1. ELEKTRICKÁ ZA ÍZENÍ V PROST EDÍ S NEBEZPE ÍM VÝBUCHU

1. ELEKTRICKÁ ZAěÍZENÍ V PROSTěEDÍ S NEBEZPEýÍM VÝBUCHU. 1.1 Požadavky na zaĜízení ProstĜedí s nebezpeþím výbuchu klade zvýšené požadavky na vlastnosti elektrických zaĜízení. Jejich smyslem je, aby zaĜízení bylo vyrobeno tak, aby se nemohlo stát potencionálním zdrojem výbuchu ani požáru. Podle zpĤsobu, jakým je splnČní tČchto požadavkĤ dosaženo, se rozlišují rĤzná konstrukþní provedení zaĜízení, která jsou založená na rĤzných principech ochrany pĜed nebezpeþím výbuchu. Ne každý zvolený princip ochrany a tím i provedení zaĜízení je vhodný do každého prostĜedí. Musí být rozlišeno, zda jde o plynné nebo prašné prostĜedí s nebezpeþím výbuchu. ProstĜedí, do kterého je motor urþen, je zakódováno v oznaþení každého výrobku urþeného do prostĜedí s nebezpeþím výbuchu.

1.2 Klasifikace zaĜízení Klasifikace zaĜízení do prostĜedí s nebezpeþím výbuchu, stejnČ tak jako klasifikace prostĜedí prošla historicky dlouhým vývojem. SouþasnČ platná, používaná klasifikace obojího je urþena direktivou Evropské unie 94/9/EC pro kterou se vžilo oznaþení ATEX. V ýeské republice je tato direktiva zakotvena v naĜízení vlády þ. 176/1997 Sb. – jde o její pĜeklad. V zásadČ se rozlišují dvČ skupiny zaĜízení: - zaĜízení urþená pro dĤlní þinnost - Skupina zaĜízení I - zaĜízení urþená pro plynná a prašná prostĜedí - Skupina zaĜízení II ObČ základní skupiny jsou rozdČlené do podskupin podle konkrétních podmínek prostĜedí. Pro podskupiny je vžité používat oznaþení „Kategorie“.

1.2.1 DĤlní zaĜízení Skupina zaĜízení I.

Kategorie M1.

V této kategorii jsou zaĜazena zaĜízení, která jsou konstruovaná a kde je to nutné, doplĖkovČ vybavená speciálními ochrannými prostĜedky tak, aby zaĜízení bylo schopno provozu ve shodČ s provozními parametry stanovenými výrobcem a zajišĢovalo velmi vysokou úroveĖ ochrany. ZaĜízení této kategorie jsou urþena pro použití v podzemních þástech dolĤ a povrchových instalacích þástí tČchto dolĤ, které jsou ohroženy metanem nebo hoĜlavým prachem. Na zaĜízení této kategorie se vyžaduje, aby zĤstalo funkþní i v pĜípadČ výjimeþných událostí ve vztahu k zaĜízení, v pĜítomnosti výbušné atmosféry a aby se vyznaþovalo takovými prostĜedky ochrany proti výbuchu, že: a) V pĜípadČ poruchy jednoho z použitých prostĜedkĤ zajišĢuje dostateþnou úroveĖ bezpeþnosti alespoĖ ještČ jeden další nezávislý prostĜedek ochrany. b) V pĜípadČ vzniku dvou vzájemnČ nezávislých poruch je zajištČna dostateþná úroveĖ bezpeþnosti.

Skupina zaĜízení I.

Kategorie M2.

Zahrnuje zaĜízení, která jsou konstruovaná tak, aby zaĜízení bylo schopné provozu ve shodČ s provozními parametry stanovenými výrobcem a zajišĢovalo vysokou úroveĖ ochrany. ZaĜízení této kategorie jsou urþená pro použití v podzemních þástech dolĤ a povrchových instalací tČchto dolĤ, kde je pravdČpodobnost vzniku ohrožení metanem nebo hoĜlavým prachem. U tČchto zaĜízení se pĜedpokládá, že v pĜípadČ vzniku výbušné atmosféry budou vypnuta. Ochranné prostĜedky pro zaĜízení této kategorie zajišĢují dostateþnou úroveĖ ochrany v normálním provozu a také v pĜípadČ tČžších provozních podmínek vznikajících zejména hrubým zacházením a zmČnami okolního prostĜedí.

ZaĜízení do prostĜedí EEx.

1

1.2.2 NedĤlní zaĜízení Skupina zaĜízení II.

Kategorie 1

V této kategorii jsou zaĜazena zaĜízení, která jsou konstruována tak, aby zaĜízení bylo schopno provozu ve shodČ s provozními hodnotami stanovenými výrobcem a zajišĢovalo velmi vysokou úroveĖ ochrany. ZaĜízení této kategorie jsou urþena pro použití v prostorech, ve kterých je výbušná atmosféra vytvoĜená plyny, párami nebo mlhami nebo prachovzdušnou smČsí pĜítomna trvale, po dlouhou dobu nebo þasto ( v praxi se používá údaj více 1000 hod/rok ). ZaĜízení této kategorie musí zajišĢovat dostateþnou úroveĖ ochrany i v pĜípadČ výjimeþných událostí ve vztahu k zaĜízení, v pĜítomnosti výbušné atmosféry a vyznaþuje se takovými prostĜedky ochrany proti výbuchu, že: a) V pĜípadČ poruchy jednoho z použitých prostĜedkĤ zajišĢuje dostateþnou úroveĖ bezpeþnosti alespoĖ ještČ jeden další nezávislý prostĜedek ochrany. b) V pĜípadČ vzniku dvou vzájemnČ nezávislých poruch je zajištČna dostateþná úroveĖ bezpeþnosti.

Skupina zaĜízení II.

Kategorie 2.

Zahrnuje zaĜízení, která jsou konstruovaná tak, aby zaĜízení bylo schopno provozu ve shodČ s provozními parametry stanovenými výrobcem a zajišĢovalo vysokou úroveĖ ochrany. ZaĜízení této kategorie jsou urþena pro použití v prostorech, ve kterých je vznik výbušné atmosféry vytvoĜené plyny, párami, mlhami nebo prachovzdušnou smČsí pravdČpodobný ( v praxi se používá údaj 10 ÷ 1000 hod/rok ). Ochranné prostĜedky pro zaĜízení této kategorie zajišĢují dostateþnou úroveĖ ochrany i v pĜípadČ þasto vznikajících poruch nebo selhání zaĜízení, se kterými se musí normálnČ poþítat.

Skupina zaĜízení II.

Kategorie 3.

Zahrnuje zaĜízení, která jsou konstruovaná tak, aby zaĜízení bylo schopno provozu ve shodČ s provozními parametry stanovenými výrobcem a zajišĢovalo normální úroveĖ ochrany. ZaĜízení této kategorie jsou urþena pro použití v prostorech, kde není pravdČpodobný vznik výbušné atmosféry vytvoĜená plyny, párami, mlhami nebo prachovzdušnou smČsí, a pokud výbušná atmosféra vznikne, bude pĜítomna pouze zĜídka a pouze po krátké þasové období ( v praxi se používá údaj do 10 hod/rok ). Konstrukce zaĜízení této kategorie zajišĢuje dostateþnou úroveĖ bezpeþnosti pĜi normálním provozu.


2

1.3 Klasifikace prostĜedí K tomu, aby došlo k výbuchu nebo zapálení výbušné nebo hoĜlavé smČsi, musí být smČs na konkrétním místČ pĜítomná v kritické koncentraci a množství. ZároveĖ musí být souþasnČ pĜítomné všechny tĜi základní složky potĜebné aby k tomu došlo: kyslík, hoĜlavá látka, inicializaþní zdroj.

