本安防爆技术在称重显示器中的应用

一、本质安全电路的概念 

在标准规定条件 （ 包括正常工作和规定的故障条件 ） 下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路。

二、本安设备的等级

本质安全设备和关联设备的本质安全部分应分为“ia”或“ib”等级。

“ia”等级：当施加 Um（ 施加到关联设备非本安连接装置上，而不会使本安性能失效的最高电压 ） 或 Ui （ 施加到本质安全电路连接装置上，而不会使本安性能失效的最高电压 ） 之后,在下列每一种情况下,“ia”等级电气设备中的本质安全电路不能引起点燃：

a)正常工作和施加产生最不利条件的非计数故障 

b)正常工作和施加一个计数故障加上产生最不利条件的非计数故障

c)正常工作和施加二个计数故障加上产生最不利条件的非计数故障

“ib”等级：当施加 Um或Ui 之后，在下列每一种情况下，“ib”等级电气设备中的本质安全电路不能引起点燃：

a)正常工作和施加产生最不利条件的非计数故障

b)正常工作和施加一个计数故障加上产生最不利条件的非计数故障

三、本安技术的特征 

本安技术是一种以抑制点火源能量为防爆手段的“安全设计”技术。要求设备在正常工作和故障状态下可能产生的电火花和热效应分别小于爆炸性危险气体的最小点燃能量和自燃温度。 

本安技术实际上是一种低功率设计技术，因此它能很好地适用于工业自动化过程仪表。

四、本安技术设计 

1、限制电压

一般均采用两只并联的齐纳二极管来实现 （ 双重化 ）。

电路的限压值为齐纳二极管的齐纳击穿值 x最大误差，例如用两只 1N5339B 构成的限压电路的限压值应考虑为 5.6V×1.05=5.88V。

两只齐纳二极管在电路中应分别可测（ 印制板上加桥接测试点 ），测试完毕后将齐纳二极管接入电路 （ 焊上测试点 ），测试纪录应保存十年备查。

齐纳二极管处的走线为保证可靠连接最好采用左下图的方式，如果走线宽度达 2mm 也可以采用图 1 的方式。①②③④各部分之间的间距应保证＞=2mm（ 根据电压值确定 ）。特别要注意的是齐纳二极管的下面不能走线以防与走线短路。

齐纳二极管同样应在 2/3 额定值以下工作，并具有合适的散热面积。

2、限制电流

有三种限流电路可供选择：

a ） 电阻限流 

电路限流值为 Umax/Rmin，电压取最大值，电阻必须考虑制造公差，取最小值。

对限流电阻的要求应符合 EN50020/8.4 节。

电阻类型为薄膜型或绕线型 （ 在断线时应能防止绕线松脱 ） 或者是符合标准规定的浇封或涂覆下的印制电阻器。

限流电阻应工作在额定值 2/3 之下，即能承受1.5 倍额定电压，承受 1.5 倍额定功率。

电阻限流的方式电路实现比较简单，概念清楚，不会有歧义。缺点是大电流时电路的压降较大，对使用电池供电的设备而言比较难以接受。

b） 保险丝限流 

当采用保险丝来限流时，限流值应考虑为保险丝额定值的 1.7 倍，即 1.7xIn.。同时对保险丝有以下要求：

额定电压应大于 Um或Ui

保险丝的分断能力应大于电路中预期的最大电流( 对供电电网不大于 250Vac 的系统来说，预期电流应认为不大于 1500A ）

使用在危险区域的保险丝必须是密封的

保险丝的电阻应加以考虑，尤其是在低压电路中。一般而言保险丝是正温度系数元件，随着温度的升高电阻值会增大，压降也会变大

可以采用限流电路将预期电流限制到保险丝额定分断能力之下，该限流电路中的限流元器件应是可靠元器件，且器件的额定值应不小于：

电流额定值≥1.5x1.7xIn

电压额定值≥Um或Ui

功率额定值≥1.5x(1.7xIn) 2 x 该限流器件的电阻值

用于限流电路的保险丝，只允许打开外壳进行更换；保险丝的型号，额定电流值等对本安性能起重要作用的特性指标应显著地标志在保险丝的附近

保险丝限流电路的实现同样比较简单，电路的压降也比较小，但是对保险丝本身的要求较高，用于危险区域的限流保险丝的价格也比较高。另外烧保险丝的问题也是比较困扰的一个问题。

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