Проверки и испытания

6.1 Испытания на искробезопасность

Испытания электрических цепей на искрообразующем механизме должны проводится с целью подтверждения, что они не способны вызвать воспламенения взрывоопасной смеси в заданных условиях для соответствующих уровней искробезопасных цепей.

Использование искрообразующего механизма для создания коротких замыканий, обрывов и замыканий на землю считается нормальным режимом работы и является неучитываемым повреждением:

- на средствах соединения;

- на внутренних соединениях или через внутренние пути утечки, электрические зазоры, через заливку компаундом и через твердые электроизоляционные материалы, не отвечающих требованиям таблицы 4.

Искрообразующий механизм не применяют для испытаний:

- через неповреждаемые разделения или последовательно с неповреждаемыми соединениями;

- через пути утечки, электрические зазоры, через заливку компаундом, твердые электроизоляционные материалы, соответствующие требованиям таблицы 4;

- внутри связанного электрооборудования, за исключением выводов искробезопасной цепи;

- между выводами разделенных цепей.

6.2 Испытательные взрывоопасные смеси

В зависимости от группы (подгруппы) испытуемого электрооборудования должны использоваться следующие представительные (контрольные) взрывоопасные испытательные смеси:

группа I... 8,0-8,6 % метана в воздухе

подгруппа IIА... 5,0-5,5 % пропана в воздухе подгруппа

подгруппа IIВ... 7,3-8,3 % этилена в воздухе подгруппа IIC

подгруппа IIС... 19-23 % водорода в воздухе

В специальных случаях, когда электрооборудование испытывают и маркируют для применения в среде индивидуального газа или пара, оно должно испытываться в наиболее легко воспламеняемой концентрации этого газа или пара в воздухе (кислороде).

6.3 Калибровка искрообразующего механизма

Чувствительность искрообразующего механизма следует проверять до начала каждой серии испытаний. Для этого стандартный искрообразующий механизм должен включаться в контрольную цепь - цепь постоянного тока с напряжением 24 В, содержащую катушку с воздушным сердечником и индуктивностью 0,09 - 0,1 Гн. Ток в этой цепи для искрообразующих механизмов должен соответствовать значениям, указанным в таблице 6 для соответствующей группы (подгруппы) электрооборудования. При использовании активизированной испытательной взрывоопасной смеси указанные в таблице 6 значения токов делят на коэффициент искробезопасности.

Таблица 6 - Ток в контрольной цепи

Группа (подгруппа) электрооборудования	Ток контрольной цепи для искрообразующего механизма, мА
I типа	II и III типов
I	110-111	147-148
IIA	100-101	133-135
IIB	65-66	87-88
IIC	30-30,5	40-41

Искрообразующий механизм I типа должен сделать не менее 400 и не более 440 оборотов держателя проволочек при его положительной полярности, и при этом должно быть не менее одного воспламенения взрывоопасной смеси.

6.4 Испытания с использованием искрообразующего механизма

Испытание цепи.

Для испытуемой электрической цепи выбирают параметры, которые с наибольшей вероятностью способны вызвать воспламенение взрывоопасной смеси, с учетом допусков и 10% колебания сетевого напряжения.

Искрообразующий механизм должен включаться в каждую точку испытуемой цепи, в которых считают возможным появление обрыва или замыкания. Испытания цепи должны проводиться в нормальном режиме работы, а также с учитываемыми и неучитываемыми повреждениями в зависимости от уровня искробезопасной цепи, и с максимальными значениями подсоединяемой емкости (С₀) или индуктивности (L₀), или отношения индуктивности к сопротивлению (L₀/R₀), на которые рассчитано электрооборудование.

В каждом испытательном режиме проводят не менее 16000 учитываемых замыканий и размыканий цепи, которые являются наиболее опасными для испытуемой цепи и могут быть реализованы данным искрообразующим механизмом. Цепь считают искробезопасной, если после 16000 замыканий и размыканий и заданном коэффициенте искробезопасности вероятность воспламенения не превышает 10^-3. При испытаниях цепей постоянного (выпрямленного) тока полярность источника питания на контактах искрообразующего механизма должна изменяться через каждые 8000 размыканий и замыканий цепи.

