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倍加福安全柵的分類(lèi)及工作原理
安全柵從工作原理上可分為齊納式安全柵、變壓器隔離式安全柵、光電隔離式安全柵。
2.1齊納式安全柵
齊納式安全柵是zui早出現(xiàn)的安全柵，zui初的安全柵的理論基礎(chǔ)便是建立在齊納式二極管的工作特性上的，其原理如圖2。
圖2齊納式安全柵原理
齊納管用于限制電壓。當(dāng)回路電壓接近安全限壓值時(shí)，齊納管導(dǎo)通放電，使齊納管兩端電壓始終保持在安全限壓值以下。電阻用于限制電流，當(dāng)電壓被限制后，適當(dāng)選擇電阻值，即可將回路電流限制在安全限流值以下。保險(xiǎn)絲可防止因齊納管被長(zhǎng)時(shí)間流過(guò)的大電流燒斷而導(dǎo)致回路限壓失敗。當(dāng)超過(guò)安全限壓值的電壓加在回路上時(shí)，齊納管導(dǎo)通。如果沒(méi)有保險(xiǎn)絲，流經(jīng)齊納管的電流會(huì)無(wú)限上升，zui終燒斷齊納管，使回路失去限壓。同時(shí)為確保回路安全，保險(xiǎn)絲必須選用高速熔斷型，其熔斷速度應(yīng)比齊納管可能被燒斷的速度快10倍。為保障安全性，可采用三冗余的齊納管結(jié)構(gòu)，從而滿(mǎn)足i*本質(zhì)安全的要求。
2.2變壓器隔離式安全柵
目前應(yīng)用zui多的安全柵為變壓器隔離式安全柵。應(yīng)用變壓器隔離原理使安全柵輸向危險(xiǎn)區(qū)域電流始終控制一個(gè)允許范圍內(nèi)，達(dá)到了本質(zhì)安全的目的，其原理如圖3。變壓器隔離式安全柵的本安回路和非本安回路之間沒(méi)有直接，而是通過(guò)變壓器耦合。通向本安回路端隔離式安全柵還需要有相當(dāng)齊納式或晶體管式安全柵的限壓、限流電路，保證本安端的安全性。另外，工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)一般都是采用直流電流傳輸信號(hào)。因此，通過(guò)隔離變壓器進(jìn)行信號(hào)傳遞，必須在電流信號(hào)進(jìn)入隔離變壓器之前，將直流信號(hào)換成交流信號(hào)，而通過(guò)變壓器后，再把交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電流輸出。
圖3變壓器隔離式安全柵工作原理
2.3光電隔離式安全柵
光電隔離式安全柵是一種新型的安全柵，它采用光電耦合元件作為隔離元件，隔離電壓可達(dá)5 kV以上。一般要求將直流信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，經(jīng)光電耦合器檢出頻率信號(hào)再轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.4總線(xiàn)安全柵
為了能在本安防爆的環(huán)境下成功使用基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù),選擇了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)安全柵?？偩€(xiàn)安全柵實(shí)現(xiàn)了分支為本安防爆,主干為增安防爆的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的供電能力,增加了網(wǎng)段懸掛儀表設(shè)備的數(shù)量。結(jié)合基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)安全柵在巴基斯坦PARCO柴油加氫項(xiàng)目中的應(yīng)用,介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的回路構(gòu)成、工作方式、防爆方法及總線(xiàn)安全柵提高供電能力的應(yīng)用。
2.5二極管安全柵
在安全柵中, 二極管安全柵是zui常用的。GB3836.4—2000對(duì)二極管安全柵和安全分流器的性能作了很高的要求,在設(shè)計(jì)制造二極管安全柵和安全分流器時(shí)不但要求元器件參數(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)規(guī)定,而且對(duì)元器件的型式檢驗(yàn)也有嚴(yán)格的要求。GB 3836.4—2000第8.6.1條要求分流元件承受瞬態(tài)性能應(yīng)按10.12條規(guī)定的矩形脈沖電流試驗(yàn)。