Барьер зенера что это такое

Что такое барьер искрозащиты и как он работает

Барьером искрозащиты или барьером искробезопасности называется электронное защитное устройство (часто имеющее модульную конструкцию), устанавливаемое последовательно в цепь между искроопасной и искробезопасной зонами предприятия, проще говоря — между зоной взрывоопасной и взрывобезопасной.

Очевидно, что данное устройство в первую очередь само должно удовлетворять требованиям относительно искробезопасности, поэтому барьеры искрозащиты традиционно заливаются компаундом, и называются такие устройства блоками искрозащиты. Очевидно, ремонт барьеров искрозащиты не предусматривается, — такова цена за безопасность.

В целом у данных блоков можно выделить ряд достоинств: они универсальны, недороги, просты в установке, имеют малые габариты и простую модульную конструкцию, удобную для плотного монтажа на DIN-рейку.

Из относительных недостатков: необходимость надежного заземления цепи, ограниченное максимальное рабочее напряжение, защищаемое оборудование обязано быть само качественно изолировано от земли.

Тем не менее, невзирая на кажущуюся прихотливость, барьер искрозащиты представляет собой отличное средство, позволяющее недорого, негромоздко, при этом надежно, защитить оборудование от искр электрической природы. Далее станет ясно, почему.

Взглянув на схему барьера искрозащиты, легко видеть, что устройство это довольно простое. Оно содержит в качестве главных элементов шунтирующие стабилитроны (или один стабилитрон), к которым последовательно присоединен с одной стороны балластный резистор, а с другой — обычный плавкий предохранитель. Это так называемый шунт-стабилитронный искрозащитный барьер.

Работает блок следующим образом. В обычном режиме работы оборудования стабилитроны закрыты, ток через них не течет, ибо напряжение на них еще не превысило напряжения пробоя.

Но в момент наступления аварийной ситуации в цепи, напряжение на стабилитронах тут же начинает превышать определенный предел — стабилитроны резко переходят в состояние проводимости (режим стабилизации) — начинают активно пропускать через себя ток, шунтируя цепь, предотвращая появление искры.

Последовательно присоединенный резистор ограничит ток в защищаемой цепи, а предохранитель предотвратит крайнюю ситуацию — развитие слишком большого тока.

Барьеры искрозащиты, производимые в соответствии с ГОСТом Р 51330.10-99, широко применяются сегодня на предприятиях химической, нефтяной и газовой промышленностей, где крайне важно отсутствие искр любой природы.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами в большинстве своем содержат блоки искрозащиты, связанные с электромагнитными клапанами, двухпроводными датчиками, электропневматическими преобразователями и т. д, не говоря уже о простом оборудовании, таком как выключатели, конденсаторы, дроссели, — о любых элементах электрических цепей, на которых возможно по той или иной причине появление искр.

Барьеры искрозащиты на шунтирующих стабилитронах были изобретены в конце 1950-х годов как раз с целью применения в контроллерах управления технологическими процессами для химической промышленности.

Одним из главных параметров прежних и нынешних барьеров искрозащиты был и остается — проходное сопротивление блоков. Низкое проходное сопротивление позволяет использовать барьеры в сочетании с датчиками, обладающими большим собственным сопротивлением и более высоким минимальным напряжением питания.

Мощные резисторы и стабилитроны, применяемые в современных блоках искрозащиты, позволяют уже сегодня снизить сопротивление барьеров на 24 вольта до менее чем 290 Ом, и тенденция направлена дальше в сторону уменьшения проходного сопротивления и увеличения мощности стабилитронов. Ограничение накладывается лишь приемлемыми габаритами и ценой изделий.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Зенеровский барьер

Барьер Зенера электрическое оборудование , которое используется в качестве защитного барьера в взрывах защиты. Их задача — предотвратить возгорание цепей , проложенных во взрывоопасной атмосфере . Он предназначен для предотвращения попадания воспламеняющейся энергии , напряжения или тока во взрывоопасную атмосферу. Типичные области применения — контрольно-измерительная техника в горнодобывающей , нефтехимической и подобных отраслях промышленности, находящихся под угрозой исчезновения . Название этого специального защитного барьера основано на использовании стабилитрона (Z-диода) в качестве центрального защитного элемента.