Obr. 1 Princip vzniku výbuchu – výbuchový (inicializaþní) trojúhelník Inicializaþním impulsem pak mĤže být kterákoliv z Ĝady pĜíþin: povrchová þást elektrického nebo jiného zaĜízení s teplotou vyšší než bezpeþnou, rozžhavené þásti zaĜízení, plameny nebo horké plyny, elektricky nebo mechanicky vyvolané jiskĜení, elektrická zaĜízení, elektrostatická elektĜina, úder blesku, elektromagnetické pole, vyrovnávací proudy, katodická koroze, ultrazvuk, adiabatická komprese, proudící plyny a chemické reakce, chemické reakce, ionizaþní záĜení. HoĜlavými látkami jsou: - hoĜlavé plyny, - páry a prachy, které se uvolĖují z hoĜlavých látek.


3

Velmi dĤležitá je koncentrace látek – smČsi jsou výbušné pouze pĜi urþité koncentraci viz Tab. 1 PĜi koncentraci vyšší než kritické dojde pouze k vyhoĜení smČsi, nikoliv k explozi.

Obr. 2 Vliv koncentrace, parciálního tlaku a teploty na výbušnost vzdušné smČsi. Látka: Vodík Metan Propan Butan Benzol Tolul Hexan Oktan Dekan

Kritická koncentrace: 4.0 – 75.6 % 4.4 – 15.0 % 2.1 – 9.5 % 1.3 – 8.5 % 1.2 – 8.0 % 1.2 – 7.0 % 1.2 – 7.4 % 0.8 – 6.5 % 0.7 – 5.4 %

Látka: Ethylbenzenol Methanol Ethanol Benzín Zemní plyn Topný olej o - Xylol Aceton Diethylether

Kritická koncentrace: 1.0 – 7.8% 5.5 – 40 % 3.5 – 15 % 0.6 – 8.10 % 1.5 – 12 % 0.6 – 6.5 % 1.0 – 7.6 % 2.5 – 13 % 1.7 – 36 %

Tab. 1 Kritické koncentrace plynných látek


4

Obr. 3 Klasifikace výbušných prostĜedí

1.3.1 ProstĜedí s výbušnou atmosférou vytvoĜenou plyny, párami nebo mlhami PĜi oznaþování výrobkĤ z hlediska klasifikace prostĜedí se pro tato prostĜedí se používá oznaþení G Gas.

ZÓNA 0 ProstĜedí v prostorech, ve kterých je výbušná atmosféra vytvoĜená plyny, párami nebo mlhami pĜítomna trvale, po dlouhou dobu nebo þasto ( ! 1000 hod./rok ).

ZÓNA 1 ProstĜedí v prostorech, ve kterých za bČžného provozu je vznik výbušné atmosféry vytvoĜené plyny, párami nebo mlhami pravdČpodobný ( 10 - 1000 hod./rok ).

ZÓNA 2 ProstĜedí v prostorech, ve kterých za bČžného provozu není pravdČpodobný vznik výbušné atmosféry vytvoĜené plyny, párami nebo mlhami, a pokud výbušná atmosféra vznikne, bude pĜítomna pouze zĜídka a pouze po krátké þasové období ( d 10 hod./rok ).

1.3.2 ProstĜedí s výbušnou atmosférou vytvoĜenou prachovzdušnou smČsí hoĜlavého prachu PĜi oznaþování výrobkĤ z hlediska klasifikace prostĜedí se pro tato prostĜedí se používá oznaþení D Dust.

ZÓNA 20 ProstĜedí v prostorech, ve kterých je výbušná atmosféra vytvoĜená prachovzdušnou smČsí hoĜlavého prachu pĜítomna trvale, po dlouhou dobu nebo þasto ( ! 1000 hod./rok ).


5

ZÓNA 21 ProstĜedí v prostorech, ve kterých za bČžného provozu je vznik výbušné atmosféry vytvoĜené oblakem prachovzdušné smČsi hoĜlavého prachu pravdČpodobný ( 10 - 1000 hod./rok ).

ZÓNA 22 ProstĜedí v prostorech, ve kterých za bČžného provozu není pravdČpodobný vznik výbušné atmosféry vytvoĜené oblakem prachovzdušné smČsi hoĜlavého prachu, a pokud výbušná atmosféra vznikne, bude pĜítomna pouze zĜídka a pouze po krátké þasové období ( d 10 hod./rok ).

1.4 Teplotní tĜídy 1.4.1 Skupina zĜízení I. Ve skupinČ zaĜízení I. jsou na rozdíl od skupiny II. pĜípustné pouze dvČ teploty: 150 OC pro místa, na kterých se mĤže usazovat uhelný prach ve vrstvČ, 450 OC pro místa, u kterých je vylouþená možnost usazování vrstvy uhelného prachu (prachotČsnČ utČsnČné prostory).

1.4.2 Skupina zaĜízení II. Pro skupinu zaĜízení II. jsou pro všechny druhy ochran pĜed nebezpeþím výbuchu pevnČ definované teplotní tĜídy viz. Tab. 2, které stanovují maximální pĜípustnou povrchovou teplotu zaĜízení. Teplotní tĜída T1 T2 T3 T4 T5 T6

Povrchová teplota 450 OC 300 OC 200 OC 135 OC 100 OC 85 OC

Tab. 2 RozdČlení teplotních tĜíd Provozovatel pĜi výbČru resp. projektant pĜi dimenzování zaĜízení musí nejprve provést klasifikaci prostĜedí a v prostĜedí s nebezpeþím výbuchu zohlednit: - v ZÓNċ 0 ÷ 2 zápalnou teplotu plynĤ, par nebo mlh viz. Tab. 3, - v ZÓNċ 20 ÷ 22 zápalnou teplotu prachovzdušné smČsi a mezní teplotu pro vznik doutnání usazeného prachu viz. Tab. 4.


6

Teplotní tĜídy Skupina

T1 Látka

II A

T2 O

T3 O

Látka

Aceton

540

i-Amylacetát 380 Benzíny 220÷300 Acetaldehyd 140

Ethan

515

n-Butan

Ethylchlorid 510 Benzol

555

C

Látka

C

Látka

T6 O

C

O

Látka

C

365 Nafta 220÷300 Top.ol. 220÷300

n-Butylalkohol 340

Ethylacetát 460 630

Látka

T5 O

C

Amoniak

C

T4 O

Cyklohexanon 430

Kys. octová 485 Kys.uhelnatý605

II B

Methan

595

Methanol

455

Naftalin

520

Fenol

595

Propan

470

Toluol

535

Svítiplyn

560

Ethylakohol 425 Sirovodík Ethylen

270 Ethylether

180

425

Ethylenoxid 440

II C

Vodík

560

Acetylén

305

Sirouhlík

95

Tab. 3 PĜíklady plynĤ a jejich zápalných teplot

1.4.2.1.1 Skupina prachĤ

T2 Látka

Teplotní tĜídy T3

TZ

TD

T4

Látka

TZ

TD

DĜevo

Bavlna

560

350

Vlákniny

Celulóza

500

370

DĜevČný prach, špony 410

310

Korek

470

300

Papír

540

300

Rašelina

360

295

370

280

Potraviny

Kakao

580

460 Obilí

Krmiva

Pšeniþná mouka

480

450 Krmná smČska Sušené mléko

520

295

440

340

Tabák

450

300

ýaj

510

300

Prach z ĜízkĤ cukrovky 460

290

Uhlí PĜír. látky 380

Látka

TZ

TD

HnČdé uhlí

380

225

ýerné uhlí

550

245

Kauþuk

450

220

390

260

Chem. produkty

SmČs polyvinylchloridu 530

Kovy

Magnesium

610

410 Hliník

530

280 Bronz

Zinek

570

440 Železo

310

300

330

285

Mangan

Tab. 4 PĜíklady prachĤ a jejich zápalných teplot TZ a mezních teplot pro vznik doutnání TD


7

1.5 Pohony v prostĜedí s nebezpeþím výbuchu Pohony v ZÓNċ 0 Pro pohony v ZÓNċ 0 musí být použity pohony pracující na jiném principu než pohony, ve kterých je zdrojem pohybu elektromotor - napĜ. hydraulické a pneumatické pohony. Nebo musí být pohon Ĝešen technicky tak, aby elektromotor nebyl situován do ZÓNY 0.

