浇封型「m」设计指南:把点燃源封进复合物里

浇封型把可能产生火花或高温的部件完全封入复合物,是小型元件、传感器、电磁阀线圈常用的防爆方式,气体和粉尘环境通吃。本篇整理 GB/T 3836.9-2021 的 ma/mb/mc 等级、复合物要求、隔离间距与净空间规则。

系列 防爆型式设计指南 · 05/05阅读 约 13 分钟对应标准 GB/T 3836.9-2021

建议阅读时间:13 分钟 导语:浇封型把可能产生火花或高温的部件完全封入复合物,是小型元件、传感器、电磁阀线圈常用的防爆方式,气体和粉尘环境通吃。本篇整理 GB/T 3836.9-2021 的 ma/mb/mc 等级、复合物要求、隔离间距与净空间规则。 对应标准:GB/T 3836.9-2021

⚠️ 本文为工程辅助参考资料,整理自公众号「防爆于未燃」原创文章;所有参数以 GB/T 3836.9-2021 标准原文及防爆检验机构要求为准。

一、ma / mb / mc:按「能扛几个故障」分级

等级 EPL 适用区域 故障计数
ma Ma / Ga / Da 0 区 / 20 区 考虑两个内部计数故障
mb Mb / Gb / Db 1 区 / 21 区 一个内部计数故障
mc Gc / Dc 2 区 / 22 区 不考虑故障

两条电压红线:整机适用额定电压 ≤11kV;ma 级电路中任何一处工作电压 ≤1kV(2.2 节)。

标志(第 8 章):除通用要求外还应包括额定电压、额定电流、外部电源预期短路电流(如 <1500A)或允许的预期短路电流(如 ≥1500A);短路电流信息可放说明书,但设备应标 "X"。

二、复合物本身就是防爆件

  • 技术说明(3.1 条):制造商必须提供配方(含填充剂和添加剂百分比)、温度范围(含最大/最小连续运行温度 COT)、最高工作温度下的绝缘介电强度(符合 GB/T 1408.1)、温度指数 TI 或相对热指数 RTI。
  • 吸水性(3.2 条):23℃ 水浸 24h,质量增加 ≤1%;不做此试验须在合格证编号后加 "X"。
  • 温度(4.1/4.2 条):测定靠近最热元件的复合物最高温度;复合物导热系数大于空气(0.25 W/(m·K))时可计算确定;内部元件故障可能导致浇封失效时应设电气或热保护装置。
  • 介电强度型式试验(6.1 节):直径 50mm、厚 3mm 样品,最高工作温度下施加 4kV、5min,无闪络或击穿。

三、隔离间距与净空间

通过复合物的可靠隔离间距最小值(5.1.3 条,mm):

工作电压 ≤ ma mb mc
32V 0.5 0.5 0.2
63V 0.5 0.5 0.3
400V 1 1 0.6
500V 1.5 1.5 0.8
1000V 2.5 2.5 1.7
10000V ma 不适用 20 20

净空间(5.2 条):Ⅲ 类设备每个净空间 ≤100cm³,周围复合物最小厚度 ma 3mm、mb 1~3mm、mc 1mm;Ⅰ/Ⅱ 类设备净空间总和 ma ≤10cm³、mb/mc ≤100cm³;1~10cm³ 的 ma 级和 10~100cm³ 的 mb 级净空间需做压力试验。

复合物最小厚度(5.3 条):自由表面 ≤2cm²——ma ≥3mm,mb/mc ≥表 1 间距且不小于 1mm;自由表面 >2cm²——ma ≥3mm,mb/mc ≥表 1 间距且不小于 3mm;金属外壳内——ma ≥3mm,mb/mc ≥表 1 间距且不小于 1mm。

四、可靠元件与保护装置

  • 可靠元件(5.1.2 条,ma/mb):电阻器、螺旋形单层绕组线圈、塑料箔/纸质/陶瓷电容器、半导体器件、导线直径 <0.25mm 且符合 GB/T 3836.3 的绕组——规定条件下认为不产生故障。
  • 故障级联(5.1.1 节注):一个故障导致一个或多个后续故障的,应认为是一个故障。
  • 保护装置(5.7 条):ma 通常要求 2 个串联的不可复位电气保护装置;mb 要求 1 个(热保护可为复位式但需串联 2 个);mc 不要求。内置保护装置应是封闭型——浇封过程中复合物不能进入。
  • 开关触头(5.5 条):应配附加外壳防复合物进入;ma 级附加外壳应符合 GB/T 3836.8 气密装置要求(额定值 ≤60V、6A);开关电流大于额定电流 2/3 时附加外壳用无机材料。
  • 电池(5.6 条):不应使用排气单体电池和阀控密封电池;只可用正常运行或故障条件下不释放气体的密封气密电池;防止过热、反向电流、极性转换和过度放电;充电电路全部属于设备的一部分。
  • 多层印制电路板(5.4 条):符合 IEC 62326-4-1(C 级)等标准的板,工作电压 ≤500V 且满足最小间距时,应认为被浇封。

五、试验与检查要点

  • 可复位温度保护装置:带开关触头的分断额定电流 5000 次以上;不带的动作 500 次以上(6.2 节)。
  • 内置保护装置密封试验:5 个样品快速浸没 50℃ 水中 1min 无气泡(6.2 节)。
  • 例行介电试验:施加试验电压至少 1s,或 1.2 倍试验电压至少 100ms(第 7 章)。
  • 目视检查不允许:复合物裂缝、浇封部件暴露、剥落、不允许的收缩/膨胀/分解、粘结失效或软化。

六、常见错误清单

  1. ma 级电路电压超过 1kV
  2. 净空间超限(ma 总和 >10cm³、mb/mc >100cm³)却未做压力试验
  3. 保护装置用可复位式的去凑 ma 级的串联要求
  4. 用了排气式或阀控密封电池
  5. 复合物配方/COT/介电强度资料不全(3.1 条要求制造商提供)
  6. 浇封后开关触头无附加外壳、复合物渗入触头
  7. 吸水性试验没做也没加 "X"
  8. 后续故障没算进故障计数

延伸阅读(站内公众号原文)

一文读懂 GB/T 3836.9-2021 浇封型全解;电池与 Ex 元件的通用要求见 一文读懂 GB/T 3836.1-2021。

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