防爆增安型电机与防爆无火花型电机的区别.pdf

电气开关 2 0 1 4 ． N o ． 1 l 0 3 文章编号 1 0 0 4 2 8 9 X 2 0 1 4 0 1 0 1 0 3 0 4 防爆增安型电机与防爆无火花型电机的区别 章平谊 佳木斯防爆电机研究所， 黑龙江佳木斯1 5 4 0 0 0 摘要 主要 阐述 了防爆增安型 电机与防爆无火花型 电机 的原理、 设计要点、 检验方法及两者的差异。详细介绍 了国家标准中对防爆增安型电机和防爆无火花型电机 的具体要 求和规定。 关键词 防爆 ； 增安型； 无火花型 ； 电机 中图分类号 T M 3 5 文献标识码 B The Di ffe r e n c e s Be t we e n Ex p l 0 s i 0 n pr 0 0 f I nc r e a s e d s a f e t y M o t o r a n d Ex p l o s i o n p r o o f S p a r k l e s s M o t o r ZHANG P讯g 一 J i a mu s i E x p l o s i o n p r o o f Mo t o r R e s e a r c h I n s t i t u t e ， J i a m u s i 1 5 4 0 0 0， C h i n a Abs t r a c t T h e p a p e r e x p l a i n s t h e p r i n c i p l e ， d e s i g n k e y p o i n t s ， t e s t me t h o d a n d b o t h d i f f e r e n e s b e t we e n e x p l o s i o n p r o o f i n c r e a s e d mo t o r a n d e x p l o s i o n r o o f s p a r k l e s s mo t o r ． I t p r e s e n t s t h e s p e c t i fi c r e q u i r e me n t s a n d s t a n d a r d s o f Na t i o n a l s t a n d a r d f o r e x p l o s i o n p r o o f i n c r e a s e d s a f e t y mo t o r a n d e x p l o s i o n p r o o f s p a r k l e s s mo t o r ． Ke y wo r d s e x p l o s i n p r o o f ； i n c r e a s e d s a f t e y t y p e ； s p a r k l e s s ； mo t o r l 引言 防爆增安型电机即防爆领域简称的“ e ” 型电机 这里指低压电机 ， 额定 电压 6 6 0 V以下 ； 防爆无火花 型电机简称“ n ” 型电机。在多年的防爆审查、 检验中 发现有很多制造、 使用单位对两种防爆电机的防爆原 理不是很了解， 有的使用单位竟将防爆无火花电机当 作防爆增安型 电机用在 防爆 1区危险场所造成了非常 严重的不安全隐患。下 面就将两种 防爆 电机的防爆原 理、 设计要点、 检验方法及两者的差异详细介绍一下。 2术语和定义 2 ． 1 “ e ” 型防爆 电气设备的一种防爆型式， 即对电气设备采取一 些附加措施， 以提高其安全程度， 防止在正常运行或规 定的异常条件下产生危险温度、 电弧和火花的可能性。 2 ． 2 t E时间 交流转子或定子绕组在最高环境温度下达到额定 运行温度后 ， 从开始通过启动电流 ， 时起直至温度上 升到极限温度所需 的时间 单位 S 。 2 ． 