Pohony s elektromotory v ZÓNċ 1 a 2 ZaĜízení urþená do prostĜedí s nebezpeþím výbuchu musí být obecnČ provedena tak, že za chodu nesmí zapálit žádnou hoĜlavou smČs resp. iniciovat výbuch. To lze splnit rĤznými zpĤsoby: -

uzavĜením dílĤ zaĜízení, které mohou dosáhnout zápalné teploty resp. iniciovat výbuch, do tlakovČ odolného závČru, který pĜi iniciaci výbuchu uvnitĜ závČru resp. zapálení smČsi zabrání jejich pĜenesení mimo prostor pĜesnČ definovaný závČrem, konstrukcí a technologickými opatĜeními, které vylouþí možnost vzniku zápalné teploty, konstrukcí a technologickými opatĜeními, které vylouþí možnost inicializace výbuchu jiným zpĤsobem než od zápalné teploty, uzavĜením dílĤ zaĜízení, které mohou dosáhnout zápalné teploty resp. iniciovat výbuch, do závČru, který bude profukován nekontaminovaným médiem, které zabrání nahromadČní par a plynĤ a dosažení koncentrace, pĜi které by mohly explodovat resp. být zapáleny, velikost energie v proudových obvodech je omezena tak, že inicializace výbuchu resp. dosažení zápalné teploty jsou vylouþené.

Použité zpĤsoby ochrany lze, tam kde je to smysluplné, kombinovat. To znamená, že na þásti zaĜízení lze použít jeden princip ochrany a na jiné, kde je to výhodnČjší použít druhý. Oznaþení principu ochrany na zaĜízení musí potom obsahovat všechny použité typy zpĤsobĤ ochrany. Obecné požadavky na zaĜízení do prostĜedí s nebezpeþím výbuchu definuje ýSN EN 50 014. K hlavním obecným požadavkĤm vyplývajícím z této normy pro motory urþené do prostĜedí s nebezpeþím výbuchu patĜí: - pokud je požadavek na jiný rozsah teploty okolí než standardní – 20 OC ÷ + 40 OC, musí být za þíslem certifikátu shody uvedeno X a ve speciálních podmínkách použití v certifikátu uveden skuteþný teplotní rozsah, - ve skĜíĖce svorkovnice musí být v blízkosti ostatních pĜipojovacích svorek svorka pro pĜipojení uzemĖovacího vodiþe nebo vodiþe pro vzájemné pospojování, - pokud je ve skĜíĖce svorkovnice pĜipojen ochranný vodiþ, musí být všechny kovové þásti kostry s tímto bodem spojeny, aby nemohlo dojít ke vzniku potenciálového rozdílu, - þásti motorĤ a obČžná kola ventilátorĤ ze slitin obsahujících hoĜþík, nesmí obsahovat víc než 6 % hoĜþíku, - mezera mezi obČžným kolem ventilátoru a krytem ventilátoru nesmí být ménČ než 1/100 prĤmČru ventilátoru, minimálnČ však 1 mm, - obČžná kola ventilátorĤ s obvodovou rychlostí nad 50 m/s musí mít izolaþní odpor menší než 1 G: - díly kostry a kryt ventilátoru musí vydržet bez deformace rázovou zkoušku energií 7 J aniž by zkouška mČla vliv na funkþní vlastnosti zvoleného principu ochrany pĜed nebezpeþím výbuchu. Kryt ventilátoru se nesmí zdeformovat, po zkoušce nesmí dojít k škrtání ventilátoru o jeho kryt, - pĜedepsané minimálním krytí IP 54 všech neizolovaných þástí pod napČtím, - pĜedepsané minimálním krytí IP 44 všech izolovaných þástí, - vertikální motory s hĜídelí smČrem dolĤ, musí být vybavené stĜíškou zabraĖující propadnutí malých tČles mĜížkou sání ventilátoru nebo jinou zábranou se stejným úþinkem. Podle zvoleného principu ochrany pĜed nebezpeþím výbuchu, pĜesnČ definovaného v návaznosti na obecnou ýSN EN 50 014 konkrétní ýSN EN, se rozlišují rĤzné druhy provedení asynchronních motorĤ: V pevném závČru EEx d ýSN EN 50 018 V zajištČném závČru EEx e ýSN EN 50 019 S vnitĜním pĜetlakem EEx p ýSN EN 50 016 S ochranou typu n EEx n ýSN EN 50 021


8

Obr. 4 PĜehled standardĤ v návaznosti na provedení a urþení motorĤ

Obr. 5 PĜehled možností nasazení jednotlivých provedení motorĤ v rĤzných prostĜedích U asynchronního motorĤ se ukázalo, z Ĝady dĤvodĤ, jako výhodné používat u motorĤ v pevném závČru svorkovnici v zajištČném provedení. Oznaþení takového provedení motoru je pak EEx de. V souþasné se pouze 2 % motorĤ v pevném závČru vyrábí v þistém provedení pevný závČr EEx d.


9

K nejvýznamnČjším provedením motorĤ patĜí motory v pevném závČru a v zajištČném provedení. Prakticky všechny motory lze vyrobit v pevném závČru, s výjimkou velkých výkonĤ v megawatové oblasti, kde jejich výroba pĜestává být z Ĝady dĤvodĤ technicky reálná nebo ekonomicky hospodárná. Naopak provedení v pĜetlakovém závČru je významné v oblasti velkých výkonĤ, u kterých þasto pĜedstavuje nejefektivnČjší a þasto jediné možné Ĝešení, pĜes potĜebu vyĜešit pĜívod a odvod nekontaminovaného média pro provČtrávání. ěešení provČtrávání zejména u malých výkonĤ naopak celou instalaci nadmČrnČ prodražuje. Platí zásada, že se má vždy pĜijmout takové technické Ĝešení, aby v ZÓNċ 0 nebylo nutné motor použít. Výjimkou v tomto smČru jsou velké tankery, pro které se dodávají motory s tzv. dvojitou bezpeþností – motor je vyroben v pevném závČru a zároveĖ splĖuje požadavky zajištČného provedení.

