Что такое барьер искрозащиты и как он работает

Барьером искрозащиты или барьером искробезопасности называется электронное защитное устройство (часто имеющее модульную конструкцию), устанавливаемое последовательно в цепь между искроопасной и искробезопасной зонами предприятия, проще говоря — между зоной взрывоопасной и взрывобезопасной.

В целом у данных блоков можно выделить ряд достоинств: они универсальны, недороги, просты в установке, имеют малые габариты и простую модульную конструкцию, удобную для плотного монтажа на DIN-рейку.

Из относительных недостатков: необходимость надежного заземления цепи, ограниченное максимальное рабочее напряжение, защищаемое оборудование обязано быть само качественно изолировано от земли.

Тем не менее, невзирая на кажущуюся прихотливость, барьер искрозащиты представляет собой отличное средство, позволяющее недорого, негромоздко, при этом надежно, защитить оборудование от искр электрической природы. Далее станет ясно, почему.

Взглянув на схему барьера искрозащиты, легко видеть, что устройство это довольно простое. Оно содержит в качестве главных элементов шунтирующие стабилитроны (или один стабилитрон), к которым последовательно присоединен с одной стороны балластный резистор, а с другой — обычный плавкий предохранитель. Это так называемый шунт-стабилитронный искрозащитный барьер.

Работает блок следующим образом. В обычном режиме работы оборудования стабилитроны закрыты, ток через них не течет, ибо напряжение на них еще не превысило напряжения пробоя.

Но в момент наступления аварийной ситуации в цепи, напряжение на стабилитронах тут же начинает превышать определенный предел — стабилитроны резко переходят в состояние проводимости (режим стабилизации) — начинают активно пропускать через себя ток, шунтируя цепь, предотвращая появление искры.

Барьеры искрозащиты, производимые в соответствии с ГОСТом Р 51330.10-99, широко применяются сегодня на предприятиях химической, нефтяной и газовой промышленностей, где крайне важно отсутствие искр любой природы.

Барьеры искрозащиты на шунтирующих стабилитронах были изобретены в конце 1950-х годов как раз с целью применения в контроллерах управления технологическими процессами для химической промышленности.

Мощные резисторы и стабилитроны, применяемые в современных блоках искрозащиты, позволяют уже сегодня снизить сопротивление барьеров на 24 вольта до менее чем 290 Ом, и тенденция направлена дальше в сторону уменьшения проходного сопротивления и увеличения мощности стабилитронов. Ограничение накладывается лишь приемлемыми габаритами и ценой изделий.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Искробезопасный искрозащитный барьер Зенера GEORGIN BZG

Диод Зенера — это сопутствующее оборудование, устанавливаемое в безопасной зоне. Это устройство ограничивает количество энергии, образующееся в электрической цепи, проходящей через потенциально опасную зону, несмотря на то, что подключение осуществляется до диода. Барьерное устройство состоит из:

Как любое потенциально безопасное оборудование, барьерное устройство с диодами Зенера допускает возможность короткого замыкания между кабелями или между кабелем и металлическими заземленными предметами, не создавая потенциально опасных ситуаций.

Режим обеспечения интерфейса для барьерных устройств на основе диодов Зенера отличается от режима обеспечения интерфейса для других устройств, поскольку в данном случае отсутствует гальваническая развязка.

Таким образом, кабели, проходящие через потенциально опасную зону, должны использовать общее оборудование с кабелями безопасной зоны. Выполнение данного требования предполагает наличие эквипотенциального заземления.

Искробезопасные барьеры Georgin BZG имеют три основные функции:

Измеряемым значением функции передачи сигнального тока является ток. Барьерное устройство является частью контура, подключенного к источнику тока. Защитные диоды барьерного устройства не должны обладать проводимостью. Барьерное устройство создает дополнительное сопротивление, которое не должно приводить к превышению допустимого сопротивления контура.

Характеристики*

Принцип работы искрозащитного барьера Зенера

Искрозащитный барьер Зенера предназначен для ограничения энергии, которая может возникнуть в опасной зоне, независимо от типа соединения, установленного ранее.

Барьер имеет катушки сопротивления для ограничения силы тока, диоды Зенера для ограничения напряжения и предохранитель для защиты данных компонентов.

Интерфейс искрозащитного барьера Зенера отличается от других способов, т.к. в данном случае отсутствует гальваническая изоляция: кабели, проходящие в опасной и безопасной зоне, имеют одинаковые свойства.

Это предполагает малое сопротивление и одинаковый потенциал наземного монтажа барьера.

Интерфейс продукции ATEX:

Пример применения:

Согласно директиве ЕС 1999-92, соответствие безопасности системы должно быть подтверждено соответствующим расчетом цикла.