Оглавление

заявление

Все виды процессов автоматизированы на больших площадях производственных предприятий. Надежность этих сложных процессов должны быть обеспечена с помощью специальных измерительных цепей и цепей управления. На предприятиях химической промышленности, где часто присутствуют взрывоопасные атмосферы, контролируется температура, проверяется давление и наблюдаются другие физические параметры, которые, в свою очередь, влияют на определенные приводы , такие как B. имеют сервопривод или клапанный привод. В точках измерения и воздействия, которые почти всегда находятся во взрывоопасной зоне, используются специальные датчики и исполнительные механизмы, которые подходят для использования в соответствии с требованиями взрывозащиты. Устройства оценки обычно не проектируются как взрывозащищенные и поэтому устанавливаются в специальных диспетчерских, в которых не может возникнуть взрывоопасная атмосфера. Эти помещения еще называют безопасной зоной . Чтобы электроника обработки данных не допускала воспламенения во взрывоопасной зоне, в цепи подключения датчика включается стабилитрон, с помощью которого так называемая искробезопасная цепь может быть проложена отдельно от безопасной зоны во взрывоопасную зону. область.

Технический

Идея барьера Зенера основана на искробезопасном типе защиты . В соответствии с этим барьер Зенера определяется как связанное оборудование , которое устанавливается вне потенциально взрывоопасной среды в безопасной зоне. Искробезопасная цепь проложена в потенциально взрывоопасной среде. Таким образом, он защищен от проникновения недопустимо высокой энергии, напряжения и тока и связанного с этим риска искр. Важным компонентом ограничения является стабилитрон, поскольку стабилитрон, как частный случай барьера безопасности, не основан на принципе гальванической развязки . Сопротивление и предохранитель также считаются важными для безопасности компонентами , поскольку они ограничивают ожидаемый максимальный ток. Поскольку обычные электрические и электронные схемы не соответствуют требованиям по искробезопасности , между этой и искробезопасной цепью включен стабилитрон. В отличие от схем стабилизации на основе стабилитронов здесь нет регулировки напряжения, но при возникновении перенапряжения стабилитрон разрушается.

При проектировании схемы и отдельных компонентов необходимо учитывать возможные ошибки. Это означает, что необходимо учитывать возможность выхода из строя компонента или чрезмерного напряжения подключения. Z. Б. в том, что стабилитрон устанавливается два-три раза параллельно. Эта избыточность снижает риск возгорания цепи в случае отказа. Кроме того, размеры компонентов в несколько раз превышают их допустимую нагрузку. При этом необходимо взвесить риск взрыва, т.е. ЧАС. Чем больше вероятность наличия взрывоопасной атмосферы в непосредственной близости от цепи, тем выше риск взрыва. Устройства также должны быть безнадежными, чтобы неквалифицированный обслуживающий персонал не представлял опасности. Этого можно добиться z. B. корпусами, которые нельзя открыть неразрушающим способом или заливкой цепи.

Юридический

При разработке барьеров Зенера необходимо соблюдать законодательные требования по взрывозащите. В Европейском союзе это, по сути, Директива 2014/34 / EU (ранее 94/9 / EC) Европейского парламента и Совета, а также ее реализация в национальном законодательстве государств-членов. Гармонизированные стандарты EN 60079-0 (основные требования) и 60079-11 (искробезопасные устройства) также могут использоваться для оценки соответствия . Для барьеров Зенера, с помощью которых электрические устройства должны быть защищены в зонах 1 и 0 (категории 2 и 1), требуется сертификат проверки типа ЕС от нотифицированного органа. В странах, не входящих в ЕС, применяются другие законы и правила, действующие в отдельных странах.

Для приложений с барьерами Зенера при выборе необходимо соблюдать все правила инженерной осторожности. С одной стороны, слишком высокое входное напряжение в безопасной зоне приводит к разрушению оборудования, что не влечет за собой никаких рисков, связанных с безопасностью. С другой стороны, с точки зрения искробезопасности, необходимо проверить, совместимо ли выбранное оборудование с выбранным барьером Зенера, поскольку воспламеняемые значения могут быть достигнуты для напряжения, тока или энергии, особенно при соединении между собой различного активного оборудования, которое представляет собой риск, связанный с безопасностью. Специальные стандарты касаются оценки взаимосвязи цепей и искробезопасных систем. Ссылка сделана на DIN EN 60079-14 (требования к установке, VDE 0165, часть 1) и DIN EN 60079-25 (искробезопасные системы, доказательство искробезопасности).

Описание функции

Блок — схема показывает функцию барьера Зенера. Искробезопасная цепь, ведущая во взрывоопасную зону, подключается к клеммам 3 и 4. Электроника обработки подключена к клеммам 1 и 2 в шкафу управления. Он излучает небольшое безвредное напряжение, которого достаточно для схемы, в данном примере это измерение температуры. В этом нормальном состоянии стабилитрон ведет себя пассивно. Стабилитрон блокируется, потому что напряжение, приложенное между клеммами 1 и 2, меньше его напряжения пробоя . Резистор R1 был выбран соответственно низким, чтобы он не создавал заметного падения напряжения, которое могло бы отрицательно повлиять на работу схемы.

