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          防爆接線箱的最大耗散功率法的應用

          文章出處:http://www.abodeontheroad.com/責任編輯:劉凱查看手機網址
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          人氣:-發表時間:2014-11-03 12:46【

          我們知道,防爆接線箱(Ex e)的溫度組別是指接線箱在其運行過程中,當承受最高溫度環境和相應的最大額定外部熱源時(即最不利的條件下)按規定測得的最高表面溫度。在爆炸性環境中實際應用絕不能超出這個溫度。

          目前防爆接線箱溫度組別的確定通常采用最不利條件下覆蓋的方法進行確定,但在現實應用中,尤其是在用戶選擇產品時,往往僅以這個溫度組別選擇產品,大大縮小了生產廠家所生產的防爆接線箱的應用范圍,類似的其它防爆電器如防爆控制箱、配電箱等產品也會遇到這種情況。例如生產廠家所生產的防爆接線箱在30片/35m㎡/ 115A情況下確定的證書溫度組別為T4,用戶要選用2片/35m㎡/ 115A 要求溫度組別為T5組別的,顯然該廠家生產的防爆接線箱證書是不符合要求的,如果每種可能都去確定溫度組別顯然是很難實現的,所以這種確定溫度組別的方式存在一定的局限性。

          一般來說生產廠家在申請證書時,都是系列產品,檢測機構按廠家的申請要求在最不利的環境條下給出了溫度組別,但在現實應用中的產品很少是在最不利的條件下,那么不同的應用條件溫度組別也將不同,如果有一種方法能確定不同條件下的溫度組別是不同的,防爆接線的適用范圍就會更廣。

          GB3836.3-2010標準附錄E中就給出了這種方法即:最大耗散功率法。運用此方法確定溫度組別幾個關鍵需要明確即:1.試驗產品的制作;2.溫升的測量;3.端子的最大耗散功率的計算;4.導線的最大耗散功率的計算;5.導線的內部電阻。本文就以上幾點做簡要的探討與分析。

          試驗樣品的制作

          防爆接線箱主要熱源不是接線端子本身而更多的是連接到端子上的導線。以下二個同樣殼體大小、端子大?。?.5m㎡)和導線大?。?.5m㎡)的樣品A和樣品B,樣品A內部的導線總長度為22.3m,樣品B導線總長度為11m ,二個被測樣品均通入14.5A的電流進行測試,測的樣品A的溫升為70K,樣品B的溫升為51K。


          以上試驗證明試驗樣品的導線長度對溫度的影響是很關鍵的。

           “最不利狀態”的導線長度應等于外殼最大內部尺寸(三維對角線)如圖1所示。

          圖1

          圖1 外殼最大內部尺寸(三維對角線)

          按長方體對角線定理即:長方體一條對角線的平方等于一個頂點上三條棱的長的平方和計算出導線長度如下。

          公式中 L—導線的長度              (m)

          h—外殼內尺寸高度                (m)

          w—外殼內尺寸寬度                (m)

          d—外殼內尺寸長度                (m)

          導線布置應使試驗電流通過每個端子,且布線方式為串聯。為表現導線綁扎的發熱影響和典型安裝的其它影響,導線按6組綁扎成束,接線箱外面的長度至少為0.5m,如圖2所示。

          圖2

          應使用等于端子額定電流的電流通過串聯電路,當達到穩定狀態時測量最熱分的溫度。對于特定的溫度組別,如果需要確定最大耗散功率極限值,則需要改變端子數量,重復試驗,直至達到極限溫度,比如T680。

          采用在20時的電路電阻和額定電流計算極限溫度時額定最大耗散功率。在實際運用過程中,不同的配置方案所計算出的耗散功率之和不宜超過額定最大耗散功率。

          額定最大耗散功率的計算

          額定最大耗散功率的計算可以采用端子的耗散功率+導線的耗散來計算。對于端子的耗散功率,利用通過該端子的最大電流和端子的最大內部電阻值計算得出,如下:

          Pb=I²×nRt

          公式中Pb—端子的耗散功率    (W)

          I 通過接線端子的最大電流(允許的最大額定電流)   (A)

          n 接線端子的數量

          Rt端子的最大接觸電阻見表1  (Ω)            

          導線的耗散功率,利用通過該導線的最大電流和導線在20℃時的內部電阻值計算得出,如下:

          Pc= I²×LRc

          公式中Pc—導線的耗散功率

          I 通過導線的最大電流

          L 導線的尺寸,外殼最大內部尺寸(三維對角線)的0.5

          Rc導線在20時的內部電阻見表2

          通過計算端子和導線的耗散功率計算總的耗散功率(Pa)即:Pa=Pb+Pc。

          1  常用端子的接觸電阻Rc供參考)

           

          2   導線在20時的內部電阻Rc

          導線的電阻

          第二章導線的最大耗散功率按照標準的要求,電阻采用的是20時的內部電阻值,但從測試的數據分析導線的電阻隨著導線的溫度升高電阻也隨著升高。

          表3

          從圖表3得出的結論是導體的溫度越高電阻越大,那么計算最大耗散功率時如果全部采用20℃時的電阻來計算顯然耗散功率是小于實際耗散功率的,這樣就會造成計算出來的溫度組別要低于實際的溫度組別。

          由于此種原因建議大家計算最大耗散時選擇導線遠行時可能達到的最高溫度情況下的最大電阻來計算。

           

          結束語

          本文分析了防爆接線箱的最大耗散功率法的使用,目的是希望大家能更進一步了解此種方法的使用和推廣,在申請系列防爆接線箱溫度組別時能選擇此種方法。關于選用此種方法的好處,本人歸納至少有以下二點:1.能使產品的適用范圍擴大,利于用戶的選擇,做到物盡其用;2.產品的配置變的更靈活,并容易計算不同配置情況下的溫度組別。本文僅舉例防爆接線箱采用最大耗散功率法向大家做了介紹,對于其它防爆電器采用此種方法確定溫度組別是否可行,我想也是適合的,如復合型(de)防爆配電箱、防爆控制箱等。

           

           

                                                                                              劉凱

          (注:本文是作者在2014國際工業防爆技術論壇上的交流報告)


           


          此文關鍵字:防爆接線箱
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