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    增安型接線盒與分線盒的檢驗(yàn)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

    2016-04-14 07:42:47楊韻勍蘇振楊
    電氣開關(guān) 2016年4期
    關(guān)鍵詞:接線盒端子接線

    楊韻勍,蘇振楊

    (1.沈陽電氣傳動(dòng)研究所(有限公司),遼寧沈陽110141;2.歐姆龍自動(dòng)化(中國)有限公司天津分公司,遼寧沈陽110003)

    增安型接線盒與分線盒的檢驗(yàn)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

    楊韻勍1,蘇振楊2

    (1.沈陽電氣傳動(dòng)研究所(有限公司),遼寧沈陽110141;2.歐姆龍自動(dòng)化(中國)有限公司天津分公司,遼寧沈陽110003)

    本文概述了在防爆設(shè)計(jì)中增安型防爆接線盒和分線盒的設(shè)計(jì)重點(diǎn),闡述了此類產(chǎn)品的檢驗(yàn)要點(diǎn)。

    增安;接線盒與分線盒;檢驗(yàn);設(shè)計(jì)

    1 引言

    防爆接線盒與分線盒是防爆配電類設(shè)備中必不可少的基礎(chǔ)元件。他們被廣泛應(yīng)用在控制電路,配電電路中。增安型接線盒與分線盒是其中一類典型產(chǎn)品。在《爆炸性環(huán)境第3部分:由增安型“e”保護(hù)的設(shè)備》中也對此類產(chǎn)品進(jìn)行了補(bǔ)充要求和重點(diǎn)說明。因此,本文主要對增安型防爆接線盒和分線盒的檢驗(yàn)要求和設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行闡述。

    2 增安型防爆接線盒和分線盒的設(shè)計(jì)重點(diǎn)

    在GB3836.3-2010的附錄E中重點(diǎn)介紹了通用接線盒和分線盒的端子和導(dǎo)線組合的設(shè)計(jì)。在此類產(chǎn)品中,熱源是產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要考慮的重點(diǎn)。對于接線盒與分線盒,產(chǎn)品中的熱源即為接線端子和導(dǎo)線,而主要的發(fā)熱部件是連接到端子上的電纜,尤其是兩者接觸的部位。因此,制造商需要對產(chǎn)品內(nèi)的端子以及所使用的導(dǎo)線做出明確的規(guī)定,以保證該型號(hào)產(chǎn)品的溫度組別。

    系統(tǒng)中對端子和導(dǎo)線的確定給出了兩種選擇方案。

    (1)規(guī)定布置法。

    此方法的優(yōu)點(diǎn)在于簡單方便,常用于未進(jìn)行試驗(yàn)的初期設(shè)計(jì)階段。在標(biāo)準(zhǔn)中,將其作為額定最大耗散功率的可替代的方法,簡單易行。具體設(shè)計(jì)方法為根據(jù)圖1確定端子數(shù)量和導(dǎo)線數(shù)量及橫截面積。首先制造商在確定自己產(chǎn)品所允許通過的持續(xù)電流值和選取導(dǎo)線的橫截面積之后,可以通過查表的方式確定導(dǎo)線的最大數(shù)量和端子的最大數(shù)量。此數(shù)值由制造商自行選擇。在表格的最后一行,寫著端子的最大數(shù)量,此數(shù)值基本等于有所限制的極限導(dǎo)線數(shù)量的二分之一進(jìn)一取整。

    在附錄的最后標(biāo)準(zhǔn)給出了當(dāng)同時(shí)存在不同電流值和不同橫截面積導(dǎo)線的情況時(shí)的設(shè)計(jì)方法。按相應(yīng)比例使用表中數(shù)值時(shí),應(yīng)保證其各個(gè)不同尺寸所占百分比總和不大于100%。例如表1中實(shí)例,此產(chǎn)品存在三種不同電流值和橫截面積的接線端子,其中10A用到20根導(dǎo)線(1.5mm2橫截面積10A電流時(shí)最多用40根導(dǎo)線),20A用到3根導(dǎo)線(2.5mm2橫截面積20A電流時(shí)最多使用15根導(dǎo)線),25A用到2根導(dǎo)線(4mm2橫截面積25A電流時(shí)最多使用17根)。

