齐纳式安全栅工作原理

2021-03-25 68 次浏览

齐纳式安全栅工作原理

齐纳式安全栅电路中采用快速熔断器、限流电阻或限压二极管以对输入的电能量进行限制,从而保证输出到危险区的能量。

齐纳安全栅的防爆原理是用齐纳二极管控制输出电压,用限流电阻限制输出电流,电路简单。齐纳安全栅电路由快速熔断器F,限压元件D,限流电阻R三部分组成。 

在正常工作时,非本安端1、2之间所加的电压一般低于齐纳二极管的齐纳电压。此时D处于不导通状态,除有极微小的漏电流外,是“开路”状态,安全栅电路等效于一个电阻串联在回路内,只要漏电流小于规定值,安全栅电路就不会影响系统的正常工作。

当非本安端发生故障,例如在非本安端1、2之间因某种原因混入高电压,使齐纳二极管 D反向击穿,呈“导通”状态,此时齐纳二极管D把混入的高电压限制在齐纳电压上,在安全栅的本安端3、4上就不会出现高电压。齐纳二极管一旦导通以后,其电流急剧上升(雪崩过程),把串联在电路中的熔断器F瞬时熔断,切断了电源,防止危险能量窜入危险区,从而保证了现场设备及人员的安全。 

当本安端3、4之间发生故障,例如负载短路了,安全栅电路中的限流电阻R起限流作用,将短路电流值限制在安全范围内,故现场也是安全的。 

齐纳式安全栅

1、 安装位置必须有非常可靠的接地系统,并且该齐纳式安全栅的接地电阻必须小于1Ω,否则便失去防爆安全保护性能,显然这样的要求是十分的苛刻并在实际工程应用中难以保证。

2、 要求来自危险区的现场仪表必须是隔离型,否则通过齐纳式安全栅的接地端子与大地相接后信号无法正确传送,并且由于信号接地,直接降低信号抗干扰能力,影响系统稳定性。

3、 齐纳式安全栅对电源影响较大,同时也易因电源的波动而造成齐纳式安全栅的损坏。

4、 由于齐纳式安全栅的电路原理需要吸收输入回路的能量,所以易造成输出不稳定。

安全栅的特点

 1、隔离栅可将危险区的现场回路与主控室安全区的控制系统有效隔离。这种隔离可同时带来三大好处:其一,隔离栅无需本安接地。简化了本安防爆应用时的工程施工。其二,大大增强了检测和控制回路的抗干扰能力。其三,允许现场仪表接地,且现场仪表接地将不会与控制系统接地之间产生相互影响。

  2、应用隔离栅可缩短开车准备时间和减少停车时间。这是因为隔离栅具有比齐纳栅强得多的自我保护能力,意外损坏的可能性较小。同时,隔离栅允许现场仪表带电检修,从而减少了停车。

  3、隔离栅信号处理功能强大,给现场仪表和控制系统的应用提供了更多的选择,从而使整个系统的配置更为有效合理。

  4、当用户同时应用DCS和ESD时,选用一进二出的隔离栅,可以将两个系统有效地隔离开来,避免因一个系统出现故障影响到另一个系统的正常工作。

安全栅的功能

  安全栅通常由回路限能单元、电流隔离单元和信号处理单元三部分组成,回路限能单元中最核心的电路为安全栅基本限能电路。此外,辅助有用于驱动现场仪表的回路供电电路和用于仪表信号采集的检测电路。电流隔离单元包括变压器隔离组件、模频转换和频模转换电路。信号处理单元则根据各种隔离栅的功能要求实施信号处理。所以,概况来讲,安全栅的功能主要有回路限能、电流隔离和信号处理三个方面。