מעגל חשמלי בטוח מבחינה מהותית

בטוח מטבעו הוא מעגל חשמלי כזה, שעצם מימושו, בהסתברות של לא יותר מ-0.1%, לא יאפשר התרחשות של פריקה חשמלית העלולה לגרום להצתה של הסביבה הנפיצה שמסביב, אשר, ככלל, מאושר על ידי תנאי הבדיקה. המצב חסין הפיצוץ של "מעגל חשמלי בטוח מעצם" מבוסס על שמירה על המתח, הזרם וההספק במעגל כזה ברמה בטוחה מהותית מוגדרת. ניתן להבחין בשלוש רמות של בטיחות פנימית עבור מעגל בטוח מהותית: ia, ib ו-ic.

רמות בטוחות באופן מהותי

כן - רמה חסינת פיצוץ במיוחד. זה מרמז שתנאים בטוחים נצפו גם כאשר מתרחשות שתי תקלות מעגל עצמאיות או בו-זמנית. רמה זו של בטיחות פנימית מבטיחה את ההגנה והבטיחות הגבוהות ביותר נגד פיצוץ, וזו הסיבה שהיא ישימה באזורי נפץ בדרגות 0, 1 ו-2.

יב - רמה חסינת פיצוץ. רק נזק אחד מותר עם רמה זו, כך שהוא חל רק על אזורים מסוכנים Class 1 ו-2.

IC - רמת האמינות המוגברת נגד פיצוץ.באופן כללי, הוא אינו מאפשר נזק, ולכן הוא משמש רק באזורים מסוכנים Class 2.

כיתות של אזורי נפץ

כמו רמות הבטיחות הטבועות במעגלים, גם אזורי הסכנה מסווגים:

אזור נפץ 0. באזור כזה, תערובת גז נפיצה נמצאת כל הזמן או במשך זמן רב.

אזור נפץ 1. באזור זה, גם בתנאי הפעלה רגילים של הציוד, תמיד קיימת אפשרות של תערובת גז נפיצה בסביבה.

אזור נפץ 2. סביר להניח שתערובת גז נפיצה לא תהיה נוכחת באזור זה בתנאי הפעלה רגילים. אם זה קורה, זה נדיר ביותר ולאחר מכן לפרק זמן קצר.

גורם פנימי של בטיחות

עבור המעגלים הבטוחים באופן מהותי בשימוש, מוצג מקדם מיוחד - מקדם בטיחות פנימי. הוא מבטא את היחס בין הפרמטרים המינימליים של מצב ההצתה לפרמטרים המתאימים של בטיחות פנימית. לפיכך, בארצות הברית, מקובלים הגורמים הבאים להגנה מפני פיצוץ מסוג "מעגל חשמלי בטוח":

מקדם בטיחות אמיתי 1.5 - להתמוטטות אחת בתנאים הכי לא נוחים;

מקדם בטיחות אמיתי 1 - עבור שני נזקים בתנאים הכי לא נוחים;

לדוגמה, בצפון אמריקה, מניחים מקדם הספק של 1.5 בתנאים שבהם המכשיר נבדק בניסוי. במהלך הלימודים התיאורטיים, עבור מצב רגיל ועבור מצב חירום עם תקלה אחת, נלקח פקטור 2 עבור זרם ומתח, ולמצב חירום עם שתי תקלות, מקדם הבטיחות הפנימי נלקח כ-1.33.

הסיבה העיקרית לכך שמקדם הבטיחות הפנימי עולה בתנאים אלו היא שבמחקרים תיאורטיים לרוב אין להם מידע מלא על הערכים הנומינליים של כל הרכיבים, למשל ערך השראות יכול להיות תלוי באופן המדידה שלו.

על פי הסטנדרטים המקומיים של GOST ואירופה, מקדם הבטיחות הפנימי של מעגל בטוח מעצם לא צריך להיות פחות מ-1.5 עבור פעולה רגילה של ציוד חשמלי, כמו גם עבור מצב חירום עם נזק שנוצר באופן מלאכותי לחיבורים ואלמנטים אחרים של ציוד חשמלי זה. עבור מתח וזרם, מקדם בטיחות מובנה של 1.5 מתאים למקדם של 2.25 עבור אנרגיה.
ציוד חשמלי פשוט

לציוד חשמלי יש סיווג משלו במונחים של בטיחות פנימית. ציוד פשוט כולל מכשירים חשמליים או קבוצה של מכשירים חשמליים בעיצוב פשוט עם ערכים מסוימים של פרמטרים טכניים מבוססים התואמים לפרמטרי הבטיחות הפנימיים של המעגל החשמלי שבו הם משומשים.