Použitý zpĤsob znaþení

Obr. 6 Typový klíþ pro oznaþování zaĜízení – skupina II, kategorie 2 nebo 3 G


10

1.6 Motory v prostĜedí G – Zóna 1, Zóna 2 1.6.1 Motory v provedení pevný závČr PĜíklad oznaþení:

CE…

II 2 G EEx d IIC T4

Oblast použití: Motory v provedení pevný závČr jsou zaĜízení Kategorie 2 a jsou urþená pro použití v ZÓNċ 1, ZÓNċ 2. Princip: Všechny þásti motoru, které mohou dosáhnout zápalné teploty resp. iniciovat výbuch, jsou uzavĜené do tlakovČ odolného závČru, který pĜi iniciaci výbuchu resp. zapálení smČsi uvnitĜ závČru zabrání jejich pĜenesení mimo prostor pĜesnČ ohraniþený závČrem. Konstrukce a návrh motoru musí samozĜejmČ splĖovat požadavky ýSN EN 60 034 - 1 a norem souvisejících jako u bČžných motorĤ. Motor je elektricky a tepelnČ navržen tak, že povrchové þásti pevného závČru nepĜekroþí mezní pĜípustnou teplotu odpovídající definované tepelné tĜídČ. Dovolené oteplení vinutí mĤže odpovídat použité izolaþní tĜídČ. Na rozdíl od napĜ. motorĤ v zajištČném provedení nemusí být oteplení vinutí žádným zpĤsobem redukované. Jako ochrana pĜed pĜekroþením mezních teplot povrchových þástí pevného závČru pĜi pĜetížení motoru je plnČ postaþující klasická nadproudová ochrana nebo ochrana pomocí termistorĤ a tepelného relé. Konstrukce a výroba motoru v pevném závČru je nároþná zejména u motorĤ vČtších výkonĤ na dodržení tzv. mezních spár (vzduchových mezer) mezi jednotlivými konstrukþními díly motoru, pĜes které se výbuch resp. zapálení smČsi uvnitĜ motoru nesmí pĜenést do okolního prostĜedí. Spáry jsou podle explozivních úþinkĤ výbušných smČsí rozdČlené do tĜí základních skupin II A, II B, II C. Skupina II C pĜitom klade na mezní spáry nejpĜísnČjší požadavky. S tím souvisí, že pro motory ve skupinČ IIC nejsou povolená kluzná ložiska. Maximální velikost spár pro každou skupinu napĜ. viz. Tab. 5 je definovaná ýSN EN 50 018 a závisí na ĜadČ faktorĤ. Druh spáry RovinnČ válcová spára

Délka spáry

12.5 mm 25 mm 40 mm Válcová spára 6 mm 9.5 mm 12.5 mm 25 mm 40 mm Válcové spáry pro ucpávky 6 mm hĜídelí toþivých elektrických 9.5 mm strojĤ s valivými ložisky 12.5 mm 25 mm 40 mm

ŠíĜka spáry podle volného objemu uvnitĜ pevného závČru 100 cm3 100÷500 cm3 500÷2000 cm3 2000 cm3 0.15 mm 0.18 mm 0.20 mm 0.10 mm 0.10 mm 0.15 mm 0.15 mm 0.20 mm 0.15 mm 0.15 mm 0.25 mm 0.25 mm 0.30 mm

0.15 mm 0.18 mm 0.20 mm 0.10 mm 0.15 mm 0.15 mm 0.20 mm 0.15 mm 0.25 mm 0.25 mm 0.30 mm

0.15 mm 0.18 mm 0.20 mm 0.15 mm 0.15 mm 0.20 mm 0.25 mm 0.25 mm 0.30 mm

0.18 mm 0.20 mm 0.15 mm 0.20 mm 0.25 mm 0.30 mm

Tab. 5 Mezní rozmČry spár pro skupinu II C Vlastnosti pevného závČru jsou pĜedmČtem pĜísných zkoušek. V rámci prototypové zkoušky se provádí dynamická tlaková zkouška výbuchem, v rámci kusových zkoušek se provádí statická tlaková zkouška þástí pevného závČru a kontrola dodržení mezních spár odpovídající dané skupinČ. Podle skupin mezních spár a teplotních tĜíd by se teoreticky mohlo vyrábČt až 18 rĤzných provedení motorĤ v pevném závČru. To nemá ani technický ani ekonomický smysl, protože požadavky na teplotní tĜídy T1÷T3 povrchu pevného závČru splĖuje bČžný asynchronní motor z principu standardního konstrukþního Ĝešení, dosažení spár pro tĜídu II B do osové výšky 400 mm nevyžaduje zvláštní výrobní opatĜení. Proto vČtšina výrobcĤ vyrábí jako standardní provedení provedení EEx de IIB T4. Provedení pro skupinu IIC a vyšší teplotní tĜídy se dodávají jako nestandardní provedení.


11

1.6.2 Motory v zajištČném provedení PĜíklad oznaþení:

CE….. II 2 G EEx e II T3

Oblast použití: Motory v v zajištČném provedení jsou zaĜízení Kategorie 2 a jsou urþená pro použití v ZÓNċ 1, ZÓNċ 2. Princip: Všechny þásti motoru, které mohou dosáhnout zápalné teploty resp. iniciovat výbuch, musí být navrženy a konstruovány tak, aby v žádném provozním stavu nemohla vzniknout nepĜípustnČ vysoká teplota, nemohlo dojít k vzniku jiskĜení a výbojĤ. Dodateþnými mechanickými, elektrickými a tepelnými opatĜeními je zvýšena bezpeþnost, tak aby i v pĜípadČ poruchy byla vylouþena inicializace výbuchu. Motory v zajištČném provedení se od ostatních provedení a bČžných motorĤ odlišují nadstandardními úpravami zvyšujícími jejich provozní bezpeþnost. Tyto úpravy spoþívají zejména v: - snížení jmenovitého oteplení vinutí podle EN 50019 proti bČžným motorĤm o 10 OC viz. Tab. 6, se kterým koresponduje snížení jmenovitého výkonu motoru. Tomu teoreticky za normálních provozních podmínek odpovídá dvojnásobné prodloužení životnosti vinutí., - zvýšené ochranČ proti vnikání prachu a vlhkosti, zejména do ložisek a skĜíĖky svorkovnice, - použití krytĤ ventilátorĤ se zvýšenou pevností, - zajištČní statorového a rotorového paketu proti pootoþení, resp. posunutí, - zachování minimální „bezpeþné“ velikosti vzduchové mezery mezi statorem a rotorem jejíž velikost je závislá na prĤmČru rotoru a synchronních otáþkách motoru, - použití skĜínČk svorkovnic a svorkovnic splĖujících zvýšené požadavky na pĜeskokové vzdálenosti, vznik plazivých proudĤ, - všechny pĜívodní vodiþe ve svorkovnicích musí být zajištČné proti samouvolnČní, - použití izolaþních materiálĤ s vysokou odolností proti plazivým proudĤm a dvojité impregnaci vinutí schválenou impregnaþní látkou, - použití lakovaných vodiþĤ s izolací se zvýšenou odolností vĤþi prĤrazu, o minimálním prĤĜezu 0,25 mm, - rotorová klec musí být vyrobena tlakovým litím nebo pájením natvrdo, konstrukcí se musí zabránit vzniku jiskĜení mezi tyþemi klece a rotorovým paketem, - výrobce musí být urþit a na štítku motoru vyznaþit zábČrný proud a oteplovací dobu tE, aby mohla být zvolena vhodná proudovČ závislá ochrana proti nedovoleným teplotám, - další požadavky viz. ýSN EN 50 019. Motory v zajištČném provedení se mohou použít pouze ve spojení se schváleným typem ochrany proti tepelnému pĜetížení, která motor chrání proti nepĜípustnému oteplení jak za trvalého chodu tak i v chodu nakrátko (v chodu se zablokovaným rotorem). U motorĤ s kotvou nakrátko je tento požadavek splnČný, když vybavovací doba proudovČ závislé ochrany není delší než oteplovací þasová konstanta tE udávaná výrobcem motoru pro jeho tepelnou tĜídu. Z druhé strany norma ýSN EN 50 019 pĜedepisuje minimální hodnoty þasových konstant tE pro jednotlivé tepelné tĜídy. Izolaþní tĜída Standardní oteplení

