什麼是防爆的(機構)設計要求 ?

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什麼是防爆的(機構)設計要求呢 ? 簡單的說，防爆就是產品在各個不同的場域(Zone)使用時，產品不可以造成爆炸的危害。比如說產生靜電或火花，或者潛在的引起爆炸。為了達到這個要求，每個場域(Zone)被定義了等級，同時對於產品的設計要求在各個面相也做了不同等級的要求，產品設計必須達到哪一個等級，就是我們接下來要討論到的防爆規格。

A. 對於環境的分類主要有以下兩大類:

1. 爆炸性環境(explosive atmosphere)：大氣條件下易燃性物質以氣體、蒸氣、粉塵、纖維或飛絮之型式與空氣形成之混合物，其經引燃後，會自行持續傳播(sustaining propagation)

1-2.爆炸性粉塵環境 (Explosive dust atmospheres): 在 1 大氣壓下，易燃性物質以粉塵或飛絮與空氣形成之混合物，其經引燃後，火焰會自行持續傳播。

2. 危險區域(hazardous area, hazardous location)：爆炸性環境出現之區域，或爆炸性環境預期可出現之量，將使得電機設備之建構、安裝及使用上須要特別預防措施之區域。

• 危險區域分為六大類，分別是 Zone 0、Zone 1、Zone 2、Zone 20、Zone 21、Zone 22，每一場域的條件說明如圖所示。

B. 設備保護等級 EPL (Equipment Protection Level) 分為 Ma、Ga、Da、Gb、Db、MB、Gc、Dc。

1.Ga (氣體)，Da (粉塵)，Ma (礦坑)

– Very high protection: the equipment remains safe in normal operation，even in rare fault situations (two faults at once)

2. Gb (氣體)，Db (粉塵)，Mb (礦坑)

– High protection: the equipment remains safe in normal operation, also when faults occur (single fault)。

3. Gc (氣體)，Dc (粉塵)

– Enhanced protection: the equipment remains safe in normal operation，and may have extra protection to minimize ignition risk in fault situations (fault may cause equipment to shut down)。

C. 溫度的等級分為 T1、T2、T3、T4、T5、T6

分級與特定爆炸性氣體環境的高表面引燃溫度有關。在這種爆炸性氣體環境中，使用的設備在溫度分級上不能高過會引燃的溫度。高溫表面有可能引燃爆炸性氣體。

D. 絕緣的機械材料和卓越的電路設計，能確保裝置的防燃性。

產品絕緣的機械材料和卓越的電路設計，能確保裝置的防燃性。 機殼材質通常分為兩大類

1. 金屬外殼（材料組成和材料強度）：

由於金屬會易產生能量儲存， 目前知道有製造商已經開發了此類的材料組成和材料強化技術。業界中，神基公司是軍規電腦的翹楚，該公司也針對了防爆需求開發了相關的金屬外殼材質。

2. 非金屬外殼（材料選擇、材料強度和外殼表面）：

當材料的表面不論帶負電荷或正電荷時，若接觸任何不帶電荷的導電性物體，或是接觸帶有不同電荷的物體，都有可能導致累積靜電的放電：火花的產生。有些火花無害，但有些火花可能會點燃易燃蒸氣。非金屬外殼部份，採用特殊塑膠材料，Sabic 有幾種塑料系列 例如 SabicSTAT-KON and STAT-LOY 材料，針對防爆規格的需求，這些塑料都是可以被建議使用在產品機殼上的選項。

非金屬外殼特性的要求

a). 表面的電氣阻抗

• Electrostatic discharges can initiate combustion or explosions。

b). 耐溫指引、防火等級、塑料耐溫規格要求 RTI

Flame class is based on safety’s requirement, IEC-60216 or UL746B RTI is the key requirement for explode-proof plastic material selection. (According to different EPL “Equipment Protection Level”requirement, and use service temperature + 20 (EPL Ga, Gb, Da, Db, Ma, Mb) or 10 (EPL Gc, Dc) deg)。

• Ga, Da, Ma – very high protection: the equipment remains safe in normal operation，even in rare fault situations (two faults at once)。
• Gb, Db, Mb – high protection; the equipment remains safe in normal operation，also when faults occur (single fault)。
• Gc, Dc – enhanced protection: the equipment remains safe in normal operation, and may have extra protection to minimize ignition risk in fault situations (fault may cause equipment to shut down)。

The TI or RTI is important properties of non-metallic material，the TI or RTI is the temperature in °C，at which the properties have decreased to 50% of their initial value after a long-term exposure to this temperature。

RTI (相對熱指數) according to EPL must be 10 or 20 degree + than the product maximum service temperature。這是3C機構設計爸在前面的發表中，黃卡的內容也包括了RTI。

c). 抗UV規格

• 主要的是要符合 UL746C的 f1 認證其，次就是要符合ISO179 or ISO4892-2的測試要求。
• UV light resistance, good weatherability，materials whose properties are not significantly degraded in any of these areas are considered to have passed and are suitable for outdoor use。

d). 塑料的顏色

• Conductive fillers added which is to impact plastic material's color。(getting dark & black is the trend)。防爆塑料一般來說偏向黑色。

e). 抗低溫的材料能力

• Related to product spec definition of operation temperature。
• The product supports lower operating temperature, and it should be considered DBTT (Ductile to Brittle Transition Temperature 韌性到脆性轉變溫度) of material properties。
• The material candidate STAT-LOY D3000IEU6 is good for low temperature requirement。

Surveyed material list (plastic) 幾種surveyed的塑料供參考，有幾種塑料可以去 survey，如下，鎖定 Sabic 塑料。

a). SabicSTAT-KON 和 STAT-LOY 系列的塑料以供應非金屬外殼的防爆產品使用。

b). 塑料 MOQ也將會是專案中, 必須跟客戶討論的主要議題之一。

E. 機殼表面的阻抗要求 Surface electrical resistance:

• Surface resistance requirement is defined in spec IEC-60079 as below shown, because electrostatic discharges can initiate combustion or explosions, so the material properties is between static dissipative composites to anti-static composites，the lower surface resistance will impact RF performance, there is a material considered for RF product use, the model name is STAT-LOY D3000IEU6，we need to be carefully if the product with RF function。

所以，在產品的規格上，只要有防爆的要求，只要有防爆的要求，就必須follow規範。這是一篇入門的發表，當然，詳細的規格可以自行再深入研究，也可以找3C機構設計爸討論。

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