Приложение С (обязательное). Испытание неэлектропроводящих материалов на искробезопасность от разрядов статического электричества

Приложение С
(обязательное)

Испытание неэлектропроводящих материалов на искробезопасность от разрядов статического электричества

С.1 Введение

Данное приложение описывает испытание на способность непроводящих материалов к образованию зарядов статического электричества и, вследствие этого, кистевых разрядов как источников воспламенения взрывоопасной среды. Испытание проводится непосредственно на детали оборудования или на плоском образце площадью , из неметаллического материала, из которого изготовлена деталь.

Размер образца имеет значение, поскольку экспериментально установлено, что площадь является оптимальной относительно плотности распределения заряда. Другими факторами, влияющими на правильность результатов испытания, являются относительная влажность окружающей среды, которая должна выдерживаться на уровне не более 30% при температуре для снижения до минимума стекания заряда статического электричества, а также размер искрообразующего электрода для получения единичной искры. Слишком малые электроды могут вызывать множественные разрядные искры или коронный разряд низкой энергии. Поэтому для получения единичной разрядной искры следует использовать измерительный зонд со сферическим электродом радиусом от 10 до 15 мм. Следует учитывать также, что степень потоотделения человека также оказывает влияние на результаты испытания.

С.2 Общие положения

Испытуемый образец - деталь или, если это невозможно из-за его размера или формы, образец материала в виде пластины размером 150 х 150 х 6 мм - необходимо выдержать 24 ч при температуре и относительной влажности не более 30%. Затем, при тех же условиях окружающей среды, поверхность образца следует электризовать тремя разными способами. Первый способ заключается в натирании поверхности образца полиамидным материалом, второй - в натирании той же поверхности хлопковой тканью. При третьем способе ту же поверхность электризуют в электрическом поле источника высокого напряжения.

После электризации каждым из способов рассчитывают значение заряда Q путем измерения напряжения на конденсаторе, полученного в результате протекания через него тока разряда с электризованной поверхности. Разряд осуществляют с помощью измерительного зонда со сферическим электродом (радиусом от 10 до 15 мм) через конденсатор с номинальным значением емкости С и измеряют напряжение U на нем. Значение заряда статического электричества Q рассчитывают по формуле

, (C.1)

где Q - заряд статического электричества, Кл;

С - номинальное значение емкости конденсатора, Ф;

U - наибольшее значение из измеренных напряжений, В.

Такую процедуру выполняют для определения метода наибольшего накопления заряда статического электричества, а также для оценки воспламеняющей способности разряда в соответствии с С.4.2.4.

Если во время таких испытаний наблюдается уменьшение накопленного заряда, для последующих испытаний следует брать новые образцы. Наибольшее расчетное значение заряда статического электричества должно быть использовано при его оценке в соответствии с С.4.2.4.

Примечание - В некоторых случаях характеристики материала, накапливающего заряд, при разрядах могут измениться, поэтому переносимый заряд уменьшается при последующих испытаниях.

Поскольку на результаты испытания могут повлиять внешние факторы, например потовыделение человека, необходимо провести контрольное испытание с эталонным образцом из политетрафторэтилена (PTFE), при котором переносимый заряд должен составлять не менее 60 нКл.

С.3 Образцы и аппаратура

Для испытаний принимают либо фактический образец - деталь, либо, если это невозможно из-за его размера или формы, плоский образец из непроводящего ток материала размером 150 х 150 х 6 мм. В состав испытательного оборудования входят:

a) источник питания постоянного тока высокого напряжения не менее 30 кВ;

b) электростатический вольтметр (от 0 до 10 В) с погрешностью измерения не более и входным сопротивлением более Ом;

c) конденсатор емкостью 0,10 мкФ на напряжение не менее 400 В (возможно использование конденсатора емкостью 0,01 мкФ, если входное сопротивление вольтметра более Ом);

d) хлопковая ткань достаточной ширины, чтобы не было контакта между испытуемым образцом и пальцами оператора в процессе натирания;

e) полиамидная ткань достаточной ширины, чтобы не было контакта между испытуемым образцом и пальцами оператора в процессе натирания;

f) фторопластовая ручка (например, тефлоновая) или щипцы для перемещения испытуемого образца, не допускающие разряда с его заряженной поверхности;

g) плоский диск из фторопласта с поверхностью площадью в качестве хорошо заряжаемого эталона;

h) заземленная пластина.

С.4 Методика проведения испытаний

Испытания проводят в помещении при температуре и относительной влажности не более 30%.

С.4.1 Подготовка образца к испытанию

Испытуемый образец очищают изопропиловым спиртом, промывают дистиллированной водой и высушивают, например в сушильной печи при температуре не выше 50°С. Образец хранят в помещении при температуре в течение 24 ч и относительной влажности не более 30%.

С.4.2 Определение наибольшего накопления заряда статического электричества

С.4.2.1 Натирание полиамидной тканью

Образец кладут на изолированную пластину (толщиной не менее 10 мм) лицевой поверхностью вверх (рисунок С.1). Наэлектризовывают поверхность путем 10-кратного трения-скольжения полиамидной ткани по поверхности образца так, чтобы последняя операция трения-скольжения завершилась на кромке (ребре) образца. Медленно приближая образец к сферическому электроду измерительного зонда до его соприкосновения с ним, разряжают наэлектризованный образец на землю через конденсатор емкостью 0,10 или 0,01 мкФ (рисунок С.2), незамедлительно отводят образец от зонда и отсчитывают значение напряжения по шкале вольтметра (напряжение снижается со временем вследствие ограниченного входного сопротивления вольтметра). Значение заряда статического электричества на поверхности Q образца рассчитывают по формуле

, (C.2)

где U - напряжение на конденсаторе, при t = 0.

Испытание повторяют 10 раз. Наибольшее значение заряда статического электричества, рассчитанное по этому способу, используют при оценке опасностей в соответствии с С.4.2.4.

С.4.2.2 Натирание хлопковой тканью

Повторяют процедуру, описанную в С.4.2.1, используя вместо полиамидной хлопковую ткань. Испытание повторяют 10 раз. Наибольшее значение заряда статического электричества, рассчитанное по этому способу, используют при оценке опасностей в соответствии с С.4.2.4.

С.4.2.3 Электризация поверхности в электрическом поле источника постоянного тока высокого напряжения

Электрод отрицательной полярности помещают на высоте 30 мм над центром открытой поверхности образца и прикладывают напряжение не менее 30 кВ между отрицательным электродом и заземленной пластиной (рисунок С.3). Перемещают образец круговыми движениями по заземленной пластине под электродом в течение 1 мин для распределения наведенного заряда статического электричества по всей открытой поверхности электризуемого образца. Разряжают наэлектризованный образец в соответствии с С.4.2.1. Испытание повторяют 10 раз. Наибольшее значение заряда статического электричества, рассчитанное по этому способу, используют при оценке опасностей в соответствии с С.4.2.4.

С.4.2.4 Оценка опасностей разряда

Максимальное значение наведенного заряда Q на образец из непроводящего материала, рассчитанное по каждому способу, должно быть меньше значений:

60 нКл - для оборудования Группы I или подгруппы IIА;

30 нКл - для оборудования подгруппы IIВ;

10 нКл - для оборудования подгруппы IIС;

200 нКл - для оборудования Группы III при условии, что значение наведенного заряда на образце из эталонного материала более 60 нКл.