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1、第4章执行器及安全栅下第1页，共17页，编辑于2022年，星期一对对于于类类电电气气设设备备，电电路路电电压压限限制制在在30VDC时时，各各种种爆爆炸性混合物按最小引爆电流分为三级。炸性混合物按最小引爆电流分为三级。表表4-1 爆炸性混合物的最小引爆电流爆炸性混合物的最小引爆电流级 别最小引爆电流（mA）爆炸性混合物种类 i120甲烷、乙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙酮、氨、一氧化碳 70i120乙烯、乙醚、丙烯晴等 i70氢、乙炔、二硫化碳、市用煤气、水煤气、焦炉煤气等不同的危险等级对电气设备的防爆要求不同，煤不同的危险等级对电气设备的防爆要求不同，煤矿井下用电气设备属矿井下用电气设备属类设备；
2、有爆炸性气体的工厂用电类设备；有爆炸性气体的工厂用电气设备属气设备属类设备；有爆炸性粉尘的工厂用电气设备属类设备；有爆炸性粉尘的工厂用电气设备属类设备。类设备。第2页，共17页，编辑于2022年，星期一 4.2.2 安全火花防爆系统安全火花防爆系统 电动仪表存在电路打火的可能。如果从电路设计就电动仪表存在电路打火的可能。如果从电路设计就开始考虑防爆，把电路在短路、开路及误操作等各种状开始考虑防爆，把电路在短路、开路及误操作等各种状态下可能发生的火花都限制在爆炸性气体的点火能量之态下可能发生的火花都限制在爆炸性气体的点火能量之下，则此仪表称为安全火花防爆仪表。下，则此仪表称为安全火花防爆仪表。安
3、全火花防爆仪表只能保证本仪表内部不发生危险安全火花防爆仪表只能保证本仪表内部不发生危险火花，对其它仪表通过信号线传入的能量是否安全则无火花，对其它仪表通过信号线传入的能量是否安全则无法保证。如果在与其它仪表的电路连线之间设置安全栅，法保证。如果在与其它仪表的电路连线之间设置安全栅，防止危险能量进入，则完全做到了安全火花防爆。防止危险能量进入，则完全做到了安全火花防爆。第3页，共17页，编辑于2022年，星期一构成安全火花防爆系统的二要素：构成安全火花防爆系统的二要素：在危险现场使用的仪表必须是安全火花防爆仪在危险现场使用的仪表必须是安全火花防爆仪表（本安仪表）。表（本安仪表）。现现场场仪仪表表
4、与与危危险险场场所所之之间间的的电电路路连连接接必必须须经经过安全栅（防爆栅）。过安全栅（防爆栅）。第4页，共17页，编辑于2022年，星期一安安全全栅栅是是传传递递正正常常信信号号、阻阻止止危危险险能能量量通通过过的的保保险险器器件。件。如如在在信信号号通通路路上上串串联联一一定定电电阻阻，起起限限流流作作用用，可可称称作作电电阻阻式式安安全全栅栅。其其缺缺点点是是正正常常信信号号也也衰衰减减，且且防防爆爆定定额额低。低。4.2.3 4.2.3 安全栅的工作原理安全栅的工作原理如热电偶如热电偶温度变送器的温度变送器的输入端输入端第5页，共17页，编辑于2022年，星期一存在的问题：存在的问题
5、：q有有两两点点以以上上接接地地，会会造造成成信信号号通通过过大大地地短短路路或或形形成干扰（除安全栅接地外，相连仪表也有接地）成干扰（除安全栅接地外，相连仪表也有接地）qR1、R2对对仪仪表表正正常常的的工工作作仍仍有有影影响响，阻阻值值过过大大影影响响仪仪表的恒流特性，过小起不到限流作用。表的恒流特性，过小起不到限流作用。基基本本设设想想：用用二二极极管管VD1、VD2进进行行限限压压，用用电电阻阻R1、R2及及熔熔断丝断丝F进行限流。进行限流。4.2.3.1 齐纳式安全栅齐纳式安全栅第6页，共17页，编辑于2022年，星期一（2）由由VD1VD4和和F1 F2组组成成限限压压电电路路。背
6、背靠靠背背的的齐纳管中点接地，改直接接地为保护时接地。齐纳管中点接地，改直接接地为保护时接地。（1）用用晶晶体体管管限限流流电电路路取取代代固固定定电电阻阻。VT3工工作作于于零零偏偏压压，作作为为恒恒流流源源向向VT1提提供供足足够够的的基基极极电电流流，保保证证信号在信号在420mA范围内范围内VT1处于饱和状态。处于饱和状态。改进后的齐纳式安全栅改进后的齐纳式安全栅第7页，共17页，编辑于2022年，星期一正常时正常时VT1饱和导通饱和导通 VR1=0.1 0.5V VT2不通不通过流时过流时VR 1 0.6V VT2导通，分流导通，分流VT3的电流的电流 VT1退饱和退饱和 Vce1呈
7、现较高的电阻呈现较高的电阻v要求要求快速熔断快速熔断丝熔断时丝熔断时间间 0.6VVT3导通，分流导通，分流 VT4退饱和退饱和 Vce4 限流限流 限流特性限流特性限压特性限压特性第14页，共17页，编辑于2022年，星期一（3）调制解调电路）调制解调电路调制：调制：VD13、VD14交替工作交替工作送往送往变送变送器的器的DC420mA 交替通过交替通过T2原边原边解调：解调：T2副边副边1：1耦合耦合复合管复合管VT7VT10整流整流-第15页，共17页，编辑于2022年，星期一2 执行端安全栅执行端安全栅 用用于于控控制制室室中中调调节节器器和和现现场场执执行行器器之之间间，是是420mA调调节节信信号号送送往往现现场场的的安安检检通通道道。与与检检测测端端安安全全栅栅的的区区别：别：信号传输方向相反，信号传输方向相反，不需给现场供电。不需给现场供电。电路原理基本相似。电路原理基本相似。第16页，共17页，编辑于2022年，星期一总结总结安全火化安全火化防爆系统防爆系统隔离式安全栅隔离式安全栅安全火化防爆仪表安全火化防爆仪表安全栅安全栅齐纳式安全栅齐纳式安全栅第17页，共17页，编辑于2022年，星期一