При проведении испытаний следует принимать меры, чтобы ток в индуктивных цепях во время замкнутого состояния контактов принимал установившееся значение, а конденсатор имел достаточно времени для повторной зарядки.

При увеличении напряжения сети до 110 % (с учетом колебания сети) от номинального значения или установкой, напряжения батарей источников питания и устройств, ограничивающих напряжение, на максимальном уровне, коэффициент искробезопасности должен быть обеспечен одним из следующих способов:

1) для индуктивных и омических цепей уменьшают сопротивление ограничительного резистора для увеличения тока испытуемой цепи в число раз, кратное коэффициенту искробезопасности. Если коэффициент искробезопасности не может быть достигнут таким способом, то увеличивают напряжение;

2) для емкостных цепей напряжение испытуемой цепи увеличивают в число раз, кратное коэффициенту искробезопасности.

В специальных случаях, когда электрооборудование испытывается и маркируется для применения в среде индивидуального газа или пара, выбор состава активизированной водородно-кислородной смеси при использовании искрообразующего механизма I типа осуществляют по формуле:

(4)

где СО₂ - содержание кислорода в водородно-кислородной смеси, %;

МТВ - соотношение минимальных воспламеняющих токов для индивидуального газа или пара, уменьшенное в 1,5 раза (коэффициент искробезопасности для искрообразующего механизма I типа).

Для искрообразующих механизмов II и III типов состав активизированной испытательной активизированной водородно-кислородной смеси определяют по формуле:

, (5)

где МТВ - соотношение минимальных воспламеняющих токов для индивидуального газа или пара, уменьшенное в два раза (коэффициент искробезопасности для искрообразующих механизмов II и III типов).

Испытания.

Испытания с использованием искрообразующего механизма должны проводиться в режимах, представляющих наибольшую опасность для воспламенения. Для более сложных цепей условия могут измениться, и испытания в режиме короткого замыкания могут оказаться менее опасными.

Цепи с индуктивностью и емкостью.

Если цепь содержит емкость и индуктивность, то могут возникнуть трудности, т.к. указанные кривые в неполной мере соответствуют прямому решению поставленной задачи. Испытания цепи должны проводиться с учетом влияния емкости и индуктивности.

При заданном коэффициенте искробезопасности, например 1,5, для таких цепей вначале в 1,5 раза увеличивают действующий в цепи ток. Определяют индуктивность, при которой установленный в цепи ток становится минимальным воспламеняющим (вызывает воспламенение взрывоопасной смеси с вероятностью 10^-3). Затем в 1,5 раза увеличивают действующее в цепи напряжение, а ток в цепи устанавливают равным искробезопасному значению для найденной индуктивности и увеличенного напряжения. После этого проводят испытание цепи на искробезопасность.

Результаты испытаний

При любом испытательном режиме с коэффициентом искробезопасности не менее 1,5 (2) вероятность воспламенения взрывоопасной смеси должна быть не более 10^-3.

6.5 Температурные испытания

Все данные по температурам должны базироваться на эталонной температуре окружающей среды, равной 40 °С, или на максимальной температуре окружающей среды, обозначенной в маркировке электрооборудования. Испытания, базирующиеся на эталонной температуре, можно проводить при любой температуре окружающей среды от 20 °С до эталонной температуры. Разность между температурой окружающей среды, при которой проводят испытания, и эталонной температурой необходимо прибавить к измеренной температуре, если только элемент не имеет нелинейные температурные характеристики, например батареи. Если превышение температуры измеряют при эталонной температуре окружающей среды, то при определении температурного класса следует использовать полученное значение.

