Opis_transformator_ppwyb.pdf

SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ

KATEDRA TECHNIKI POŻARNICZEJ

ZAKŁAD ELEKTROENERGETYKI

Ćwiczenie : URZĄDZENIA PRZECIWWYBUCHOWE –

BADANIE TRANSFORMATORA JEDNOFAZOWEGO

Opracował:

kpt.dr inż. R.Chybowski

Warszawa 2000

Wersja 1.0

www.labenergetyki.prv.pl

Badanie elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych

Spis treści

1. CEL ĆWICZENIA........................................................................................................... 3

2. WPROWADZENIE TEORETYCZNE.......................................................................... 3

2.1. U RZĄDZENIA Z OSŁONĄ OGNIOSZCZELNĄ – E XD ......................................................... 3

2.2. U RZĄDZENIA ISKROBEZPIECZNE – E XI ........................................................................ 3

2.3. U RZĄDZENIA BUDOWY WZMOCNIONEJ – E XE .............................................................. 4

2.4. U RZĄDZENIA Z OSŁONĄ CIECZOWĄ ( OLEJOWĄ ) – E XO ................................................ 4

2.5. U RZĄDZENIA Z OSŁONĄ GAZOWĄ Z NADCIŚNIENIEM – E XP ......................................... 4

2.6. U RZĄDZENIA HERMETYZOWANE MASĄ IZOLACYJNĄ – E XM ....................................... 4

2.7. U RZĄDZENIA Z OSŁONĄ PIASKOWĄ – E XQ .................................................................. 4

2.8. U RZĄDZENIA BUDOWY SPECJALNEJ – E XS .................................................................. 5

3. POMIARY LABORATORYJNE ................................................................................... 8

4. OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARU ............................................................... 11

5. ZAGADNIENIA I PYTANIA KONTROLNE ............................................................ 11

6. LITERATURA ............................................................................................................... 11

- 2 -

wersja 1.0

Badanie elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych

oraz z zabezpieczeniami stosowanymi w tych urządzeniach.

2. Wprowadzenie teoretyczne

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe są to urządzenia przeznaczone do pracy w strefach

zagrożonych wybuchem. Musi być ono oznaczone symbolem „Ex”.

Konstrukcja tych urządzeń lub sposób działania musi wykluczyć lub znacznie ograniczyć możliwość

zainicjowania wybuchu przez iskry czy nadmierną temperaturę powstające w czasie pracy lub awarii

urządzenia. Zasady budowy i badań elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych produkowanych w

Polsce określają normy. W zależności od przeznaczenia dzielą się na dwie grupy:

I – obejmuje urządzenia przeznaczone dla górnictwa

II – obejmuje urządzenia dla innych przemysłów.

Z uwagi, że grupa II obejmuje bardzo dużo urządzeń wybuchowych, wyodrębniono podgrupy, tzn. IIA,

IIB, IIC i sześć klas temperaturowych od T1 do T6. Podział na podgrupy przeprowadzono na

podstawie granicznych doświadczalnych prześwitów szczelin i wartości stosunku między minimalnym

prądem zapalenia badanej mieszaniny, a prądem zapalenia metanu. Klasa temperaturowa określa

maksymalną temperaturę urządzenia i określa się ją na podstawie temperatury samozapalenia danej

mieszaniny wybuchowej.

W zależności od zastosowanego sposobu ochrony przeciwwybuchowej rozróżnia się

następujące rodzaje budowy:

• z osłoną ognioszczelną – Exd

• iskrobezpieczne (urządzenia i obwody) – Exi

• budowie wzmocnionej – Exe

• z osłoną cieczową (olejowe) – Exo

• z osłoną gazową z nadciśnieniem – Exp

• hermetyzowane masą izolacyjną – Exm

• z osłoną piaskową – Exq

• specjalna – Exs

Podział na podgrupy dotyczy tylko urządzeń z osłoną ognioszczelną i urządzeń iskrobezpiecznych.

2.1. Urządzenia z osłoną ognioszczelną – Exd

W urządzeniu tego rodzaju budowy wszystkie części elektryczne mogące spowodować wybuch

są umieszczone w osłonie ognioszczelnej. Zadaniem osłony jest niedopuszczenie do przeniesienia się

płomienia z jej wnętrza do atmosfery otoczenia. Do gaszenia płomienia służą szczeliny o określonym

prześwicie „W” oraz długości „L” usytuowane na połączeniach poszczególnych części osłony

ognioszczelnej. Tworzą one tzw. złącza, które mogą być stałe lub ruchome, np. pomiędzy wałem a

tarczą łożyskową silnika. Wymiary szczelin zależą od parametrów wybuchowości mieszaniny, rodzaju

złącza, oraz wolnej osłoniętej przestrzeni i są określone w normach.