Если напряжение между клеммами 1 и 2 поднимается выше напряжения пробоя стабилитрона из-за неисправности в шкафу управления, он становится проводящим. Ток через стабилитрон перегорает предохранитель F1. Это отделяет искробезопасную цепь на клемме 3 от недопустимого перенапряжения и исключает опасность взрыва из-за искр.

Клеммы 2 и 4 заземлены вместе, поэтому они никогда не могут подвергаться недопустимо высокому напряжению.

Стабилитрон в показанной конструкции подходит только для приложений, в которых на клемму 1 всегда подается положительное напряжение: стабилитрон должен работать в обратном направлении во время нормальной работы.

Проблемы

Стабилитроны — это недорогое оборудование для ограничения воспламенения искробезопасных цепей во взрывоопасных зонах. При правильном использовании недорогие элементы не представляют риска для безопасности, но могут помочь обеспечить приемлемый уровень безопасности даже в проектах с ограниченными финансовыми возможностями.

При планировании или использовании барьеров Зенера необходимо учитывать следующие моменты:

Барьеры Зенера

Барьеры Зенера — экономичное и простое в подключении средство взрывозащиты

Барьеры Зенера представляют собой экономичное средство взрывозащиты для различных областей применения в системах автоматизации производственных процессов. Они ограничивают количество энергии, передаваемой в опасную зону, до безопасного уровня, при котором невозможно воспламенение взрывоопасной среды.

Барьеры Зенера системы Z от Pepperl+Fuchs монтируются непосредственно на 35-миллиметровую DIN-рейку. С помощью дополнительного оборудования необходимое заземление можно выполнить прямо на DIN-рейку.

• Быстрый монтаж на DIN-рейке
• Прямое заземление на DIN-рейку
• Отделение производственной линии за счет удаления плавкого предохранителя

Доступны барьеры Зенера системы Z с высокой плотностью до 2 каналов/12,5 мм шириной. Версии со сменными предохранителями предлагают удобное средство отключения или размыкания цепи оборудования без вмешательства в проводку, что упрощает пусконаладочные работы и техническое обслуживание.

ООО «Пепперл и Фукс» — Взрывозащищенное оборудование
123808
Россия
Москва
4-ая Магистральная, д.11
Строение 2, 3 этаж, офис 305
info@ru.pepperl-fuchs.com
+7 495 995 8842

ООО «Пепперл+Фукс Аутомейшн» — Промышленные датчики
195197
Россия
Санкт-Петербург
корп. 2, лит. З, офис 228
Кондратьевский пр., д. 15
office@ru.pepperl-fuchs.com
+7 812 677 4848

Pepperl+Fuchs является ведущим разработчиком и производителем электронных датчиков и компонентов глобального рынка автоматизации. Постоянные инновации, прочное качество, устойчивые гарантии роста и дальнейшего успеха на протяжении 70 лет. Количество сотрудников Pepperl+Fuchs составляет более 6300 человек по всему миру, наше производство находится в Германии, США, Сингапуре, Венгрии, Индонезии, Вьетнаме и сертифицировано согласно ISO 9001.

Барьеры искробезопасности и устройства защиты от перенапряжений

АСУ ТП на предприятиях нефтехимической, химической и газовой промышленности оперируют информацией, собираемой, в основном, с объектов, расположенных в потенциально взрывоопасных средах. Следовательно, выбор высоконадежных и экономичных технических средств сбора информации, работающих в этих средах, является первоочередной задачей при проектировании автоматической системы управления (АСУ). Применение во взрывоопасных зонах каналов связи, оборудованных искробезопасными цепями (ИБЦ), является одним из необходимых путей обеспечения безопасности. Широкий спектр аппаратуры такого типа предлагают компании Phoenix Contact и Weidmueller.

Законодательствами всех промышленно развитых стран оговорены требования к АСУ ТП во взрывоопасных средах, и Россия в этом смысле – не исключение. Взрывоопасными они называются из-за наличия в них смесей (горючих газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей – ЛВЖ), описываемых в ГОСТе 12.1.011-78, их частичный перечень указан в таблице 1.