ציוד חשמלי פשוט כזה כולל:

• 1 - מכשירים חשמליים פסיביים - מתגים, תיבות חיבור, התקני מוליכים למחצה פשוטים, נגדים;

• 2 - מכשירים שיכולים לאחסן אנרגיה עם פרמטרים חשמליים שמותקנים ונלקחים בחשבון בעת ​​קביעת הבטיחות שלהם - קבלים, משרן;

• 3 - התקני ייצור חשמל - צמדים תרמיים ותאי פוטו עם מתח של לא יותר מ-1.5 וולט, זרם של לא יותר מ-0.1 A, הספק של לא יותר מ-0.025 ואט. הגורמים האינדוקטיביים והקיבוליים של התקנים אלה נלקחים בחשבון. בסעיף 2.

יש להבין שהציוד הפשוט חייב לעמוד בדרישות התיעוד המדעי והטכני העדכני לציוד בטוח מטבעו. לכן, על פי GOST R IEC 60079-11-2010, באמצעות ציוד פשוט במעגלים בטוחים באופן מהותי, יש לקחת בחשבון את הדברים הבאים:

1) ציוד פשוט לא אמור להיות בטוח עקב מגבלות זרם ו/או מתח.

2) אסור שהציוד יכיל כל אמצעי להגברת המתח או הזרם.

3) יש לבדוק ציוד לפני חוסר עומס במתח כפול, לפחות 500 V.

4) כל הסוגריים חייבים לעמוד בדרישות מיוחדות.

5) נדן לא מתכתי או מסגסוגת קלה חייבים להיות בטוחים מבחינה אלקטרוסטטית.

6) דרגת הטמפרטורה של הציוד חייבת להתאים לתנאי העבודה.

בפועל, מערכת מגבלות זו מקשה על שימוש בציוד פשוט במעגלים בטוחים באופן מהותי. בדרך כלל קל לעקוב אחר נקודות 1 ו-2. אבל נקודות 3 עד 6 כבר יכולות לגרום לקשיים.

לדוגמה, למרות שמדחום ההתנגדות הוא ציוד פשוט, עם זאת, על פי GOST 6651-2009, מכשיר כזה נבדק רק במתח של 250 וולט ולכן לא ניתן להשתמש בו במעגל בטוח מהותית (בהתאם לפסקה 3). השימוש במכשיר כזה דורש עיצוב מיוחד של החיישן עם חוזק נאות של הבידוד שלו.

לפי נקודות 4 ו-5, לא קל לבדוק ציוד פשוט מאחר והמידע הדרוש לרוב אינו זמין ולא ניתן לבצע את הבדיקה כראוי.

ציוד חשמלי בטוח מטבעו

נקרא ציוד חשמלי בטוח מטבעו שיש לו מעגלים חשמליים פנימיים וחיצוניים בטוחים.ציוד חיצוני, כגון רכיבי פלט, שסתומי סולנואיד, מתמרי לחץ זרם, בשימוש באזור מסוכן, חייב להיות בעל תעודת בטיחות חשמלית. ההסמכה מבוססת על רמת אנרגיה מקסימלית וטמפרטורת הצתה אוטומטית.

ציוד חשמלי המותקן באווירה שעלולה להיות פיצוץ חייב להיות מסומן כראוי עם אינדיקציה של רמת הבטיחות הפנימית של המעגל.

ציוד חשמלי נלווה

ציוד חשמלי מחובר כולל מעגלים של מכשירים וציוד חשמלי אשר, במהלך פעולה רגילה או חירום, אינם מבודדים באופן גלווני מהמעגל הבטוח באופן מהותי.

מחסומי DC פסיביים ומבודדים, כמו גם ציוד בקרה ומדידה המשמש למדידה וחיבור אותות המתקבלים מאזורים מסוכנים הם החלק העיקרי בציוד מסוג זה ולכן חייבים להיות בעלי תעודות לערך המקסימלי של אנרגיה שניתן להעביר לאזור נפץ.