1.6.2.1.1 - EEx d

1.6.2.1.2 80 C

O

120 C

O

70 C

O

110 C

115 C

Teplota vinutí

E

O

75 C

B

F

H

O

105 C

O

125 C

O

145 C

O

90 C

O

130 C

O

O

165 C

O

115 C

O

155 C

O

pĜi teplotČ okolí 40 OC - EEx d Snížené oteplení

- EEx e

65 C

Snížená teplota vinutí

- EEx e

105 C

O O

pĜi teplotČ okolí 40 OC

Tab. 6 PĜípustné oteplení a teplota vinutí motoru v zajištČném provedení


12

1.6.3 Motory s vnitĜním pĜetlakem PĜíklad oznaþení:

CE …

II 2 G EEx p II T4

Oblast použití: Motory s vnitĜním pĜetlakem jsou zaĜízení Kategorie 2 a jsou urþené pro použití v ZÓNċ 1, ZÓNċ 2. Princip: Všechny þásti motoru, které mohou dosáhnout zápalné teploty resp. iniciovat výbuch, jsou uzavĜené do závČru, ve kterém je za chodu zaĜízení trvale udržováno nekontaminované médium, které zabraĖuje nahromadČní par a plynĤ a dosažení koncentrace, pĜi které by mohly explodovat resp. být zapáleny. Rozlišují se dva druhy závČrĤ s vnitĜním pĜetlakem: S dynamickým pĜetlakem (trvalým provČtráváním). Motor je pĜed spuštČním provČtrán a v motoru se za chodu udržuje trvale dynamický pĜetlak, který zabraĖuje vytvoĜení nepĜípustné koncentrace kontaminovaného média. Dynamickým pĜetlakem se rozumí, že do motoru se trvale pĜivádí velké množství nekontaminovaného média, kterým se motor neustále provČtrává a zároveĖ chladí. Je to zpĤsob, který je nároþný na množství provČtrávacího média, vyžaduje i vyĜešit odvod média z prostoru motoru. Se statickým pĜetlakem. Motor je pĜed spuštČním provČtrán a v motoru se za chodu udržuje trvale statický pĜetlak, který zabraĖuje vytvoĜení nepĜípustné koncentrace kontaminovaného média. Statickým pĜetlakem se rozumí, že do motoru se za chodu trvale pĜivádí pouze malé množství nekontaminovaného média, které hradí ztráty zpĤsobené netČsností závČru. Médium neslouží k chlazení motoru. Z principu tohoto typu ochrany pĜed nebezpeþím výbuchu vyplývá, že norma místo na konstrukci a vlastnosti motoru klade pĜedevším pĜísné požadavky na zaĜízení doplĖující pĜetlakový závČr – Ĝídicí jednotku, prĤtokomČr, tlaková þidla, ovládání pĜívodu média. Základní požadavky na realizaci pĜetlakového závČru: - použité médium nesmí být hoĜlavé a chemicky agresivní vĤþi pĜívodnímu potrubí a þástem motoru, - pĜívodní potrubí musí být dimenzované na 1,5 násobek jmenovitého provozního tlaku, - aby byla zajištČna ochrana pĜed iniciací výbuchu nebo zapálením - plamenem nebo jiskrou vzniklou v motoru, musí motor s pĜipojeným potrubím splĖovat požadavky na krytí IP40, - u provedení s dynamickým pĜetlakem se musí médium odvádČt do prostor bez nebezpeþí výbuchu nebo instalovat zábrany, zabraĖující úniku jisker do prostoru mimo závČr, - Ĝídicí jednotka musí každým pĜed startem motor provČtrat 5 násobkem volného objemu uvnitĜ motoru vþetnČ pĜívodního a odvodního potrubí, - Ĝídicí jednotka musí motor okamžitČ odepnout pokud tlak média nebo jeho prĤtok klesne pod mezní hodnotu, - pokud by vypnutím došlo k nebezpeþnému provoznímu stavu smí být nahrazeno varovným signálem do nadĜazeného systému. Provedení v pĜetlakovém závČru se používá hlavnČ pro velké výkony, zejména pro skupinu II C, vyšší teplotní tĜídy a u motorĤ u kterých pĜímo z principu jejich funkce vzniká jiskĜení – kroužkové asynchronní motory, synchronní motory, u kterých je to þasto jediné možné Ĝešení.


13

1.6.4 Motory s ochranou typu n Norma rozlišuje zaĜízení: EEx n A nejiskĜící zaĜízení EEx n C jiskĜící zaĜízení s jinou ochranou než R – L – P EEx n R závČr s omezeným dýcháním EEx n L zaĜízení s omezenou energií EEx n P zjednodušený závČr s vnitĜním pĜetlakem Oblast použití: Asynchronní motory s kotvou nakrátko s ochranou typu n jsou zaĜízení Kategorie 3 a jsou urþené pouze pro použití v ZÓNċ 2 a nepovažují za zaĜízení obsahující zdroje jisker, výbojĤ, horké plochy – patĜí proto do skupiny n A. Motory s ochranou typu n se nČkdy také nazývají „Non sparking“. PĜíklad oznaþení:

CE… II 3 G EEx n A II T4

Princip: Ochranu typu n A lze použít u zaĜízení, které jsou konstruované tak, že pĜi normálním užívání a za v normČ stanovených abnormálních provozních stavĤ, je riziko vzniku jisker, výbojĤ nebo horkých ploch, které by mohly iniciovat výbuch resp. dosáhnout zápalné teploty, minimální. ZároveĖ se pĜedpokládá se, že za normálního provozu nemĤže dojít k oddálení nebo oddČlení þástí zaĜízení, které jsou þástí elektrického obvodu a jsou pod napČtím – tedy že se nemohou vytvoĜit podmínky pro vznik elektrického oblouku. Ochrana typu A vychází z konstrukþních požadavkĤ na ochranu typu “zajištČného provedení“. Požadavky jsou v principu shodné, ale závČry z nich plynoucí ménČ pĜísné než pro EEx e. Zásadní rozdíl spoþívá v tom, že tyto požadavky na rozdíl EEx e nezohledĖují, bežné poruchové stavy. Základní požadavky na vlastnosti ochrany typu n u zaĜízení pro ZÓNU 2 jsou u všech modifikací shodné: - kryt stroje, ve kterém jsou holé živé þásti musí mít minimálnČ krytí IP54, pro všechny ostatní þásti se vyžaduje krytí alespoĖ IP20. Pozn.: Tyþe a kruhy rotorových klecí se pro úþely krytí nepovažují za holé živé þásti.; - svorkovnice musí mít vždy vzhledem k vnČjšku stroje krytí IP 54; - pĜeskokové vzdálenosti musí minimálnČ dosahovat dvou tĜetin vzdáleností pĜedepsaných pro ZÓNU1; - vzdálenosti pro zabránČní vzniku plazivých proudĤ musí minimálnČ dosahovat poloviny vzdáleností pĜedepsaných pro ZÓNU1; - hodnota energie pro rázovou zkoušku je ca. polovinou hodnoty pĜedepsané pro ZÓNU1; - další požadavky viz. ýSN EN 50021, odst. 10.

