Приложение B (обязательное). Искрообразующий механизм для испытания искробезопасных цепей

Приложение B
(обязательное)

Искрообразующий механизм для испытания искробезопасных цепей

B.1 Методы испытаний на искровое воспламенение

B.1.1 Принцип проведения испытаний

Электрическую цепь подключают к контактам искрообразующего механизма, которые находятся во взрывной камере, заполненной испытательной взрывоопасной смесью.

Параметры цепи регулируются для обеспечения заданного коэффициента безопасности и проводится испытание с целью определения, произойдет или не произойдет воспламенение испытательной взрывоопасной смеси при определенном количестве срабатываний контактной системы.

Если не указано иное, допуски для размеров обработанных деталей составляют  2 % (для длины вольфрамовой проволочки  10 %), а для напряжения и тока  1 %.

B.1.2 Искрообразующий механизм

Искрообразующий механизм должен состоять из контактного устройства, расположенного в сосуде взрывной камеры объемом не менее 250 см ³, и предназначен для создания электрических разрядов при замыкании и размыкании электрической цепи в среде испытательной взрывоопасной смеси.

П р и м е ч а н и е 1 - Конструкция искрообразующего механизма и взрывной камеры приведена на рисунке B.4. (Схема расположения контактов приведена на рисунках B.1, B.2 и B.3)

Один из контактных электродов должен представлять собой вращающийся кадмиевый диск с двумя пазами (рисунок B.2).

П р и м е ч а н и е 2 - Для отливки кадмиевых контактных дисков можно использовать кадмий, применяемый для нанесения гальванического покрытия.

Другой контактный электрод состоит из четырех вольфрамовых проволочек диаметром 0,2  0,02 мм, закрепленных по окружности диаметром 50 мм на держателе электрода из латуни или другого подходящего материала (рисунок B.3).

П р и м е ч а н и е 3 - В местах крепления вольфрамовых проволочек желательно закруглять углы держателя, чтобы предохранить проволочки от острых кромок.

Схема расположения контактов приведена на рисунке B.1. Держатель вращают таким образом, чтобы вольфрамовые проволочки скользили по шероховатой поверхности кадмиевого диска. Расстояние между держателем проволочек и диском составляет 10 мм. Свободная длина проволочек - 11 мм. Проволочки выпрямляют и устанавливают перпендикулярно поверхности диска, когда они не контактируют с ним.

Оси валов, вращающих диск и держатель проволочек, расположены на расстоянии 31 мм друг от друга и электрически изолированы между собой и от цоколя основания механизма. Электрический ток подводят и снимают скользящими контактами на валах, которые приводят в движение с помощью токонепроводящих шестерен с соотношением зубьев 50:12.

Держатель проволочек вращают с частотой 80 об/мин электрическим двигателем, который в случае необходимости может иметь редуктор. Диск вращают медленнее в противоположном направлении.

П р и м е ч а н и е 4 - Газонепроницаемые подшипники скольжения необходимы в цоколе основания, если не используется система расхода газа.

Если не используют систему свободной циркуляции испытательной взрывоопасной смеси, то необходимо использовать газонепроницаемые подшипники в опорной плите.

Для регистрации числа оборотов вала держателя проволочек используют счетчик или измеритель времени для определения продолжительности испытаний, соответствующей заданному числу оборотов вала держателя.

П р и м е ч а н и е 5 - После воспламенения взрывоопасной смеси желательно автоматически остановить двигатель или счетчик. Для регистрации воспламенения взрывоопасной смеси может, например, использоваться фотоэлемент или датчик давления.

Сосуд взрывной камеры должен выдерживать взрыв давлением не менее 1500 кПа (15 бар), если не предусмотрен сброс давления.

Емкость на зажимах контактного устройства искрообразующего механизма не должна превышать 30 пФ при разомкнутых контактах, сопротивление не должно превышать 0,15 Ом при постоянном токе 1 А и собственная индуктивность не должна превышать 3 мкГн при замкнутых контактах.

B.1.3 Калибровка искрообразующего механизма

Чувствительность искрообразующего механизма необходимо проверять до и после каждой серии испытаний по 10.1.3.

