防爆稱重儀表的特性

防爆稱重儀表在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件 （ 包括正常工作和規(guī)定的故障條件 ） 下產(chǎn)生的任何電火花或任何熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體環(huán)境的電路。

防爆稱重儀表的特性：
防爆稱重儀表是yi種以抑制點(diǎn)火源能量為防爆手段的“安全設(shè)計(jì)”技術(shù)。要求設(shè)備在正常工作和故障狀態(tài)下可能產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)分別小于爆炸性危險(xiǎn)氣體的zui小點(diǎn)燃能量和自燃溫度。防爆稱重儀表實(shí)際上是yi種低功率設(shè)計(jì)技術(shù)，因此它能很好地適用于工業(yè)自動(dòng)化過程稱重儀表。

本安設(shè)備的等級：
防爆[稱重儀表]2及設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備的本質(zhì)安全部分應(yīng)分為“ia”或“ib”等級。
“ia”等級：當(dāng)施加 Um（ 施加到關(guān)聯(lián)設(shè)備非本安連接裝置上，而不會使本安性能失效的zui高電壓 ） 或 Ui （ 施加到防爆稱重儀表電路連接裝置上，而不會使本安性能失效的zui高電壓 ） 之后,在下列每yi種情況下,“ia”等級電氣設(shè)備中的本質(zhì)安全電路不能引起點(diǎn)燃：
a)正常工作和施加產(chǎn)生zui不利條件的非計(jì)數(shù)故障
b)正常工作和施加yi個(gè)計(jì)數(shù)故障加上產(chǎn)生zui不利條件的非計(jì)數(shù)故障
c)正常工作和施加二個(gè)計(jì)數(shù)故障加上產(chǎn)生zui不利條件的非計(jì)數(shù)故障
“ib”等級：當(dāng)施加 Um或 Ui 之后，在下列每yi種情況下，“ib”等級電氣設(shè)備中的本質(zhì)安全電路不能引起點(diǎn)燃：
a)正常工作和施加產(chǎn)生zui不利條件的非計(jì)數(shù)故障
b)正常工作和施加yi個(gè)計(jì)數(shù)故障加上產(chǎn)生zui不利條件的非計(jì)數(shù)故障

防爆稱重儀表的特性：

防爆稱重儀表是yi種以抑制點(diǎn)火源能量為防爆手段的“安全設(shè)計(jì)”技術(shù)。要求設(shè)備在正常工作和故障狀態(tài)下可能產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)分別小于爆炸性危險(xiǎn)氣體的zui小點(diǎn)燃能量和自燃溫度。防爆稱重儀表實(shí)際上是yi種低功率設(shè)計(jì)技術(shù)，因此它能很好地適用于工業(yè)自動(dòng)化過程稱重儀表。

本安技術(shù)設(shè)計(jì)：

1、限制電壓

防爆稱重儀表均采用兩只并聯(lián)的齊納二ji管來實(shí)現(xiàn) （ 雙重化 ）。

電路的限壓值為齊納二ji管的齊納擊穿值 xzui大誤差，例如用兩只 1N5339B 構(gòu)成的限壓電路的限壓值應(yīng)考慮為 5.6V×1.05=5.88V。

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

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

齊納二ji管同樣應(yīng)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 （ 參考圖 2 中 R1 ）

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

對限流電阻的要求應(yīng)符合 EN50020/8.4 節(jié)。

電阻類型為薄膜型或繞線型 （ 在斷線時(shí)應(yīng)能防止繞線松脫 ） 或者是符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的澆封或涂覆下的印制電阻器。

限流電阻應(yīng)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(shí)現(xiàn)比較簡單，概念清楚，不會有歧義。缺點(diǎn)是大電流時(shí)電路的壓降較大，對使用電池供電的設(shè)備而言比較難以接受。


b） 保險(xiǎn)絲限流

當(dāng)采用保險(xiǎn)絲來限流時(shí)，限流值應(yīng)考慮為保險(xiǎn)絲額定值的 1.7 倍，即 1.7xIn.。同時(shí)對保險(xiǎn)絲有以下要求：

◆ 額定電壓應(yīng)大于 Um或 Ui

◆ 保險(xiǎn)絲的分?jǐn)嗄芰?yīng)大于電路中預(yù)期的zui大電流( 對供電電網(wǎng)不大于 250Vac 的系統(tǒng)來說，預(yù)期電流應(yīng)認(rèn)為不大于 1500A ）

◆ 使用在危險(xiǎn)區(qū)域的保險(xiǎn)絲必須是密封的

◆ 保險(xiǎn)絲的電阻應(yīng)加以考慮，尤其是在低壓電路中。yi般而言保險(xiǎn)絲是正溫度系數(shù)元件，隨著溫度的升高電阻值會增大，壓降也會變大

