防爆增安型電機(jī)即防爆領(lǐng)域簡(jiǎn)稱的“e”型電機(jī)(這里指低壓電機(jī)，額定電壓660V以下)；防爆無(wú)火花型電機(jī)簡(jiǎn)稱“n”型電機(jī)。在多年的防爆審查、檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有很多制造、使用單位對(duì)兩種防爆電機(jī)的防爆原理不是很了解，有的使用單位竟將防爆無(wú)火花電機(jī)當(dāng)作防爆增安型電機(jī)用在防爆1區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所造成了非常嚴(yán)重的不安全隱患。下面就將兩種防爆電機(jī)的防爆原理、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、檢驗(yàn)方法及兩者的差異詳細(xì)介紹一下。

術(shù)語(yǔ)和定義

1  “e”型防爆

電氣設(shè)備的一種防爆型式，即對(duì)電氣設(shè)備采取一些附加措施,以提高其安全程度,防止在正常運(yùn)行或規(guī)定的異常條件下產(chǎn)生危險(xiǎn)溫度、電弧和火花的可能性。

2  t_E時(shí)間

交流轉(zhuǎn)子或定子繞組在最高環(huán)境溫度下達(dá)到額定運(yùn)行溫度后,從開(kāi)始通過(guò)啟動(dòng)電流I_A時(shí)起直至溫度上升到極限溫度所需的時(shí)間(單位:s) 。

3       啟動(dòng)電流比I_A/I_N

I_A/I_N初始啟動(dòng)電流I_A與額定電流I_N之比。

4 “n”型防爆

電氣設(shè)備的一種防爆型式，這種型式的電氣設(shè)備， 在正常運(yùn)行時(shí)和本部規(guī)定的一些異常條件下,不能點(diǎn)燃周圍爆炸性氣體環(huán)境。

 “e”型電機(jī)的防爆原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1       “e”型電機(jī)的防爆原理

對(duì)于在正常運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生電弧、火花和危險(xiǎn)高溫的電機(jī),如果在其結(jié)構(gòu)上再采取一些機(jī)械的、電氣的和熱的附加保護(hù)措施，盡力使電機(jī)在正常運(yùn)行或認(rèn)可的過(guò)載條件下不發(fā)生電弧、火花和過(guò)熱現(xiàn)象，就可進(jìn)一步提高設(shè)備的安全性和可靠性。因此這種電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)就沒(méi)有引燃源，而可用于爆炸危險(xiǎn)環(huán)境。這就是增安型電機(jī)的防爆原理,同時(shí)也是它的名稱的來(lái)源。

2       “e”型電機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2. 1電氣方面的要求

（1）加強(qiáng)繞組絕緣介電強(qiáng)度，繞組匝間、相間和對(duì)機(jī)殼的絕緣介電強(qiáng)度要在普通電機(jī)的試驗(yàn)電壓基礎(chǔ)上提高10%

 (2)繞組導(dǎo)線須采用規(guī)定的至少包覆兩層絕緣，只有瓷釉可以是一層絕緣漆包線,而且導(dǎo)線公稱直徑不得小于0. 25mm。

(3)繞組應(yīng)采用沉浸法、滴注法或真空加壓法浸漬,要保證導(dǎo)線之間空隙填實(shí)。采用含有溶劑的浸漬劑時(shí)必須至少進(jìn)行兩次浸漬和干燥過(guò)程。

(4)固體絕緣材料應(yīng)采用吸潮性小、耐電弧性能好、不燃或難燃的材料,而且在高于電機(jī)連續(xù)運(yùn)行溫度至少20℃下(但不低于80℃)仍具有良好的機(jī)械性能。

(5)不同電位的導(dǎo)電零件之間的電器間隙和爬電距離大于普通電機(jī)的規(guī)定值，應(yīng)符合GB3836. 3 -2010 的規(guī)定要求。

2.2  機(jī)械方面的要求

(1)引入電纜或?qū)Ь€的連接要保證導(dǎo)線連接牢固、防止松動(dòng)、擰轉(zhuǎn)(如采用彈簧墊圈)接線端子能承受連接件扭轉(zhuǎn)試驗(yàn);使用鋁導(dǎo)線時(shí)，采用銅鋁過(guò)度接頭。

(2)內(nèi)部導(dǎo)線避免直接采用錫鋁焊料焊接，必須先用機(jī)械連接后再用錫焊;或采用銀焊、銅焊或擠壓連接。

(3)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)不是壓鑄成一體時(shí)，應(yīng)采用硬釬焊或熔焊;為防止啟動(dòng)時(shí)導(dǎo)條和轉(zhuǎn)子鐵芯之間產(chǎn)生火花，可采用壓力鑄鋁法或?qū)胃鶎?dǎo)條采用附加槽襯、加槽楔等嵌緊措施。

