《執(zhí)行器及安全柵下》PPT課件.ppt

4.2安全柵 安全柵（又稱防爆柵）是防止危險(xiǎn)電能從控制系統(tǒng)信號線進(jìn)入現(xiàn)場儀表的安全保護(hù)器。 4.2.1 安全防爆的基本概念 在大氣條件下，氣體蒸汽、簿霧、粉塵或纖維狀的易燃物質(zhì)與空氣混合，點(diǎn)燃后燃燒將在整個(gè)范圍內(nèi)傳播的混和物，稱為爆炸性混合物。 含有爆炸性混合物的環(huán)境，稱為爆炸性環(huán)境。 按爆炸性混合物出現(xiàn)的頻度、持續(xù)時(shí)間和危險(xiǎn)程度，又可將危險(xiǎn)場所劃分成不同級別的危險(xiǎn)區(qū)。,對于類電氣設(shè)備，電路電壓限制在30VDC時(shí)，各種爆炸性混合物按最小引爆電流分為三級。,表4-1 爆炸性混合物的最小引爆電流,不同的危險(xiǎn)等級對電氣設(shè)備的防爆要求不同，煤礦井下用電氣設(shè)備屬類設(shè)備；有爆炸性氣體的工廠用電氣設(shè)備屬類設(shè)備；有爆炸性粉塵的工廠用電氣設(shè)備屬類設(shè)備。,4.2.2 安全火花防爆系統(tǒng) 電動(dòng)儀表存在電路打火的可能。如果從電路設(shè)計(jì)就開始考慮防爆，把電路在短路、開路及誤操作等各種狀態(tài)下可能發(fā)生的火花都限制在爆炸性氣體的點(diǎn)火能量之下，則此儀表稱為安全火花防爆儀表。,安全火花防爆儀表只能保證本儀表內(nèi)部不發(fā)生危險(xiǎn)火花，對其它儀表通過信號線傳入的能量是否安全則無法保證。如果在與其它儀表的電路連線之間設(shè)置安全柵，防止危險(xiǎn)能量進(jìn)入，則完全做到了安全火花防爆。,構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的二要素： 在危險(xiǎn)現(xiàn)場使用的儀表必須是安全火花防爆儀表（本安儀表）。 現(xiàn)場儀表與危險(xiǎn)場所之間的電路連接必須經(jīng)過安全柵（防爆柵）。,安全柵是傳遞正常信號、阻止危險(xiǎn)能量通過的保險(xiǎn)器件。 如在信號通路上串聯(lián)一定電阻，起限流作用，可稱作電阻式安全柵。其缺點(diǎn)是正常信號也衰減，且防爆定額低。,4.2.3 安全柵的工作原理,如熱電偶溫度變送器的輸入端,存在的問題：,有兩點(diǎn)以上接地，會(huì)造成信號通過大地短路或形成干擾（除安全柵接地外，相連儀表也有接地）,R1、R2對儀表正常的工作仍有影響，阻值過大影響儀表的恒流特性，過小起不到限流作用。,基本設(shè)想：用二極管VD1、VD2進(jìn)行限壓，用電阻R1、R2及熔斷絲F進(jìn)行限流。,4.2.3.1 齊納式安全柵,（2）由VD1VD4和F1 F2組成限壓電路。背靠背的齊納管中點(diǎn)接地，改直接接地為保護(hù)時(shí)接地。,（1）用晶體管限流電路取代固定電阻。VT3工作于零偏壓，作為恒流源向VT1提供足夠的基極電流，保證信號在420mA范圍內(nèi)VT1處于飽和狀態(tài)。,改進(jìn)后的齊納式安全柵,正常時(shí)VT1飽和導(dǎo)通 VR1 = 0.1 0.5V VT2不通,過流時(shí)VR 1 0.6V VT2導(dǎo)通，分流VT3的電流, VT1退飽和 Vce1呈現(xiàn)較高的電阻,要求快速熔斷絲熔斷時(shí)間1mS,工作原理,過壓時(shí)VD1 VD4中至少有一個(gè)被擊穿，限壓并接地,4.2.3.2 隔離式安全柵 用變壓器作為隔離元件，分別將輸入、輸出和電源進(jìn)行隔離，可以對二線制變送器進(jìn)行隔離供電。因而分檢測端安全柵和執(zhí)行端安全柵。 1 檢測端安全柵 檢測端安全柵在向變送器提供電源的同時(shí)，將變送器的測量信號經(jīng)隔離變壓器傳給控制室儀表。,檢測端安全柵是一個(gè)傳遞系數(shù)為1的傳送器，電源、變壓器、控制室儀表之間用磁耦合，電路上是隔離的。簡化原理圖如圖所示。,（2）晶體管限壓限流電路 串聯(lián)使用了兩套完全相同的限壓限流電路：VT3、VT4和VD15；VT5、VT6和VD16。 正常工作時(shí)VT4、VT6飽和，VT3、VT5截止。, 電源出現(xiàn)過電壓 VD15擊穿（30V） , VT3飽和,Vce30,VT4截止,VAB 限壓,晶體管限壓限流電路原理, 變送器出現(xiàn)過電流,VR6 0.6V,VT3導(dǎo)通，分流,VT4退飽和,Vce4 限流,限流特性,限壓特性,2 執(zhí)行端安全柵 用于控制