Таблица 1. Концентрация газов и паров ЛВЖ с наибольшей опасностью воспламенения и значения БЭМЗ

Газы и пары ЛВЖ	Концентрация с наибольшей опасностью воспламенения, %	БЭМЗ, мм	S100…S0, мм
Окись углерода	40,8	0,94	0,03
Метан	8,2	1,14	0,11
Пропан	4,2	0,92	0,03
Бутан	3,2	0,98	0,02
Пентан	2,55	0,93	0,02
Гексан	2,5	0,93	0,02
Гептан	2,3	0,91	0,02
n-Октан	1,94	0,94	0,02
Ацетон	5,9/4,5	(1,02)	–
Этилметилкетон	4,8	0,92	0,02
Этилацетат	4,7	0,99	0,04
Циклогексан	90	(0,94)	–
Амилацетат	110	(0,99)	–
Хлорвинил	7,3	0,99	0,04
Метиловый спирт	11,0	0,92	0,03
Этиловый спирт	6,5	0,89	0,02
Изобутанол	105/123	(0,96)	–
Пентанол	100/100	(0,99)	–
Аммиак	24,5/17,0	(3,17)	–
1,3-бутадиен	3,9	0,79	0,02
Этилен	6,5	0,65	0,02
Диэтиловый эфир	3,47	0,87	0,01
Ацетилен	3	0,37	0,01
Водород	27,0	0,29	0,01
Сероуглерод	8,5	0,34	0,02
Диоксан	4,75	0,70	0,02
Изопентан	2,45	0,98	0,02
Хлорбутан	3,9	1,06	0,04
Диметиловый эфир	7,0	0,84	0,06
Пропилен	4,8	0,91	0,02
Ацетонитрил	7,2	1,50	0,05
1, 2-дихлорэтан	9,5	1,80	0,05
Окись пропилена	4,55	0,70	0,03
Этан	5,9	0,91	0,02
Акрилонитрил	7,1	0,87	0,02
Метилакрилат	5,6	0,85	0,02
Гексанол	3,0	0,94	0,06
Этилакрилат	4,3	0,86	0,04
Цианистый водород	18,4	0,80	0,02
Винилацетат	4,75	0,94	0,02

Для обеспечения искробезопасности в качестве разделительных элементов между искробезопасными и искроопасными цепями применяются барьеры искрозащиты – блоки в виде отдельного или встраиваемого электрооборудования. Искробезопасность достигается путем ограничения тока и напряжения на выходе или входе барьера, а также гальванической развязки искробезопасных и искроопасных электрических цепей.

На данный момент существуют различные типы барьеров: основанные на полупроводниковых элементах, например, барьеры искрозащиты, обеспечивающие гальваническое разделение искробезопасных и искроопасных цепей от силовой и сигнальной сетей переменного тока. Гальваническое разделение в данном случае реализуется путем применения оптронных или трансформаторных схем. Модули барьеров искрозащиты с гальваническим разделением разработаны с учетом использования в большинстве задач, связанных с обеспечением искробезопасности цепей сигнализации и управления. Они применяются для подключения оборудования, находящегося во взрывоопасной зоне, например, 2-, 3- или 4-проводных аналоговых датчиков, электропневматических преобразователей, электромагнитных клапанов.

Согласно ПУЭ, все электроустановки внутри промышленных зданий и заводов должны иметь защиту от перенапряжений, которые могут возникнуть, например, при ударе молнии. Только специально подобранные устройства смогут обеспечить полную защиту электротехнического оборудования с учетом особенностей производства, где оно применяется. Попытка сэкономить на этапе проектирования может привести к огромным потерям в процессе эксплуатации. Для того чтобы избежать этих рисков, необходимо убедиться в том, что устройства защиты от перенапряжения включены в проект. Это не только позволит гарантировать высокую надежность, но и значительно снизит потери от повреждения оборудования, вызванного ударом молнии или скачком напряжения [2].

Чтобы определиться с выбором защитных компонентов, приведем сравнение продукции двух немецких компаний мирового уровня – Phoenix Contact и Weidmueller. Сегодня эти компании являются ведущими производителями устройств обеспечения искрозащиты и защиты от перенапряжения, а наличие международных сертификатов качества говорит о высоком уровне разработок и возможности применять продукцию данных компаний по всему миру.

