GB/T 3836.3—2021《爆炸性环境 第3部分:由增安型"e"保护的设备》的核心原理是:在正常运行条件下不产生电弧、火花或高温表面——通过提高安全裕量(加大爬电距离、增强绝缘、限制温升)来防止点燃。与隔爆"d"的"承受爆炸"不同,增安"e"是"避免产生点燃源"。本文逐章拆解 tE 时间、爬电距离/电气间隙、接线端子、旋转电机等核心内容。
增安型“e”的思路是“本来就不让它起火花”:把电气设备的绝缘、接线、温升都做得特别稳妥,让它正常工况下根本点不着周围的爆炸性气体。
打个比方:像给电器穿了层绝缘防护服,平时不漏电、不发热,自然安全。
关你(设备厂 / 设计 / 采购)啥事:e 型常用于接线端子、灯具、电机,性价比高但不能用在会起弧的设备上。它的死穴是“温度”——温升限制和 tE 时间卡得很死,散热和绝缘是设计重点。
| 条款号 | 术语 | 英文 | 认证实务含义 |
|---|---|---|---|
| 4.1 | 增安型"e" | increased safety "e" | 正常运行下不产生点燃源的防爆措施 |
| 4.2 | t_E 时间 | time t_E (tE) | 交流绕组从启动电流到稳定温升的时间——电机保护的核心参数 |
| 4.3 | 初始温度 | initial temperature | 通电前绕组的稳定环境温度 |
| 4.4 | 额定最高温度 | rated temperature limit | 设备允许的最高运行温度(含环境温度+温升) |
| 4.5 | 爬电距离 | creepage distance | 沿绝缘表面的最短路径长度 |
| 4.6 | 电气间隙 | clearance | 两导电部分之间在空气中的最短距离 |
| 4.7 | 污染等级 | pollution degree | 1=干燥洁净 / 2=一般污染 / 3=导电污染 / 4=持续导电 |
| 4.8 | 材料组别(CTI) | material group (CTI) | I(CTI≥600) / II(400~600) / III(175~400) / IV(<175) |
以下为简化示意(以额定电压 ≤ 250V rms、污染等级 2 为例):
| 工作电压 (V rms) | 最小爬电距离 (mm) | 最小电气间隙 (mm) | ||
|---|---|---|---|---|
| 材料组 I | 材料组 II | 材料组 III/IV | ||
| ≤ 50 | 0.8 | 1.0 | 1.25 | 0.8 |
| 125 | 1.25 | 1.6 | 2.0 | 1.5 |
| 250 | 2.0 | 2.5 | 3.2 | 2.5 |
| 400 | 3.2 | 4.0 | 5.0 | 4.0 |
| 500 | 4.0 | 5.0 | 6.3 | 5.0 |
| 690 | 6.3 | 8.0 | 10.0 | 8.0 |
| 设备类型 | 最低 IP 要求 | 典型配置 |
|---|---|---|
| 内部裸露带电部件 | IP54 | 防尘 + 防溅水 |
| 仅在清洁场所安装且定期维护 | IP43 | 防直径 > 1mm 固体 + 防淋水 |
| 绝缘带电部件 | IP44 | 防直径 > 1mm 固体 + 防溅水 |
| 外壳内部(空腔) | IP41 | 防直径 > 1mm 固体 + 防滴水 |
| 方式 | 适用范围 | 注意事项 |
|---|---|---|
| 螺钉压接 | 最常用,0.5~300 mm² | 螺扭矩符合规定;需配弹簧垫圈 |
| 弹簧式无螺丝 | 细导线,≤ 4 mm² | 确保弹簧长期可靠性 |
| 插拔式 | 模块化设备 | 插拔力足够;有锁定机构 |
增安型"e"是防爆电机最常用的保护型式之一(尤其是 Ex e II T3/T4 Gb 电机)。与隔爆型电机相比,增安电机结构简单、成本低、维护方便,但前提是必须配合正确的热保护和适当的 tE 时间。
| 参数 | 含义 | 典型值 | 认证要点 |