Osłony ognioszczelne są wykonywane z materiałów ogniotrwałych odpornych na uderzenia,

wilgoć i wpływy chemiczne. Osłona ognioszczelna może chronić całe urządzenie lub tylko jego część,

które iskrzą podczas normalnej pracy, np. pierścienie ślizgowe, komutator. Poszczególne części

osłony są ze sobą łączone śrubami o łbach trójkątnych lub sześciokątnych, wpuszczonymi w gniazda,

dokręcone z odpowiednią siłą.

Kable i przewody wprowadzone bezpośrednio do komory ognioszczelnej wymagają głowicy

kablowej, dławika ognioszczelnego lub wpustu uszczelnionego żywicą chemoutwardzalną.

Urządzenia z osłoną ognioszczelną są najtańsze, łatwe w obsłudze i są najchętniej stosowane

spośród innych rodzajów urządzeń przeciwwybuchowych. Najczęściej stosowanymi urządzeniami

elektrycznymi w osłonie ognioszczelnej są silniki pierścieniowe i komutatorowe, oprawki do żarówek,

przyciski sterownicze, włączniki, łączniki, sterowniki itp. Z reguły są to urządzenia posiadające części

iskrzące lub nagrzewające się do temperatur niekontrolowanych. Klasa temperaturowa odnosi się

tylko do części zewnętrznych osłony.

2.2. Urządzenia iskrobezpieczne – Exi

Zabezpieczenie przeciwwybuchowe tych urządzeń polega na odpowiednim doborze

parametrów; napięcia, prądu, indukcyjności i pojemności w takim zakresie, aby nie mogły

spowodować wybuchu w stanie normalnym jak i awaryjnym. Urządzenie uważa się za

iskrobezpieczne, gdy wszystkie jego elementy zarówno wewnętrzne jak i zewnętrzne wraz ze źródłami

zasilania są iskrobezpieczne. Ten wymóg wymaga stosowania elementów oddzielających między

- 3 -

wersja 1.0

Badanie elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych

obwodami iskrobezpiecznymi i nieiskrobezpiecznymi oraz między różnymi obwodami

iskrobezpiecznymi. Z reguły są to bariery ochronne. Zapewniają one ochronę przed nadmiernymi

prądami (zwarcie) oraz przepięciami. Obwody iskrobezpieczne dzieli się na trzy kategorie, tj. i a , i b oraz

i c .

W przypadku niemożliwości zapewnienia bezpiecznych wartości prądów i napięć w obwodzie

stosuje się boczniki ochronne. Zadaniem ich jest zmniejszenie energii iskry w obwodzie zewnętrznym.

Z uwagi na rodzaj elementów boczniki ochronne mogą być; rezystancyjne , diodowe,

kondensatorowe, z diodami Zenera lub tranzystorowe.

Urządzeniem iskrobezpiecznym może być urządzenie o względnie małym poborze mocy i z

reguły zasilane jest bardzo niskim napięciem. W wykonaniu iskrobezpiecznym są produkowane:

przetworniki, mierniki, regulatory, sygnalizatory, itp.

2.3. Urządzenia budowy wzmocnionej – Exe

Zabezpieczenie przeciwwybuchowe tych urządzeń polega na zwiększeniu pewności

elektrycznej i mechanicznej poprzez zastosowanie odpowiednich materiałów i rozwiązań

konstrukcyjnych eliminujących lub znacznie ograniczających możliwość uszkodzeń mogących

spowodować wybuch. Urządzenia tej budowy nie mogą posiadać części iskrzących. Urządzenia tej

budowy cechuje:

odpowiedni rodzaj zastosowanych materiałów na poszczególne części oraz ich konstrukcja

powiększona szczelina powietrzna np. pomiędzy stojanem a wirnikiem silnika

większą cieplną stałą czasowa nagrzewania

powiększone odstępy izolacyjne w powietrzu i po izolacji

odpowiednie zabezpieczenie przewodów zasilających przed wyrwaniem i poluzowaniem

Jako urządzenia budowy wzmocnionej są produkowane: silniki indukcyjne klatkowe, transformatory,

skrzynki zaciskowe i łączeniowe, oprawy oświetleniowe.

2.4. Urządzenia z osłoną cieczową (olejową) – Exo

Zabezpieczenie przeciwwybuchowe tych urządzeń polega na zanurzeniu części iskrzących w

cieczy ochronnej np. w oleju, na takiej głębokości, aby powstające iskry czy łuki nie spowodowały

wybuchu mieszaniny wybuchowej. Osłony olejowej nie stosuje się w urządzeniach przenośnych oraz

na prąd stały. Spotykane najczęściej urządzenia elektryczne z osłoną olejową to: transformatory,

przekładniki, rozruszniki, łączniki.

