防爆型电阻器研究及应用

　　引言

　　在爆炸性环境中，模拟负荷实验，设备放电，自动控制，变频器能耗制动等均需要电阻器元器件，而常规的电阻器却不能满足使用环境的要求，故需要防爆型电阻器。目前防爆型电阻器越来越被人们所重视，用量也就越来越大。

　　1、防爆型电阻器的防爆型式和防爆原理

　　防爆型电阻器是利用电流通过电阻时所产生的热效应，将电能转化为热能的形式的电子元器件，通常由防爆器件部分、电阻部分和电气控制部分组成。防爆器件部分实质上是一个防爆接线盒;电阻部分就是发热体，是由电阻率大、熔点高的电阻丝和氧化镁粉等制成的加热管;电气部分主要由电阻器的串并连接和监测温度的温控器构成。

　　爆炸性混合物产生爆炸的条件

　　爆炸是指物质从一种状态，经过物理变化或化学变化，突然变成另一种状态并放出巨大的能量，而产生的光和热或机械功。在此仅谈及爆炸性混合物的爆炸，即所有的可燃性气体、蒸气及粉尘与空气所形成的爆炸性混合物的爆炸。这类爆炸需要同时具备三个条件才可能发生：第一，必须存在爆炸性物质或可燃性物质;第二，要有助燃性物质，主要是空气中的氧气;第三，就是还要存在引燃源(如火花、电弧和危险温度等)，它提供点燃混合物所必需的能量。只有这三个条件同时存在，才有发生爆炸的可能性，其中任何一个条件不具备，就不会产生燃烧和爆炸。因此，采取适当的措施，使三个条件不同时具备即可达到防止爆炸的目的。由于爆炸性混

　　合物普遍存在于煤炭、石油、化工、纺织、粮食加工等行业的生产、加工、储运等场所，如发生爆炸则危害极大。于是，人们采取了多种防爆技术方法，防止爆炸危险性环境形成及其爆炸。

　　防爆型电阻器的防爆型式

　　常用的防爆型电阻器分为隔爆型电阻器、增安型电阻器和“n”型电阻器三类。它们除应满足GB3836.1—2000标准规定的防爆通用要求外，还必须符合各种防爆型式的专用要求。下面针对不同的防爆型式分别简单地介绍防爆型电阻器的防爆原理和技术要求。

　　隔爆型防爆电阻器

　　隔爆型防爆型式是把可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在一个外壳内，其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙，渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸气形成的爆炸性环境的点燃(参见GB38362标准)。把可能产生火花、电弧和危险温度的零部件均放入隔爆外壳内，隔爆外壳使设备内部空间与周围的环境隔开。隔爆外壳存在间隙，因电气设备呼吸作用和气体渗透作用，使内部可能存在爆炸性气体混合物，当其发生爆炸时，外壳可以承受产生的爆炸压力而不损坏，同时外壳结构间隙可冷却火焰、降低火焰传播速度或终止加速链，使火焰或危险的火焰生成物不能穿越隔爆间隙点燃外部爆炸性环境，从而达到隔爆目的。

　　隔爆型“d”按其允许使用爆炸性气体环境的种类分为I类和IIA、IIB、IIC类。　　

　　隔爆型电阻器是依靠一种所谓的“隔爆外壳”保护的电阻器。这种防爆型式的电阻器实际上是指电源引入部分作为隔爆型来处理的防爆结构，电阻元件是一般是由加热管电阻构成，与隔爆外壳焊接。隔爆型电阻器的防爆原理是隔爆外壳+外壳外表面的最高温度。由于隔爆型电阻器在正常工作或可能的故障条件下将不可避免地产生危险高温，因此，这种电阻器的外壳必须能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏，并且还不会引起外壳外部由一种、多种气体或蒸汽形成的爆炸性环境发生点燃;而且，这种电阻器的表面的最高温度不应该超过它所允许的温度组别的温度。所以，隔爆型电阻器的设计主要是隔爆外壳防爆性能的设计和加热管电阻功率的计算。

　　对于隔爆外壳，它必须满足耐爆性能和隔爆性能。

　　(1)耐爆性能即外壳机械强度。隔爆外壳具有足够的机械强度，能承受内部的爆炸压力而不

　　损坏，而且不产生影响防爆性能的永久性变形，就是隔爆外壳的耐爆性能。这是依靠外壳材质、形状、壁厚等结构因素来确定的。

　　(2)隔爆性能即外壳内部发生点燃而不会通过接合面间隙引起外部出现点燃的性能。外壳接合面具有足够小的间隙和足够长的配合宽度，内部的爆炸生成物(炽热的火焰、颗粒和气流、压力)就不会窜出外壳并点燃周围环境中的爆炸性混合物。

　　在隔爆型电阻器的设计中，选择外壳隔爆接合面参数是一项十分重要的工作，合理的结构和参数选择才能满足其防爆安全性能。我们知道，GB3836.2—2000标准对隔爆参数给出了明确的规定。通常情况下，应该根据隔爆外壳的加工工艺，例如，铸造水平、焊接能力、机加工水平、机床精度等来选择隔爆参数。一般地，设计人员会把隔爆接合面宽度值选得要比标准大一些，因为在实际加工时可能会出现一些无法预计的误差，而且一旦产品定型，宽度值不会因工艺而变化太大。对于隔爆接合面间隙值，设计人员应该选择标准值(进行试验时为最不利的情况)，只要通过试验，则比标准值小的间隙都应该是安全的;这样才能提高机械加工的经济性，从而保证工艺符合设计要求。选择适当小但应满足标准要求的宽度参数、适当大且不超过标准要求的间隙参数，是隔爆结构设计的重要方法。