Об оценке искробезопасности электрооборудования, эксплуатируемого при высокой температуре окружающей среды

Ерыгин Александр Тимофеевич; Бондарь Владимир Александрович

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мал.иновский А.К. Электропривод переменного тока с противо-ЭДС в цепи ротора. - М.: РИИС, 1999.

2. Малиновский А.К, С.В. Лебедев, Д.В. Маминов Исследование схемы конденсаторного торможения асин-

хронного двигателя с фазным ротором. - М.: МГГУ ГИАБ, №5, 2001.

3. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в

электроприводе. - М.: Энергия, 1977.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Малиновский Анатолий Кузьмич - профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет. Лебедев Сергей Владимирович - аспирант, Московский государственный горный университет.

Ткаченко Павел Викторович - аспирант, Московский государственный горный университет.

Решетняк Сергей Николаевич - аспирант, Московский государственный горный университет.

УАК 621.3.011.1.

А.Т. Ерыгинн, В.А. Бондарь

ОБ ОЦЕНКЕ ИСКРОБЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРО-ОБОРУАОВАНИЯ, ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО ПРИ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕАЫ

Современные испытания на искробезопасность электрических цепей осуществляются во взрывных камерах, заполненных испытательной взрывоопасной смесью при давлении 0,1 МПа (760 ± 20 мм рт.ст.) и температуре 20-30 0С. Результаты проведенных испытаний на искробезопасность электрических цепей будут справедливы только для данного диапазона температур окружающей среды, при котором будет эксплуатироваться электрооборудование.

В настоящее время современный стандарт [1] не указывает на недопустимость применения искробезопасного электрооборудования при температуре окружающей среды, превышающей ту температуру, при которой происходили типовые испытания на искробезо-пасность электрических цепей. Справедливо было бы проведение испытаний на искробезопасность при температуре испытательной взрывоопасной смеси, равной максимальной температуре окружающей среды, при которой будет эксплуатироваться данное электрооборудование. Однако такой метод испытаний имеет недостатки, связанные с технической трудностью выполнения таких испытаний при различной температуре испытательной взрывоопасной смеси.

В настоящее время положение таково, что разработчики искробезопасной аппаратуры применяют ее при максимальной температуре окружающей среды 150 0С и выше после обычных сертификационных испытаний.

Целью данной работы является доказательство чительного влияния температуры испытательной взрывоопасной смеси на снижение искробезопасных параметров электрических цепей и необходимость внесения корректив в современную методику ний в зависимости от максимальной температуры

ружающей среды, при которой дет эксплуатироваться

мое электрооборудование. Для вета на поставленные вопросы воспользуемся исследованиями

Н.Д. Гавриленко [2] по

нию минимальных вос-

щих энергий электрического ряда в зависимости от

ры для 4 представительных воопасных смесей. Результаты следований приведены в табл. 1.

Анализ данных, приведенных в таблице 1, показывает, что минимальная воспламеняющая энергия электрического разряда при увеличении температуры взрывоопасной смеси до 150 0С снижается практически вдвое, что нельзя не учитывать в процессе испытаний на искробезопасность электрооборудования.

Приняв за единицу минимальные воспламеняющие энергии электрического разряда, установленные при температуре взрывоопасной смеси 25 0С, были определены в относительных единицах минимальные воспламеняющие энергии электрического разряда при других температурах взрывоопасных смесей. Полученные данные затем были обработаны с помощью математической статистики. Результаты анализа сведены в табл. 2.

Полученные результаты анализа могут быть использованы для совершенствования испытаний на ис-кробезопасность электрических цепей с точки зрения учета максимальной температуры окружающей среды, при которой будет эксплуатироваться электрооборудование. Для этого необходимо определить степень снижения тока в испытанной на искробезопасность электрической цепи при нормальных условиях из выражения

МТВд = 1/10 = ^/^)0,467, (1)

где МТВд - дополнительное соотношение токов в сравнении с МТВ испытательных взрывоопасных смесей; 10

- искробезопасный ток в электрической цепи, установленный в цепи при оценке искробезопасности при нормальных условиях; I - искробезопасный ток в той же электрической цепи, установленный в цепи для ее работы при высоких температурах окружающей среды.

Таблица 1

Представительный газ Значения минимальной воспламеняющей энергии электрического разряда (мДж) при различной температуре (0С) взрывоопасной смеси

25 50 75 100 125 150

Метан Петролейный эфир Этилен Водород 0,3 0,25 0,121 0,011 0,276 0,225 0,086 0,0092 0,26 0,202 0,078 0,0086 0,239 0,185 0,075 0,0076 0,203 0,167 0,066 0,007 0,167 0,159 0,062 0,0051

Таблица 2

Представительный газ Уравнения Коэффициент детерминации

Метан W/W0 =1,1044 - 0,0034Т ^ =0,9756

Петролейный эфир W/W0 =1,0504 - 0,003Т ^ =0,9773

Этилен W/W0 = 3,0282Т 03546 ^ =0,9739

Водород W/W0 =1,0719 - 0,0039Т ^ =0,9674

В соответствии с предложенным методом электрическая цепь испытуется обычным способом в соответствии с ГОСТ Р 51330.10-99, а затем ток в ней снижается на величину, определяемую выражением (1).