3 启动电流 比， ／ ， N ， ／ ， N 初始启动电流 ， 与额定电流 ， 之比。 2 ． 4 “ n ” 型防爆 电气设备的一种防爆型式， 这种型式的电气设备， 在正常运行时和本部规定的一些异常条件下， 不能点 燃周围爆炸性气体环境。 3 “ e ” 型电机的防爆原理及设计要点 3 ． 1 “ e ” 型电机的防爆原理 对于在正常运行时不产生电弧 、 火花和危险高温 的电机， 如果在其结构上再采取一些机械的、 电气的和 热的附加保护措施， 尽力使电机在正常运行或认可的 过载条件下不发生电弧、 火花和过热现象 ， 就可进一步 提高设备的安全性和可靠性。因此这种电机在正常运 行时就没有引燃源， 而可用于爆炸危险环境。这就是 增安型电机的防爆原理， 同时也是它的名称的来源。 3 ． 2 “ e ” 型电机的设计要点 3 ． 2 ． 1 电气方面的要求 1 加强绕组绝缘介 电强度 ， 绕组匝间、 相 间和对 机壳的绝缘介 电强度要在普通电机的试验 电压基础上 1 0 4 电气开关 2 0 1 4 ． N o ． 1 提高 l 0 ％。 2 绕组导线须采用规定 的至少包覆两层绝缘 ， 只有瓷釉可以是一层绝缘漆包线 ， 而且导线公称直径 不得小于 0 ． 2 5 m m。 3 绕组应采用沉浸法、 滴注法 或真空加压法浸 渍， 要保证导线之间空隙填实。采用含有溶剂的浸渍 剂时必须至少进行两次浸渍和干燥过程 。 4 固体绝缘材料应采用吸潮性小、 耐电弧性能 好 、 不燃或难燃的材料 ， 而且在高于电机连续运行温度 至少 2 0 C下 但不低 于 8 0 C 仍具有 良好 的机械性 能 。 5 不同电位 的导 电零件之 间的 电器 间隙和爬 电 距离大于普通电机的规定值 ， 应符合 G B 3 8 3 6 ． 32 0 1 0 的规定要求 。 3 ． 2 ． 2 机械方面的要求 1 引入 电缆 或导线 的连接要保 证导 线连接 牢 固、 防止松动 、 拧转 如采用弹簧垫圈 接线端 子能承 受连接件扭转试验； 使用铝导线时， 采用铜铝过度接 头 。 2 内部导线避免直接采用锡铝焊料焊接 ， 必须 先用机械连接后再用锡焊 ； 或采用银焊、 铜焊或挤压连 接 。 3 转子导条和端环不是压铸成一体 时， 应采用 硬钎焊或熔焊 ； 为防止启动时导条和转子铁芯之 间产 生火花， 可采用压力铸铝法或对单根导条采用附加槽 衬 、 加槽楔等嵌 紧措施 。 4 增大电机定、 转子问的气隙， 以减少转子扫膛 的可能性 。按 G B 3 8 3 6 ． 32 0 1 0中规定最小径向单边 气隙定子和转子之间的最小径 向单边气 隙 mm 在旋 转电机静止时， 不应小于下列公式计算的值 最小径向 气隙 ， 单位 m m。 [ o ． 1 5 0 ． 2 5 】 r 6 式 中 D 一转子直径 ， 单位 mm， 其 在最小径 向气 隙公式中的最小值取 7 5 ， 最大值取7 5 0 ； n 一最大额定 转速 r ／ m i n ， 最小值取 1 0 0 0 ； r 一按下列公式计算， 最小 值取 1 ． 0 。 r 单位 mm1 7 5 一 ．X转子直径 干 “ “ “ 5 电机中绝缘带电部件 的外壳 防护等级不低 于 I P 4 4 ； 裸露带电部件的外壳防护等级 如接线盒 不低 于 I P 5 4的要求 。如安装在清洁室 内并有专人经常检 查的电机， 外壳防护等级允许降低要求， 但接线盒和裸 露带电部件除外 。 6 电机风扇、 风扇罩、 隔板须有足够机械强度， 保证可靠固定 ， 并且相互间距符合规定要求 ， 不得相互 碰撞或摩擦而产生火花 。考虑设计公差 ， 内、 外风扇 、 风扇罩 、 通风孔挡板和它们的紧固件之 间的距离应至 少为风扇最大直径的 1 ／ 1 0 0 ， 但不必大于 5 m m。在任 何情况下， 该间距不应小于 1 m m 。如果为控制尺寸的 同心度和尺寸的稳定性 ， 有关零件经机加工后 ， 间隙可 减少至 1 m m。 