Если чувствительность искрообразующего механизма не соответствует указанной, для ее восстановления необходимо выполнить следующие действия:

a) проверить параметры контрольной электрической цепи;

b) проверить состав испытательной взрывоопасной смеси;

c) очистить вольфрамовые проволочки;

d) заменить вольфрамовые проволочки;

e) подключить выходные зажимы искрообразующего механизма к цепи с параметрами 95 мГн/24 В/100 мА в соответствии с 10.1.3 и сделать не менее 20000 оборотов держателя вольфрамовых проволочек в атмосфере воздуха;

f) заменить кадмиевый диск и откалибровать искрообразующий механизм согласно 10.1.3.

B.1.4 Подготовка и очистка вольфрамовых проволочек

Вольфрам - очень хрупкий материал, и вольфрамовые проволочки расщепляются на концах после относительно непродолжительного времени работы.

Рекомендуется один из следующих способов подготовки вольфрамовых электродов к испытаниям:

a) оплавить концы проволочки с помощью устройства, показанного на рисунке B.5, при этом на каждой проволочке образуется шарик, который можно легко удалить щипчиками.

После такой подготовки, в среднем, одну из четырех контактных проволочек нужно заменять только после 50 000 искрений;

b) нарезать проволоку, например с помощью высококачественных ножниц.

Затем проволочки установить в держатель и вручную очистить всю поверхность проволочек, включая концы, наждачной бумагой класса 0 или эквивалентным абразивным материалом.

П р и м е ч а н и я

1 При очистке проволочек необходимо убирать из искрообразующего механизма держатель электродов.

2 Требования к размеру зерен наждачной бумаги класса 0 или эквивалентного абразивного материала, определенные при помощи сита, приведены в таблице B.1.

Таблица B.1

Количество зерен, проходящих через отверстия сита	Размер отверстия сита, мкм
Проходят все зерна	106
Задерживается на сите не более 24 %	75
Задерживается на сите не менее 40 %	53
Проходит не более 10 %	45

Как показывает опыт, для стабилизации чувствительности искрообразующего механизма во время испытаний желательно очистить и выпрямить проволочки на равном расстоянии. Периодичность очистки зависит от скорости, с которой на проволочке образуются отложения. Эта скорость зависит от испытуемой цепи. Проволочка должна быть заменена, если ее конец расщеплен или проволочку невозможно выпрямить.

B.1.5 Установка нового кадмиевого диска

Чтобы стабилизировать чувствительность искрообразующего механизма, рекомендуется следующая процедура установки нового кадмиевого диска:

a) установить диск на искрообразующем механизме;

b) подключить выходные зажимы искрообразующего механизма к цепи с параметрами 95 мГн/24 В/100 мА в соответствии с 10.1.3. и сделать не менее 20000 оборотов держателя проволочек в атмосфере воздуха;

c) установить новые проволочки, подготовленные и очищенные в соответствии с B.1.4, и подключить выходные зажимы искрообразующего механизма к неэлектролитическому конденсатору емкостью 2 мкФ, заряжаемому через резистор сопротивлением 2 кОм;

d) заполнить сосуд взрывной камеры испытательной взрывоопасной смесью для подгруппы IIA (или группы I) (10.1.3.1) и подать напряжение 70 В (для группы I - 95 В) на емкостную цепь и вращать искрообразующий механизм, пока не воспламенится взрывоопасная смесь или не произойдет 400 оборотов держателя проволочек. Если воспламенения не произошло, проверьте смесь, замените проволочки или проверьте искрообразующий механизм. Если воспламенение контрольной взрывоопасной смеси произошло, то следует снижать напряжение на 5 В и повторять описанную процедуру до тех пор, пока не прекратится возникновение воспламенений;

e) напряжение, при котором должно произойти воспламенение, равно 45 В для подгруппы IIA (55 В - для группы I), и напряжение, при котором воспламенение не должно происходить, равно 40 В для подгруппы IIA (50 В - для группы I).