◆防爆稱重儀表采用限流電路將預(yù)期電流限制到保險(xiǎn)絲額定分?jǐn)嗄芰χ拢撓蘖麟娐分械南蘖髟骷?yīng)是可靠元器件，且器件的額定值應(yīng)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(xiǎn)絲，只允許打開外殼進(jìn)行更換；保險(xiǎn)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(biāo)應(yīng)顯著地標(biāo)志在保險(xiǎn)絲的附近

保險(xiǎn)絲限流電路的實(shí)現(xiàn)同樣比較簡單，電路的壓降也比較小，但是對保險(xiǎn)絲本身的要求較高，用于危險(xiǎn)區(qū)域的限流保險(xiǎn)絲的價(jià)格也比較高。另外燒保險(xiǎn)絲的問題也是比較困擾的yi個(gè)問題。

c ） 串聯(lián)半導(dǎo)體電路限流

注意只有在 ib 等級的防爆稱重儀表中才允許使用這種形式的限流電路，ia 等級中不允許。并且必須是三重化的電路。

防爆稱重儀表是此種限流電路的yi個(gè)例子，當(dāng) R1 （ R2或 R3 ） 過的電流增大，使得電阻上的壓降大于 0.7V 時(shí)，三ji管 Q1 （Q2 或 Q3 ） 將調(diào)整 Q4（ Q5 或 Q6 ） 的 G ji電壓從而調(diào)整 Q4 （ Q5 或 Q6 ）上的壓降，使電阻 R1 （ R2 或 R3 ） 上的壓降歸于0.7V，從而限制電流為 0.7V/(18ohmx0.99)。

這種形式的限流電路相比與前面兩種限流電路，電路比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)及布板時(shí)需要考慮的因素也比較多，比如三部分之間的距離要求，每yi部分內(nèi)部各元件之間的距離要求，取樣電阻的功率、距離要求、場效應(yīng)管的額定值、散熱面積等等。

3、限制能量 （ 含儲能元件：電容和電感 ）

電容及電感均為儲能元器件，必須根據(jù)電壓和電流做相應(yīng)限制。

a） 電容控制

防爆稱重儀表內(nèi)部的所有電容值之和應(yīng)小于EN50020 表 A.2 所規(guī)定的值。

限壓電路之前的電容值之和應(yīng)按輸入電壓的zui大值考慮，限壓電路之后的電容值之和應(yīng)按限壓值考慮。

查表 A.2 時(shí)應(yīng)考慮到安全系數(shù) （ X1 或 X1.5 ）


b） 電感控制

yi般來說，防爆稱重儀表內(nèi)電感很少，僅 A/D 輸入端采用濾波器或信號輸入 / 輸出部分用濾波器含有電感，電感值幾乎可以忽略。

當(dāng)采用 DC/DC 電源時(shí)會選用電感，此時(shí)對電感值的控制ji為重要，控制的依據(jù)為 EN50020 附錄 A中的圖 A.4 和 A.6。 （ 應(yīng)考慮安全系數(shù) ）

4、合理選擇元器件額定參數(shù)、載流導(dǎo)線截面等

a） 元器件額定參數(shù)的選擇

合理選擇元器件的額定參數(shù)，為保證可靠工作應(yīng)使用降額使用的原則。尤其對那些與本質(zhì)安全性能有關(guān)的元件，在正常工作和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的故障條件下不得在超過元件安裝條件和溫度范圍規(guī)定的zui大電壓，電流和額定功率的三分之二的情況下工作。

b） 載流導(dǎo)線截面要求

防爆稱重儀表內(nèi)的載流導(dǎo)線可區(qū)分為設(shè)備內(nèi)jue緣導(dǎo)線和印制電路導(dǎo)線，為保證在正常工作和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的故障條件下由于導(dǎo)線過的電流而引起的導(dǎo)線溫度不超過設(shè)備規(guī)定的溫度組別所規(guī)定的溫度，這些導(dǎo)線必須符合 GB3836.4 表 1“銅導(dǎo)線的溫度組別”和表 2“印制板導(dǎo)線溫度組別”的要求。

5、結(jié)構(gòu)及電路的分隔措施

為保證防爆稱重儀表電路的本安特性，在稱重儀表設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮到本質(zhì)安全電路與其他不同電路之間的分隔措施。

防爆稱重儀表內(nèi)導(dǎo)電部件間的間距為：

a) 防爆稱重儀表電路與非本質(zhì)安全電路之間

b) 不同本質(zhì)安全電路之間

c) 電路與接地或jue緣的金屬件之間

防爆稱重儀表具體的間距要求應(yīng)符合 GB3836.4 表 4 的要求。

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