安全隔離柵工作原理_隔離式安全柵原理圖
一、隔離式安全柵的工作原理
安全柵的主要功能就是限制安全場所的危險能量進入危險場所，及限制送往危險場所的電壓和電流。
齊納管Z用于限制電壓。當回路電壓接近安全限壓值時，齊納管導通，使齊納管兩端的電壓始終保持在安全限壓值以下。
電阻R用于限制電流。當電壓被限制后，適當選擇電阻值，可將回路電流限制在安全限流值以下。
保險絲F的作用是防止因齊納管被長時間流過的大電流燒斷而導致回路限壓失效。當超過安全限壓值的電壓加在回路上時，齊納管導通，如果沒有保險絲，流經(jīng)齊納管的電流將無限上升，最終燒斷齊納管，使回路失去限壓。為確�；芈废迚喊踩�，保險絲的熔斷速度要比齊納管可能被燒斷的速度快十倍。
采用圖1所示的三冗余齊納管的安全柵基本限能電路結構，能夠確保安全柵在正常工作、一個故障點和兩個故障點時均能將安全柵的輸出能量限制在安全參數(shù)規(guī)定的范圍之內(nèi)，從而滿足ia級本質(zhì)安全電路的要求。
齊納安全柵原理示意圖如圖二，它的原理簡單、電路實現(xiàn)容易，價格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其應用中的可靠性受到很大影響，并限制了其應用范圍，其原因如下：
1．安裝位置必須有非常可靠的接地系統(tǒng)，并且該齊納式安全柵的接地電阻必須小于1Ω，否則便失去防爆
安全保護性能，顯然這樣的要求是十分苛刻并在實際工程應用中難以保證。
2．要求來自危險區(qū)的現(xiàn)場儀表必須是隔離型，否則通過齊納式安全柵的接地端子與大地相接后信號無法正確傳送，并且由于信號接地，直接降低信號抗干擾能力，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。
3．齊納式安全柵對電源影響較大，同時也易因電源的波動而造成齊納式安全柵的損壞。 安全柵的主要功能就是限制安全場所的危險能量進入危險場所，及限制送往危險場所的電壓和電流。齊納管Z用于限制電壓。當回路電壓接近安全限壓值時，齊納管導通，使齊納管兩端的電壓始終保持在安全限壓值以下。電阻R用于限制電流。當電壓被限制后，適當選擇電阻值，可將回路電流限制在安全限流值以下。
與齊納安全柵相比，
隔離式安全柵除具有限壓與限流的作用之外，還帶有電流隔離的功能。
隔離柵通常由回路限能單元、電流隔離單元和信號處理單元三部分組成，基本功能電路如圖2所示。回路限能單元為安全柵的核心部分。此外，輔助有用于驅(qū)動現(xiàn)場儀表的回路供電電路和用于儀表信號采集的檢測電路。信號處理單元則根據(jù)安全柵的功能要求進行信號處理。
工業(yè)現(xiàn)場一般需要采用兩線制傳輸方式的配電器，既要為諸如壓力變送器等一次儀表提供24V 配電電源，同時又要對輸入的電流信號進行采集、放大、運算、和進行抗干擾處理后，再輸出隔離的電流和電壓信號，供后面的二次儀表或其它儀表使用。但一些特殊的工業(yè)現(xiàn)場不但需要兩線制傳輸，既提供配電電源又有信號隔離功能，同時還需要具有安全火花型防爆的性能，可靠地防止電源高壓與信號之間的混觸，利用電流、電壓雙重化限制回路，把進入危險場所的能量限制在安全定額以下的具有特殊功能的配電器—安全柵。
隔離式安全柵，基本有檢測端安全柵和操作端安全柵兩種類型。檢測端安全柵與兩線制變送器配套使用；操作端安全柵與電氣轉(zhuǎn)換器或電氣閥門配套使用。也有信號輸入等類型隔離式安全柵。
由于隔離式安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施，不僅能防止危險能量從本安端子進入危險現(xiàn)場，提高系統(tǒng)的本安防爆性能，而且還增加了系統(tǒng)的抗干擾能力，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性。 24VDC 電源經(jīng)DC-AC-DC變換后，輸出模塊電路所需要的多種電壓。
檢測端隔離式安全柵的原理是：模塊電路將通過本安能量限制電路輸入的電流或電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)?.2-1VDC后，送入模塊內(nèi)進行采集、放大、運算和進行抗干擾處理后，再經(jīng)變壓器調(diào)制成輸出隔離的電流和電壓信號，供后面的二次儀表或其它儀表使用。模塊還需輸出一個隔離的18.5∽28.5VDC電壓，通過本安能量限制電路做為供給兩線制變送器的工作電壓。本安能量限制電路能限制大電流或高電壓的危險信號竄入危險現(xiàn)場。
操作端隔離式安全柵的原理是：將調(diào)節(jié)器或操作器輸出的4-20mA DC信號隔離后再輸出4-20mA DC 的信號，通過本安能量限制電路供給電氣轉(zhuǎn)換器或現(xiàn)場的電氣閥門定位器使用。