|---|---|---|---|
| tE | 堵转加热时间 | 5~30 s(视功率而定) | 实测值,必须在证书上标出 |
| I_A / I_N | 启动电流比 | 5~7(鼠笼电机) | 影响 tE 测试工况 |
| ΔtE | 转子堵转时间 | 同上 | 定子和转子分别测试 |
| 项目 | 要求 | 原因 |
|---|---|---|
| 气隙 | 单边气隙 ≥ 0.2 mm(小电机)且须测量记录 | 防止定转子摩擦产生火花 |
| 风扇 | 塑料风扇需防静电(电阻 ≤ 1GΩ)或用导静电材料 | 摩擦静电引燃风险 |
| 接线盒 | 独立隔爆或增安型接线盒,IP54 以上 | 接线端子是主要点燃源 |
| 空间加热器 | 如有,须满足增安要求且不能超过 T 组温度 | 防止停机后冷凝又启动时受潮 |
| 轴承 | 滚动轴承需加润滑脂(阻燃型);防止跑外圈 | 摩擦高温 |
增安型电机必须配备专用的热过载保护装置:
变压器/电抗器的极限温度取决于绝缘等级和温度组别的较低者:
| 绝缘等级 | 绝缘系统极限温度 (°C) | T3 允许 (°C) | T4 允许 (°C) |
|---|---|---|---|
| A (105°C) | 105 | 200 → 受限于 T3=200 ✓ | 135 → 受限于 T4=135 ✓ |
| E (120°C) | 120 | 200 → 受限于 T3=200 ✓ | 135 → 受限于 T4=135 ✓ |
| B (130°C) | 130 | 200 → 受限于 T3=200 ✓ | 135 → 受限于 T4=135 ✗ |
| F (155°C) | 155 | 200 → 受限于 T3=200 ✓ | 135 → 受限于 T4=135 ✗ |
| H (180°C) | 180 | 200 → 受限于 T3=200 ✓ | 135 → 受限于 T4=135 ✗ |
* 当绝缘等级极限温度高于温度组别限时,实际限值为温度组别限值
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| 光源 | 管形荧光灯、LED 模组等(无裸露电弧的光源) |
| 灯座 | 防松结构;灯管插入后有自锁功能 |
| 镇流器/驱动 | 如果是内置式,须满足增安要求(温升、爬电距离) |
| 透明件 | 冲击试验通过;热剧变试验通过;安装牢固 |
| 最高表面温度 | 不超过温度组别限值(注意光源集中发热区域) |
加热设备本身就是"故意产生高温"的设备,因此增安型对它的控制更加严格:
蓄电池在充电过程中可能产生氢气(尤其是铅酸电池),因此增安型对蓄电池的使用有严格限制:
增安型的电气间隙和爬电距离按 GB/T 3836.3 表2(依工作电压、材料组别、保护等级、绝缘类型)确定,原理与低压电器一致但取值更严。下列条款值为已核对原文:
| 材料级别 | 相比漏电起痕指数 CTI | 说明 |
|---|---|---|
| I 级 | 600 ≤ CTI | 无机绝缘(玻璃、陶瓷)无泄痕,通常归入此级 |
| II 级 | 400 ≤ CTI < 600 | |
| IIIa 级 | 175 ≤ CTI < 400 | |
| IIIb 级 | 100 ≤ CTI < 175 |
| 工作电压 (交流有效值 或直流)a,b V | 最小爬电距离 mm | 最小电气间隙和间隔 mm | 涂层下的 间距d mm | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 材料级别 | 电气间隙 | |||||||||||
| I | II | IIIa | IIIb | |||||||||
| "eb" | "ec" | "eb" | "ec" | "eb" | "ec" | "eb" | "ec" | "eb" | "ec" | "eb" | "ec" | |
| ≤10 | 1.6 | 1 | 1.6 | 1 | 1.6 | 1 | — | 1 | 1.6 | 0.4 | 0.3 | 0.3 |