1.6.5 Speciální požadavky na VN motory v provedení EEx e a EEx n A. Vyhodnocení poznatkĤ z havárií VN motorĤ v provedení EEx e a EEx n A se vede k závČru, že nejkritiþtČjším okamžikem z hlediska ochrany pĜed nebezpeþím výbuchu je rozbČh motoru. Proto vznikla norma ýSN ENV 50 269, která zpĜísĖuje podmínky pro instalaci tohoto druhu VN motorĤ, formou dodateþných, zpĜísĖujících požadavkĤ které zvyšují bezpeþnost provozu zejména pĜi startu. Na základČ rozboru podmínek instalace a vlastností motoru viz. Tab. 7, Tab. 8 se stanovují takzvané rizikové faktory statoru a rotoru, které musí být nižší nebo rovné mezní hodnotČ. Pokud je hodnota vyšší, musí být provedeny buć dodateþné zkoušky na motoru definované normou, nebo musí být vnitĜní prostor motoru pĜed startem provČtrán za stejných podmínek jako u provČtrávaného závČru. Skuteþnost je taková, že podmínky stanovení rizikových koeficientĤ jsou velmi pĜísné a vČtšina VN motorĤ požadovanou mez nesplní. Dodateþné zkoušky pĜedepsané normou vyžadují dobudování speciálních zkušebních prostor, které v tuto chvíli nemá žádný z evropských výrobcĤ k dispozici. ZároveĖ se vede diskuse o smysluplnosti jejich vybudování, protože náklady za zkoušky by ve vČtšinČ pĜípadĤ setĜely cenový rozdíl mezi tČmito motory a motory v pevném závČru. Proto pokud motor rozbor rizikových


14

koeficientĤ nesplní, stojí uživatel pĜed rozhodnutím instalovat provČtrávací zaĜízení resp. použít dražší, ale pro instalaci jednodušší motor v pevném závČru. Vlastnost Jmenovité napČtí

Hodnota

Faktor

> 11 kV

6

> 6.6 kV do 11 kV

4

> 3.3 kV do 6.6 kV

2

> 1 kV do 3.3 kV

1

> 1/h

3

>1/den

2

spouštČní

>1/týden

1

v provozu

< = 1/týden

0

> 10 let

3

Doba mezi

> 5 let do 10 let

2

generálními

> 2 roky do 5 let

1

prohlídkami

< = 2 roky

0

ýetnost

Krytí IP

Okolní prostĜedí

< IP 44

5

IP 44 a IP 54

2

IP 55

1

> IP 55

0

velmi špinavé nebo mokré

4

PrĤmČrné podmínky

Podle skuteþnosti

þisté

0

Maximální hodnota rizikového faktoru: 6

Tab. 7 Hodnocení možnosti vzniku zápalných výbojĤ ze statorového vinutí. Rizikové faktory iniciace. Vlastnost

Hodnota

Faktor

Konstrukce

Vkládaná rotorová klec

2

klece rotoru

Hliníková, tlakovČ odlévaná

0

2

2

4÷8

1

Poþet pólĤ

Jmenovitý výkon

>8

0

> 500 kW na pól

2

> 200 kW do 500 kW na pól

1

< = 200 kW na pól

0

Radiální

Ano : L < 200 mm

2

chladicí kanály

Ano : L >= 200 mm

1

v rotoru

Ne

0

Šikmé drážky v

ano

2

statoru nebo rotoru

ne

0

PĜesahující þásti

shoda

0

neshoda

2

T1 / T2

2

T3

1

T4 / T5 / T6

0

na rotoru Teplotní tĜída

Maximální hodnota rizikového faktoru: 5

Tab. 8 Hodnocení rizika jiskĜení na vzduchových mezerách na rotorové kleci. Rizikové faktory iniciace.


15

1.7 Motory v prostĜedí D – Zóna 21, Zóna 22 ProstĜedí obsahující prachovzdušné smČsi jsou proti prostĜedím s plyny a párami daleko nebezpeþnČjší „délkou pĤsobení“ a „násobením úþinkĤ“. Po skonþení úniku plynĤ resp. par dochází k postupnému zĜećování koncentrace a snižování nebezpeþí výbuchu, které je koneþné. U prachovzdušných smČsí se nebezpeþí naopak násobí, protože dochází k usazování prachu a následnČ vždy vzniká nebezpeþí zapálení a doutnání usazeného prachu nebo napĜ. pĜi otĜesech jeho opČtovného zvíĜení. StejnČ jako u plynĤ existují u prachovzdušných smČsí hranice koncentrace, v rámci kterých mĤže dojít k výbuchu. Minimální koncentrace se pohybuje mezi 20 ÷ 60 g/m3, maximální mezi 2 ÷ 6 kg/m3. Prach o hrubosti vČtší jak 0.4 mm je již nevýbušný. DĤležitá je i zápalná teplota prachovzdušné smČsi a mezní teplota pro vznik doutnání usazeného prachu. Povrchová teplota horkých ploch na kterých se usazuje prach nesmí pĜestoupit dvČ tĜetiny zápalné teploty prachovzdušné smČsi a zároveĖ musí být o 75 OC nižší než mezní teplota pro vznik doutnání usazené vrstvy prachu. Tato teplota je stanovena pro tloušĢku do 5 mm. Každá vrstva prachu obecnČ zhoršuje odvod tepla, pĤsobí jako tepelná izolace. Proto s vyšší pĜedpokládanou tloušĢkou usazené vrstvy prachu se musí zvČtšovat teplotní odstup. NapĜ. pro tloušĢku 25 mm se tento odstup doporuþuje již 175 OC viz.Obr.7. Proto u tohoto druhu motorĤ, musí být na štítku motoru vždy povinnČ uvedena maximální povrchová teplota pĜi teplotČ 40 OC.

Obr. 7 Redukce povrchové teploty podle tloušĢky vrstvy usazeného prachu. ObecnČ je rozšíĜená mylná domnČnka, že bez dalších úprav lze použít motor v pevném závČru do ZÓNY21 resp. 22. To v žádném pĜípadČ nelze, protože rozmČry spár pevného závČru se pohybují v rozmezí 0,1 ÷ 0,75 mm, ale prachovzdušná smČs je tvoĜena prachem o hrubosti v rozmezí 0.02 ÷ 0.4 mm. Podle zvoleného principu ochrany pĜed nebezpeþím výbuchu, pĜesnČ definovaného v návaznosti na obecnou ýSN EN 50 014 a požadavky EN 50281-1-1 ÷ 2 se rozlišují dva rĤzné druhy provedení asynchronních motorĤ: S ochranou krytím EEx tD provedení motorĤ vychází ze zásad EN 50 281-1-1 S vnitĜním pĜetlakem EEx pD provedení motorĤ vychází ze zásad EN 50 016 Platí zásada, že se má vždy pĜijmout takové technické Ĝešení, aby v ZÓNċ20 nebylo nutné motor použít. Pokud je to nevyhnutelnČ nutné, musí motor navržen, vyroben a schválen státní zkušebnou pro konkrétní podmínky použití.


16

PĜed volbou motoru je tĜeba vždy stanovit: 1. Druh prachové zátČže: - zaĜízení bude umístČné pouze v prachovém oblaku a prach se na nČm nebude usazovat, - prach se bude na zaĜízení usazovat, v takovém pĜípadČ maximální tloušĢka vrstvy prachu mezi 2 periodami þištČní. 2. Charakter prachu s ohledem na vodivost: - vodivý – nevodivý. 3. Zápalné teploty prachu : - TZ zapalnou teplotu prachového oblaku, - T5mm zápalnou teplota 5 mm tlusté vrstvy.

Obr. 8 PĜehled standardĤ v návaznosti na provedení a urþení motorĤ


17

1.7.1 Motory s ochrannou krytím Principy: Provedení pro ZÓNU 21 a pro ZÓNU 22 s vodivým prachem. Motor je vyroben v prachotČsném provedení v krytí IP65, které zamezuje proniknutí jakémukoliv množství prachu do vnitĜních þástí motoru. PĜíklad oznaþení:

CE….

