Присъщи принципи на безопасност
Наред с добре познатите методи за защита срещу експлозии, искробезопасният дизайн на електрическото оборудване осигурява безопасността на цялата електрическа система (апарати, кабели) както при нормален, така и при авариен режим на работа. Основната разлика между искробезопасния дизайн и другите методи за осигуряване на безопасността на електричеството е, че искрената безопасност изключва възможността за експлозия. Благодарение на това обхватът на приложение на искробезопасното електрическо оборудване се разширява: той може да се използва без никакви ограничения в замърсени с газ подземни мини. Искробезопасната електрическа система е комплекс от електрическо оборудване и електрически устройства, състоящ се само от искробезопасни вериги. Искробезопасна верига е такава верига, при която искри под формата на превключващи разряди при затваряне или отваряне, както и нагряване на елементи на веригата не са в състояние да запалят най-запалимата експлозивна смес. Теорията за запалването на смеси чрез разряди на включени електрически вериги се основава на механизма за термично запалване. Теорията за запалването от такива разряди е разработена най-пълно от съветски специалисти (произведения на А. А. Скочински IGD, MakNII, VostNII, VNIIVE и др.). Основната точка на тази теория е да се намери връзка между параметрите на електрическата верига и запалимата способност на електрическите разряди, които възникват по време на нейната комутация. Тази връзка се определя от редица фактори: преходен процес във веригата, възникнал разряд, процес на нагряване на сместа до необходимата температура и разпространение на пламъка в околната смес. Всички тези явления са свързани от такива сложни функционални зависимости, че не е възможно да се получат уравнения, които напълно описват целия процес на запалване, дори по отношение на най-простите вериги. Следователно зависимостите между параметрите на електрическите вериги, условията на превключване и условията за запалване на смеси се установяват експериментално с помощта на искрогенериращи механизми.
Запалим ток 1v, напрежение Uv, мощност Pv или енергия Ev са минималният ток, напрежение, мощност или енергия на електрическата верига, при които комутацията му с помощта на искрогенериращ механизъм причинява запалване на експлозивна смес с вероятност от 10-3. Вероятността от запалване се разбира като отношение на количеството запалване на сместа към общия брой образувани изхвърляния, т.е. към броя на произведените искри. За да се изчисли вероятността, е необходимо да се проведат толкова много експерименти, така че да се получи поне 16 запалване на сместа.
Обикновено тестът във всеки режим дава най-малко 16 000 искри. Електрическа верига се признава за искробезопасна, ако средната честота на експлозиите е равна или по-малка от една на 1000 искри, т.е. вероятността от експлозии в камерата не трябва да надвишава 10-3 Искробезопасен ток I и напрежение Ui, мощност Pi или енергия Ei - най-големият ток, напрежение, мощност или енергия на електрическа верига, разряди, при които не причиняват запалване на експлозивна смес при предписаните условия за изпитване на веригата.
Вътрешният коефициент на безопасност Ki е съотношението на минималните запалими параметри на веригата Iv, Uv, Pv или Ev към съответните искробезопасни:
Ki = Iv/Ii = Uv/Ui = Pw/Pu = Ev/Eu> 1 (4.1)
Характеристиките на присъщата безопасност са зависимостите на минималния запалим или искробезопасен ток, напрежение, мощност или енергия от останалите параметри на електрическата верига. В искробезопасните електрически вериги са най-характерни два типа разряд: дъга и искра. В момента на отваряне на контактите на искрогенериращия механизъм възниква дъгов разряд и има десетки, стотици микросекунди. Искров разряд, като правило, възниква по време на разпадането на разрядната междина, когато електродите се съберат, целият процес на разреждане отнема 10-8 - 10-9 s.
Видът на възникващия разряд се влияе главно от параметрите на електрическата верига: ток, напрежение, индуктивност и капацитет. Следователно, в практиката на вътрешната безопасност всички вериги обикновено се разделят на омични (нереактивни), индуктивни и капацитивни. Омичните вериги включват вериги, които не съдържат концентриран капацитет, с индуктивност на цялата верига, включително свързващи проводници, не повече от 1 mH. В тях най-опасни са дъговите разряди на отваряне, чиято енергия се определя от енергията на източника на енергия. Запалимостта на електрическите разряди в омична верига зависи от силата на тока във веригата и e. от, източник. Разрядът е апериодичен.