| ≤12.5 | 1.6 | 1.05 | 1.6 | 1.05 | 1.6 | 1.05 | — | 1.05 | 1.6 | 0.4 | 0.3 | 0.3 |
| ≤16 | 1.6 | 1.1 | 1.6 | 1.1 | 1.6 | 1.1 | — | 1.1 | 1.6 | 0.8 | 0.3 | 0.3 |
| ≤20 | 1.6 | 1.2 | 1.6 | 1.2 | 1.6 | 1.2 | — | 1.2 | 1.6 | 0.8 | 0.3 | 0.3 |
| ≤25 | 1.7 | 1.25 | 1.7 | 1.25 | 1.7 | 1.25 | — | 1.25 | 1.7 | 0.8 | 0.3 | 0.3 |
| ≤32 | 1.8 | 1.3 | 1.8 | 1.3 | 1.8 | 1.3 | — | 1.3 | 1.8 | 0.8 | 0.3 | 0.3 |
| ≤40 | 1.9 | 1.4 | 2.4 | 1.6 | 3.0 | 1.8 | — | 1.8 | 1.9 | 0.8 | 0.6 | 0.6 |
| ≤50 | 2.1 | 1.5 | 2.6 | 1.7 | 3.4 | 1.9 | — | 1.9 | 2.1 | 0.8 | 0.6 | 0.6 |
| ≤63 | 2.1 | 1.6 | 2.6 | 1.8 | 3.4 | 2 | — | 2 | 2.1 | 0.8 | 0.6 | 0.6 |
| ≤80 | 2.2 | 1.7 | 2.8 | 1.9 | 3.6 | 2.1 | — | 2.1 | 2.2 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| ≤100 | 2.4 | 1.8 | 3.0 | 2 | 3.8 | 2.2 | — | 2.2 | 2.4 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| ≤125 | 2.5 | 1.9 | 3.2 | 2.1 | 4.0 | 2.4 | — | 2.4 | 2.5 | 1 | 0.8 | 0.8 |
| ≤160 | 3.2 | 2 | 4.0 | 2.2 | 5.0 | 2.5 | — | 2.5 | 3.2 | 1.5 | 1.1 | 1.1 |
| ≤200 | 4.0 | 2.5 | 5.0 | 2.8 | 6.3 | 3.2 | — | 3.2 | 4.0 | 2 | 1.7 | 1.7 |
| ≤250 | 5.0 | 3.2 | 6.3 | 3.6 | 8.0 | 4 | — | 4 | 5.0 | 2.5 | 1.7 | 1.7 |
| ≤320 | 6.3 | 4 | 8.0 | 4.5 | 10.0 | 5 | — | 5 | 6.0 | 3 | 2.4 | 2.4 |
| ≤400 | 8.0 | 5 | 10.0 | 5.6 | 12.5 | 6.3 | — | 6.3 | 8.0 | 4 | 2.4 | 2.4 |
| ≤500 | 10 | 6.3 | 12.5 | 7.1 | 16 | 8 | — | 8 | 10 | 5 | 2.4 | 2.4 |
| ≤630 | 12 | 8 | 16 | 9 | 20 | 10 | — | 10 | 12 | 5.5 | 2.9 | 2.9 |
| ≤800 | 16 | 10 | 20 | 11 | 25 | 12.5 | — | — | 14 | 7 | 4 | 4 |
| ≤1000 | 20 | 11 | 25 | 11 | 32 | 13 | — | — | 14 | 8 | 5.8 | 5.8 |
| ≤1250 | 22 | 12 | 26 | 12 | 32 | 15 | — | — | 18 | 10 | — | — |
| ≤1600 | 23 | 13 | 27 | 13 | 32 | 17 | — | — | 20 | 12 | — | — |
