增安型接線盒與分線盒的檢驗與設計要點

楊韻勍，蘇振楊

(1.沈陽電氣傳動研究所(有限公司)，遼寧沈陽110141;2.歐姆龍自動化(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與設計要點

楊韻勍1，蘇振楊2

(1.沈陽電氣傳動研究所(有限公司)，遼寧沈陽110141;2.歐姆龍自動化(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計中增安型防爆接線盒和分線盒的設計重點，闡述了此類產品的檢驗要點。

增安;接線盒與分線盒;檢驗;設計

1 引言

防爆接線盒與分線盒是防爆配電類設備中必不可少的基礎元件。他們被廣泛應用在控制電路，配電電路中。增安型接線盒與分線盒是其中一類典型產品。在《爆炸性環境第3部分:由增安型“e”保護的設備》中也對此類產品進行了補充要求和重點說明。因此，本文主要對增安型防爆接線盒和分線盒的檢驗要求和設計要點進行闡述。

2 增安型防爆接線盒和分線盒的設計重點

在GB3836.3－2010的附錄E中重點介紹了通用接線盒和分線盒的端子和導線組合的設計。在此類產品中，熱源是產品設計需要考慮的重點。對于接線盒與分線盒，產品中的熱源即為接線端子和導線，而主要的發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，制造商需要對產品內的端子以及所使用的導線做出明確的規定，以保證該型號產品的溫度組別。

系統中對端子和導線的確定給出了兩種選擇方案。

(1)規定布置法。

此方法的優點在于簡單方便，常用于未進行試驗的初期設計階段。在標準中，將其作為額定最大耗散功率的可替代的方法，簡單易行。具體設計方法為根據圖1確定端子數量和導線數量及橫截面積。首先制造商在確定自己產品所允許通過的持續電流值和選取導線的橫截面積之后，可以通過查表的方式確定導線的最大數量和端子的最大數量。此數值由制造商自行選擇。在表格的最后一行，寫著端子的最大數量，此數值基本等于有所限制的極限導線數量的二分之一進一取整。

在附錄的最后標準給出了當同時存在不同電流值和不同橫截面積導線的情況時的設計方法。按相應比例使用表中數值時，應保證其各個不同尺寸所占百分比總和不大于100%。例如表1中實例，此產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根導線(1.5mm2橫截面積10A電流時最多用40根導線)，20A用到3根導線(2.5mm2橫截面積20A電流時最多使用15根導線)，25A用到2根導線(4mm2橫截面積25A電流時最多使用17根)。

根據計算總占比為20/40+3/16+2/18=95%，對最大使用導線數量取雙數進行計算，確保份數之和不大于100%。由于95%＜100%，因此此設計成立。

表1 規定的端子/配線表實例

通過圖1我們看到存在字母a的區域，此區域范圍由于導線橫截面積足夠大可以保證所示區域內所有電流值的產品的溫度組別，因此導線數量不做限制，可以是任何數值。同理，在字母b區域，由于電流值過大，而導線橫截面積小，導致會釋放大量熱量，因此制造商在選擇時要慎重。當遇到為此種情況時，可使用最大耗散功率法來來確定端子數量和導線橫截面積及個數。

圖1 規定的端子/配線表

(2)最大耗散功率法。此方法給出的設計方案與檢驗部分相輔相成。在標準的專用電氣設備的補充中要求此類產品按照6.7規定方法進行檢驗確定額定值，以保證極限溫度。因此接線盒與分線盒的相應資料中應明確規定所用的接線端子的型號和個數，導線尺寸和數量，絕緣部件的熱穩定溫度值。在系列產品中，需要保證最危險狀況——即使用時最大電流數，最多接線端子用量時不超過型式試驗確定的額定最大耗散功率，此設計即為合格。標準中之所以要求制造商給出額定最大耗散功率，本質上保證同一外殼在配備不同的型號數量的接線端子時保證系列產品的每一款產品均為安全產品，每一款子型號的產品的端子與導線的耗散功率之和不得超過此系列最危險產品(即最大額定電流，最多端子數的情況)進行型式試驗時確定的額定最大耗散功率。

為方便計算不同型號的產品。本文給出常用規格接線端子的電阻值如表2所示，以及常用規格導線在20℃時的電阻值如表3作為參考。

3 增安型防爆接線盒和分線盒的檢驗重點

在增安類產品的檢驗中，產品的極限溫度是檢驗的重點之一，不同于隔爆類產品的最高表面溫度，極限溫度是增安類產品的檢測重點。極限溫度是取自爆炸性氣體環境點燃危險溫度和所用材料的熱穩定溫度兩項中的較低值。導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械強度;材料熱膨脹不超過材料機械應力;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 導線在20℃時的內部電阻Rc

最大耗散功率的確定方法如下:

(1)在殼體內可安裝空間限制最大允許數量和規格的接線端子。然后用規定的最大尺寸的端子導線將端子鏈接，在外殼內連接各個端子的導線長度等于殼體的內部的三維對角線。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:

應保證每一個端子都被用規定長度的短接線串聯進入電路，并且導線按6根一組捆扎，殼體外導線長度至少為0.5m。

(2)給電路施加額定電流，到達穩定狀態時(即單位小時內溫升不超過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”端子。如得出的最高溫度超過企業要求的極限溫度，則改變端子數量，重復試驗直至達到滿足規定的極限溫度。

(3)在確定最大規格端子數量之后，需要計算產品的額定最大耗散功率。如接線端子使用Ex端子排，則在其證書中應規定端子在20℃時的電阻值，如未使用Ex元件，以“最不利狀態”端子為基準，假設所用端子及導線參數同此端子及其連接導線參數完全一致，測量在20℃狀態下導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—接線端子的數量;

R1—“最不利狀態”端子在20℃狀態下的電阻值，Ω。

導線的耗散功率的公式為:

式中，P2—導線的耗散功率，W;

I—通過導線的最大電流，A;

RL—導線在20℃時的內部電阻總值，Ω。對于進線以及出線(即每個從電纜引入裝置至端子部分的導線長度取外殼三維對角線的一半。

計算端子和導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，在產品設計時可參考此數值進行各規格的接線盒與分線盒的設計。

4 結束語

綜上所述，端子數量與導線型號尺寸的確定對增安類接線盒與分線盒的設計和檢驗有著至關重要的作用，設計者和檢驗人員應該充分理解規定布置法和最大耗散功率法的原理以及方法步驟，更好的保證產品的安全性能。

［1］GB3836.3－2010，爆炸性環境第3部分:由增安型“e”保護的設備［S］.

［2］劉凱.“最大耗散功率法”的應用［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