В качестве одного из примеров применения устройств искрозащиты возьмем резервуарное хранилище. От датчиков уровня в резервуаре до контрольно-измерительного щита обычно прокладывают кабельные трассы, иногда до 100 м длиной. Зона внутри резервуара, в связи с длительно находящейся там взрывоопасной средой, например, бензином, классифицируется как взрывоопасная зона 0. Из-за нечувствительности ко внешним вводам данные измерений передаются на контрольно-измерительный щит в виде токовой петли 4…20 мА. С целью предотвращения недопустимо высокой разности потенциалов заземляющего устройства сначала выравниваются потенциалы контрольно-измерительного щита и резервуара. Рассмотрим случай удара молнии силой 30 кА. В то время как половина тока уходит в землю, другая половина попадает непосредственно на установку. Таким образом, считаем, что через цепь выравнивания потенциалов на контрольно-измерительный щит попадает 15 кА. При площади поперечного сечения медного провода цепи выравнивания потенциалов, равной 95 мм², можно предположить, что омическое падение напряжения между контрольно-измерительным щитом и резервуаром будет равно примерно 270 В. В результате этого электрические цепи, соединяющие резервуар и контрольно-измерительный щит, вышли бы из строя. Избежать этого можно только путем применения устройств защиты от перенапряжения. При этом место установки устройства защиты от перенапряжения должно находиться настолько близко к вводу в зону 0, насколько это практически возможно. Но это расстояние должно быть не более 1 м. Соединительные линии между чувствительным элементом контрольно-измерительного щита и устройством защиты от перенапряжения должны быть выполнены с защитой от прямого воздействия молнии. Одним из способов такой защиты является прокладка линии в металлической трубе. Для защиты от перенапряжения головок датчиков рекомендуется применение устройств защиты от перенапряжения наподобие SURGETRAB, которые специально разработаны для этих целей. Они встраиваются непосредственно в линию и привинчиваются к кабельным вводам датчиков [2, 3].

Перенапряжения, обычно вызываемые коммутационными процессами, срабатыванием предохранителей, работой преобразователей частоты или воздействием молнии, являются важным фактором, когда речь идет о сохранении работоспособности и готовности электрооборудования к эксплуатации. Эти возмущения представляют собой импульсные помехи (переходные процессы), которые в течение нескольких микросекунд достигают многокиловольтовых амплитуд. При перенапряжениях возникает опасная разность потенциалов, которая, помимо прочего, вызывает ошибки в управлении, кратковременные сбои в работе или, в худшем случае, разрушение оборудования. Применение устройств защиты от перенапряжения (Surge Protective Device, SPD) позволяет ограничить эту разность потенциалов до безопасного уровня. Для недопущения опасной разности потенциалов в связи с перенапряжениями, устройства защиты во взрывоопасных зонах должны отвечать нормативным требованиям.

Для обеспечения прочности изоляции относительно земли при переходных процессах достаточно использовать газонаполненный разрядник, а для защиты от пробоя между жилами требуется дополнительно использовать защитные ограничительные диоды или варисторы в качестве тонкой защиты. Эти полупроводниковые элементы отличаются очень быстрым временем срабатывания при переходных процессах и узким диапазоном ограничения напряжения. При этом величина отводимого импульсного тока для них составляет лишь несколько сотен ампер. Исходя из этого, здесь следует обратить внимание на применение многоступенчатых устройств защиты от перенапряжения. На практике целесообразно еще на месте монтажа решить, будет ли экран соединен с землей напрямую или через газонаполненный разрядник [3].

Контроль над технологическим процессом осуществляется путем измерения во взрывоопасных зонах таких параметров как давление, температура, расход, влажность, значения рН и так далее. Для передачи их значений в систему управления используются барьеры искрозащиты, которые гарантируют ограничение мощности передаваемого сигнала с одной стороны и преобразуют измеряемую величину в электрический сигнал 4…20 мA, который преобладает в области автоматизации ТП и стандартизирован в МЭК 60381-1. Кроме того, токовый сигнал имеет такие преимущества как низкая чувствительность к наводкам, отсутствие погрешности, вызванной сопротивлением в длинных кабельных линиях, а также позволяет контролировать целостность цепи измерения, короткое замыкание или выход за заданный диапазон измерений. Модулированный цифровой сигнал протокола HART накладывается на аналоговый сигнал 4…20 мА и позволяет дополнительно передавать диагностическую информацию о полевых устройствах, осуществлять их настройку и конфигурирование. В результате преимущества, связанные с возможностью диагностики и цифровой обработки сигналов благодаря использованию HART-протокола, дополняют преимущества традиционной технологии 4…20 мА. По этой причине использование передачи данных по протоколу HART в непрерывных производствах продолжает расти. Большинство доступных сегодня аналоговых исполнительных механизмов и датчиков совместимы с HART, и многие из них предназначены для двухпроводной схемы подключения [1].

Обзор продукции Phoenix Contact

Компания Phoenix Contact предлагает широкую номенклатуру барьеров серии MACX MCR Ex, (например, 2865463 MACX MCR-EX-SL-NAM-2T для дискретных датчиков) для искрозащиты. Надежность и качество оборудования Phoenix Contact обеспечивают бесперебойную работу систем управления и контроля в сложных климатических условиях, а стойкость к воздействию агрессивных сред и взрывозащищенность оборудования позволяют успешно использовать его на предприятиях нефте­перерабатывающей и нефтехимической промышленностей.