| ≤2000 | 25 | 14 | 28 | 14 | 32 | 20 | — | — | 23 | 14 | — | — |
| ≤2500 | 32 | 18 | 36 | 18 | 40 | 25 | — | — | 29 | 18 | — | — |
| ≤3200 | 40 | 22 | 45 | 22 | 50 | 32 | — | — | 36 | 22 | — | — |
| ≤4000 | 50 | 28 | 56 | 28 | 63 | 40 | — | — | 44 | 28 | — | — |
| ≤5000 | 63 | 36 | 71 | 36 | 80 | 50 | — | — | 50 | 36 | — | — |
| ≤6300 | 80 | 45 | 90 | 45 | 100 | 63 | — | — | 60 | 45 | — | — |
| ≤8000 | 100 | 56 | 110 | 56 | 125 | 80 | — | — | 80 | 56 | — | — |
| ≤10000 | 125 | 71 | 140 | 71 | 160 | 100 | — | — | 100 | 70 | — | — |
| ≤12500 | — | 90 | — | 90 | — | 125 | — | — | — | 89 | — | — |
| ≤13640 | — | 98 | — | 98 | — | 138 | — | — | — | 97 | — | — |
绕组在额定运行下的温升不得超过绝缘等级的允许值(A / E / B / F / H 各级对应不同极限温度)。增安型对温升的限制严于普通电机,因为要在最不利工况下仍留足裕度。设计要点:
增安型电机最大的设计陷阱在启动过程:启动电流 I_A 可达额定电流 I_N 的数倍,短时间内叠加巨大温升。标准引入两个关键量(3.16 / 3.18):
增安型电机须保证在 t_E 时间内,启动过程绕组温度不超过极限温度。表4 给出不同绝缘耐热等级与测量方法下的绝缘绕组极限温度(单位 ℃),含正常运行最高工作温度与 t_E 终了温度:
| 项目 | 温度测量方法 | 按照 GB/T 11021 的耐热等级a | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 105(A) | 120(E) | 130(B) | 155(F) | 180(H) | |||||||
| "eb" | "ec" | "eb" | "ec" | "eb" | "ec" | "eb" | "ec" | "eb" | "ec" | ||
| 正常运行下的最高工作温度(单层绝缘绕组)/℃ | 电阻法或温度计法 | 95 | 105 | 110 | 120 | 120 | 130 | 130 | 150 | 155 | 175 |
| 电阻法 | 90 | 100 | 105 | 115 | 110 | 120 | N/A | 115 | 135 | N/A | |
| 正常运行下的最高工作温度(其他绝缘绕组) /℃ | 温度计法b | 80 | N/A | 95 | N/A | 100 | N/A | 115 | N/A | 135 | N/A |
| 嵌入式传感器 (功率 > 5 MW 或 5 MVA) | 95 | 105 | 110 | 120 | 120 | 125 | 135 | 150 | 160 | 170 | |
| 嵌入式传感器 (300 kW 或 200 kVA ≤ 功率≤ 5 MW 或 5 MVA) | 95 | 105 | 110 | 120 | 120 | 130 | 135 | 155 | 160 | 175 | |
| 时间 tE 终了或通过嵌入式温度传感器断开时电机的最高绕组温度/℃ | 电阻法 | 160 | N/A | 175 | N/A | 185 | N/A | 210 | N/A | 235 | N/A |
