ЖУРНАЛ «СТА» №4/2006

достаточно учитывать только макси- мальное выходное напряжение U 0 , ко- торое может появиться на соедини- тельных устройствах искробезопасных цепей электрооборудования в случае приложения максимального напряже- ния, и максимальное входное напря- жение U I , которое может быть прило- жено к соединительным устройствам искробезопасных цепей электрообору- дования без нарушения его искробезо- пасности. Предположим, сравнение возмож- ных значений напряжения с U 0 пока- зывает, что соединение связанного оборудования с полевыми устройства- ми и соединения полевых устройств друг с другом являются искробезопас- ными. Однако это не означает, что то же самое справедливо и для передаю- щей линии. Проблемой передающих линий являются индуктивности и ёмкости: их значения не подлежат оп- ределению на основе простого сложе- ния и вычисления эквивалентного зна- чения, так как при аварийном режиме поведение и взаимосвязь индуктивно- стей и ёмкостей не могут быть одно- значно охарактеризованы. В таких случаях стандарт ГОСТ Р 51330.1099 «Электрооборудование взрывозащищённое. Часть 11. Искро- безопасная электрическая цепь i» для доказательства искробезопасности разрешает использовать отношение индуктивности и сопротивления (L/R). Естественно, что первым делом не- обходимо обосновать применение дан- ной процедуры доказательства. Для этого должно быть проверено выпол- нение следующих трёх условий. 1. Рассматриваемая система имеет рас- пределённые индуктивности и ёмкос- ти . Данное условие соответствует ев- ропейским стандартам, распростра- няющимся на взрывозащищённое электрооборудование. В случае об- рыва или короткого замыкания про- водника индуктивность и ёмкость кабеля не будут сосредоточены в узко ограниченной области. 2. Резистивное ограничение тока при- сутствует в связанном оборудовании и в каждом полевом устройстве . На- помним, что связанное электрообо- рудование и его цепи при нормаль- ном или аварийном режиме работы не отделены гальванически от искро- безопасных цепей. 3. Отношение значений внутренней ём- кости ( C i ) и максимальной ёмкости, которая может быть подключена к соединительным устройствам связан- ного оборудования и каждого полевого устройства ( C 0 ) , должно быть меньше 0,01 . То есть ( C i / C 0 ) < 0,01. В том слу- чае когда внутренняя ёмкость C i яв- ляется пренебрежимо малой (из тех- нических данных на устройство), от- ношение C i / C 0 будет заведомо мень- ше 0,01. Если эти три условия выполняются, доказательство искробезопасности мо- жет быть сделано на основе анализа от- ношения L / R . По причине резистивного ограниче- ния тока при сравнении типовых зна- чений электрических параметров во внимание принимается только напря- жение, так как протекание большого тока исключено и отдаваемая мощ- ность не может быть слишком боль- шой. Более подробную информацию по данному вопросу можно почерпнуть из главы 6.3.3 «Определение отноше- ния максимальной индуктивности к сопротивлению ( L 0 / R 0 ) для источника питания с внутренним сопротивлени- ем R i » стандарта ГОСТ Р 51330.1099. На следующем шаге процедуры до- казательства определяется величина максимально допустимого значения отношения L/R омической цепи. Если предположить, что максималь- ное значение внутренней индуктив- ности L i (суммарная эквивалентная внутренняя индуктивность, которая может присутствовать на соединитель- ных устройствах электрооборудова- ния) пренебрежимо мало, то макси- мально допустимое значение отноше- ния L / R может быть рассчитано по сле- дующей формуле: , где U 0 — максимальное напряжение хо- лостого хода [В] (при определении максимально допустимого значения отношения L/R учитывается наиболее критический случай, то есть случай на- ибольшего значения выходного напря- жения U 0 ); e — минимальная воспламеняющая энергия [Дж], см. табл. 1; R i — минимальное внутреннее со- противление источника питания [Ом]. Минимальное внутреннее сопротив- ление источника питания должно быть вычислено путём деления минимально возможного значения U 0 на макси- мально возможное значение тока, оп- ( / ) = 32 9 макс. 0 L R eR U i 2 ределяемое из суммы всех максималь- ных токов, которые могут выдать поле- вые устройства и связанное электро- оборудование. Максимальные токи складываются на основании того, что устройства промышленной сети соеди- нены параллельно (рис. 1). При этом исходим из сценария наихудшего слу- чая, соответствующего ситуации, когда все устройства осуществляют передачу одновременно. После того как стало известно мак- симально допустимое значение отно- шения L / R , должно быть определено фактическое значение этого отноше- ния — ( L / R ) факт. . Его можно определить из отношения распределённой индук- тивности кабеля к распределённому сопротивлению кабеля. Система является искробезопасной, если выполняется следующее условие: ( L / R ) макс. ≥ ( L / R ) факт. Необходимо отметить, что данная процедура доказательства не выполня- ется для отдельных сегментов шины сети, так как при разных схемах их со- единения будут получены различные значения ( L / R ) макс. . При расширении эксплуатируемой системы значение ( L / R ) макс. тоже изменяется, потому что соответствующим образом изменяется максимально возможное значение то- ка; это требует наряду со сравнением напряжений заново рассчитать значе- ние ( L / R ) макс. . В том случае когда L i не является пренебрежимо малой величиной, для вычисления максимально допустимого значения отношения L / R должна ис- пользоваться следующая формула: , Обе приведённые формулы для вы- числения ( L / R ) макс. учитывают коэф- фициент безопасности 1,5 по току и не должны использоваться в случаях, ког- да C i на выходных зажимах электрообо- рудования превышает 1% от C 0 . (L/R) = eR + e R U eL U макс . i i 0 i 0 8 64 72 4,5 2 2 2 2 77 СТА 4/2006 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Группа/подгруппа Значения минимальной воспламеняющей энергии e [Дж] I 525 × 10-6 IIA 320 × 10-6 IIB 160 × 10-6 IIC 40 × 10-6 Таблица 1 Значения минимальной воспламеняющей энергии для электрооборудования различных групп/подгрупп