הציוד החשמלי עצמו ממוקם בשטח שאינו נפיץ, ובמידה ויש צורך בהצבתו בשטח נפץ הציוד מצויד במיגון פיצוץ מתאים.

חברות אירופאיות מציבות את סימן [Ex ia] IIC על ציוד חשמלי מחובר הממוקם באזור שאינו נפיץ. הציוד החשמלי המחובר, הממוקם באזור נפיץ ובו זמנית בעל בית עמיד בפני אש, מסומן ב-Ex «d» [ia] IIC T4. סימונים בסוגריים מרובעים משקפים את העובדה שציוד חשמלי מחובר.

ציוד חשמלי חסין פיצוץ עם מיגון פיצוץ מסוג "מעגל חשמלי בטוח באופן מהותי" הממוקם באזור מסוכן חייב להיות בעל אישור על ערך טמפרטורת ההצתה העצמית.

מאפייני הרכבה בטוחים באופן מהותי

התקנת מתקנים חשמליים עם מעגלים חשמליים בטוחים באופן מהותי מתבצעת כך ששדות חשמליים ומגנטיים חיצוניים אינם משפיעים לרעה על בטיחותם. מקורות לשדות חשמליים ומגנטיים חיצוניים יכולים להיות קווי מתח העוברים בקרבת מקום או מוליכים בעלי זרם גבוה. כדאי להשתמש במגנים, לכופף את החוטים או להרחיק פיזית את מקור השדה החשמלי או המגנטי מההתקנה.

בהתאם לסעיף 7.3.117 של ה-PUE, כבלים ממעגלים חשמליים בטוחים באופן מהותי המותקנים או באזור נפץ או מחוצה לו חייבים לעמוד בדרישות הרלוונטיות.

הכבל הבטוח באופן מהותי מופרד מכל הכבלים בהתאם ל-GOST 22782.5-78. זה לא מקובל להשתמש באותו כבל במעגל בטוח מטבעו ובטוח מטבעו. לכבלי HF למעגלים בטוחים באופן מהותי אסור שיהיו לולאות. בנוסף, המוליכים של מעגלים בטוחים באופן מהותי חייבים להיות מוגנים מפני אחיזות שעלולות לסכן את בטיחותם.

אם ישנם כבלים ממעגלים בטוחים מעצם ובטוחים מעצם בו-זמנית בערוץ או צרור אחד, אז מומלץ להפריד אותם בשכבת בידוד ביניים או מחסום מוליך מוארק. אפשר שלא להפריד כבלים כאלה רק אם למעגלים הבטוחים מטבעם או שאינם בטוחים מטבעם יש מגנים או מעטפות מתכת נפרדים משלהם.

בעת הנחת מסלולי כבלים בטוחים באופן מהותי באזורים מסוכנים, יש צורך לעמוד בדרישות אחרות של PUE Ch. 7.3.

בעת בחירת כבל עבור אזור נפץ, שקול את דרישות ה-PUE הבאות:

• חוטים חייבים להיות מבודדים;

• משתמשים רק בחוטים עם חוטי נחושת;

• מותר בידוד גומי או PVC;

• בידוד פוליאתילן אסור; באזורים מסוכנים של מחלקות BI ו-Bia, מעטפת האלומיניום אינה נכללת.

אם החותם הוא חיצוני, אזי נדן הכבל לא צריך להיות עשוי מחומר התומך בעירה (ביטומן, יוטה, כותנה). כל ליבה, אם אינה בשימוש, חייבת להיות מבודדת מלייבות אחרות ומהאדמה, דבר המושג באמצעות מסופים.

אם מעגלים אחרים בכבל תקוע מקורקעים על ידי ציוד משויך, המוליך מחובר לנקודת הארקה מיוחדת המיועדת להארקה את כל המעגלים הבטוחים באופן מהותי באותו כבל. אבל החוט חייב להיות מבודד גם מהאדמה ומחוטים אחרים בקצה הנגדי על ידי הסיום. הבידוד של קצוות החוטים של מעגלים בטוחים באופן מהותי מתבצע בכחול, זה מוסדר ב-PUE.