Многие продукты Phoenix Contact стали стандартом для отраслевых решений.

Phoenix Contact производит только активные (изолирующие) барьеры искрозащиты. Пассивные барьеры, или барьеры на основе диодов Зенера обычно обладают более низкой ценой по сравнению с активными, однако имеют ряд недостатков, а именно:

• отсутствие гальванической развязки между входом и выходом;
• возможность подсоединения датчиков из взрывоопасной зоны 0 только при применении дополнительных гальванических развязок;
• необходимость отдельной шины заземления с низким сопротивлением, согласно ГОСТ Р 51330.10-99, а также изолирования от земли оборудования, находящегося в опасной зоне. (При применении активных барьеров Phoenix Contact этого не требуется);
• большая подверженность импульсным перенапряжениям, нежели у активных барьеров.

Одна из последних новинок модулей Phoenix Contact серии Ex i это новые преобразователи 4…20 мА – например, 2865340 MACX MCR-EX-SL-RPSSI-I, имеющие функцию повторителя питания и поддержку HART-протокола (рисунок 1).

Рис. 1. Барьеры искрозащиты серии MACX MCR Ex

Традиционно схема подключения аналоговых и дискретных сигналов «точка-точка» остается наиболее популярной и продолжает использоваться в новых системах. У этой схемы множество преимуществ, включая простоту при вводе в эксплуатацию и обслуживании в процессе работы, высокую точность и надежность, быструю обработку контролируемых сигналов. Надежность особенно важна для приложений с повышенными требованиями к безопасности. Такие свойства как поддержка связи HART-протокола (рисунок 2), диагностика обрыва или короткого замыкания каналов дискретных сигналов, компактные размеры и возможность быстрого подключения позволяют соответствовать существующим и будущим требованиям для обеспечения высокой бесперебойности работы системы.

Рис. 2. Пример использования данных, передаваемых по HART-протоколу с использованием HART-
мультиплексора

Радиомодули в беспроводной сети могут объединять до 250 станций и позволяют реализовать любую сетевую топологию, начиная от простейшего соединения «точка-точка» до самоорганизующейся сети MESH с ячеистой топологией. Любой модуль беспроводной сети может быть настроен как ведущий (master), повторитель (repeater) или ведомый (slave).

Обеспечение искрозащиты необходимо в разных типах электрических систем. Приборы производства компании Phoenix Contact отличаются компактными размерами, поэтому занимают совсем немного места в распределительном шкафу и легко монтируются на DIN-рейку. Более подробную информацию о продукции Phoenix Contact можно получить на их официальном сайте https://www.phoenixcontact.com или на русскоязычном сайте http://www.phoenixcontact-online.ru, а также у дистрибьютора – компании КОМПЭЛ.

Обзор продукции Weidmueller

Компания Weidmueller, также как Phoenix Contact, выпускает множество устройств для работы в условиях агрессивных сред, тяжелых климатических условий, плохого качества электроэнергии.

Универсальный измеритель и преобразователь сигналов

Универсальные измерительные преобразователи и преобразователи сигнала с гальванической развязкой для работы во взрывоопасных зонах, например, 8965490000 ACT20X HUI-SAO-S/SAO-LP, предоставляют возможность индивидуального конфигурирования каждого прибора. Возможна регистрация температурных сигналов от датчиков PT100 (8975690000) и термопар (8432310000), а также аналоговых DC-сигналов по току и напряжению из взрывоопасной зоны Ex 0. На выход, по выбору пользователя, выдаются сигналы по напряжению или сигналы 0…20 мА (например, 8965430000) токовой петли для безопасной зоны.

ACT20X-HUI-SAO-S дополнительно имеет релейный выход, для которого можно конфигурировать порог переключения. Встроенный контакт аварийной сигнализации в этом устройстве при неисправности выдает сообщение о состоянии, которое позволяет произвести быструю идентификацию ошибки и, следовательно, повышает эксплуатационную готовность установки. Электропитание преобразователей сигналов с гальванической развязкой осуществляется через встроенный блок питания от сети (SAO-S) или как альтернатива – через токовую петлю с выходной стороны (SAO-LP).

