

Приложение F
(обязательное)

Варианты зазоров для смонтированных печатных плат и разделение элементов

F.1 Общие требования

В соответствии с настоящим приложением зазоры для токопроводящих деталей допускается уменьшать по сравнению со значениями, приведенными в таблице 5 настоящего стандарта. Это приложение применяют, когда в условиях степени загрязнения не более 2 (по МЭК 60664-1) электрические зазоры оценивают:

- в смонтированных печатных платах;

- в разделительных элементах, за исключением трансформаторов, соответствующих таблице F.1 или F.2, в зависимости от уровня искробезопасной цепи.

Примечание - Общие требования к зазорам для токопроводящих деталей приведены в разделе 6.3

настоящего стандарта. Они основаны, главным образом, на степени загрязнения 3. Считается, что двойная или усиленная изоляция в соответствии с МЭК 60664-1 соответствует требованиям к искробезопасному разделению для уровней искробезопасной цепи «ia» и «ib».

Для печатных плат, реле и оптронов, когда степень загрязнения 2 обеспечена условиями монтажа, оболочкой или покрытием, защищающим от попадания пыли и влаги, могут применяться менее жесткие требования к конструкции данного приложения. Эти требования применяются в соответствии с МЭК 60664-1 «Выбор изоляции для оборудования в низковольтных системах». Данные, приведенные в таблице F.1, действительны для категории перенапряжения III/II (силовые/другие цепи), материала изоляции группы IIIа/b, степени загрязнения 2 (без конденсации во время работы). В этом альтернативном методе использован выбор изоляции.

F.2 Управление загрязнением

Если печатные платы или разделительные элементы находятся в условиях степени загрязнения 2 или менее, применяют уменьшенные зазоры:

- для цепей уровней «ia» и «ib» - в соответствии с таблицей F.1;

- для цепей уровня «ic» - в соответствии с таблицей F.2.

Снижение загрязнения степени 2 достигается при выполнении следующих условий:

- установка печатных плат или разделительных элементов внутри оболочки, степень защиты которой соответствует условиям эксплуатации и минимально равна IP54 в соответствии с МЭК 60529.

Оболочка должна удовлетворять всем требованиям к оболочкам МЭК 60079-0 для оболочек со степенью защиты не менее IP54, или

- применение конформного покрытия типа 1 или 2 в соответствии с МЭК 60664-3; или

- монтаж в контролируемой среде с достаточно низким загрязнением; в этом случае требуемые условия монтажа должны быть дополнительно указаны в документации изготовителя, а знак «X» должен быть добавлен к маркировке (см. МЭК 60079-0, раздел 29).

F.3 Зазоры для печатных плат и разделение элементов

F.3.1 Уровни «ia» и «ib»

Для уровней «ia» и «ib» зазоры в соответствии с таблицей F.1 могут применяться в случаях, указанных в разделе F.1, при выполнении следующих требований:

- категория перенапряжения цепей должна быть I/II/III (силовые/другие цепи) в соответствии с МЭК 60664-1. Это требование должно быть дополнительно указано в документации от изготовителя как условие монтажа. К маркировке электрооборудования добавляют знак «X» (см. МЭК 60079-0, раздел 29.2, перечисление i);

- материал изоляции печатной платы или разделительных элементов должен относиться к группе IIIа/b, как указано в МЭК 60664-1.

Разделения, соответствующие таблице F.1, считают неповреждаемыми, и они не должны повреждаться до низкого сопротивления. Однако, если применяют дублирование элементов (например, два конденсатора, установленные последовательно), разделение менее полного значения, но более или равное половине значения по таблице F.1, рассматривают как одно учитываемое повреждение. Никакие другие повреждения не допускаются.

Разделения под покрытием, через заливочный компаунд и через твердую изоляцию должны пройти типовые и контрольные испытания в соответствии с МЭК 60664-1 и МЭК 60664-3, а для электрических зазоров и путей утечки типовые или контрольные испытания не требуются. Поскольку контрольные испытания можно проводить только с гальванически разделенными цепями, допускается включать специальные испытательные проводники в конструкцию печатной платы, чтобы подтвердить эффективность метода изготовления (нанесение покрытия, заливка).