    根據(jù)計(jì)算總占比為20/40+3/16+2/18=95%,對最大使用導(dǎo)線數(shù)量取雙數(shù)進(jìn)行計(jì)算,確保份數(shù)之和不大于100%。由于95%<100%,因此此設(shè)計(jì)成立。

    表1 規(guī)定的端子/配線表實(shí)例

    通過圖1我們看到存在字母a的區(qū)域,此區(qū)域范圍由于導(dǎo)線橫截面積足夠大可以保證所示區(qū)域內(nèi)所有電流值的產(chǎn)品的溫度組別,因此導(dǎo)線數(shù)量不做限制,可以是任何數(shù)值。同理,在字母b區(qū)域,由于電流值過大,而導(dǎo)線橫截面積小,導(dǎo)致會(huì)釋放大量熱量,因此制造商在選擇時(shí)要慎重。當(dāng)遇到為此種情況時(shí),可使用最大耗散功率法來來確定端子數(shù)量和導(dǎo)線橫截面積及個(gè)數(shù)。

    圖1 規(guī)定的端子/配線表

    (2)最大耗散功率法。此方法給出的設(shè)計(jì)方案與檢驗(yàn)部分相輔相成。在標(biāo)準(zhǔn)的專用電氣設(shè)備的補(bǔ)充中要求此類產(chǎn)品按照6.7規(guī)定方法進(jìn)行檢驗(yàn)確定額定值,以保證極限溫度。因此接線盒與分線盒的相應(yīng)資料中應(yīng)明確規(guī)定所用的接線端子的型號(hào)和個(gè)數(shù),導(dǎo)線尺寸和數(shù)量,絕緣部件的熱穩(wěn)定溫度值。在系列產(chǎn)品中,需要保證最危險(xiǎn)狀況——即使用時(shí)最大電流數(shù),最多接線端子用量時(shí)不超過型式試驗(yàn)確定的額定最大耗散功率,此設(shè)計(jì)即為合格。標(biāo)準(zhǔn)中之所以要求制造商給出額定最大耗散功率,本質(zhì)上保證同一外殼在配備不同的型號(hào)數(shù)量的接線端子時(shí)保證系列產(chǎn)品的每一款產(chǎn)品均為安全產(chǎn)品,每一款子型號(hào)的產(chǎn)品的端子與導(dǎo)線的耗散功率之和不得超過此系列最危險(xiǎn)產(chǎn)品(即最大額定電流,最多端子數(shù)的情況)進(jìn)行型式試驗(yàn)時(shí)確定的額定最大耗散功率。

    為方便計(jì)算不同型號(hào)的產(chǎn)品。本文給出常用規(guī)格接線端子的電阻值如表2所示,以及常用規(guī)格導(dǎo)線在20℃時(shí)的電阻值如表3作為參考。

    3 增安型防爆接線盒和分線盒的檢驗(yàn)重點(diǎn)

    在增安類產(chǎn)品的檢驗(yàn)中,產(chǎn)品的極限溫度是檢驗(yàn)的重點(diǎn)之一,不同于隔爆類產(chǎn)品的最高表面溫度,極限溫度是增安類產(chǎn)品的檢測重點(diǎn)。極限溫度是取自爆炸性氣體環(huán)境點(diǎn)燃危險(xiǎn)溫度和所用材料的熱穩(wěn)定溫度兩項(xiàng)中的較低值。導(dǎo)體作為防爆接線盒和分線盒的重要部件之一,極限溫度還須符合不降低材料的機(jī)械強(qiáng)度;材料熱膨脹不超過材料機(jī)械應(yīng)力;不損壞相鄰的電氣絕緣部件的條件。為了保證防爆接線盒和分線盒的極限溫度,確定最大耗散功率極限值很重要。

