GBT 3836.9-2021 爆炸性环境 第9部分:由浇封型“m”保护的设备.pdf
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4.3“ma"保护等级的附加要求
在电路中任何一处的工作电压不应超过1kV
自路中任何一处的工作电压不应超过1kV
计算机标准4.4额定电压和预期短路电流
应确定额定电压和预期短路电流,以确保在相关的"ma”"mb”或"mc"保护等级下不超过极限温
文件应规定所使用的复合物和浇封的工艺方法,包括预防形成孔隙的措施。 至少应提供保证浇封“m”性能的复合物的特性。 注:正确选择复合物考虑了运行过程中和出现允许故障时元件的膨胀。 对复合物的基本要求见附录A。
技术说明应包括: a)复合物制造商的名称和地址; b) 准确完整的复合物资料,如果包括填充剂和其他添加剂,其百分比、混合物比例及型号: c)如果适用,复合物的任何表面处理,例如涂清漆:
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d 如果适用,为了获得复合物与元件的正确粘结,对于元件预处理的任何要求,例如清洁、酸洗; e) 如果可行,在设备根据8.2.2a)测定的最高温度下,符合GB/T1408.1的绝缘介电强度。如果 不可行,5.3.2的要求适用; f) 复合物的温度范围[包括最大和最小连续运行温度(COT)]: 对于复合物是外壳的一部分的“m”型设备,符合GB/T3836.1规定的温度指数TI值。作为 TI值的替代,相对热指数(RTI一机械)可按照ANSI/UL746B确定; h) 在颜色变化会影响复合物性能的情况下,用作试验样品的复合物的颜色; ) 如果采用6.2.2规定的替代试验方法,也包括导热系数。
复合物应按照8.1.1进行试验 3836.1的标志要求在设备防爆 合格证编号后增加后缀“X”,并且在防爆合格证列出的特殊 用条件中应详细说明必要的预防措施
5.3.2绝缘介电强度
工作温度下,依据GB/T1408.1试验的复合 物绝缘介电强度,则应按8.1.2进行试验
按照GB/T3836.1确定的复合物 运行温度(COT)的最高值。应 GB/T3836.1确定在正常运行期间和在 件下的最高表面温度。“m”型设备应 生不利影响
6.2.1最高表面温度
:透温度用子 表面温度(℃)
6.2.2复合物的温度
应确定最热的元件。应按照8.2.2规定的用于正常工作的试验方法,确定靠近最热元件的复合物 的最高温度。 或者,如果复合物的导热系数大于空气的导热系数,可以通过计算,或者参考制造商参数,或者在元 件浇封之前通过实际试验,确定最热元件的温度。 注:空气的导热系数通常确定为0.25W/(m·K)(标准条件)
在设备可能出现7.2.1规定的故障,或者,例如由于7.2.1的不利输入电压或不利负载有可能引 度上升的情况,确定极限温度时需要考虑这些因素
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为了安全,需要用保护装置限定温度时,应接7.9的规定在设备外部或直接集成在设备内部设置电 气或热保护装置。
如果复合物是外壳的一部分,应符合GB/T3836.1对非金属外壳和外壳的非金属部件的要求。 如果复合物表面完全或部分被外壳包围,并且外壳是保护措施的一部分,那么外壳或外壳的部件应 符合GB/T3836.1对外壳的要求。 为了满足本文件的要求,在安装时可能要求用户提供附加保护措施满足本文件的要求,例如可能要 采取附加机保护措施,防止对设备造成直接冲击。对于这种情况,应按照GB/T3836.1的标志要求 在设备防爆合格证编号后增加后缀“X”,并且在防爆合格证列出的特殊使用条件中应详细说明必要的 预防措施。 应采取适当措施,以适应元件在正常运行和出现7.2所述的故障时产生的膨胀现象。 7.2~7.9中,对复合物是否粘结在外壳上有不同要求。进行粘结的目的是阻止爆炸性气体、潮气和 粉尘进入界面(例如:外壳与复合物的界面、复合物与未完全埋人复合物的元件,如印制电路板和接线端 子等的界面)。如果要求粘结是为了保持防爆型式,则应在完成所有规定试验之后仍能保持粘结。宜根 据复合物的用途,选择各种具体应用的复合物。通常,对规定应用的复合物进行一次试验不能满足浇封 “m”所有的应用。 注,粘结试验正在考虑中
