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安全栅知识

齐纳式安全栅工作原理

2017-02-21


齐纳式安全栅工作原理

    齐纳式安全栅结构简,广泛用于爆炸性危险区域与安全场所的隔离。论述了齐纳式安全栅的工作原理 、器件选择、结构和应用情况 ,针对熔断管式安全栅的一次性使用问题, 提出了解决方案 。
    随着煤炭、石油 、化工等产业的迅速发展 ,要求工业控制技术不断提高 , 在这些行业中存在爆炸危险性, 是自动控制设计必须解决的问题 。安全栅作为隔离危险区域和安全区域的关联设备 , 使用越来越广泛 。按照工作原理和所采用的电子元件不同 ,安全栅分为晶体管式安全栅(又称重复式安全栅)、隔离式安全栅和齐纳式安全栅。齐纳式安全栅虽有抗干扰能力差、信号处理功能较弱等缺点 ,但因为设计简单、元器件少、价格较便宜而得到广泛应用。                                                                                                  
一、工作原理
    齐纳式安全栅是一种用齐纳二极管、限流组件为主要器件的能量限制器。它对进入危险区的电流、电压给予限制,图1是一种简单的齐纳安全栅原理示意图。


齐纳式安全栅原理图

    流电阻R :在输出端接地或短路及故障时,限流电阻把输出电流限制在安全数值内。限压器 D :由齐纳二极管组成,当电压超过额定值时,齐纳管导通,限制电压在一定数值内。快速熔断器 FU :当使用电压超过一定数值时,快速熔断器先于齐纳管熔断,起到保护作用。
      齐纳安全栅电路中采用快速熔断器、限流电阻和限压二极管对输入的电能量进行限制,从而保证了输出到危险区的能量。它的原理简单、电路实现容易、价格低廉。
使用齐纳式安全栅应注意:
                                    (1)安装位置必须有非常可靠的接地系统,并且接地电阻必须小于1Ω;

                                    (2)要求来自危险区的现场仪表最好带隔离功能,因齐纳式安全栅的接地可能降低信号抗干扰能力,影响系统稳定性;
                                    (3)电源对齐纳式安全栅影响较大,因此电源的质量要求较高;
                                    (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。 
      但安全栅属于本安防爆系统关联设备,介于现场本安电气设备与控制室非本安电气设备之间,是限制能量的接口,因此无论控制室设备处于正常或故障状态,安全栅都能确保通过它传送给现场设备的能量是本质安全的。一般安装于安全场所或置于另一种防爆形式之中,接收来自危险区的信号,输出安全信号到安全区或危险区。