Температуру можно измерять любым способом. Измерительный элемент не должен значительно снижать измеряемую температуру. Допустимым является следующий метод измерения превышения температуры обмоток:

- измеряют сопротивление обмотки и регистрируют температуру окружающей среды;

- прикладывают испытательный ток или токи, измеряют максимальное сопротивление обмотки и регистрируют температуру окружающей среды при измерениях;

- рассчитывают превышение температуры по следующей формуле

, (6)

где Т - превышение температуры, К;

r - сопротивление обмотки при температуре окружающей среды t₁, Ом;

R - максимальное сопротивление обмотки после приложения испытательного тока в конце испытаний, Ом;

t₁ - температура окружающей среды при измерениях r, °С;

t₂ - температура окружающей среды при измерениях R, °С;

k - величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления обмотки при 0°С, которая, например, для меди равна 234,5 К.

6.6 Испытание электрической прочности изоляции

Испытания должны проводиться переменным напряжением синусоидальной формы частотой от 48 до 62 Гц или напряжением постоянного тока, имеющим пульсацию не выше 3% и значение, равное 1,4 указанного значения напряжения переменного тока.

Источник питания должен иметь мощность, достаточную для поддержания испытательного напряжения с учетом любого возникающего тока утечки.

Напряжение должно увеличиваться постепенно до указанного значения за время не менее 10 с, а затем поддерживаться неизменным в течение не менее 60 с.

Приложенное напряжение должно оставаться постоянным в течение испытаний, а ток не должен превышать эффективного значения 5 мА.

6.7 Испытание малых элементов на воспламенение взрывоопасных смесей

Испытания малых элементов, выполненные по приведенному ниже методу, должны подтвердить, что малые элементы не могут явиться причиной воспламенения взрывоопасной смеси. Появление «холодного пламени» рассматривают как воспламенение. Оно может фиксироваться визуально или измерением температуры, например, термопарой.

Испытуемый малый элемент может монтироваться в оборудовании, как это предусмотрено, при этом следует принять меры, чтобы испытательная взрывоопасная смесь была в контакте с малым элементом. Допускается проведение испытаний на модели, которая гарантирует объективные результаты. Моделирование должно учитывать влияния других частей оборудования, находящихся вблизи испытуемого малого элемента, которые оказывают воздействие на температуру смеси и скорость ее потока около малого элемента в результате вентиляции и тепловых эффектов.

Коэффициент искробезопасности, требуемый ГОСТ Р 51330.0, может обеспечиваться:

- повышением температуры окружающей среды, при которой проводят испытания, до значений, определяемых размерами малого элемента;

- повышением температуры (выделяемой мощности) испытуемого малого элемента и других смежных поверхностей на требуемое значение, если это возможно;

- использованием активизированной испытательной смеси, состав которой зависит от размеров испытуемого малого элемента.

6.8 Определение параметров произвольных элементов питания

Параметры элементов (батарей) определяют на десяти новых, полностью заряженных образцах. Определение параметров должно проводиться при указанной максимальной температуре окружающей среды или должно быть отнесено к этой температуре, например 40 °С. При необходимости, параметры чувствительных к температуре элементов и батарей, например никель-кадмиевых, должны определяться при более низких температурах, чтобы условия испытаний были наиболее неблагоприятные. В качестве представительных для элемента принимают наиболее неблагоприятные значения параметров, полученные при испытаниях десяти образцов.

6.9 Испытания элементов и батарей

До проведения любых испытаний перезаряжаемые элементы или батареи нужно не менее двух раз полностью зарядить и разрядить. При второй и, если это потребуется, последующих разрядках необходимо убедиться, что емкость элемента или батареи находится в пределах характеристик, указанных изготовителем, что гарантирует проведение испытаний на полностью заряженном элементе или батарее.

Если при испытаниях необходимо осуществлять короткое замыкание элемента или батареи, то собственное сопротивление перемычки (закорачивающего элемента) должно быть не более 3 мОм, или падение напряжения на зажимах подключенной перемычки должно быть не более 200 мВ, либо не более 15% от ЭДС элемента или батареи. Короткое замыкание необходимо осуществлять максимально близко от зажимов элемента или батареи.

6.10. Механические испытания

Заливочный компаунд

Перпендикулярно поверхности компаунда с помощью металлического стержня диаметром 6 мм с гладким плоским концом в течение 10 с должна быть приложена сила 30 Н. В результате испытания не должны наблюдаться повреждения, остаточная деформация или перемещения компаунда более чем на 1 мм.