当按照GB/T3836.1试验时,在以下情况下,浇封型"m”也不能失效: a)最不利的输出负载; b)两个内部计数故障(对于“ma”保护等级)和一个内部计数故障(对于“mb”保护等级),并考虑 7.2.2、7.2.3和7.2.4的要求。 对于“mc"保护等级,不考虑故障。 注:故障的例子:任何部件短路;任何部件失效;印制电路出故障,但不包括印制线路断开。 一些部件的故障会导致不稳定的情况,例如在高电阻和低电阻之间发生的变化。在这些情况下需 考虑最不利的条件。 如果一个故障导致出现一个或多个后续故障,例如,由于元件过载,则初始故障和后续故障应认为 一个故障。
对于“ma”和"mb”保护等级,如果按本文件的要求进行浇封,能够适应工作温度,并且不会在超过 制造商规定的额定电压、额定电流或额定功率三分之二的条件下运行,则应认为下列部件不会产生 故障: 电阻器; 螺旋形单层绕组线圈; 塑料箔电容器; 纸质电容器:
陶瓷电容器; 半导体器件; 按照7.9用作保护装置的半导体装置; 按照7.9用作保护装置电阻器,如果它们符合GB/T3836.4的“ia”或“ib”保护等级的限流电阻 的要求。 对于“ma”和"mb”保护等级,符合GB/T3836.3要求的,包括导线直径小于0.25mm的绕组,如果 安照本文件的要求进行浇封,则应认为不会产生故障
7.2.4可靠隔离间距
如果下述情况裸露带电部件之间的距离符合7.2.4.2要求,并且如果7.2.4.3适用,则不必考虑发生 7.2.1规定的电压击穿故障的可能性: 相同回路之间;或 回路和接地金属零件之间;或 两个独立回路之间(工作电压之和应作为表1的电压;如果一个工作电压小于另一个工作电压 的20%,则此电压可以忽略)
7.2.4.2通过复合物的间距
如果浇封之前复合物内的间距是固定的或采用机械固定,并且间距符合表1规定的值,则对于 “ma"保护等级和“mb”保护等级,应认为通过复合物的间距可靠,能防止短路。 注:当给定特定最小厚度的适当粘结的非金属外壳按照表4和图1中的符号c允许复合物厚度为0时,关联载流部 件的隔离距离仍被认为对短路是可靠的 “mc”保护等级规定的最小间距之间的距离以及“ma”保护等级和“mb”保护等级规定的可靠距离之 间的距离被视为不可靠,应评定为一个“计数故障”。对于“mc”保护等级,小于规定的距离会降低浇封 型“m”的防爆性能,可视为短路。 对于“mc”保护等级,表1的值是结构要求,可在浇封之前通过机械固定达到要求
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表1通过复合物的间距
在确定要求的距离时,工作电压可高于表中电压乘以1.1的系数。1.1的系数表示,在一个电路的多个地方,工 作电压等于额定电压,只有一些常用的额定电压可以采用1.1的系数。
在确定要求的距离时,工作电压可高于表中电压乘以1.1的系数。1.1的系数表示,在一个电路的多个地方 作电压等于额定电压,只有一些常用的额定电压可以采用1.1的系数
角定要求的距离时,工作电压可高于表中电压乘以1.1的系数。1.1的系数表示,在一个电路的多个地方,工 电压等于额定电压,只有一些常用的额定电压可以采用1.1的系数
7.2.4.3通过固体绝缘的间距
7.3.1Ⅱ类"m"型设备
净空间总和不受限制,但每个单独的净空间的容积不应超过100cm。净空间周围复合物的厚 符合表2的要求。
表2Ⅲ类m"型设备净空间周围复合物的最小厚度
7.3.2I类和I类"m"型设备
净空间总和不应超过: 对于“ma"保护等级,10cm"; 对于“mb"和"mc"保护等级,100cm"。 净空间周围复合物的最小厚度应符合表3的规定
表3I类和IⅡ类m"型设备净空间周围复合物的最小厚度
此表提出的材料厚度不表明符合GB/T3836.1要求的其他机械试验。 注:有粘结的金属外壳,如果净空间内没有带电部件,对净空间可没有复合物厚度要求。 外壳壁厚≥1mm。
7.4.1“m"型设备