7 电缆引入 口要密封严密 ， 并须 防止 电缆受力 拔脱 。 3 ． 2 ． 3 热 温度 方面的要求 1 电机中凡可能与爆炸性混合物接触的零部件 表面的极 限温度不得超过规定值 。 2 增安型电机正常运行时绝缘绕组的允许温 升， 应 比相应的普通 电机 的允许温升降低 不少 于 1 0 C， 这样一方 面提 高其安全程 度， 同时延长绕组 寿 命 。 3 增安型 电机转子在堵转时 间 t 内， 电机绝缘 绕组的极限温度不得超过规定值。t 时间一般可以通 过试验确定 ， 对于大于 7 5 k W 的电机 ， 允许用计算法求 得 。 电动机堵转时 ， 定子绕组 的温升 A0与时间 t 的比 可按下列公式计算 口X 产 b t 式中 是启动电流密度， 单位 A ／ m m ； 五 ， 口是常数 ， 对铜绕组 ， 口 0 ． 0 0 6 5 。 m m，s 如果采用 电流保护装置防止超过极 限温度 ， t 时 间的长短应当电机被堵转时 ， 电流保护装置能够在 t 时间结束之前使电机断开电源。通常， 如果电动机的 t 时间大于图中作为启动电流 比 J r ／ ， 函数关系确定 的 t 时间最小值 ， 则这些可满足上述要求。如果 电动 机的t 时间小于图中的规定值 ， 则采用合适的过载保 护装置并通过试验证明其功能有效后才允许使用。此 装置须在电动机铭牌上注明。 t 值一般应大于 1 0 s ， 同时还要求 t 时间应不小 于转子堵转时过电流延时保护装置切断电机电源所需 的时问。 在确定 t 时间中， 要注意定子绕组 的 t 。 时间和转 子绕组的￡ 时间是不同的， 应取其中较小值作为电机 的 t 时间。 电气开关 2 0 1 4 ． N o ． 1 1 0 5 图 1 电动机 t 时间最小值与启动电流 比， A ／ ， N的关系 t 值和启动电流比， ／ ， 均应在铭牌上标明， 以 便用户选用保护装置。 采用过电流延时保护装置的电机一般只允许用于 轻载启动和不频繁启动的连续工作状态。对于启动困 难 即启动时间超过 1 ． 7 倍 t 或频繁启动的电机， 须 采用特殊保护装置 。 4“ n “ 型电机的防爆原理及设计理念 4 ． 1 “ n ” 型电机的防爆原理 这种型式的防爆电机， 在正常运行时和规定的一 些异常条件下， 不能点燃周围爆炸性气体环境。所谓 “ 正常运行和规定 的一些 异常条件 下” 是指 电机 的电 气性能和机械性能符合设计规范要求， 并在制造商规 定的范围内使用 。 “ n ” 型 电机是一种用于地面工厂 2区危险场所的 防爆电机。对于2区爆炸危险场所， 是指不太可能产 生爆炸性气体混合物， 即使产生也只能短时存在的场 所。另外 ， 对于“ n ” 型电机 ， 正如前 面所述 ， 是一种 正 常运行时不会产生火花 ， 也不太可能产生引起点燃故 障的电机。综合起来看， 一是场所不太可能出现危险， 二是 电机不太可能形成 点燃 源， 两者同时发 生并相遇 的机会就很小， 这就容易达到我们所能接受的安全水 平。为了有一个定量的概念， 我们就两者相遇概率作 一 个粗略的估算 。根据德国、 F I 本 、 澳大利亚等国的有 关资料介绍 ， 在 2区爆炸危险场所 中， 每年出现爆炸性 混合物的时间不大于 1 0 h 一年按 8 0 0 0 h计 ， 亦即爆 炸性混合物出现的概率为 1 ／ 8 0 0 ； 假设电机每小时起 动 1 次， 每次需 2 s ， 则 1 h内可能产生火花的概率为 1 v 1 1 ’ 1 。 两 者 相 遇 的 概 率 为 1 _- 7 1 0 一 ， 可见相遇概率极小， 达到我们所能接受的安全水 平。这就是“ n ” 型电机用于 2区爆炸危险场所的原因。 4 ． 2 “ n ” 型 电机的设计要点 无火花型电机的设计与增安型 电机相 比， 除对绝 缘介电强度试验电压、 t 时间不像增安型电机那样做出 专门规定外， 其他方面与增安型电机的设计要求一样。 