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，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