Другим методом, на наш взгляд, более простым, являются испытания на искробезопасность электрической цепи в испытательных взрывоопасных смесях более активизированных в сравнении с составами смесей, обеспечивающими коэффициент искробезопасно-сти, равный 1,5. Дополнительная активизация испытательных взрывоопасных смесей будет определяться максимальной температурой окружающей среды, при которой будет эксплуатироваться электрооборудование. Состав испытательной водородокислородной смеси может быть определен из выражения (2)

С02 = 8 + 4,5/МТВ1,345 , (2)

где С02 - содержание кислорода в процентах в водородокислородной смеси; МТВ - соотношение токов, вычисляемое как произведение МТВис, определяемое стандартной активизированной испытательной смесью, и МТВд, рассчитываемое по формуле (1). Проиллюстрируем примерами оценки искробезопасности электрооборудования по предложенному методу.

Пример 1. Выбрать состав испытательной активизированной водородокислородной смеси для испытаний на искробезопасность электрооборудование подгруппы 11А, предназначенного для работы при максимальной температуры окружающей среды 100 0С. Используя уравнение W/W0 =1,0504 - 0,003Т, приведенное в табл. 2, вычислим W/W0 = 1,1044 —0,34 =0,7644. Из выражения (1) определим МТВд = =(0,7644)0,467 =0,8821. Для подгруппы 11А при С02 =19% определим из выражения (2) МТВис =[4,5/(С02-8)] 1/1,345= = 0,5145. МТВ = МТВисх МТВд = 0,5145х0,8821= 0,4538. Определим из выражения (2) для МТВ = 0,4538 состав водородокислородной смеси С02 = 8 + 4,5/(0,4538)1,345

= 21,02%. Испытываем электрооборудование на искробезопасность в соответствии с действующим стандартом [1] в активизированной испытательной водородокислородной смеси не при С02 = = 19%, а при С02 =

=21,02%.

Пример 2. Выбрать состав испытательной активизированной водородокислородной смеси для испытаний на искро-безопасность электрооборудование подгруппы II А, предназначенного

для работы при максимальной температуры окружающей среды 150 0С. Используя уравнение W/W0 =1,0504

- 0,003Т, приведенное в табл. 2, вычислим W/W0 = 1,1044 - 0,51 =0,5944. Из выражения (1) определим МТВд = =(0,5944)0,467 =0,7843. Для подгруппы 11А при С02 = =19% определим из выражения (2) МТВис = =[4,5/(С02- 8)] 1/1345 = 0,5145. МТВ = МТВисх МТВд = =0,5145х0,7843 = 0,4035. Определим из выражения (2) для МТВ = 0,4035 состав водородокислородной смеси С02 = 8 + 4,5/(0,4035)1,345 = 23,25%. Испытываем трооборудование на искробезопасность в вии с действующим стандартом [1] в активизированной испытательной водородокислородной смеси не при С02 = 19%, а при С02 = 23,25%.

Заключение

1. Повышение температуры окружающей среды и как следствие взрывоопасной смеси снижает уровень воспламеняющей энергии электрического разряда. При температуре испытательной смеси 150 0С она снижается наполовину, что нельзя не учитывать при испытании на искробезопасность электрооборудования при данной температуре и более низкой.

2. На основании экспериментальных данных о минимальных воспламеняющих энергиях электрического разряда в диапазоне от 25 до 150 0С установлены с высокой достоверностью законы ее изменения от температуры для 4 представительных взрывоопасных смесей.

3. Установлены взаимосвязи между максимальной температурой окружающей среды и составом испытательной активизированной водородокислородной смеси.

4. Предложен способ испытаний на искробезо-пасность электрооборудования, эксплуатируемого при высокой температуре окружающей среды. Способ испытаний проиллюстрирован примерами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ Р 51330.10-99. Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 11. Искробезопасная электрическая цепь «1».

2. Гавриленко Н.Д. Исследование воспламеняющей способности разрядов статического электричества в паро-газо-воздушных средах и раз-

работка методов и средств защиты Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Севастополь,1975.-27 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Ерыгин Александр Тимофеевич - профессор, доктор технических наук, ИПКОН РАН,

Бондарь Владимир Александрович - доцент, кандидат технических наук, Московский государственный университет инженерной экологии.

Текст научной работы на тему «Об оценке искробезопасности электрооборудования, эксплуатируемого при высокой температуре окружающей среды»