Датчики температуры

Измерительные преобразователи ACT20X-HTI-SAO/2HTI-2SAO (например, 8965480000) регистрируют температуру от датчиков RTD (Pt10…Pt1000, Ni50…Ni1000) и термопар (B, E, J, K, N, R, S, T) из взрывоопасной зоны Ex 0. Дополнительно со стороны входа можно подключить токовые петли 0/4…20 мА. На выходе доступны активные и пассивные токовые петли для безопасной области. Встроенные контакты аварийной сигнализации при неисправности выдают дискретный сигнал на верхний уровень, позволяя произвести быструю идентификацию ошибки и, следовательно, вовремя среагировать. Модули, поставляющиеся в одно- или двухканальном исполнении, устанавливаются на монтажную рейку с гальванической развязкой выходного сигнала по току.

Разделитель тока

Разделители тока, или, как их еще называют, разъединители питания ACT20X-HAI-SAO/2HAI-2SAO (например, 8965440000) передают сигналы 4…20 мА из взрывоопасной зоны Ex 0 в безопасную область. С помощью этих устройств возможна подача питания внешним датчикам. Встроенные контакты аварийной сигнализации при неисправности выдают сообщение о состоянии, которое позволяет произвести быструю идентификацию ошибки и, следовательно, повышает эксплуатационную готовность установки. Устанавливаемые на монтажную рейку модули разделителя тока, по выбору, поставляются в одно- или двухканальном исполнении. Присутствует поддержка протокола HART.

Преобразователь выходного тока

Модули с гальванической развязкой выходных сигналов по току ACT20X-SAI-HAO/2SAI-2HAO (например, 8965460000) предназначены для управления устройствами полевого уровня во взрывоопасных зонах до Ex 0 (рисунок 3). Присутствует поддержка протокола HART, сопряжение сигналов со входной и выходной стороны выполняется через токовые петли 4…20 мА. Встроенные контакты аварийной сигнализации при неисправности выдают сообщение о состоянии, которое позволяет произвести быструю идентификацию ошибки.

Рис. 3. Барьер искрозащиты (Ex i) шириной 12,5 мм с функцией передачи питания к пассивным
датчикам

Коммутирующий усилитель с гальванической развязкой NAMUR

Коммутирующие усилители с гальванической развязкой и релейным выходом ACT20X-2HDI-2SDO-RNC-S (8965380000) специально предназначены для регистрации сигналов датчиков NAMUR или цифровых коммутирующих сигналов из взрывоопасной зоны Ex 0. Коммутационные реле, по выбору – с нормально разомкнутым или замкнутым контактом, поставляют выходные сигналы для безопасной области. Встроенные контакты аварийной сигнализации в случае неисправности выдают сообщения о состоянии, которые позволяют произвести быструю идентификацию ошибки.

Коммутирующие усилители с гальванической развязкой и транзисторным выходом ACT20X-HDI-SDO-RNO-S (8965340000) также предназначены для регистрации сигналов датчиков NAMUR или цифровых коммутирующих сигналов из взрывоопасной зоны Ex 0. Через соединенные с «минусом» транзисторные выходы (NPN) сигналы предоставляются приложениям в безопасной зоне. Данные изделия также имеют встроенные контакты аварийной сигнализации.

В модулях управления клапанами ACT20X-SDI-HDO-H-S (8965410000) управление осуществляется со входной стороны с помощью коммутирующих сигналов (NPN, PNP) из безопасной области и предоставляются цифровые выходы для коммутации исполнительных механизмов: электромагнитных клапанов и датчиков аварийной сигнализации во взрывоопасной зоне Ex 0.

Выходной ток ограничен до 35 мА или 60 мА (только один канал) для групп взрывозащиты по энергии поджига IIC/IIB. Встроенные контакты аварийной сигнализации при неисправности выдают сообщение о состоянии, которое позволяет произвести быструю идентификацию ошибки [4].

Контрольно-измерительные приборы (КИП)

ACT20X — это семейство преобразователей сигналов для взрывоопасных зон. Благодаря ширине 11 мм на канал этим компактным устройствам требуется мало места в электрощите. Данные преобразователи сигналов были разработаны специально для систем автоматизации технических процессов во взрывоопасных зонах.

Эти преобразователи обрабатывают все стандартные входные сигналы (двухпроводные HART, NAMUR, RTD, сигналы с термопар, сигналы постоянного тока) из взрывоопасной зоны Ex 0 или обеспечивают прием цифровых и аналоговых сигналов от датчиков и управление исполнительными механизмами во взрывоопасных зонах.

Сообщения об отказах и ошибках могут отправляться через встроенные релейные выходы. Это помогает быстро выявлять ошибки и повышает эксплуатационную стойкость системы.