(4)增大電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間的氣隙，以減少轉(zhuǎn)子掃膛的可能性。按GB3836.3 -2010中規(guī)定最小徑向單邊氣隙定子和轉(zhuǎn)子之間的最小徑向單邊氣隙(mm)在旋轉(zhuǎn)電機(jī)靜止時(shí)，不應(yīng)小于下列公式計(jì)算的值:最小徑向氣隙,單位:mm。

式中:。D一轉(zhuǎn)子直徑，單位:mm,其在最小徑向氣 隙公式中的最小值取75,最大值取750 ；n一最大額定轉(zhuǎn)速r/min,最小值取1000 ； r一按下列公式計(jì)算,最小值取1.0。

 (5)電機(jī)中絕緣帶電部件的外殼防護(hù)等級(jí)不低于 IP44 ；裸露帶電部件的外殼防護(hù)等級(jí)(如接線盒)不低于IP54的要求。如安裝在清潔室內(nèi)并有專人經(jīng)常檢查的電機(jī),外殼防護(hù)等級(jí)允許降低要求，但接線盒和裸露帶電部件除外。

(6)電機(jī)風(fēng)扇、風(fēng)扇罩、隔板須有足夠機(jī)械強(qiáng)度， 保證可靠固定,并且相互間距符合規(guī)定要求,不得相互 碰撞或摩擦而產(chǎn)生火花?？紤]設(shè)計(jì)公差，內(nèi)、外風(fēng)扇、 風(fēng)扇罩、通風(fēng)孔擋板和它們的緊固件之間的距離應(yīng)至 少為風(fēng)扇最大直徑的1/100,但不必大于5mm。在任 何情況下，該間距不應(yīng)小于1mm。如果為控制尺寸的同心度和尺寸的穩(wěn)定性,有關(guān)零件經(jīng)機(jī)加工后，間隙可 減少至1mm。

(7)電纜引入口要密封嚴(yán)密，并須防止電纜受力拔脫。

2.3 熱(溫度)方面的要求

(1)電機(jī)中凡可能與爆炸性混合物接觸的零部件表面的極限溫度不得超過(guò)規(guī)定值。

(2)增安型電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)絕緣繞組的允許溫升，應(yīng)比相應(yīng)的普通電機(jī)的允許溫升降低不少于 10℃，這樣一方面提高其安全程度，同時(shí)延長(zhǎng)繞組壽命。

(3)增安型電機(jī)轉(zhuǎn)子在堵轉(zhuǎn)時(shí)間t_E內(nèi)，電機(jī)絕緣 繞組的極限溫度不得超過(guò)規(guī)定值。t_E時(shí)間一般可以通過(guò)試驗(yàn)確定，對(duì)于大于75kW的電機(jī)，允許用計(jì)算法求得。

電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組的溫升△θ，與時(shí)間t的比可按下列公式計(jì)算：

式中:j是啟動(dòng)電流密度，單位A/mm² ；

a是常數(shù),  (對(duì)銅繞組,a=0. 0065)

如果采用電流保護(hù)裝置防止超過(guò)極限溫度, t_E時(shí)間的長(zhǎng)短應(yīng)當(dāng)電機(jī)被堵轉(zhuǎn)時(shí)，電流保護(hù)裝置能夠在t_E時(shí)間結(jié)束之前使電機(jī)斷開(kāi)電源。通常,如果電動(dòng)機(jī)的t_E時(shí)間大于圖中作為啟動(dòng)電流比I_A/I_N函數(shù)關(guān)系確定的t_E時(shí)間最小值，則這些可滿足上述要求。如果電動(dòng)機(jī)的t_E時(shí)間小于圖中的規(guī)定值,則采用合適的過(guò)載保護(hù)裝置并通過(guò)試驗(yàn)證明其功能有效后才允許使用。此裝置須在電動(dòng)機(jī)銘牌上注明。

t_E值一般應(yīng)大于10s,同時(shí)還要求t_E時(shí)間應(yīng)不小于轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)過(guò)電流延時(shí)保護(hù)裝置切斷電機(jī)電源所需的時(shí)間。

在確定t_E時(shí)間中，要注意定子繞組的t_E1時(shí)間和轉(zhuǎn)子繞組的t_E2時(shí)間是不同的，應(yīng)取其中較小值作為電機(jī)的t_E時(shí)間。

圖1電動(dòng)機(jī)t_E時(shí)間最小值與啟動(dòng)電流比I_A/I_N的關(guān)系

t_E值和啟動(dòng)電流比I_A/I_N均應(yīng)在銘牌上標(biāo)明，以便用戶選用保護(hù)裝置。

采用過(guò)電流延時(shí)保護(hù)裝置的電機(jī)一般只允許用于輕載啟動(dòng)和不頻繁啟動(dòng)的連續(xù)工作狀態(tài)。對(duì)于啟動(dòng)困難(即啟動(dòng)時(shí)間超過(guò)1.7倍t_E)或頻繁啟動(dòng)的電機(jī)，須采用特殊保護(hù)裝置。