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电气元件和电路周围复合物的最小厚度应符合表4和图1的要求。 如果在有金属壁的外壳内使用符合7.2.4.3的固体绝缘(如图1所示),则复合物应粘附在壁上。 注1:图1不代表实际结构,只是用于辅助理解表4,表示有自由表面、金属外壳、不同壁厚的塑料外壳的浇封电路。 当给定特定最小厚度的适当粘结的非金属外壳按照表4和图1中的符号℃允许复合物厚度为0 时,相关载流部件的隔离距离仍被认为对短路是可靠的。 注2:与这些载流部件相关的隔离距离(爬电距离和电气间隙),允许具有0复合物厚度且仍被认为对短路是可靠 的,是按照适用的有关工业标准的安全要求评定,
图1复合物厚度的尺寸图
对于绕组在槽内的电机,其固体槽绝缘应具有: 对于ma"保护等级,槽绝缘最小厚度应有0.1mm,并且伸出槽外至少5mm。 b 对于“ma"和"mb"两种保护等级,槽的端部和绕组端部应用符合7.4.1要求的最小厚度的复合物 进行保护。应按8.2.4进行绝缘介电强度试验,试验电压为2U十1000V(有效值,误差0%~ 5%),至少为1500V,频率在48Hz~62Hz之间。 清漆和类似的涂层不视为固体绝缘
7.4.3钢性贯穿连接的多层印制电路板
压小于或等于500V的多层印制电路板,如果符合7.4.3.2的要求,应认为被浇封。 注:验证符合制造商印制电路板性能规范不是本文件的要求
7.4.3.2最小间距
敷铜箔层压板和粘结薄膜的绝缘厚度应符合7.2.4.3的要求。 注:当不被铜分隔时,绝缘厚度是层压板和粘结薄膜的组合。 印制电路导体之间、多层印制电路板边缘或者其中任何孔之间的最小间距应符合表5中距离6的 要求。如果边缘或孔利用从边缘或孔沿板表面延伸至少1mm的金属或者绝缘材料保护,则印制电路 导体和金属或绝缘材料的间距可以缩短至表5中距离c。金属镀层最小厚度应为35μm(见图2和 表5)。
表5多层印制电路板的最小间距
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开关触头应配置一附加外壳。 主:浇封过程中复合物进入开关触头外壳会影响装置的功能。
7.5.2“ma"保护等级
图2多层印制电路板的最小间距
浇封之前,附加外壳应符合GB/T3836.8规定的气密装置的要求。 注:灌封时气密外壳受到应力作用造成损坏会破坏装置的防爆型式, 开关触头的额定值应小于或等于60V和6A。如果开关电流大于制造商规定的额定电流的三分 之二,附加外壳应用无机材料制成,
7.5.3“mb"保护等级
7.5.4“mc”保护等级
果开关电流超过6A.附加外壳应用无机材料制成
当使用复合物固定永久连接电缆时,应采用适当的方式对连接电缆进行保护,防止弯曲受到损 应按照8.2.5的要求进行拨脱试验。 Ex元件不应进行该试验,浇封型“m”保护的装置外壳不作为外部壳体时,也不应进行该试验
7.6.2对"ma"级设备的补充要求
"ma”级设备应由符合GB/T3836.4的“ia”保护等级的电路供电,或者具有符合下列要求的外部 连接: 对于EPLGa,GB3836.20的要求 对于EPLDa,GB/T3836.31的"ta"保护等级
7.7对裸露带电部件的保护
根据规定的EPL要求,通过复合物表面的裸露带电部件 应采用GB/T3836.1列出相应EPL要求 其他防爆型式进行保护。 注:这表明设备是按照GB/T3836.1标志的复合防爆型式
7.8单体电池和电池组
在根据可能产生的气体评定电池组控制方案时需要考虑全部运行温度范围、内部电阻和电压。应 假定各个电池可能会处于不均衡状态,然而电阻和电压可忽略不计的那些电池可不计入这种情况。 7.8适用于所有保护等级,另有规定时除外。 对于“ma”保护等级,单体电池和电池组还应符合GB/T3836.4对单体电池和电池组的要求,但是 GB/T3836.4中对并联电池的要求不适用于仅通过浇封保护的设备
7.8.2防止气体外溢
正常运行过程中能够释放气体的电化学系统不允许使用。对于“ma”和“mb”保护等级,如果不能 非除在故障状态下释放气体,应采用符合7.8.8要求的控制装置减少气体外溢。对于二次蓄电池,采用 的控制装置不仅在充电时起作用,在放电时也应起作用。这也适用于在危险场所之外的充电。 应特别注意: a) 不应使用排气单体电池; 不应使用阀控密封电池; C 在电气设备的环境温度范围内,在正常运行条件下或故障条件下不释放气体的密封气密电池 可以使用,且可以不采用符合7.8.8的控制装置。
不能满足7.8.2c)要求的气密电池应有符合7.8.8的控制装置。