II 2 D T125OC IP65

Provedení pro ZÓNU 22 s nevodivým prachem. Motor je vyroben v provedení se zvýšenou ochranou proti prachu v krytí IP55, která zamezuje proniknutí množství prachu do vnitĜních þástí motoru v množství postaþujícím pro iniciaci výbuchu, vznik abnormálního zaprášení a usazování vrstev prachu ve vnitĜních þástech motoru. PĜíklad oznaþení:

CE…

II 3 D T125OC IP55

Požadavky na provedení motorĤ pro jsou shrnuty v Tab. 9. ZároveĖ musí být splnČné obecné zásady pro teplotu povrchu uvedené dĜíve. Požadavek

Kategorie 2

Kategorie 3

ZÓNA 21

ZÓNA 22

StupeĖ krytí proti vniku prachu do þástí motoru

Min. IP65

Min. IP55

Obsah hoĜþíku v dílech ze slitin z lehkých kovĤ

< 6%

< 6%

Tepelné vlastnosti nekovových þástí

jako u „e“

jako u „n“

Izolaþní odpor kostry, krytu ventilátoru

< 1 G:

< 1 G:

Izolaþní odpor obČžného kola ventilátoru pĜi všech rychlostech

< 1 G:

< 1 G:

Propoje pro vyrovnání potenciálových rozdílĤ þástí kostry

jako u „e“

jako u „n“

StupeĖ krytí proti vniku prachu do prĤchodek

IP6X

IP5X

StupeĖ krytí vnČjšího ventilátoru

jako u „e“

jako u „e“

StĜíška u vertikálního provedení (IM V1)

jako u „e“

-

UpevnČní ventilátoru a jeho krytu

jako u „e“

jako u „e“ nebo „n“

Vzdálenosti ventilaþního systému

jako u „e“

-

Vzdušné vzdálenosti a povrchové cesty

jako u „e“

jako u „e“

Tab. 9 PĜehled požadavkĤ na provedení motorĤ pro ZÓNU 21 a ZÓNU 22


18

1.7.2 Použitý zpĤsob znaþení

Obr. 9 Typový klíþ pro oznaþování zaĜízení – skupina II, kategorie 2 nebo 3 D


19

1.8 Regulované pohony s frekvenþními mČniþi v prostĜedí s nebezpeþím výbuchu Motory urþené do prostĜedí s nebezpeþím výbuchu (ZÓNA1, ZÓNA2) mohou být napájené z frekvenþního mČniþe, pokud jsou splnČné následující podmínky: 1. ZpĤsob Ĝízení frekvenþního mČniþe Frekvenþní mČniþ musí být Ĝízený tak, aby v celém rozsahu regulace byl dodržený prakticky konstantní magnetický tok odpovídající jmenovitému. Výstupní napČtí frekvenþního mČniþe se musí proto Ĝídit tak, aby v celém regulaþním pásmu až do jmenovitého kmitoþtu motoru byla dodržená pĜibližnČ lineární závislost mezi napČtím (1. harmonickou) a kmitoþtem. Maximální pĜípustná tolerance je + 10%. Provoz nad 110 % jmenovitého kmitoþtu je pĜípustný pouze tehdy, když má motor pro takový provozní režim pĜídavný štítek výrobce, definující hodnoty charakteristických veliþin (P,M,f,n,U,I) v hraniþních bodech regulaþního rozsahu. 2. PĜetížitelnost motoru v trvalém chodu Proudové omezení výstupního proudu frekvenþního mČniþe pro trvalý chod, naprogramované v parametrech frekvenþního mČniþe, musí být rovné maximální hodnotČ proudu uvedené na pĜídavném štítku motoru pro chod s frekvenþním mČniþem. Pokud by byl použit motor v pevném závČru s ochranou proti pĜetížení pomocí termistorĤ „Alleinschutz“, který má pouze štítek pro chod pro napájení ze sítČ, pak by muselo být proudové omezení výstupního proudu frekvenþního mČniþe pro trvalý chod naprogramované v parametrech frekvenþního mČniþe rovné jmenovitému proudu uvedenému na štítku motoru. 3. Krátkodobá pĜetížitelnost motoru Proudové omezení naprogramované ve frekvenþním mČniþi pro krátkodobé pĜetížení, musí být nastavené jako pĜetížení 1.5 násobkem maximální hodnoty pĜípustného proudu v trvalém chodu po dobu 60 sec. Tato hodnota nesmí být pĜekroþena. 4. Kontrola oteplení motoru Motor musí mít zabudovaná tepelnČ závislá teplotní þidla (PTC termistory), která jsou urþena, a pĜi kusové zkoušce vyzkoušena, jako nezávislá ochrana pĜed pĜehĜátím motoru. ZjištČná vybavovací musí být pro kontrolu kvality založení termistorĤ pĜi možném pĜevinutí motoru v budoucnosti, uvedena na pĜídavném štítku viz. Obr. 10. Pokud motor takový štítek nemá, nelze ho použít popsaným zpĤsobem. PĜi každém pĜevinutí motoru se musí vybavovací doba pĜezkoušet mČĜením – odchylka od vybavovací doby udané na štítku nesmí být vČtší jak 20%. ýidla musí být vyhodnocovaná tepelným zaĜízením, které je pro tyto úþely schváleno tj. je oznaþeno znaþkou PTB 3.53-PTC/A. Bez kontroly oteplení motoru nelze motor v Ex prostĜedí provozovat.

Obr. 10 Vzory pĜídavných štítkĤ o provedení kontroly vypínací schopnosti termistorĤ. NahoĜe provedení platné do 30.6.2003. Dole provedení platné do od 1.7.2003


20

5. NapČĢové rezonance NapČĢové rezonance na konci motorového kabelu se posuzují s ohledem na: - na pomČry elektrické pevnosti ve skĜíĖce svorkovnice tj. na pĜeskokové vzdálenosti, plíživé a plazivé proudy. Typická, maximální hodnota amplitudy napČĢových špiþek generovaných frekvenþním mČniþem ve skĜíĖce svorkovnice je 1866 V. - na elektrickou pevnost izolace vinutí, tak aby nedošlo ke vzniku þásteþných výbojĤ v izolaci vinutí, jejímu umČlému stárnutí. PĜípustné namáhání izolace vinutí závisí na dobČ nárĤstu tA nábČžné hrany napČĢového pulsu. Na Obr. 11 je uvedený prĤbČh pĜípustného maximálního napČtí na svorkách NN motorĤ se standardní izolací dle IEC 34 - 17. Blíže viz. PĜednáška dimenzování pohonĤ II.

Obr. 11 PrĤbČh pĜípustného maximálního napČtí na svorkách NN motorĤ se standardní izolací dle IEC 34 - 17. (ULL = maximální hodnota sdruženého napČtí) 6. Provedení motoru EEx de. Doporuþuje se použití motorĤ typu EEx de s tepelnou ochranou s PTC termistory. Použití motoru bez þidel je možné pouze pĜi spoleþné certifikaci celé soustavy motor-frekvenþní mČniþ-ochrana. 7. Provedení motoru EEx e, EEx nA Regulované pohony s motory v provedení EEx e, EEx nA se certifikují (schvalují) vždy jako celek frekvenþní mČniþ + motor. Certifikát shody se vždy vystavuje na základČ konkrétních zkoušek konkrétních produktĤ. Motor v provedení EEx e, EEx n nelze samostatnČ schválit pro chod s frekvenþním mČniþem. ObecnČ se použití motorĤ v provedení EEx e, EEx n vzhledem k principu ochrany pĜed nebezpeþím výbuchu a možnosti lokálních pĜehĜátí pĜi napájení z frekvenþního mČniþe nesinusovým napČtím (zvČtšení ztrát v železe a zmČna rozdČlení ztrát motoru ve prospČch statoru – teplejší místa na rotoru, bez možnosti kontroly) a proudem pro regulované pohony nedoporuþuje. ZatČžovací diagram tČchto motorĤ je zároveĖ pesimistiþtČjší – má vČtší rezervy než standardních motorĤ resp. motorĤ v provedení EEx de.


21

Obr. 12 PĜíklad obsahu hlavního a pĜídavného štítku EEx motoru napájeného z FM.


