Главная » Статьи » Элементы автоматики

Шунт-диодные барьеры искробезопасности и барьеры с гальванической развязкой. Сравнение и выбор

Основное назначение барьеров искобезопасности - устранить потребность специальной сертификации оборудования безопасной зоны. Оборудование безопасной зоны, как правило, сложное, многофунциональное и потому энергоемкое. В случае повреждения или выхода из строя оборудование безопасной зоны может стать источником энергии значительной величины, недопустимой для опасной зоны.

Идеальный барьер искробезопасности должен в нормальном режиме передавать сигналы с минимальными потерями мощности. В случае выхода из строя оборудования безопасной зоны барьер искробезопасности должен изменить свои характеристики и ограничить уровень энергии, передаваемой в опасную зону, до безопасного уровня. В зависимости от специфики конкретного приложения в применяются либо шунт-диодные барьеры, либо барьеры с гальванической развязкой.

шунт-диодный барьер

Шунт-диодные барьеры имеют сравнительно небольшое количество элементов и потому имеют большое время наработки на отказ. Стабилитроны (диоды Зеннера) ограничивают напряжение и ток. Защитный резистор CLR ограничивает величину тока в цепях взрывоопасной зоны. Плавкий предохранитель предотвращает передачу энергии в опасную зону при повреждении оборудования безопасной зоны.

Барьер с гальванической развязкой

Блокирование чрезмерной энергии в барьере с гальванической развязкой обычно расценивают как эффективное и фундаментальное. Искробезопасный барьер с гальванической развязкой (изолятор) разрывает прямое соединение между электрическими цепями взрывобезопасной и взрывоопасной зон за счет использования слоя изоляционного материала между ними. Передача информации обычно осуществляется через трансформатор, оптрон или реле. Окончательная взрывобезопасность достигается за счет применения диодно-резистивной схемы , подобной той, что применяется в шунт-диодных барьерах.

Ниже приведено сравнение основных характеристик шунт-диодных барьеров и барьеров с гальванической развязкой, которое позволит сделать обоснованный выбор в пользу того или иного типа барьеров.


Шунт-диодные барьеры
Барьеры с гальванической развязкой
Простота изделий (большое время безотказной работы)
Сложность изделий (среднее время безотказной работы)
Универсальность
Специализированное назначение для каждого устройства
Низкое энергопотребление (менее 500 мВт на канал)Высокое энергопотребление (до 1-2 Вт на канал)
Не требует отдельного источника питания
Требует отдельный источник питания
Ограниченный диапазон рабочих напряжений
Более широкий диапазон рабочих напряжений
Ограниченное напряжение, доступное в опасной зоне
Более высокое напряжение (мощность), доступные в опасной и в безопасных зонах
Более высокая плотность монтажа
Менее высокая плотность монтажа
Необходимость фундаментального безопасного заземления барьеров
Менее строгие требования к заземлению барьеров
Необходимость использования только низковольтного оборудования из-за гальванической связи между опасной и безопасной зонами
Отсутствие гальванической связи между опасной и безопасной зонами
Оборудование опасной зоны должно быть изолировано от земли
Оборудование опасной зоны может иметь контакт с землей
Точность и линейность выше (0,1%)
Менее высокая точность и линейность (0,25%)
Стоимость ниже
Стоимость выше
Широкий частотный диапазон (до 100 кГц)
Ограниченный частотный диапазон
Не ремонтопригоден после аварии
Может быть восстановлен после аварии
Уязвим к грозовым разрядам и импульсным перенапряжениям
Менее уязвим к грозовым разрядам и другим импульсным перенапряжениям
Большая практика эксплуатации во всем мире
Незаменимы в кораблестроении и для отдельных специальных приложений

Независимо от выбранного типа барьеров (шунт-диодные или с гальванической развязкой) следует использовать только сертифицированные барьеры искробезопасности.