指满足7.8.2c)要求的气密电池应有符合7.8.8的
7.8.3防止出现不允许的温度对电池造成损害
在最不利负载下的单体电池和电池组的最高工作温度(见7.8.5)不应超过单体电池和电池组制造 商规定的温度,或者制造商没有规定时,不应超过80℃,应采用下列方法之一,使最大充电和放电电流 不超过制造商规定的安全值: a)应提供一个或多个符合7.8.8规定的控制装置,以防止不允许的过热或在浇封内部产生气体。 b)应提供一个串联电阻限制电流至单体电池的额定值,并提供一个阻塞二极管以防止反向充电。 无论哪一种情况,7.8.4~7.8.7的有关要求适用
对于“ma”和"mb”保护等级,如果在同一个外壳内有另一个电压源,应对浇封电池组及其相关电路 进行保护,防止被设计规定的电路之外的电路充电。例如,对于能够造成反向电流的最高电压,采用 表1规定的间距,把电池组及其关联电路与所有其他电压源隔离开。或者只把单体电池和电池组通过 表1规定的间距与其他电源隔离,但对于“mb”保护等级,使用1个阻塞二极管,对于“ma”保护等级,使
图中所示是“ma"保护等级的
图3阻塞二极管的安装
最高表面温度额定值应使用设备制造厂规定的最大负载下所允许的最大放电电流来确定,或由保 护装置的最大电流来确定,见7.9,例如用1.7倍熔断器的额定值来确定;或者,如果没有规定负载或保 护装置时,用在短路状态下的最大放电电流来确定。 可用符合GB/T9364(所有部分)或GB/T9816.1或ANSI/UL248(所有部分)的电阻、限流装置 或熔断器,来确保不超过电池制造商规定的最大放电电流。如果用可更换熔断器,应标记出额定值和 功能。 注:验证符合制造商电阻器、限流装置或熔断器规范不是本文件的要求
7.8.6防止电池极性转换和过度放电
对于“ma”和“mb”保护等级,当3个以上的单体电池串联时,应监控电池电压。在放电过程中,如 果电压低于电池或电池组制造商规定的单体电池电压的限值,控制装置应断开电池或电池组。对于 mc"保护等级,当3个以上的单体电池串联时,应采取措施防止单体电池的反极性充电。 注1:如果几个单体电池串联连接,由于电池组中各个单体电池的容量各不相同,在放电过程中电池会改变极性。 这些“转换极性”的单体电池会产生不允许的气体外溢。 如果安装有过度放电保护电路,防止在放电过程中单体电池反极性充电,最小断开电压应为单体电 池或电池组制造商规定的值。负载断开后,电流不应大于1000小时率放电容量的电流值。 注2:通常用这种保护预防电池进入“过度放电”状态。如果很多单体电池串联连接,由于各个单体电池电压和过度 放电保护电路存在的容差,可能无法进行安全保护。通常由一个保护单元对6个以上电池(串联)进行监控是 无效的
7.8.7电池或电池组充电
7.8.7.1“ma"和"mb"保护等级
充电电路应全部规定为设备的一部分。充电系统应为: a)在充电系统出现一个故障的条件下,充电电压和电流不应超过制造商规定的限值;或 b) 如果在充电过程中电池电压或放电电流可能超过电池或电池组制造商规定的限值时,应提供 一单独符合7.9要求的保护装置,减少充电时可能释放气体及出现超过制造商规定的电池的 最大额定温升
7.8.7.2mc”保护等级
充电系统的充电电压和电流在正常工作条件下,不应超过制造商根据设备的温度范围确定的极限 直。如果单体电池和电池组是电气设备的内部部件,并且需要在危险场所充电,那么充电器应设计为设 备的部件。如果单体电池和电池组是电气设备的内部部件,或者能与设备分离,可在危险场所之外充 电,充电应在设备制造商规定的范围内进行
.8.8对单体电池和电池组控制安全装置的要求
如果有要求,控制装置应成为控制系统的安全关联部件。制造商应负责提供维持控制系统安全整 体性所必需的资料。 注:符合GB/T16855.1对PLc要求的安全关联部件,认为满足上述要求
7.9.2电气保护装置
保护装置的额定电压不应小于安装电路的额定电压,并且分断能力不应小于电路的故障电流。 14
7.9.2.2与"m"型设备连接的保护装置