    表2 常用端子的接觸電阻Rc

    表3 導(dǎo)線在20℃時(shí)的內(nèi)部電阻Rc

    最大耗散功率的確定方法如下:

    (1)在殼體內(nèi)可安裝空間限制最大允許數(shù)量和規(guī)格的接線端子。然后用規(guī)定的最大尺寸的端子導(dǎo)線將端子鏈接,在外殼內(nèi)連接各個(gè)端子的導(dǎo)線長度等于殼體的內(nèi)部的三維對角線。如圖2所示。

    圖2 三維對角線示意圖

    三維對角線的長度B'D公式為:

    應(yīng)保證每一個(gè)端子都被用規(guī)定長度的短接線串聯(lián)進(jìn)入電路,并且導(dǎo)線按6根一組捆扎,殼體外導(dǎo)線長度至少為0.5m。

    (2)給電路施加額定電流,到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)(即單位小時(shí)內(nèi)溫升不超過2K),測量最熱溫度,選取的最熱部分所在的端子則被選為“最不利狀態(tài)”端子。如得出的最高溫度超過企業(yè)要求的極限溫度,則改變端子數(shù)量,重復(fù)試驗(yàn)直至達(dá)到滿足規(guī)定的極限溫度。

    (3)在確定最大規(guī)格端子數(shù)量之后,需要計(jì)算產(chǎn)品的額定最大耗散功率。如接線端子使用Ex端子排,則在其證書中應(yīng)規(guī)定端子在20℃時(shí)的電阻值,如未使用Ex元件,以“最不利狀態(tài)”端子為基準(zhǔn),假設(shè)所用端子及導(dǎo)線參數(shù)同此端子及其連接導(dǎo)線參數(shù)完全一致,測量在20℃狀態(tài)下導(dǎo)線和端子的電阻值總和。端子的耗散功率的公式為:

    式中,P1—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(shù)量;

    R1—“最不利狀態(tài)”端子在20℃狀態(tài)下的電阻值,Ω。

    導(dǎo)線的耗散功率的公式為:

    式中,P2—導(dǎo)線的耗散功率,W;

    I—通過導(dǎo)線的最大電流,A;

    RL—導(dǎo)線在20℃時(shí)的內(nèi)部電阻總值,Ω。對于進(jìn)線以及出線(即每個(gè)從電纜引入裝置至端子部分的導(dǎo)線長度取外殼三維對角線的一半。

    計(jì)算端子和導(dǎo)線的耗散功率總和來確定額定最大耗散功率P。即:

    最后可以確定,額定最大耗散功率P,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)可參考此數(shù)值進(jìn)行各規(guī)格的接線盒與分線盒的設(shè)計(jì)。

    4 結(jié)束語

    綜上所述,端子數(shù)量與導(dǎo)線型號(hào)尺寸的確定對增安類接線盒與分線盒的設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)有著至關(guān)重要的作用,設(shè)計(jì)者和檢驗(yàn)人員應(yīng)該充分理解規(guī)定布置法和最大耗散功率法的原理以及方法步驟,更好的保證產(chǎn)品的安全性能。

    [1]GB3836.3-2010,爆炸性環(huán)境第3部分:由增安型“e”保護(hù)的設(shè)備[S].

    [2]劉凱.“最大耗散功率法”的應(yīng)用[J].電氣防爆,2015.1.

    Inspection and Design Points for the Increased Safety Junction and Branch Boxes

    YANG Yun-qing1,SU Zhen-yang2
    (1.Shenyang Eleetrical Driving Research Institute,Shenyang 110141,China;2.OMRON Industrical Automattion(China)Co.,Ltd.Tianjin Branch,Shenyang 110003,China)

    The design points of explosion-proof junction and branch boxes for increased safety in explosion-proof design are outlined in the paper.It explains the test points for the products.

    increased safety;junction and branch box;test design

    TD68

    B

    1004-289X(2016)04-0001-03

    2016-05-26

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