本安防爆技術在稱重顯示器中的應用

一、本質安全電路的概念 

在標準規定條件 （ 包括正常工作和規定的故障條件 ） 下產生的任何電火花或任何熱效應均不能點燃規定的爆炸性氣體環境的電路。

二、本安設備的等級

本質安全設備和關聯設備的本質安全部分應分為“ia”或“ib”等級。

“ia”等級：當施加 Um（ 施加到關聯設備非本安連接裝置上，而不會使本安性能失效的最高電壓 ） 或 Ui （ 施加到本質安全電路連接裝置上，而不會使本安性能失效的最高電壓 ） 之后,在下列每一種情況下,“ia”等級電氣設備中的本質安全電路不能引起點燃：

a)正常工作和施加產生最不利條件的非計數故障 

b)正常工作和施加一個計數故障加上產生最不利條件的非計數故障

c)正常工作和施加二個計數故障加上產生最不利條件的非計數故障

“ib”等級：當施加 Um或Ui 之后，在下列每一種情況下，“ib”等級電氣設備中的本質安全電路不能引起點燃：

a)正常工作和施加產生最不利條件的非計數故障

b)正常工作和施加一個計數故障加上產生最不利條件的非計數故障

三、本安技術的特征 

本安技術是一種以抑制點火源能量為防爆手段的“安全設計”技術。要求設備在正常工作和故障狀態下可能產生的電火花和熱效應分別小于爆炸性危險氣體的最小點燃能量和自燃溫度。 

本安技術實際上是一種低功率設計技術，因此它能很好地適用于工業自動化過程儀表。

四、本安技術設計 

1、限制電壓

一般均采用兩只并聯的齊納二極管來實現 （ 雙重化 ）。

電路的限壓值為齊納二極管的齊納擊穿值 x最大誤差，例如用兩只 1N5339B 構成的限壓電路的限壓值應考慮為 5.6V×1.05=5.88V。

兩只齊納二極管在電路中應分別可測（ 印制板上加橋接測試點 ），測試完畢后將齊納二極管接入電路 （ 焊上測試點 ），測試紀錄應保存十年備查。

齊納二極管處的走線為保證可靠連接最好采用左下圖的方式，如果走線寬度達 2mm 也可以采用圖 1 的方式。①②③④各部分之間的間距應保證＞=2mm（ 根據電壓值確定 ）。特別要注意的是齊納二極管的下面不能走線以防與走線短路。

齊納二極管同樣應在 2/3 額定值以下工作，并具有合適的散熱面積。

2、限制電流

有三種限流電路可供選擇：

a ） 電阻限流 

電路限流值為 Umax/Rmin，電壓取最大值，電阻必須考慮制造公差，取最小值。

對限流電阻的要求應符合 EN50020/8.4 節。

電阻類型為薄膜型或繞線型 （ 在斷線時應能防止繞線松脫 ） 或者是符合標準規定的澆封或涂覆下的印制電阻器。

限流電阻應工作在額定值 2/3 之下，即能承受1.5 倍額定電壓，承受 1.5 倍額定功率。

電阻限流的方式電路實現比較簡單，概念清楚，不會有歧義。缺點是大電流時電路的壓降較大，對使用電池供電的設備而言比較難以接受。

b） 保險絲限流 

當采用保險絲來限流時，限流值應考慮為保險絲額定值的 1.7 倍，即 1.7xIn.。同時對保險絲有以下要求：

額定電壓應大于 Um或Ui

保險絲的分斷能力應大于電路中預期的最大電流( 對供電電網不大于 250Vac 的系統來說，預期電流應認為不大于 1500A ）

使用在危險區域的保險絲必須是密封的

保險絲的電阻應加以考慮，尤其是在低壓電路中。一般而言保險絲是正溫度系數元件，隨著溫度的升高電阻值會增大，壓降也會變大

可以采用限流電路將預期電流限制到保險絲額定分斷能力之下，該限流電路中的限流元器件應是可靠元器件，且器件的額定值應不小于：

電流額定值≥1.5x1.7xIn

電壓額定值≥Um或Ui

功率額定值≥1.5x(1.7xIn) 2 x 該限流器件的電阻值

用于限流電路的保險絲，只允許打開外殼進行更換；保險絲的型號，額定電流值等對本安性能起重要作用的特性指標應顯著地標志在保險絲的附近

保險絲限流電路的實現同樣比較簡單，電路的壓降也比較小，但是對保險絲本身的要求較高，用于危險區域的限流保險絲的價格也比較高。另外燒保險絲的問題也是比較困擾的一個問題。

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--責任編輯:亞津電子-商務YUKI