С помощью конфигурационного программного обеспечения WI-Manager на базе технологии FDT (инструментарий настройки полевых устройств), устройства ACT20X можно настраивать индивидуально на ПК для различных технологических систем. Компания Weidmueller поставляет специальные диспетчеры типов устройств (Device Type Managers, DTM), которые могут работать в любой оболочке на базе FDT.

Перейдем к обзору устройств от Weidmueller для защиты от перенапряжения и грозозащиты

Двухкомпонентная система защиты серии VSPC series

VARITECTOR SPC, например, модель 8924470000, отличается вставным разрядником, который легко можно заменять или проверять без повторного монтажа электропроводки. Испытательное устройство V-TEST обеспечивает удобное соблюдение интервалов техобслуживания. Защелкивающееся основание VSPC BASE позволяет легко выполнить монтаж с одновременным созданием контакта защитного заземления через монтажную рейку. Благодаря простоте эксплуатации и высокой плотности упаковки, VSPC обеспечивает высококачественную защиту от перенапряжения для всех контрольно-измерительных сигналов. Цветовая маркировка напряжения позволяет обслуживающему персоналу быстро идентифицировать модуль в электрощите.

Данная линейка продукции также отличается полным ассортиментом аксессуаров, таких как V-GROUND для заземления всех сигналов с датчиков или разъем V-TEST для измерений в электроцепях. Фиксирующий зажим VSPC закрепляет вставной разрядник на основании, позволяя противостоять даже экстремальным нагрузкам. Модули контроля VSPC R имеют встроенную функцию выдачи сообщений, контролируемую с модуля управления VSPC CONTROL UNIT. Общая высота базового элемента со вставленным в него разрядником составляет 69 мм.

Системы питания

Изделия для защиты от перенапряжения VPU I (тип I), VPU II (тип II) и VPU III (тип III) производства компании Weidmueller эффективно уменьшают помехи, возникающие при выбросах напряжения, предписанных координацией изоляции по стандарту EN 60664-3/DIN VDE 0110-3. Это означает уменьшение риска возникновения неисправности во всей системе.

Согласование разрядников достигается техническими средствами, то есть нет необходимости в развязке между классами I, II и III. Разрядники прошли испытание согласно стандартам продукции IEC61643-11:2012/DIN EN 61643-11:2012 и могут быть установлены в системах в соответствии с IEC 61643-12/VDE V0675-6-12 и IEC 62305-4/VDE 0185-4. Система молниеотвода и защита от перенапряжения прибора пригодны для установки в комплексы подачи электропитания. Компания Weidmueller предлагает разнообразную продукцию для различных типов сети и уровней напряжения. Даже для фотоэлектрических устройств в наличии – специальная защита, соответствующая EN 50539-11/VDE 0675-39-11:2010.

Интерфейсы передачи данных

Передача данных предполагает передачу знаков, цифр, параметров, измеряемых величин между различными децентрализованными узлами. Децентрализованными узлами являются, например, устройства управления, компьютеры, чувствительные элементы, исполнительные устройства и многие другие. Это чувствительное оборудование требует соответствующей защиты от перенапряжения. Например, Weidmueller изготавливает средства защиты для кабелей M8/M12 в корпусе IP68, одно- и трехступенчатое устройство защиты от перенапряжения в корпусе IP68 для Ethernet категорий 5 и 6, устройства для защиты аналоговых и цифровых сигналов, а также устройства для подавления импульсных помех.

Счетчик импульсов

Чтобы эффективно защитить устройства и системы от повреждений, вызванных молниями и перенапряжением, целесообразно знать, насколько высока нагрузка, предлагаемая в защитных элементах. Счетчик импульсов VARITECTOR LOGGER 30 (1428780000) производства компании Weidmueller регистрирует импульсы тока, которые отводятся от устройств защиты от перенапряжений с помощью заземленного провода. Он надежно измеряет нагрузку защитных элементов. Измерение обеспечивает оптимальное тестирование и настройку защитной системы и идеально дополняет тип II и III оборудования VPU для защиты от перенапряжений.

Универсальные решения завершают ассортимент устройств защиты от перенапряжения. Например, с этой задачей отлично справляется универсальное измерительное устройство V-TEST, используемое для проверки функционирования вставных разрядников, таких как VSPC, а также широкий спектр принадлежностей ЭМС для оптимального соединения экрана диаметром 3…6 мм в серии VARITECTOR.

Заключение

Вполне возможно, что защита оборудования может никогда и не понадобиться, но, применяя блоки защиты оборудования, можно предотвратить связанные с выходом его из строя финансовые убытки, а иногда – и катастрофические последствия. Продукция компаний PhoenixContact и Weidmueller обеспечивает отличное качество искрозащиты и защиты от перенапряжений.