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防爆接线箱的最大耗散功率法的应用

文章出处://www.cvagazette.com/ 责任编辑:刘凯 查看手机网址
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人气:- 发表时间:2014-11-03 12:46【

我们知道,防爆接线箱(Ex e)的温度组别是指接线箱在其运行过程中,当承受最高温度环境和相应的最大额定外部热源时(即最不利的条件下)按规定测得的最高表面温度。在爆炸性环境中实际应用绝不能超出这个温度。

目前防爆接线箱温度组别的确定通常采用最不利条件下覆盖的方法进行确定,但在现实应用中,尤其是在用户选择产品时,往往仅以这个温度组别选择产品,大大缩小了生产厂家所生产的防爆接线箱的应用范围,类似的其它防爆电器如防爆控制箱、配电箱等产品也会遇到这种情况。例如生产厂家所生产的防爆接线箱在30片/35m㎡/ 115A情况下确定的证书温度组别为T4,用户要选用2片/35m㎡/ 115A 要求温度组别为T5组别的,显然该厂家生产的防爆接线箱证书是不符合要求的,如果每种可能都去确定温度组别显然是很难实现的,所以这种确定温度组别的方式存在一定的局限性。

一般来说生产厂家在申请证书时,都是系列产品,检测机构按厂家的申请要求在最不利的环境条下给出了温度组别,但在现实应用中的产品很少是在最不利的条件下,那么不同的应用条件温度组别也将不同,如果有一种方法能确定不同条件下的温度组别是不同的,防爆接线的适用范围就会更广。

GB3836.3-2010标准附录E中就给出了这种方法即:最大耗散功率法。运用此方法确定温度组别几个关键需要明确即:1.试验产品的制作;2.温升的测量;3.端子的最大耗散功率的计算;4.导线的最大耗散功率的计算;5.导线的内部电阻。本文就以上几点做简要的探讨与分析。

1试验样品的制作

防爆接线箱主要热源不是接线端子本身而更多的是连接到端子上的导线。以下二个同样壳体大小、端子大小(2.5m㎡)和导线大小(2.5m㎡)的样品A和样品B,样品A内部的导线总长度为22.3m,样品B导线总长度为11m ,二个被测样品均通入14.5A的电流进行测试,测的样品A的温升为70K,样品B的温升为51K。


以上试验证明试验样品的导线长度对温度的影响是很关键的。

"最不利状态"的导线长度应等于外壳最大内部尺寸(三维对角线)如图1所示。

图1

图1 外壳最大内部尺寸(三维对角线)

按长方体对角线定理即:长方体一条对角线的平方等于一个顶点上三条棱的长的平方和计算出导线长度如下。

公式中 L—导线的长度              (m)

h—外壳内尺寸高度                (m)

w—外壳内尺寸宽度                (m)

d—外壳内尺寸长度                (m)

导线布置应使试验电流通过每个端子,且布线方式为串联。为表现导线绑扎的发热影响和典型安装的其它影响,导线按6组绑扎成束,接线箱外面的长度至少为0.5m,如图2所示。

图2

应使用等于端子额定电流的电流通过串联电路,当达到稳定状态时测量最热分的温度。对于特定的温度组别,如果需要确定最大耗散功率极限值,则需要改变端子数量,重复试验,直至达到极限温度,比如T680

采用在20时的电路电阻和额定电流计算极限温度时额定最大耗散功率。在实际运用过程中,不同的配置方案所计算出的耗散功率之和不宜超过额定最大耗散功率。

2额定最大耗散功率的计算

额定最大耗散功率的计算可以采用端子的耗散功率+导线的耗散来计算。对于端子的耗散功率,利用通过该端子的最大电流和端子的最大内部电阻值计算得出,如下:

Pb=I²×nRt

公式中Pb—端子的耗散功率(W)

I 通过接线端子的最大电流(允许的最大额定电流)(A)

n 接线端子的数量

Rt端子的最大接触电阻见表1  (Ω)

导线的耗散功率,利用通过该导线的最大电流和导线在20℃时的内部电阻值计算得出,如下:

Pc= I²×LRc

公式中Pc—导线的耗散功率

I 通过导线的最大电流

L 导线的尺寸,外壳最大内部尺寸(三维对角线)的0.5

Rc导线在20时的内部电阻见表2

通过计算端子和导线的耗散功率计算总的耗散功率(Pa)即:Pa=Pb+Pc

1常用端子的接触电阻Rc供参考)

2导线在20时的内部电阻Rc

3导线的电阻

第二章导线的最大耗散功率按照标准的要求,电阻采用的是20时的内部电阻值,但从测试的数据分析导线的电阻随着导线的温度升高电阻也随着升高。

表3

从图表3得出的结论是导体的温度越高电阻越大,那么计算最大耗散功率时如果全部采用20℃时的电阻来计算显然耗散功率是小于实际耗散功率的,这样就会造成计算出来的温度组别要低于实际的温度组别。

由于此种原因建议大家计算最大耗散时选择导线远行时可能达到的最高温度情况下的最大电阻来计算。

4结束语

本文分析了防爆接线箱的最大耗散功率法的使用,目的是希望大家能更进一步了解此种方法的使用和推广,在申请系列防爆接线箱温度组别时能选择此种方法。关于选用此种方法的好处,本人归纳至少有以下二点:1.能使产品的适用范围扩大,利于用户的选择,做到物尽其用;2.产品的配置变的更灵活,并容易计算不同配置情况下的温度组别。本文仅举例防爆接线箱采用最大耗散功率法向大家做了介绍,对于其它防爆电器采用此种方法确定温度组别是否可行,我想也是适合的,如复合型(de)防爆配电箱、防爆控制箱等。

刘凯

(注:本文是作者在2014国际工业防爆技术论坛上的交流报告)



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