22

1.9 JiskrovČ bezpeþná zaĜízení Princip jiskrovČ bezpeþných zaĜízení vychází z poznání, že pro inicializaci výbuchu je nutné urþité minimální množství energie WI reprezentované v elektrickém obvodu napČtím a proudem. WI = W Z + W L + W C WI ……… energie potĜebná pro inicializaci výbuchu WZ ……… energie zdroje – musí být omezena (odporem, elektronicky) WL ……… energie naakumulovaná v indukþnostech WL = 0.5 × (L × I2) WC……… energie naakumulovaná v kapacitách WC = 0.5 × (C × U2) JiskrovČ bezpeþná zaĜízení, jsou tedy taková zaĜízení, ve kterých je energie v proudových obvodech omezená na hodnoty, které nemohou vyvolat nepĜípustnČ vysoké teploty a - nebo jiskry a el. oblouky, které by byly zdrojem nutné zápalné energie pro vznik výbuchu. Tímto požadavkem je použití principu jiskrovČ bezpeþných zaĜízení omezené na mČĜicí, Ĝídící a signalizaþní obvody, ve kterých se používají relativnČ malé výkony. Použitý princip ochrany pĜed nebezpeþím výbuchu dovoluje práci na zaĜízení pod napČtím v prostorách s nebezpeþím výbuchu. JiskrovČ bezpeþná zaĜízení se dČlí podle velikosti minimálního zápalného proudu „MIC“, stejnČ jako u pevného závČru, do skupin IIA, IIB, IIC. Minimální zápalný proud se vyjadĜuje vždy v pomČru k velikosti minimálního zápalného proudu pro metan. RozdČlení látek do skupin podle rozmČrĤ spár nebo „MIC“ je totožné. IIA IIB IIC

MIC ! 0,8 MIC = 0,45 ÷ 0,8 MIC 0,45

JiskrovČ bezpeþná zaĜízení musí být bezpeþná nejen za normálního provozu, ale i pĜi poruchách. Klasifikace poruch: - zapoþitatelná je taková porucha, která vznikne v þásti el.obvodu, v zaĜízení, které splĖuje požadavky konstrukþní normy – ty se nazývají bezporuchový prvek. - nezapoþitatelná je taková porucha, která vznikne v þásti el.obvodu, v zaĜízení, které nesplĖuje požadavky konstrukþní normy – ty se nazývají poruchový prvek. JiskrovČ bezpeþná zaĜízení se dále dČlí do dvou kategorií podle bezpeþnostních faktorĤ: ia – zaĜízení musí být navrženo s následujícími bezpeþnostními faktory, tak aby pĜi normálním provozu pĜi vzniku 2 zapoþitatelných poruch stále ještČ nedošlo k inicializaci výbuchu. Bezpeþnostní faktory: 1.5 – v normálním provozu a s jednou poruchou 1 – s dvČma poruchami ZaĜízení kategorie ia jsou pĜedevším urþena pro nasazení do ZÓNY 0. ib – zaĜízení musí být navrženo s následujícími bezpeþnostními faktory, tak aby pĜi normálním provozu pĜi vzniku 1 zapoþitatelné poruchy nedošlo k inicializaci výbuchu. Bezpeþnostní faktory: 1.5 – v normálním provozu a s jednou poruchou 1 – když zaĜízení neobsahuje žádné nechránČné pĜepínací kontakty ve výbušné atmosféĜe a když se porucha sama indikuje ZaĜízení kategorie ib jsou pĜedevším urþena pro nasazení do ZÓNY 1 a 2. PĜíklad oznaþení:


CE…

II 2 G EEx ia IIC T6

23

1.9.1 Druhy jednoduchých jiskrovČ bezpeþných zaĜízení: Aktivní - obsahují zdroj elektrické energie. Žádná z charakteristických hodnot tohoto zdroje nesmí pĜekroþit nČkterou z následujících hodnot: 1.2 V; 0.1 A; 25 mW; 20 PJ. Typickými pĜedstaviteli jsou termoþlánky a fotoþlánky. Pasivní I - neumožĖují akumulování elektrické, magnetické nebo tepelné energie ani v nich nevzniká nepĜípustné oteplení. Typickými pĜedstaviteli jsou skĜíĖky svorkovnic, pĜepínaþe, tlaþítka, odporová þidla a svČtelné diody. Pasivní II - umožĖující akumulování elektrické, magnetické nebo tepelné energie nebo dochází k jejich oteplení. Typickými pĜedstaviteli jsou proudové a napČĢové pĜevodníky. Na štítku zaĜízení musí být vždy uvedena jeho vlastní indukþnost La, kapacita Ca, maximální pĜípustné hodnoty napČtí a proudu, teplotní tĜída.

1.9.2 Provedení jiskrovČ bezpeþných obvodĤ U komplexních zaĜízení, kde jiskrovČ bezpeþné obvody navazují na obvody které nejsou jiskrovČ bezpeþné musí být instalované tzv. bezpeþnostní bariéry (napĜ. Zenerovy diody), které zaruþí bezpeþné oddČlení obvodĤ navzájem. PĜi posuzování vlastností jiskrovČ bezpeþných obvodĤ a stanovení mezních hodnot napČtí a proudĤ se rozlišují: - odporový obvod (L 1 mH ) - induktivní obvod (L ! 1 mH ) - kapacitní obvod Pro jednotlivé obvody jsou pak v pĜíloze k EN 50020 pro jednotlivé skupiny zaĜízení udané mezní kĜivky umožĖující stanovit maximální proudové zatížení v obvodu.


24

Obr. 13 Mezní kĜivky umožĖující stanovit maximální proudové zatížení induktivního obvodu.


25

1.10 Literatura M3000 Motors for Hazardeous Enviroments, katalog ABB Köhler Manfred, Explosiongeschützte Drehstrommotoren nach den Europäischen Normen, 1985 Wehring Hans, Explosionsschutz elektrischer Anlagen, 1995 Greiner Helmut, Explosionsschutz bei Drehstrom-Getriebemotoren, 1997 Greiner Helmut, Stand der Normung von Staubexplosionsgeschützten elektrischen Betriebsmitteln, 1998 Limbacher B., Berner W., Elektrische Betribsmittel der Zündschutzart „n“ für explosionsgefährdete Bereiche der ZONE 2, 1998 Handbuch, Stand und künftige Entwicklung des explosiongeschützten elektrischen Antriebs anlässlich „50 Jahre Explosionschutz“ bei Loher“, 1999 Dose Wolf-Dietr, Exposionsschutz durch Eigensicherheit, 1993 NaĜízení vlády þ. 176 sb. 1997 ýSN EN 50014: Nevýbušná elektrická zaĜízení. Všeobecné požadavky. ýSN EN 50016: Nevýbušná elektrická zaĜízení. ZávČr s vnitĜním pĜetlakem „p“. ýSN EN 50018: Nevýbušná elektrická zaĜízení. Pevný závČr „d“. ýSN EN 50019: Nevýbušná elektrická zaĜízení. ZajištČné provedení „e“. ýSN EN 50021: Specifikace pro elektrická zaĜízení s typem ochrany „n“. ýSN P ENV 50269: Hodnocení a zkoušení vn elektrických toþivých strojĤ v nevýbušném provedení.

1.10.1 Doporuþená literatura: Pohludka Jan, Hrubý Jaromír: Elektrická zaĜízení v prostorách s nebezpeþím výbuchu hoĜlavých plynĤ, par a prachĤ, Praha 2001, Knižnice Elektro.


26

1. ELEKTRICKÁ ZA ÍZENÍ V PROST EDÍ S NEBEZPE ÍM VÝBUCHU

Recommend Documents