Типовые испытания должны проводиться с учетом наиболее неблагоприятных условий окружающей среды, заявленных для оборудования, например максимальной и минимальной температур.

Сложные разделения в соответствии с 6.3.6 по таблице F.1 не определяют.

F.3.2 Уровень «ic»

Для уровня «ic» уменьшение разделительных расстояний в соответствии с таблицей F.2 допускается при выполнении следующих требований:

- если номинальное напряжение рассматриваемого электрооборудования или любой части электрооборудования не превышает максимальное значение 60 В, никакие требования к разделительным расстояниям в дополнение к требованиям общих промышленных стандартов не применяются. Электрические зазоры и длина пути утечки электрооборудования с максимумом номинального напряжения от 60 до 375 В должны соответствовать значениям из таблицы F.2;

- необходимо предусмотреть внутреннюю или внешнюю защиту электрооборудования от напряжения переходного процесса на зажимах питания электрооборудования. Эта защита должна ограничить напряжение переходного процесса максимально до 140 % от максимального значения 60, 90, 190 или 375 В в зависимости от номинального напряжения оборудования. Если используют внешнюю защиту, оборудование должно быть маркировано знаком «X» (см. МЭК 60079-0, раздел 29) и соответствующая информация должна быть указана в документации (см. раздел 13).

Таблица F.1 - Электрические зазоры, пути утечки и разделения для уровней «ia» и «ib» при применении защиты от загрязнения и выполнения специальных требований к материалу и монтажу

Номинальное напряжение изоляции, эффективное напряжение переменного тока или напряжение постоянного тока, В (примечания 1 и 5)	Электрический зазор и длина пути утечки по воздуху, мм (примечание 2)		Зазор через заливочный компаунд, мм	Зазор через твердую изоляцию, мм	Зазор под покрытием, мм Тип покрытия 1 (примечание 4)	Зазор под покрытием, мм Тип покрытия 2 (примечание 4)
	для категорий напряжения (примечание 3)
	III	I/II	I/II/III	I/II/III	III	I/II	I/II/III
10	0,5	0,2	0,2	0,2	0,5	0,2	0,2
20	0,5	0,2	0,2	0,2	0,5	0,2	0,2
30	0,5	0,2	0,2	0,2	0,5	0,2	0,2
40	0,5	0,2	0,2	0,2	0,5	0,2	0,2
50	0,5	0,2	0,2	0,2	0,5	0,2	0,2
100	1,5	0,32	0,2	0,2	0,75	0,32	0,2
150	3,0	1,30	0,2	0,2	1,5	0,65	0,2
300	5,5	3,20	0,2	0,2	2,75	1,6	0,2
600	8,0	6,40	0,2	0,2	4,0	3,2	0,2
Примечания 1 Скачки напряжения - на основе серии R10. Фактическое рабочее напряжение может превышать приведенное в таблице значение на 10 %. 2 Включая компоненты и части печатной платы. 3 Категория перенапряжения в соответствии с МЭК 60664-1. 4 Тип покрытия в соответствии с МЭК 60644-3. 5 Включая повторяющееся максимальное напряжение, например, для преобразователей постоянного тока, но напряжения переходного процесса не учитывают.

Таблица F.2 - Электрические зазоры, пути утечки и разделения для уровня «ic» при применении защиты от загрязнения оболочкой или с помощью специальных условий монтажа

Напряжение (максимальное значение), В	Электрический зазор, мм	Зазор через заливочный компаунд, мм	Зазор через твердую изоляцию, мм	Длина пути утечки по воздуху, мм	Длина пути утечки под покрытием, мм	Сравнительный индекс трекингостойкости (СИТ)
10	-	-	-	-	-	-
30	-	-	-	-	-	100
60	-	-	-	-	-	100
90	0,4	0,15	0,15	1,25	0,3	100
190	0,5	0,3	0,3	1,5	0,4	175
375	1,25	0,3	0,3	2,5	0,85	175
>375	*	*	*	*	*	*
Примечания 1 Для зазоров, отмеченных знаком «-», дополнительные требования не применяются; знаком «*» - значения зазоров до настоящего времени не определены. 2 Подтверждение соответствия требованиям к СИТ для изоляционных материалов должен представить изготовитель. Для напряжений до 10 В указывать СИТ изоляционных материалов не требуется.

Приложение G
(справочное)