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本安电路齐纳式安全栅讲解

齐纳式安全栅是本安电路中一种常用的保护设计方式,由于原理简单、电路实现容易、成本低,所以多数本安电路均采用此方式进行电路的保护设计,也是在防爆检测认证时经常会重点关注,下面我们进行简单的介绍。

齐纳式安全栅

齐纳式安全栅的基本组成

齐纳式安全栅的电路结构如图1所示,由快速熔断器FU、限压元件(齐纳二极管)、及限流电阻RL三部分组成,安全栅对输入的电能量进行限制,从而保证输出到危险区的能量安全可靠。

齐纳式安全栅的电路结构
图1

齐纳式安全栅的基本原理

正常操作条件

非本安端子两端间所加的电压低于最高工作电压Umax(更低于齐纳二极管的齐纳电压),此时两齐纳二极管处于不导通状态,除有极微小的漏电流以外,是“开路”状态,只要漏电流小于规定值,安全栅电路不会影响系统的正常工作。

总结:正常工作时,齐纳安全栅的存在,不影响系统工作。

齐纳式安全栅的基本工作原理
齐纳式安全栅的基本原理

发生故障条件

1、非本安端发生故障时

例如:非本安两端之间因某种原因混入高电压,使齐纳二极管反向击穿,呈“导通”状态,此时齐纳二极管把混入的高电压限制在齐纳电压上,在安全栅的本安端上不会出现高压电压,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瞬时熔断,切断了流向现场的高电压),以防止高电压引爆现场爆炸性物质的危险,从而保护了现场设备及人员的安全。

齐纳二极管

2、现场(危险区内)发生故障时

例如:负载短路了,安全栅电路中的限流电阻立即起限流作用,把短路电流限制在某个电流值内,这个电流值是安全值,故现场也是安全的。

总结:发生故障时,齐纳安全栅的存在,可防止设备由于能量过大,从而引起周围爆炸性气体爆炸的现象产生,以便保证人员及现场的安全。

综上,齐纳式安全栅的安全保护作用,实际上是运用齐纳二极管的分流和电阻的限流作用,把能量进行限制到一个相对安全的范围内。

由于安全栅的功能,所以不论发生任何故障都保证传输到现场(危险区)的能量是一个安全值(不会点燃规定的分级、分组爆炸性气体混合物),从而保证现场安全。

齐纳式安全栅的特点

  • 齐纳安全栅要求要有非常可靠的接地系统,其接地电阻必须<1Ω,否则便失去防爆安全保护性能,显然这样的要求在工厂现场是很难做到的。
  • 要求危险区的现场仪表必须是隔离型,否则通过齐纳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。
  • 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。
齐纳式安全栅

以上,就是本安电路齐纳安全栅的介绍,希望能帮助到大家。觉得有帮助的话可以关注盛鼎检测公众号!