如果保护装置在“m”型设备外部,它应被看作是符合7.9.2的"m”型设备安全要求的设备。此特殊 使用条件应在防爆合格证中予以规定,并且设备应按照GB/T3836.1规定的“特殊使用条件”的标志要 求进行标志。 使用外部保护装置以及与“m”型设备的连接,要求保护装置与“ma”“mb"或“mc"相适应。 注:使用这种装置失效将会导致保护等级降低。如果用外部保护装置控制,将电压、电流和功率正确地施加到“ma 保护等级设备上,外部保护装置或保护电路的性能在一个计数故障时保证安全。允许的电压、电流和功率等级 由"m”型设备的热特性确定,
应采用热保护装置保护复合物免受局部加热而损环,例如,故障部件或超过最高表面温度造成的 员坏。 不可复位装置没有复位措施,在给定的最大时间内将出现的温度高于工作温度的电路永久断开, 玻监控部件和热保护装置之间应有充分的热耦合。应规定保护装置的分断能力,并且不应小于电路的 最大可能负载。 如果使用可复位热保护装置,对于“mb”保护等级,要求串联2个装置,对于“mc”保护等级,要求 个装置。如果“mb”保护等级的2个可复位热保护装置不串联,则触发任一保护装置都应切断被保护的 电路。“mb”保护等级的2个保护装置应为同一类型的热保护装置(但不必是同一制造商和相同部件 号),以提供双重保护。 带有开关触头的可复位热保护装置,不应在大于制造商规定的额定电流三分之二的条件下工作。 带有开关触头的可复位热保护装置应符合GB/T14536.10,或者应按8.2.7.1进行试验。 不带有开关触头的可复位热保护装置应符合GB/T7153,或者应接按8.2.7.2进行试验。 注1:通常,由于功能原因,使用此条款规定的热保护装置以外的其他可复位装置。这些装置通常在低于热保护装 置工作温度的温度下运行。 注2:验证符合制造商可复位热保护装置规范不是本文件的要求
7.9.4内置保护装置
与“m”型设备集成在一起的保护装置,应是封闭型的,在浇封过程中复合物不能进人。 浇封的保护装置的适用性由下列条件确定: a)装置制造商的文件;或者 b)按照8.2.8对样品进行检验。 注:用玻璃、塑料、陶瓷或者其他方式密封的装置视为封闭型。
如果5.3.1要求,应在复合物样品上进行该试验。应对3个十燥的复合物样品进行该试验。样品应 为圆形,直径为50mm士1mm,厚度为3mm士0.2mm。样品应先称质量,然后浸人温度为23+℃的 水中至少24h。然后从水中取出,在1min内擦干并再称其质量,增加的质量不应超过1%。 不必使用蒸馏水进行此试验
8.1.2介电强度试验
样品应为直径50mm土1mm、厚度3mm土0.2mm的圆形样块。样品应在直径为30mm土1mm 的电极之间对称放置,并放置在温度可控的烘箱中,设定烘箱的温度能达到复合物的最高工作温度。 施加电压为4kV(有效值,误差0%~5%),频率在48Hz~62Hz之间,历时不少于5min,试验期 间不应出现闪络或击穿
武验顺序和样品数量见险
“m”型设备样品应承受型式试验以确保: a)正常运行时温度不超过6.1规定的极限温度; b)对于“ma”和"mb”保护等级,在7.2.1规定的故障条件下不超过最高表面温度。 对于无外部负载的“m”型设备,应按GB/T3836.1的温度测定要求进行试验,但考虑4.4的供电 条件。 对于有外部负载的"m”型设备,“ma"和"mb"保护等级的电气设备进行试验时,应把电流调整到不 会引起保护装置动作的最高值;“mc”保护等级的设备轨道交通标准规范范本,应在规定的负载参数下,在正常运行条件和常规 须期工况情况下进行温度测定。 对于设计用于EPL“Da”的ma”保护等级设备,设备应按照制造商说明书安装,并且周围全部覆盖 至少200mm的粉尘层,测定最高表面温度。当温升不超过1K/24h,应认为达到最终温度。 注:对于具有诸如非线性外接负载、输人功率控制特性的设备,或很难确定故障模式的设备,为了获得在故障条件 下的温度限制,可能需要测试、模拟和分析,
8.2.3热稳定性试验
8.2.3.1耐热试验
8.2.3.1.1“ma"和"mb"保护等级
应按GB/T3836.1的要求进行试验。用作试验的参考工作温度应为下列数值之 a 在正常工作下,试验样品的最高表面温度加20K;或者 b 在正常工作下,复合物中元件表面的最高温度,见6.2.2
8.2.3.1.2“mc"保护等级
垫片标准8.2.3.2耐寒试验
应按GB/T3836.1的要求进行试验。
8.2.3.3合格判据
....- 设备标准 环境标准
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