Если компаунд имеет свободную поверхность, то необходимо гарантировать, что он является прочным, но не хрупким. Поверхность компаунда должна подвергаться одному из следующих испытаний, проводимому при температуре (20±10) °С с использованием испытательного оборудования, описанного в приложении D ГОСТ Р 51330.0:

а) для группы I там, где литой компаунд образует часть внешней оболочки и используется для исключения доступа взрывоопасной среды, должна использоваться энергия удара 20 Дж;

б) во всех остальных случаях должна использоваться энергия удара 2 Дж.

Компаунд не должен иметь повреждений и остаточных деформаций. Допускаются незначительные трещины.

6.11 Испытания электрооборудования, содержащего пьезоэлектрические устройства

Измеряют емкость устройства и напряжение, возникающее в нем, когда доступную при эксплуатации часть оборудования испытывают ударом в соответствии с параметрами, приведенными в графе «Высокая» таблицы 4 ГОСТ Р 51330.0 при (20±10) °С с использованием испытательного оборудования по приложению D ГОСТ Р 51330.0. Принимается более высокое значение напряжения из двух испытаний на одном образце.

Если электрооборудование, содержащее пьезоэлектрическое устройство, предохранено от прямого физического воздействия, испытательный удар должен прикладываться к предохранительному устройству при расположении электрооборудования и предохранительного устройства в положении, предусмотренном изготовителем. Энергия, накопленная емкостью кристалла при максимальном измеренном напряжении, не должна превышать, мкДж, для электрооборудования:

- группы I... 1500

- подгруппы IIА... 950

- подгруппы IIB... 250

- подгруппы IIС... 50

6.12 Испытания диодных барьеров и шунтов безопасности

Барьеры безопасности или шунты должны выдерживать воздействие переходных процессов, что подтверждается испытаниями их элементов.

Резисторы, считающиеся неповреждаемыми, должны рассматриваться как выдерживающие любые переходные процессы, возможные для указанного источника питания.

Диоды при температуре 20 °С должны выдерживать ток, значение которого определяется делением амплитудного значения напряжения U_m на суммарное значение сопротивлений предохранителя и неповреждаемого резистора, если он включен последовательно с предохранителем. Проверку выполнения указанного требования осуществляют либо по спецификации изготовителя, либо по результатам описанных ниже испытаний.

К диоду каждого типа в прямом направлении (для стабилитронов - в обратном направлении) необходимо приложить пять прямоугольных импульсов тока, длительностью 50 мкс каждый, повторяемых с интервалом 20 мс. Амплитуда импульса должна равняться амплитудному значению напряжения U_m, деленному на «холодное» значение сопротивления предохранителя при 20 °С (плюс сопротивление последовательно включенного резистора при наличии его в цепи). Если данные изготовителя показывают, что предразрывное время предохранителя при этом токе больше 50 мкс, ширину импульса следует изменить, чтобы реализовать действительное предразрывное время. Если предразрывное время не может быть получено из данных изготовителя, следует испытать 10 предохранителей при расчетном значении тока для измерения соответствующего ему предразрывного времени. Полученное значение следует использовать в случае, если оно превышает 50 мкс.

Чтобы показать пригодность всего ряда изделий, производимых конкретным изготовителем, необходимо испытать при данном напряжении только представленный образец.

6.13 Испытания кабеля на растяжение

Электрооборудование, в котором кабель для внешних соединений является его неотъемлемой частью, должно подвергаться испытанию на растяжение кабеля в случае, если обрыв жил кабеля от мест присоединения внутри электрооборудования может привести к нарушению искробезопасности, например, если в кабеле имеется более одной искробезопасной цепи и обрыв может привести к опасным пересоединениям. Испытания следует проводить следующим образом:

- к кабелю необходимо приложить растягивающее усилие 30 Н в направлении оси кабельного ввода электрооборудования в течение не менее 1 ч;

- допускается смещение оболочки кабеля, но не должно наблюдаться видимого смещения выводов;

- данное испытание не должно применяться к отдельным проводникам, которые подключены постоянно и не являются частью кабеля.