Welke beschermingswijzen zijn er voor elektrische apparatuur?

Voor elektrische apparatuur in een explosiegevaarlijke omgeving geldt dat er bijna altijd een beschermingswijze toegepast zal moeten worden om potentiële ontstekingsbronnen te beschermen.

In onderstaande tabel wordt een overzicht gegeven van de mogelijke beschermingswijzen die toegepast kunnen worden om elektrische apparatuur geschikt te maken voor gebruik in explosiegevaarlijke gas- of stofomgevingen.

Beschermingswijze Ex d (drukvast omhulsel)

Een drukvaste behuizing kan onderdelen bevatten die onder normaal gebruik vonken, lichtbogen of hoge temperaturen kunnen veroorzaken en dus los een explosiegevaarlijke omgeving kunnen ontsteken. De drukvaste behuizing zorgt ervoor dat bij een interne explosie deze zich niet kan voortplanten naar de buitenliggende omgeving. Een drukvaste kast is niet drukdicht, maar kan door gedefinieerde spleten (vlamdoofwegen) de gassen naar buiten voeren waarbij een eventuele vlam wordt afgekoeld tot onder de ontstekings-temperatuur van de omgeving.

Beschermingswijze Ex e (verhoogde veiligheid) 

Bij deze beschermingswijze zijn maatregelen getroffen die met een verhoogde mate van veiligheid de mogelijkheid van ontoelaatbaar hoge temperaturen en het ontstaan van vonken en lichtbogen moet voorkomen. Een eventueel aanwezig gasmengsel kan binnendringen in de behuizing en elektrisch materieel wat volgens deze beschermingswijze geconstrueerd is mag dus geen onderdelen bevatten die onder normaal gebruik vonken of hoge temperaturen veroorzaken.

Beschermingswijze Ex i (intrinsieke veiligheid) 

Hierbij wordt de energie die kan worden opgewekt in de aanwezige elektronica begrensd door het toepassen van intrinsiek veilige stroomkringen. Om een stroomkring intrinsiek veilig te mogen noemen, moet de energie-inhoud van de stroomkring zodanig begrensd worden dat vonken of enig ander thermisch effect niet kunnen leiden tot ontsteking van een explosief gasmengsel. De energiebegrenzing van intrinsiek veilige circuits wordt gerealiseerd door begrenzing van zowel spanning (U) als stroom (I). Intrinsiek veilig materiaal wordt onderverdeeld in 3 niveau’s, t.w. Ex ia, Ex ib of Ex ic:

• Ex ia materiaal mag geen ontsteking geven onder normaal gebruik, bij het optreden van één fout, of bij een combinatie van welke twee fouten dan ook
• Ex ib materiaal mag geen ontsteking geven onder normaal gebruik bij het optreden van één fout

Ex ic materiaal mag geen ontsteking geven onder normaal gebruik.

Beschermingswijze Ex m (Encapsulation)

Elektrische onderdelen die door vonken of opwarming een omringende atmosfeer zouden kunnen ontsteken kunnen explosieveilig gemaakt worden door ze volledig in te bedden in een gietmassa. De gietmassa dient wel elektrisch, thermisch, mechanisch èn chemisch bestand te zijn. Ingegoten materiaal wordt onderverdeeld in 3 niveau’s, t.w. Ex ma, Ex mb of Ex mc:

• Ex ma materiaal mag geen ontsteking geven onder normaal gebruik, bij het optreden van één fout, of bij een combinatie van welke twee fouten dan ook en kan daarmee toepasbaar zijn voor categorie 1G, 2G of 3G.
• Ex mb materiaal mag geen ontsteking geven onder normaal gebruik bij het optreden van één fout en is daarmee geschikt voor categorie 2G of 3G.

Ex mc materiaal mag geen ontsteking geven onder normaal gebruik en is daarom alleen toepasbaar voor categorie 3G.

Beschermingswijze Ex o (olie-vulling)

Elektrische apparaten of delen van elektrische apparaten worden ondergedompeld in olie zodat een explosiegevaarlijke atmosfeer boven het olie-oppervlak of buiten de behuizing niet ontstoken kan worden.

Beschermingswijze Ex p (inwendige overdruk) 

De eventueel omringende explosieve gasatmosfeer kan bij Ex p niet in het omhulsel binnendringen omdat dit onder overdruk staat t.o.v. de omringende atmosfeer, al dan niet met continue doorstroming van het beschermgas. Dit kan zijn een inert gas of schone droge instrumentlucht. Een omhulsel met inwendige overdruk mag onderdelen bevatten welke bij normaal gebruik vonken, lichtbogen of hoge temperaturen kunnen veroorzaken. In de praktijk geldt dit alléén voor Ex px en Ex pz geclassificeerde uitvoeringen. De definities van de verschillende varianten luiden als volgt:

• Ex px reduceert het EPL (equipment protection level) in de overdruk behuizing van Gb naar niet geclassificeerd (non-hazardous)
• Ex py reduceert het EPL (equipment protection level) in de overdruk behuizing van Gb naar Gc
• Ex pz reduceert het EPL (equipment protection level) in de overdruk behuizing van Gc naar niet geclassificeerd (non hazardous).

Beschermingswijze Ex q (zand-vulling)

Door een behuizing te vullen met een fijnkorrelig vulmiddel wordt bereikt dat de in de behuizing mogelijk optredende vonken of lichtbogen, de omringende explosiegevaarlijke atmosfeer niet kan ontsteken. Uiteraard gelden hier ook grenzen aan de maximaal toegelaten oppervlaktetemperatuur. Zowel het vulmiddel, zoals zand, glaskorrels, etc. als de opbouw van de behuizing, dient wel aan de in de norm vastgelegde eisen te voldoen. Het vulmiddel mag onder geen voorwaarde, dus zowel onder normaalbedrijf als na een opgetreden vonk of lichtboog binnen de zandkapseling, uit de behuizing naar buiten treden.

Beschermingswijze Ex n (niet-vonkend materieel)

Vonkende contacten zijn beschermd tegen het binnendringen van de omliggende atmosfeer en hete oppervlakten zijn uitgesloten. Deze beschermingswijze is een verzameling van beschermingswijzen welke in vereenvoudigde vorm afgeleid van de reeds genoemde beschermingswijzen alleen voor categorie 3G van toepassing is. De verzameling beschermingswijzen laat zich als volgt kenmerken:

• Ex nA: non arcing, niet vonkend: alleen geschikt voor normaal niet vonkend materieel.
• Ex nC: closed construction: constructief voorkomen dat een contact in een spanning- en stroomvoerende stroomkring een potentiële ontstekingsbron kan vormen. Ook vereenvoudigde drukvaste omkapseling valt hieronder.
• Ex nR: restrictive breathing, beperkt ademende behuizing waardoor een gevaarlijke atmosfeer niet naar binnen kan dringen.
• Ex nL: limited energy (reeds verplaatst naar ‘intrinsieke veiligheid’ Ex ic).

Bron: Mibex