“n”型電機(jī)的防爆原理及設(shè)計(jì)理念

1“n”型電機(jī)的防爆原理

這種型式的防爆電機(jī)，在正常運(yùn)行時(shí)和規(guī)定的一些異常條件下，不能點(diǎn)燃周圍爆炸性氣體環(huán)境。所謂 “正常運(yùn)行和規(guī)定的一些異常條件下”是指電機(jī)的電氣性能和機(jī)械性能符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，并在制造商規(guī)定的范圍內(nèi)使用。

“n”型電機(jī)是一種用于地面工廠2區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所的防爆電機(jī)。對(duì)于2區(qū)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，是指不太可能產(chǎn)生爆炸性氣體混合物，即使產(chǎn)生也只能短時(shí)存在的場(chǎng)所。另外，對(duì)于“n”型電機(jī)，正如前面所述，是一種正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生火花,也不太可能產(chǎn)生引起點(diǎn)燃故障的電機(jī)。綜合起來(lái)看，一是場(chǎng)所不太可能出現(xiàn)危險(xiǎn)， 二是電機(jī)不太可能形成點(diǎn)燃源,兩者同時(shí)發(fā)生并相遇的機(jī)會(huì)就很小，這就容易達(dá)到我們所能接受的安全水平。為了有一個(gè)定量的概念，我們就兩者相遇概率作一個(gè)粗略的估算。根據(jù)德國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)的有關(guān)資料介紹，在2區(qū)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所中，每年出現(xiàn)爆炸性混合物的時(shí)間不大于10h(一年按8000h計(jì))，亦即爆 炸性混合物出現(xiàn)的概率為1/800；假設(shè)電機(jī)每小時(shí)起動(dòng)1次,每次需2s,則lh內(nèi)可能產(chǎn)生火花的概率為 1*2/3600=1/1800。兩者相遇的概率為(1/800)*(1/1800)=7*10^-7,可見(jiàn)相遇概率極小,達(dá)到我們所能接受的安全水平。這就是“n”型電機(jī)用于2區(qū)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的原因。

2 “n”型電機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

無(wú)火花型電機(jī)的設(shè)計(jì)與增安型電機(jī)相比，除對(duì)絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)電壓、t_E時(shí)間不像增安型電機(jī)那樣做出專門(mén)規(guī)定外,其他方面與增安型電機(jī)的設(shè)計(jì)要求一樣。

根據(jù)國(guó)外資料報(bào)道,大型組合結(jié)構(gòu)的無(wú)火花型電機(jī)曾因電機(jī)的雜散磁場(chǎng)產(chǎn)生的環(huán)流電流經(jīng)過(guò)機(jī)殼上下 對(duì)接部分的接縫處時(shí)產(chǎn)生的電火花引燃周圍爆炸性混合物。1985年末在英國(guó)近海鉆探船上發(fā)生過(guò)兩起因此種原因而引起的爆炸事故，由于這兩起爆炸事故引起了重視，經(jīng)過(guò)研究提出了一些防護(hù)措施。這些措施包括加強(qiáng)緊固防止松動(dòng);在未焊接在一起的相鄰金屬件之間加金屬片，以便提供連續(xù)的通路;螺栓等緊固件的尺寸和數(shù)量必須合適,使之能承受環(huán)流而防止出現(xiàn) 過(guò)高的表面溫度;采用金屬片的地方,安裝用的凸臺(tái)應(yīng)焊在板上使接觸電阻減至最小;一定要采取措施防止 緊固件逐漸松動(dòng);金屬片應(yīng)跨接電流通路中各個(gè)接縫; 金屬片應(yīng)對(duì)稱布置;在軸承室及附近配金屬片時(shí)，一定要避免造成軸承絕緣短路。

“e”型電機(jī)與“n”型電機(jī)的差異

前面已將“e”型電機(jī)和“n”型電機(jī)的防爆原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)做了詳細(xì)介紹，總結(jié)出幾種防爆電機(jī)的主要差異：

(1)絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)電壓:增安型電機(jī)比無(wú)火花型電機(jī)要求的高。

(2)導(dǎo)線繞組溫升:增安型電機(jī)有t_E時(shí)間要求。

(3)使用環(huán)境:增安型電機(jī)可以用在1區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所(這里指的是低壓電機(jī)，額定電壓660V以下)；無(wú)火花型電機(jī)只能用在2區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所。

隨著石油、化工、煤炭、冶金等工業(yè)的迅速發(fā)展,防止事故爆炸的發(fā)生已成為十分突出的問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題就需要我們采取的預(yù)防措施合理、可靠、經(jīng)濟(jì)。首先了解爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域，環(huán)境中出現(xiàn)的爆炸性氣體的類型、溫度組別,在相應(yīng)的區(qū)域和爆炸性氣體環(huán)境中使用哪種防爆型式的電氣設(shè)備是安全可靠的，只有這樣才能有的放矢，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出即安全可靠又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的防爆電氣設(shè)備。

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