B.1.6 Область применения искрообразующего механизма

Искрообразующий механизм предназначен для испытания искробезопасных цепей со следующими предельными параметрами:

a) испытательный ток - не более 3 А;

b) рабочее напряжение испытуемых омических или емкостных цепей - не более 300 В;

c) для индуктивных цепей - индуктивность не более 1 Гн;

d) частота тока в электрических цепях - не более 1,5 МГц.

П р и м е ч а н и я

1 Искрообразующий механизм можно применять для испытаний цепей с параметрами, выходящими за указанные пределы, но при этом возможны изменения чувствительности.

2 Если испытательный ток превышает 3 А, нагрев вольфрамовых проволочек может стать дополнительной причиной воспламенения и повлиять на результаты испытаний.

3 Для индуктивных цепей необходимо принять меры к тому, чтобы собственная индуктивность и постоянные времени цепи не оказывали негативного влияния на результаты.

4 Емкостные и индуктивные цепи с высокими значениями постоянных времени можно испытывать, например, уменьшая частоту вращения искрообразующего механизма. Емкостные цепи можно испытывать, сняв две или три проволочки. При этом необходимо учитывать, что снижение частоты вращения искрообразующего механизма может изменить его чувствительность.

Искрообразующий механизм не применяется для испытания цепей, которые выключают ток или снижают электрические значения в результате размыкания и замыкания контакта в искрообразуещем механизме при требуемом количестве оборотов. Для испытательных цепей создают наиболее неблагоприятные выходные условия на протяжении всего испытания.

П р и м е ч а н и е 5 - Для подобных цепей в приложениях E и A приведена дополнительная информация.

B.1.7 Модификации искрообразующего механизма для больших токов

Искрообразующий механизм можно применять для испытательных токов от 3 до 10 А, если механизм изменен следующим образом:

Вольфрамовые проволочки заменены проволочками с диаметром, увеличенным с 0,2 мм до 0,4  0,03 мм, и свободная длина уменьшена до 10,5 мм.

П р и м е ч а н и е 1 - Уменьшение свободной длины снижает износ кадмиевого диска.

Общее сопротивление искрообразующего механизма, включая сопротивление коммутирующего контакта, должно быть снижено до менее 100 мОм или испытуемая цепь должна быть изменена таким образом, чтобы компенсировать внутреннее сопротивление искрообразующего механизма.

П р и м е ч а н и е 2 - Одно из возможных решений - применение щеток такого же типа, как в автомобильной промышленности, в сочетании с латунными втулками на валах искрообразующего механизма для увеличения площади контакта.

Общая индуктивность искрообразующего механизма и индуктивность от подсоединения к испытуемой цепи должны быть сведены к минимуму. Максимальное значение должно быть равно 1 мкГн.

Искрообразующий механизм может использоваться для более высоких токов, но при этом интерпретировать результаты необходимо с особой осторожностью.

1 - выводы для подключения испытуемой цепи

Рисунок B.1 - Искрообразующий механизм для испытания искробезопасных цепей

Рисунок B.2 - Кадмиевый контактный диск

1 - деталь X, масштаб 10:1

Рисунок B.3 - Держатель проволочек

1 - изолирующая пластина; 2 - подвод тока; 3 - изолированный болт; 4 - изолированный подшипник; 5 - выходное отверстие для газа; 6 - цоколь основания; 7 - вольфрамовая проволочка; 8 - держатель проволочек; 9 - зажимной винт; 10 - нажимная пластина; 11 - зажим; 12 - камера; 13 - кадмиевый контактный диск; 14 - резиновое уплотнение; 15 - входное отверстие для газа; 16 - шестерня с соотношением зубьев 50:12 м; 17 - изолированная муфтам; 18 - приводной двигатель с редуктором 80 об/мин

Рисунок B.4 - Схема взрывной камеры для испытаний на искробезопасность

1 - подвод питания; 2 - медный брусок; 3 - вольфрамовая проволочка; 4 - изолирующая пластина

П р и м е ч а н и е - Оплавленные шарики снять щипчиками.

Рисунок B.5 - Устройство для подготовки вольфрамовых проволочек методом оплавления