根据国外资料报道， 大型组合结构的无火花型电 机曾因电机的杂散磁场产生的环流 电流经过机壳上下 对接部分的接缝处时产生的电火花引燃周围爆炸性混 合物。1 9 8 5年末在英 国近海钻探船上发生过两起 因 此种原因而引起的爆炸事故 ， 由于这两起爆炸事故 引 起了重视 ， 经过研究提 出了一些防护措施 。这些措施 包括加强紧固防止松动 ； 在未 焊接在一起的相邻金属 件之间加金属片， 以便提供连续的通路； 螺栓等紧固件 的尺寸和数量必须合适 ， 使之能承受环流而防止出现 过高的表面温度； 采用金属片的地方， 安装用的凸台应 焊在板上使接触电阻减至最小； 一定要采取措施防止 紧固件逐渐松动； 金属片应跨接电流通路中各个接缝； 金属片应对称布置 ； 在轴承室及附近配金属片时， 一定 要避免造成轴承绝缘短路 。 5 “ e ” 型 电机 与“ n ” 型 电机的差异 前面已将“ e ” 型电机和 “ n ” 型 电机的防爆原理及 设计要点做了详细介绍， 总结出几种防爆电机的主要 差异 1 绝缘介 电强度试验 电压 增安型 电机 比无火 花型电机要求的高。 2 导线绕组温升 增安型 电机有 t 时间要求。 3 使用环境 增安型电机可以用在 1区危险场 所 这里指的是低压电机， 额定电压 6 6 0 V以下 ； 无火 花型电机只能用在 2区危险场所。 6结束语 随着石油、 化工、 煤炭、 冶金等工业的迅速发展， 防 止事故爆炸的发生已成为十分突出的问题。为了解决 这个问题就需要我们采取的预防措施合理、 可靠、 经 济。首先了解爆炸性气体环境危险区域， 环境中出现 的爆炸性气体的类型、 温度组别， 在相应的区域和爆炸 性气体环境中使用哪种防爆型式的电气设备是安全可 靠的， 只有这样才能有的放矢 ， 设计 、 生产 出即安全可 靠又经济实用的防爆电气设备。 参考文献 [ 1 ] X - 防爆实用技术手册[ S ] ． 辽宁科学技术出版社 出版的． [ 2 ] G B 3 8 3 6 ． 1 2 0 1 0 爆炸性环境第1 部分 设备通用要求[ s ] ． [ 3] G B 3 8 3 6 ． 3 2 0 1 0爆炸性环境第3部分 由增安型“ e ” 保护的设备『 s ] ． 1 0 6 电气开关 2 0 1 4 ． N o ． 1 文章编号 1 0 0 4 2 8 9 X 2 0 1 4 0 1 0 1 0 60 3 关于低压成套开关设备中 N母排的短路耐受 强度试验必要性的探讨 刘志党， 王超 沈阳电气传动研 究所 有限公 司 ， 辽宁 沈阳 1 1 0 1 4 1 摘要 对成套设备中主母排和N母排短路耐受强度试验时所受电动力进行计算和比较， 并从电动力的角度对N 母排短路耐受强度试验的必要性进行分析。 关键词 国家标准； N母排； 电动力； 短路耐受强度试验 中图分类号 T M 9 3 文献标识码 B Th e Di s c u s s i o n o n S h o r t - Ci r c u i t S t r e n g t h To l e r a n c e Te s t Ne c e s s i t y a b o u t N Bh u s b a r o f Lo w Vo l t a g e S wi t c h g e a r L I U Zh i d a n g， WANG C h a o Q u a l i t y S u p e r v i s i o n a n d T e s t C e n t r e o f L o w V o l t a g e E x p l o s i o n p r o o f A p p a r a t u s P r o d u c t o f Me c h a n i c a l I n d u s t r y ， S h e n y a n g E