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—、本質安全電路的概念
在標準規(guī)定條件（包括正常工作和規(guī)定的故障條件）下產生的任何電火花或任何熱效應均不能點燃規(guī)定的爆炸性氣體環(huán)境的電路。
二、設計所依據(jù)的主要標準
GB3836.1IEC60079-0EN50014FM3600GB3836.4IEC60079-11EN50020FM3610
三、本安設備的等級
本質安全設備和關聯(lián)設備的本質安全部分應分為“ia”或“ib”等級。
“ia”等級：當施加Um（施加到關聯(lián)設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”等級電氣設備中的本質安全電路不能引起點燃：
a）正常工作和施加產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)故障加上產生最不利條件的非計數(shù)故障
“ib”等級：當施加Um或Ui之后，在下列每一種情況下，“ib”等級電氣設備中的本質安全電路不能引起點燃:
a）正常工作和施加產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)故障加上產生最不利條件的非計數(shù)故障
四、本安技術的特征
本安技術是一種以抑制點火源能量為防爆手段的“安全設計”技術。要求設備在正常工作和故障狀態(tài)下可能產生的電火花和熱效應分別小于爆炸性危險氣體的最小點燃能量和自燃溫度。
本安技術實際上是一種低功率設計技術，因此它能很好地適用于工業(yè)自動化過程儀表。

五、本安技術設計
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構成的限壓電路的限壓值應考慮為5.6Vx1.05=5.88Vo
兩只齊納二極管在電路中應分別可測（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），測試紀錄應保存十年備查。
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符合EN50020/8.4節(jié)。
電阻類型為薄膜型或繞線型（在斷線時應能防止繞線松脫）或者是符合標準規(guī)定的澆封或涂覆下的印制電阻器。
限流電阻應工作在額定值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備而言比較難以接受。
b）保險絲限流（參考圖3）

當采用保險絲來限流時，限流值應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：
♦額定電壓應大于Um或Ui
♦保險絲的分斷能力應大于電路中預期的最大電流（對供電電網不大于250Vac的系統(tǒng)來說，預期電流應認為不大于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期電流限制到保險絲額定分斷能力之下，該限流電路中的限流元器件應是可靠元器件，且器件的額定值應不小于：
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應顯著地標志在保險絲的附近
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）將調整Q4（Q5或Q6）的G極電壓從而調整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，電路比較復雜，設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)電壓和電流做相應限制。
a）電容控制
本安儀表內部的所有電容值之和應小于
EN50020表A.2所規(guī)定的值。
限壓電路之前的電容值之和應按輸入電壓的最大值考慮，限壓電路之后的電容值之和應按限壓值考慮。
査表A.2時應考慮到安全系數(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。（應考慮安全系數(shù)）
4、合理選擇元器件額定參數(shù)、載流導線截面等
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)，為保證可靠工作應使用降額使用的原則。尤其對那些與本質安全性能有關的元件，在正常工作和標準規(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線，為保證在正常工作和標準規(guī)定的故障條件下由于導線上流過的電流而引起的導線溫度不超過設備規(guī)定的溫度組別所規(guī)定的溫度，這些導線必須符合GB3836.4表1“銅導線的溫度組別”和表2“印制板導線溫度組別”的要求。
5、結構及電路的分隔措施
為保證本質安全電路的本安特性，在儀表設計時應充分考慮到本質安全電路與其他不同電路之間的分隔措施。
儀表內導電部件間的間距為：
a）    本質安全電路與非本質安全電路之間
b）    '不同本質安全電路之間
c）    電路與接地或絕緣的金屬件之間
具體的間距要求應符合GB3836.4表4的要求。
六、結語
總而言之，本安儀表的設計最為關鍵之處為:
♦限流并據(jù)此限制設備內部電感的大小
♦限壓并據(jù)此限制設備內部電容的大小
♦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，對本安防爆技術在稱重儀表中的應用作一介紹，不當之處，請同行專家指正。

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