Источник

Основы искробезопасности цепей

Возникновение искры или нагрев какого-либо элемента на взрывоопасных объектах может привести к необратимым последствиям. Для безопасности производства, хранения и транспортировки нефтепродуктов или горючих газов необходимо устанавливать дополнительное оборудование, обеспечивающее взрывозащиту. Для искробезопасности электрических цепей применяются барьеры искрозащиты ОВЕН Искра.

Во взрывоопасных зонах необходимо создавать условия, неспособные вызвать воспламенение горюче-смазочных материалов, т.е. помимо применения оборудования в искробезопасном исполнении должны применяться искробезопасные цепи.

Искробезопасная электрическая цепь i – вид взрывозащиты, основанный на ограничении энергии искры, которая может возникнуть внутри оборудования или проводки, находящихся во взрывоопасной зоне, например, на объектах с горючими газами. Требования к искробезопасному (ex ia) оборудованию и обеспечению искробезопасности прописаны в ГОСТ 31610.11 (IEC 60079-11:2011).

Смесь газа (5 – 15 %) с воздухом может взорваться только в случае возникновения искры, способной «поджечь» эту взрывоопасную смесь. Если энергии искры будет недостаточно, то взрыва не произойдет. Для удержания энергии искры на уровне, недостаточном для воспламенения взрывоопасной смеси, необходимо ограничивать электрические параметры (напряжение, ток, емкость и индуктивность) в цепи «датчик – прибор».
У датчиков в искробезопасном исполнении и у барьеров есть собственные пороговые значения напряжения (Ui, Uo), тока (Ii, Io), индуктивности (Li, Lo), емкости (Ci, Co) (рис.1), которые должны находиться между собой в определенных соотношениях. Кроме этого, следует учитывать, что соединительный кабель также имеет емкость и индуктивность (Lc, Cc).

Датчики давления или температуры устанавливаются во взрывоопасной зоне, а вторичный прибор – измеритель, терморегулятор, контроллер и т.п. – должен располагаться во взрывобезопасной зоне. Электрические параметры датчиков ограничивает производитель, то есть датчик в исполнении ex ia не может служить причиной мощной искры. Но для искробезопасной цепи этого недостаточно – нужно, чтобы искра не имела возможности проникнуть во взрывоопасную зону извне, от вторичного прибора. Это условие обеспечивает барьер искрозащиты ОВЕН ИСКРА.03. Барьер устанавливается во взрывобезопасной зоне и не позволяет превысить пороговые значения электрической цепи. Маркировка барьера ИСКРА.03 показана на рис. 2.

Из табл. 1 видно, что напряжение и ток искробезопасного датчика должны быть выше соответствующих параметров искробарьера. Только при таких условиях барьер обеспечивает взрывобезопасность датчика. При этом суммарные значения емкости и индуктивности соединения «датчик – кабель» не должны превышать максимальных выходных параметров искробарьера. Это необходимо для того, чтобы накопленная в реактивных компонентах (катушки индуктивности, конденсаторы и т.п.) энергия в случае короткого замыкания не вызвала искру, способную поджечь газовоздушную смесь.
Искробарьеры делятся на два класса: активные и пассивные.

Пассивный тип барьеров искрозащиты

Пассивные или шунт-диодные искробарьеры включают так называемые диоды Зенера D (стабилитроны), резисторы R и плавкие предохранители F (рис. 3). При возникновении опасной ситуации (например, скачка напряжения на входе барьера) стабилитроны D открываются и сбрасывают излишки напряжения на землю. Предохранитель F защищает барьер от повреждения, резистор R ограничивает ток в цепи. Совместная работа этих элементов гарантирует невозможность превышения тока и напряжения в цепи выше Io и Uo. В конструкцию барьера могут быть заложены 1, 2 или 3 стабилитрона, их количество влияет на уровень искробезопасности.

Пассивные искробарьеры могут быть трех уровней искробезопасности:

Преимущества пассивных искробарьеров:

Особенности пассивных искробарьеров:

ОВЕН ИСКРА.03 относится к пассивным искробарьерам с классом взрывозащиты «ia».

Активный тип барьеров искрозащиты

Принципиальное отличие активных барьеров от пассивных заключается в том, что активный барьер имеет в своем составе активные полупроводниковые элементы, которые обеспечивают питание датчика с ограниченными параметрами по току и напряжению, позволяют выдавать/принимать сигналы и преобразовывать их в унифицированные (4…20 мА) и т.д.
Современные активные барьеры имеют гальваническую развязку между цепью датчика и цепью связанного оборудования, находящегося во взрывобезопасной зоне. Гальваническая развязка означает, что датчик, находящийся во взрывоопасной зоне, и контроллер, находящийся в безопасной зоне, не имеют непосредственного электрического контакта. Цепи с гальванической развязкой являются самыми безопасными и помехозащищенными.
Активные барьеры включают в себя пассивный барьер со средствами развязки (транзисторные оптопары или трансформаторы), преобразователи сигнала и т.д. (рис. 4).

Преимущества активных барьеров:

Слабые места активных барьеров:

В ассортименте ОВЕН есть активный искробарьер – НПТ-1К.Ех.