l e e c t r i c a l D i v i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e ， S h e n y a n g 1 1 0 1 4 1 ， C h i n a Abs t r a c t T h e p a p e r c a r r i e s o u t c a l c u l a t i o n a n d c o mp a r i s o n t o t h e ma i n b u s b a r s a n d N b u s b a r s s h o r t c i r c u i t s t r e n g t h t o l e r a n c e t e s t o f c o mp l e t e s e t s o f e q u i p me n t wh i c h a r e b o r n b y p o we r d r i v e n． An a l y z e n e c e s s i t y a c c o r di ng t o t h e po we r - d r i v e n p o i n t o f v i e w t o N b u s b a r s h o rt c i r c u i t s t r e n gth t o l e r a n c c e t e s t ． Ke y wo r ds n a t i o n a l s t a n d a r d； N b u s b a r ； p o w e r d ri v e n； s h o r t c i r c u i t s t r e n gth t o l e r a n c e t e s t l 引言 G B 7 2 5 1 ． 1 2 0 0 5 低压成套开关设备和控制设备 第一部分 型式试验和部分型式试验成套设备 以下 简称成套设备 标准中， 规定了“ 低压成套设备” 的型 式试验项目和试验结果的判定标准， 其中 8 ． 2 ． 3条款 为 “ 短路耐受强度验证” 。 8 ． 2 ． 3 ． 2 ． 3条款为 “ 主电路试验” ， 该条款规定 了 主母排三相短路耐受强度试验和 中性母排 N排 短 路耐受强度试验的方法。8 ． 2 ． 3 ． 2 ． 5条款为 “ 试验结 果” ， 规定了“ 短路耐受强度验证” 试验结果的判定标 准。 8 ． 2 ． 3 ． 2 ． 5试验结果 试验后 ， 导体不应有任何过大的变形 ， 只要 电气间 隙和爬电距离仍符合 7 ． 1 ． 2的规定， 母排的微小变形 是允许的。同时， 导线的绝缘和绝缘支撑部件不应有 任何明显的损伤痕迹， 也就是说 ， 绝缘物的主要性能仍 保证设备的机械性能和电器性能满足本标准的要求 。 检测器件不应指示出有故障电流发生。 导线的连接部件不应松动 ， 而且 ， 导线不应从输 出 端子上脱落 。 在不影响防护等级， 电气间隙不减小到小于规定 数值的条件下， 外壳的变形是允许的。 母排电路或成套设备框架的任何变形影响了抽出 式部件或可移式部件的正常插人的情况， 应视为故障。 根据笔者多年从事检测工作的经验， 认为， 此项试验结 [ 4 ] GB 3 8 3 6 ． 82 0 0 3爆炸性气体环境用电气设备 第 8部 分 ⋯ n’ 型 电 气设备 [ S ] ． [ 5 ] G B 3 8 3 6 ． 1 42 0 0 0爆炸性 气体环 境用 电气设备 第 l 4部 分 危 险 场所分类[ S ] ． [ 6 ] G B 3 8 3 6 ． 1 5 2 0 0 0 爆炸性气体环境用电气设备第 1 5部分 危险 场所 电气安装 煤矿 除外 [ s ] ． 收稿 日期 2 0 1 3 1 0 0 8 作者简介 章平谊， 河北广播电视大学毕业． 现任佳木斯防爆电机研究所审查工程师。