2.5. Urządzenia z osłoną gazową z nadciśnieniem – Exp

Zabezpieczenie przeciwwybuchowe polega na umieszczeniu urządzeń lub ich części w

osłonie z gazem ochronnym o odpowiednim nadciśnieniu. Gaz ochronny nie powinien zawierać

składników palnych, nadmiernej wilgoci, oraz innych zanieczyszczeń. Urządzenia elektryczne tej

budowy powinny mieć blokadę uniemożliwiającą włączenie ich pod napięcie, o ile osłona w której są

zainstalowane nie zostanie wstępnie przedmuchana gazem ochronnym. Spadek nadciśnienia czy

brak przepływu powinien być sygnalizowany sygnałem świetlnym lub akustycznym, a w granicznym

przypadku urządzenie powinno być wyłączone spod napięcia. Sposób rozwiązania przedmuchu

zależy od rodzaju zagrożenia oraz funkcji wykonywanej przez dane urządzenie. Urządzenia z

nadciśnieniem są produkowane przeważnie jako stacjonarne np. silniki elektryczne dużej mocy, szafy

sterownicze czy pomiarowe.

2.6. Urządzenia hermetyzowane masą izolacyjną – Exm

Zabezpieczenie przeciwwybuchowe polega na zalaniu urządzenia lub jego części

(nieiskrzących) masą izolacyjną. Masa ta musi spełniać szereg warunków np. musi być odporna na:

erozję powierzchniową, pękanie, kurczenie, zmiany temperatury itp. Produkowane są urządzenia o

dwóch stopniach ochrony. Stopień 1 zapewnia bezpieczne użytkowanie urządzenia w normalnym

stanie pracy oraz przy uszkodzeniach. Stopień 2 zapewnia bezpieczne użytkowanie tylko w

normalnym stanie pracy. Najczęściej spotykanymi urządzeniami z tego typu zabezpieczeniem są:

przekaźniki, wyświetlacze, czujniki.

2.7. Urządzenia z osłoną piaskową – Exq

Zabezpieczenie przeciwwybuchowe tych urządzeń polega na umieszczeniu części

elektrycznych nieiskrzących w piasku. W praktyce urządzenie posiada dodatkową obudowę, w której

umieszcza się urządzenie w wykonaniu normalnym. Pomiędzy dwoma obudowami umieszcza się

- 4 -

wersja 1.0

Badanie elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych

piasek o odpowiednich parametrach. Spotykane urządzenia z osłoną piaskową to przeważnie

transformatory małej mocy, przekładniki i skrzynie do łączenia szyn.

2.8. Urządzenia budowy specjalnej – Exs

Zabezpieczenie przeciwwybuchowe tych urządzeń polega na zastosowaniu innych niż w/w

sposobów, tak aby zainicjowanie zapłonu mieszaniny wybuchowej zostało ograniczony do minimum.

Są to przeważnie indywidualne rozwiązania wynikające z funkcji lub zakresu pracy np. suszarnie,

silniki elektryczne o małej mocy itp.

Każde urządzenie elektryczne „Ex” powinno być oznakowane czytelnie i trwale. Oznakowanie to

powinno zawierać:

• nazwę producenta lub jego zarejestrowany znak handlowy

• określenie typu (modelu) nadane przez producenta

• symbol Ex lub Eex (pierwsza litera E oznacza, że urządzenie spełnia normy Unii Europejskiej

– „EN”)

• symbol rodzaju budowy

• symbol grupy lub podgrupy

• nazwę lub znak stacji badawczej

• oznaczenie certyfikatu

• oznaczenie stosowanej normy dla danego rodzaju budowy przeciwwybuchowej

• oznaczenie wynikające z normy wyrobu

Odpowiednia budowa elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych nie zapewnia bezpieczeństwa.

Bezpieczna praca tych urządzeń zależy głównie od:

• właściwego ich doboru do warunków zagrożenia wybuchowego

• prawidłowego montażu i zasilania

• odpowiedniego zabezpieczenia przed zwarciami i przeciążeniami

• prawidłowej eksploatacji

Wpływ na bezpieczną pracę urządzenia przeciwwybuchowego ma również producent. On w

większości przypadków określa zasilanie, montaż i zabezpieczenia przed przeciążeniami i zwarciami.

Eksploatacja powinna być prowadzona w oparciu o instrukcje opracowane dla zakładu, instalacji,

układów czy obwodów, ewentualnie nawet dla poszczególnych urządzeń, w oparciu o przepisy i

normy oraz zalecenia stacji badawczych i producentów. Instrukcja powinna być zatwierdzona przez

kierownictwo zakładu na wniosek służb nadzoru nad eksploatacją.

Typowym przedstawicielem elektrycznego urządzenia przeciwwybuchowego jest transformator.

Bardzo często występuje on w instalacjach elektrycznych oraz w urządzeniach elektronicznych

zainstalowanych w strefach zagrożonych wybuchem. Należy nadmienić, że bezpieczeństwo pracy

transformatora może być osiągnięte w różny sposób.

Zadaniem transformatora jest przetwarzanie energii elektrycznej prądu przemiennego o

określonym napięciu na prąd przemienny o innym napięciu, ale o tej samej częstotliwości.

Transformator jednofazowy składa się z rdzenia wykonanego z blach transformatorowych oraz

przynajmniej z dwóch uzwojeń – pierwotnego i wtórnego nawiniętych na rdzeniu, co pokazuje rys.1.

- 5 -

wersja 1.0

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: