Барьер искрозащиты
Барьер искрозащиты — узел законченной конструкции, удовлетворяющий требованиям, предъявляемым к искробезопасным цепям, служащий барьером между искробезопасными и искроопасными электрическими цепями. Барьер искрозащиты отличается от блока искрозащиты тем, что является законченным узлом. Блок искрозащиты входит в состав связанного с искробезопасностью электрооборудования.
Шунт-диодные барьеры[править | править код]
Диоды в диодном барьере безопасности ограничивают напряжение, приложенное к искробезопасной цепи, а неповреждаемый токоограничительный резистор ограничивает ток, который может проходить по цепи. Барьеры безопасности предназначены для применения в качестве средств сопряжения искробезопасных и искроопасных цепей.[2]
В зависимости от уровня искробезопасной цепи ia, ib, ic ветвь цепи, содержащая ограничивающий напряжение диод, должна параллельно троироваться (для ia) или дублироваться (для ib).[3]
Искробезопасные барьеры на шунтирующих диодах (стабилитронах) были разработаны в конце 1950-х для контроллеров управления технологическими процессами в химической промышленности.
Обычно блок искрозащиты на стабилитронах (БИС) выполнен как единый неразборный блок, залитый компаундом или помещённый в неразборную оболочку, что исключает возможность ремонта или замены элементов его внутреннего монтажа.
БИС состоит из шунтирующих стабилитронов и последовательно включённых резисторов или резисторов и предохранителей.
В нормальном режиме работы электрооборудования напряжение пробоя стабилитронов не превышается — стабилитрон не проводит ток. При возникновении аварии во вторичной части системы, расположенной в безопасной зоне, и при превышении внешним напряжением значения напряжения пробоя стабилитрона (рабочей областью стабилитронов является участок на обратной ветви вольт-амперной характеристики) он переходит в режим стабилизации уровня напряжения при изменении величины протекающего через него тока. Стабилитрон начинает проводить ток. Последовательно включённый резистор ограничивает ток в цепи взрывоопасной зоны. При достижении током определённого значения срабатывает встроенный предохранитель, что предотвращает передачу недопустимо большой электрической мощности из безопасной зоны в электрические цепи оборудования, расположенного во взрывоопасной зоне.
Достоинства:
- простота изделий;
- универсальность;
- низкие потери;
- не требует отдельного источника питания;
- большая практика эксплуатации во всем мире;
- высокая плотность монтажа
- высокая точность и линейность
- низкая стоимость
- хороший частотный диапазон (до 100 кГц).
Недостатки:
- ограниченный диапазон рабочих напряжений;
- ограниченное напряжение, доступное в опасной зоне;
- необходимость фундаментального безопасного заземления барьеров;
- необходимость использования только низковольтного оборудования, обусловленное гальванической связью между опасной и безопасной зонами;
- оборудование опасной зоны должно быть изолировано от земли;
- не поддается восстановлению после аварии;
- уязвимы для молнии и других импульсных перенапряжений.
Одним из основных параметров, характеризующим барьеры, является проходное сопротивление. При снижении проходного сопротивления барьера возможно использовать датчики с большим значением минимального напряжения питания и большим сопротивлением. Использование российскими производителями мощных резисторов и мощных стабилитронов позволило снизить проходное сопротивление 24-вольтовых барьеров степени искрозащиты ib до 284 Ом. Дальнейшее уменьшение проходного сопротивления использованием более мощных стабилитронов ограничивается увеличением габаритов барьеров и увеличением их стоимости.[4]
Барьеры с гальванической развязкой[править | править код]
Барьер искробезопасности с гальванической развязкой (изолятор), разрывает любое прямое (гальваническое) соединение между электрическими цепями взрывобезопасной и взрывоопасной зон за счет использования слоя изоляционного материала между ними. Передача информации производится обычно через один из видов трансформаторов: оптрон, трансформатор или реле. Окончательно взрывобезопасность достигается за счет использования диодно-резистивной схемы, подобной шунт-диодному барьеру.
Так как цепь опасной зоны гальванически не связана с цепью безопасной зоны, блокирование чрезмерной энергии в барьере с гальванической развязкой обычно расценивают как эффективное и фундаментальное. Практически, ноль измерительного прибора обычно связан с заземленной нейтралью трансформатора энергоснабжения для предотвращения помех и соображений безопасности. Таким образом при повреждении ток замыкается на нейтраль, вызывая разрушение плавкого предохранителя, устраняющее короткое замыкание за относительно короткое время.
Достоинства:
- широкий диапазон рабочих напряжений
- высокое напряжение (мощность), доступные в опасной и в безопасной зонах;
- низкие требования к заземлению;
- отсутствие гальванической связи;
- оборудование опасной зоны может иметь контакт с землей;
- может быть восстановлен после аварии;
- слабо уязвимы для молнии и других импульсных перенапряжений;
- незаменимы в кораблестроении и для отдельных специальных применений.
Недостатки:
- сложность изделий;
- специализированное назначение для каждого устройства;
- высокое энергопотребление (2 ВА);
- необходим отдельный источник питания;
- низкая плотность монтажа;
- невысокая точность и линейность;
- высокая стоимость;
- ограниченный частотный диапазон.[5]
См. также[править | править код]
Примечания[править | править код]
- ↑ ГОСТ 22782.5-78 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОЕ С ВИДОМ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ «ИСКРОБЕЗОПАСНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ» ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ с. 41
- ↑ ГОСТ Р 52350.11-2005 (МЭК 60079-11:2006) ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ ГАЗОВЫХ СРЕД Часть 11 Искробезопасная электрическая цепь «i» с. 80
- ↑ Exинфо N 1 2006 (недоступная ссылка)//Совершенствование диодных барьеров искробезопасности
- ↑ Exинфо N 7 2009 Архивная копия от 29 марта 2012 на Wayback Machine//Барьеры искрозащиты Корунд-М7хх на TVS-диодах
- ↑ VSP N 3 2009 (недоступная ссылка)//Искробезопасность. Теория и практика.