设计时必须:① 实测 / 计算启动电流比;② 核算启动过程温升曲线不超过 t_E 对应的极限;③ 若启动频繁或带载启动,t_E 会被快速耗尽,须选用更大裕度或限制启动频次;④ 必要时按 5.2 配过热保护(热敏电阻 / 传感器)切断电源。
增安型设备(尤其绕组、固体绝缘)须承受工频耐压试验,试验电压按额定电压与绝缘等级查 3836.3 表确定(通常显著高于常规低压设备)。设计阶段要预留足够的绝缘距离与绝缘厚度以通过试验。
示例 额定 380 V 增安型接线箱端子排
① 工况:U = 380 V(线电压),污染等级 3,材料组别 IIIa,环境 40℃,T4。
② 间隙 / 爬电:按 3836.3 专用表取对应值(随电压与污染等级增大);端子间留足间距,必要时加隔板防异物搭桥。
③ 温升:额定负载下导体温升 ≤ 绝缘等级允许值,叠加 40℃ 后表面温度 ≤ 135℃(T4)。
④ 防护:外壳 IP 满足要求,进线口可靠密封,内部布线固定防松。
⑤ 结论:四项同时满足方可通过;任一项不足即判不符合。具体取值以 3836.3 原文表为准。
坑 1 爬电距离按普通电器取值
照搬低压标准间隙,未用 3836.3 专用表,污染环境下碳化导通。
严格按 3836.3 专用表取值,并考虑环境温度对材料性能影响。
坑 2 普通电机当增安型用
未做 t_E 认证,启动温升超限。
选用经 3836.3 认证的增安型电机,启动方式 / 频次与证书一致。
坑 3 启动频次未限制
频繁启动耗尽 t_E,绕组过热。
在说明书中明确启动频次限制与冷却要求。
坑 4 温升测定未含最不利工况
只在常温常压测,忽略最高环境温度叠加。
在最严工况(最高环温 + 电压上限)下测温升。
坑 5 内部布线松动 / 散丝
多股线散丝造成匝间 / 相间短路或发热。
可靠压接 / 搪锡,导线固定,振动环境加绊线。
坑 6 IP 不足或进线口未封堵
粉尘 / 水进入破坏绝缘。
满足最低 IP,多余进线口用合格堵头封堵。
| 对比项 | 增安 "e" | 隔爆 "d" |
|---|---|---|
| 防爆原理 | 避免产生点燃源 | 承受爆炸 + 不传爆 |
| 成本 | 较低 | 较高 |
| 适用 EPL | Gb, Gc(无 Ga) | Ga, Gb, Gc |
| Zone 0 可用 | ✗ 不可以 | Ga 级可以 |
| 典型设备 | 电机、接线箱、灯具、仪表 | 配电箱、开关、电机、灯具 |
| 维护难度 | 低(开盖检查方便) | 中(需保持接合面完好) |
| 依赖外部保护 | 是(电机需专用保护器) | 否(自身独立) |
| 文件 | 要点 |
|---|---|
| tE 试验报告 | 定子/转子分别测;标明 I_A/I_N 比 |
| 温升试验报告 | 额定负载下的各部位温度 |
| 气隙检测报告 | 多点测量值及均匀性 |
| 保护器匹配证明 | 保护曲线与 tE 匹配计算书 |
| 接线盒资料 | 独立认证或整体评估 |
| # | 差异项 | GB/T 3836.3 | IEC 60079-7 | 影响 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 电机 tE 时间标注 | 铭牌强制标出 | 推荐标出 | ⚠️ 中 |
| 2 | IP 防护等级 | 部分情况要求更高 | 按 EN 60529 | 💡 低 |
| 3 | 引用标准 | GB 系列 | EN/ISO 系列 | 💡 低 |
| 4 | 绝缘材料 CTI | 明确列出常用材料分组 | 参考 IEC 60664 | 💡 低 |
| 送检前自查 | 要点 |
|---|---|
| ✅ 爬电/间隙 | 按电压+污染等级+材料组查表确认 |
| ✅ IP 等级 | 内部带电部件 IP54;外壳合格 |
| ✅ 绝缘 | 介电强度通过;绝缘等级与温升匹配 |
| ✅ 接线端子 | 先固定后松脱;防松可靠;间距足够 |
| ✅ 电机 tE | tE 实测报告;保护器匹配计算书 |
| ✅ 温度 | 所有表面 ≤ 温度组别限值(最严工况) |