© Автоматизация и Производство, 2021. Все права защищены. Любое использование материалов допускается только с согласия редакции. За достоверность сведений, представленных в журнале, ответственность несут авторы статей.

Издание зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Свидетельство о регистрации средств массовой информации ПИ № ФС77-68720.

Источник

Барьер Зенера

В данном разделе показана типовая схема барьера Зенера для использования его в искробезопасных цепях сигнализаторов E2S.

Схемы, представленные в данной главе, предназначены только для наглядности. Монтаж и незначительные элементы могут быть опущены для ясности.
Пожалуйста, перед использованием продукции E2S обратитесь к соответствующему сертификату.

Как и вся продукция E2S, звуковые сигнализаторы и маяки имеют одинаковые параметры в различных схемах (в том числе и в искробезопасных цепях). Данные примеры показывают, как можно заменить IS-мини на IS-A105N и IS-L101L или их комбинацию. Для получения более подробной информации, обращайтесь в компанию E2S.

Так размещают все искробезопасные сигнализаторы E2S

Для упрощения чертежей ограничительный диод по напряжению не показан.

Сигнализатор переключается на 2й звуковой сигнал с помощью контакта на 0В. Безопасность обеспечивает диодный барьер.

По аналогии с первой схемой, при добавлении тех же элементов (трехкаскадный барьер) получим 3й звуковой сигнал сигнализатора.

Звуковой сигнализатор и маяк-MC1 или комбинация IS-105N и IS-L101 может запускаться от однокаскадного барьера на стабилитронах. Аналогичным образом IS-mA1 плюс IS-mb1 могут быть запущены с однокаскадного барьера на стабилитронах.

Для независимого управления по двойному каналу используем двойной барьер Зенера

С возможностью переключения на 2й звуковой сигнал. Схема может быть расширена с помощью 2го питания и диодного барьера на стабилитронах для переключения на 3-й звуковой сигнал (не показано).

Объединенный сигнализатор IS-A105N / IS-L101L имеет возможность отключения звука при помощи реле отключения звукового сигнала.

Многие схемы используют ослабляющие сигналы, такие как открытый коллектор и объединенные выходы эммитера. В таком случае общая подача энергии будет осуществляться через диодный барьер.

Простой пример на выключение:

Добавление еще одного диода дает второй звуковой сигнал

Источник

Зенеровский барьер

Оглавление

заявление

Технический

При проектировании схемы и отдельных компонентов необходимо учитывать возможные ошибки. Это означает, что необходимо учитывать возможность выхода из строя компонента или чрезмерного напряжения подключения. Z. Б. в том, что стабилитрон устанавливается два-три раза параллельно. Эта избыточность снижает риск возгорания цепи в случае отказа. Кроме того, размеры компонентов в несколько раз превышают их допустимую нагрузку. При этом необходимо взвесить риск взрыва, т.е. ЧАС. Чем больше вероятность наличия взрывоопасной атмосферы в непосредственной близости от цепи, тем выше риск взрыва. Устройства также должны быть безнадежными, чтобы неквалифицированный обслуживающий персонал не представлял опасности. Этого можно добиться z. B. корпусами, которые нельзя открыть неразрушающим способом или заливкой цепи.

Юридический

Для приложений с барьерами Зенера при выборе необходимо соблюдать все правила инженерной осторожности. С одной стороны, слишком высокое входное напряжение в безопасной зоне приводит к разрушению оборудования, что не влечет за собой никаких рисков, связанных с безопасностью. С другой стороны, с точки зрения искробезопасности, необходимо проверить, совместимо ли выбранное оборудование с выбранным барьером Зенера, поскольку воспламеняемые значения могут быть достигнуты для напряжения, тока или энергии, особенно при соединении между собой различного активного оборудования, которое представляет собой риск, связанный с безопасностью. Специальные стандарты касаются оценки взаимосвязи цепей и искробезопасных систем. Ссылка сделана на DIN EN 60079-14 (требования к установке, VDE 0165, часть 1) и DIN EN 60079-25 (искробезопасные системы, доказательство искробезопасности).

Описание функции

Если напряжение между клеммами 1 и 2 поднимается выше напряжения пробоя стабилитрона из-за неисправности в шкафу управления, он становится проводящим. Ток через стабилитрон перегорает предохранитель F1. Это отделяет искробезопасную цепь на клемме 3 от недопустимого перенапряжения и исключает опасность взрыва из-за искр.

Клеммы 2 и 4 заземлены вместе, поэтому они никогда не могут подвергаться недопустимо высокому напряжению.

Стабилитрон в показанной конструкции подходит только для приложений, в которых на клемму 1 всегда подается положительное напряжение: стабилитрон должен работать в обратном направлении во время нормальной работы.

Проблемы

При планировании или использовании барьеров Зенера необходимо учитывать следующие моменты:

Источник