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—、本質(zhì)安全電路的概念
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)均不能點燃規(guī)定的爆炸性氣體環(huán)境的電路。
二、設(shè)計所依據(jù)的主要標(biāo)準(zhǔn)
GB3836.1IEC60079-0EN50014FM3600GB3836.4IEC60079-11EN50020FM3610
三、本安設(shè)備的等級
本質(zhì)安全設(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最高電壓）或Ui（施加到本質(zhì)安全電路連接裝置上，而不會使本安性能失效的最高電壓）之后，在下列每一種情況下，“ia”等級電氣設(shè)備中的本質(zhì)安全電路不能引起點燃：
a）正常工作和施加產(chǎn)生最不利條件的非計數(shù)故障
b）正常工作和施加一個計數(shù)故障加上產(chǎn)生最不利條件的非計數(shù)故障
c）正常工作和施加二個計數(shù)故障加上產(chǎn)生最不利條件的非計數(shù)故障
“ib”等級：當(dāng)施加Um或Ui之后，在下列每一種情況下，“ib”等級電氣設(shè)備中的本質(zhì)安全電路不能引起點燃:
a）正常工作和施加產(chǎn)生最不利條件的非計數(shù)故障
b）正常工作和施加一個計數(shù)故障加上產(chǎn)生最不利條件的非計數(shù)故障
四、本安技術(shù)的特征
本安技術(shù)是一種以抑制點火源能量為防爆手段的“安全設(shè)計”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氣體的最小點燃能量和自燃溫度。
本安技術(shù)實際上是一種低功率設(shè)計技術(shù)，因此它能很好地適用于工業(yè)自動化過程儀表。

五、本安技術(shù)設(shè)計
1、限制電壓
一般均采用兩只并聯(lián)的齊納二極管來實現(xiàn)（雙重化）。
電路的限壓值為齊納二極管的齊納擊穿值X最大誤差，例如用兩只1N5339B構(gòu)成的限壓電路的限壓值應(yīng)考慮為5.6Vx1.05=5.88Vo
兩只齊納二極管在電路中應(yīng)分別可測（印制板上加橋接測試點），測試完畢后將齊納二極管接入電路（焊上測試點），測試紀(jì)錄應(yīng)保存十年備查。
齊納二極管處的走線為保證可靠連接最好采用左下圖的方式，如果走線寬度達2mm也可以采用圖1的方式。①（2）③④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極管的下面不能走線以防與走線短路。

齊納二極管同樣應(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,電壓取最大值，電阻必須考慮制造公差，取最小值。
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現(xiàn)比較簡單，概念清楚，不會有歧義。缺點是大電流時電路的壓降較大，對使用電池供電的設(shè)備而言比較難以接受。
b）保險絲限流（參考圖3）

當(dāng)采用保險絲來限流時，限流值應(yīng)考慮為保險絲額定值的1.7倍，即1.7xln.。同時對保險絲有以下要求：
♦額定電壓應(yīng)大于Um或Ui
♦保險絲的分?jǐn)嗄芰?yīng)大于電路中預(yù)期的最大電流（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）
♦使用在危險區(qū)域的保險絲必須是密封的
♦保險絲的電阻應(yīng)加以考慮，尤其是在低壓電路中。一般而言保險絲是正溫度系數(shù)元件，隨著溫度的升高電阻值會增大，壓降也會變大
♦可以釆用限流電路將預(yù)期電流限制到保險絲額定分?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：
一電流額定值≥.5x1.7xln
一電壓額定值≥Um或Ui
一功率額定值≥1.5x（1.7xln）（1.7xln）x該限流器件的電阻值
♦用于限流電路的保險絲，只允許打開外殼進行更換；保險絲的型號，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)志在保險絲的附近
保險絲限流電路的實現(xiàn)同樣比較簡單，電路的壓降也比較小，但是對保險絲本身的要求較高，用于危險區(qū)域的限流保險絲的價格也比較高。另外燒保險絲的問題也是比較困擾的一個問題。
c）串聯(lián)半導(dǎo)體電路限流（參考圖4）

注意只有在ib等級的本安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。
圖4是此種限流電路的一個例子，當(dāng)R1（R2或R3）上流過的電流增大，使得電阻上的壓降大于0.7V時,三極管QI（Q2或Q3）將調(diào)整Q4（Q5或Q6）的G極電壓從而調(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)計及布板時需要考慮的因素也比較多，比如三部分之間的距離要求，每一部分內(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
本安儀表內(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)按輸入電壓的最大值考慮，限壓電路之后的電容值之和應(yīng)按限壓值考慮。
査表A.2時應(yīng)考慮到安全系數(shù)（XI或XI.5）
b）電感控制
一般來說，稱重儀表內(nèi)電感很少，僅A/D輸入端釆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電源時會選用電感，此時對電感值的控制極為重要，控制的依據(jù)為EN5OO2O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)定的最大印制電路導(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)線上流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
為保證本質(zhì)安全電路的本安特性，在儀表設(shè)計時應(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。
儀表內(nèi)導(dǎo)電部件間的間距為：
a）    本質(zhì)安全電路與非本質(zhì)安全電路之間
b）    '不同本質(zhì)安全電路之間
c）    電路與接地或絕緣的金屬件之間
具體的間距要求應(yīng)符合GB3836.4表4的要求。
六、結(jié)語
總而言之，本安儀表的設(shè)計最為關(guān)鍵之處為:
♦限流并據(jù)此限制設(shè)備內(nèi)部電感的大小
♦限壓并據(jù)此限制設(shè)備內(nèi)部電容的大小
♦合理的選擇可靠元器件
♦合理的布板，保持必要的間距
在此，僅根據(jù)個人的淺薄理解，對本安防爆技術(shù)在稱重儀表中的應(yīng)用作一介紹，不當(dāng)之處，請同行專家指正。

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