Барьеры искробезопасности БИ-003 и БИ-004, предназначены для обеспечения искробезопасности электрических цепей первичных преобразователей, в роли которых, например, могут выступать термоэлектрические преобразователи (термопары) и термопреобразователи сопротивления. Термопреобразователи сопротивления подключаются по 4-х проводной цепи.

Изделия ориентированы на использование в АСУ для нефтегазохимической области.

Барьеры с искробезопасными электрическими цепями уровня «ib» выполнены в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51330.10-99 (МЭК 60079-11-99), имеет маркировку взрывозащиты «[Exib]IIC» и предназначены для установки вне взрывоопасных зон.

Поддержка четырехпроводной схемы подключения. В настоящее время четырехпроводная схема подключения термопреобразователей сопротивления является наиболее подходящей для обеспечения высокоточных измерений, т.к. влияние линии связи с датчиком, при определенных условиях, отсутствует. Для использования именно в таких каналах и были созданы БИ-003 и БИ-004.

Проходное сопротивление. При четырехпроводной схеме подключения, как и в случае трехпроводной схемы, вторичные преобразователи могут обеспечивать заявленные производителем характеристики только при сопротивлении линии связи не выше определенного уровня. Барьер БИ-003 обладает таким же низким проходным сопротивлением плеча, как и БИ-001.

Падение напряжения на датчике. Некоторые вторичные преобразователи для обеспечения высокой точности измерений опрашивают термопреобразователи сопротивления относительно высоким током. Это вызывает довольно большое, сравнимое с напряжением холостого хода барьера (Uo), падение напряжения на термопреобразователях. Столь большое падение напряжение на датчике приводит к открытию защитных диодов барьера, что вызывает внесение большой погрешности в результат измерения.

Выход из этой ситуации— использование барьера искрозащиты БИ-004, который допускает максимальное падение напряжения приблизительно в три раза большее, чем БИ-003. Однако не следует упускать из виду тот факт, что проходное сопротивление плеча у БИ-004 значительно выше, чем у БИ-003. Но и вторичные преобразователи с высоким током опроса датчиков, как правило, могут работать со значительно более высокоомной линией связи. В результате, совместно с вторичными преобразователями, у которых ток опроса датчика низкий, предпочтительно использовать барьер искробезопасности БИ-003. Если ток опроса высокий — предпочтительнее барьер искробезопасности БИ-004.

Основные отличия барьеров

Основными отличиями барьеров являются различные напряжение холостого хода и проходное сопротивления плеч. Их значения для каждого из барьеров приведены в таблице с Техническими характеристиками (см. ниже).

Для подавляющего большинства применений предпочтительным является использование БИ-003: проходное сопротивление у него меньше, а напряжения с датчика выше 1 В встречаются редко, так как термопары такого напряжения не выдают никогда, а терморезисторы при этом разогреваются собственным током (на типовом стоомном резистивном датчике при напряжении 1 В рассеивается 10 мВт). Но для ряда систем с опросом датчика импульсным током, систем с высокоомными датчиками, а также для терморезисторов, включённых как термоанемометры, используются большие токи опроса. В этих случаях следует применять БИ-004.

Срабатывание барьеров искробезопасности

«Срабатывание» барьера является штатной ситуацией обеспечения искробезопасности. Срабатывание барьера вызывается попаданием в искроопасную цепь, подключенную к барьеру, электрического сигнала, по своим параметрам превышающего допустимое напряжение холостого хода и ток перегорания встроенного предохранителя (50 мА).

Как правило, с искроопасной стороны к барьеру подключены вторичные измерительные преобразователи. Параметры электрических сигналов, с которыми работают измерительные преобразователи, практически всегда не превышают значений, необходимых для laquo;срабатывания» барьера. Поэтому, для избежания «срабатывания» барьеров необходимо исключить попадание электрических сигналов из других цепей (например, в результате коротких замыканий).

Барьер является невосстанавливаемым изделием и ремонту не подлежит (Согласно п.9.2.3 ГОСТ Р 51330.10-99 должна быть исключена возможность ремонта или замены элементов внутреннего монтажа барьеров)

Рекомендации по применению

Электрические сигналы, вырабатываемые термопарами, крайне слабы и не могут привести к «срабатыванию» барьера, а вторичные измерительные преобразователи, рассчитанные на работу с термопарами, часто имеют пассивный вход.

При использовании БИ-003 (БИ-004) с термоэлектрическими преобразователями (термопарами) основную трудность представляет компенсация термоЭДС свободных концов (термоЭДС холодного спая). Холодный спай образуется там, где заканчиваются
удлинительные термоэлектроды (термокомпенсационные провода). Если барьера нет, то холодный спай образуется на входных клеммах вторичного измерительногопреобразователя. Все доброкачественные преобразователи, рассчитанные на подключение термопар, содержат специальные схемотехнические решения для компенсации термоЭДС холодного спая. Если в состав измерительного канала входит барьер искрозащиты, то объектовые удлинительные термоэлектроды заканчиваются на клеммах барьера. Здесь и образуется холодный спай. Если монтаж от выходных клемм барьера до входных клемм вторичного измерительного преобразователя вести обычными медными проводами,
возникает погрешность, обусловленная разностью температур этих клемм. Просто разместить барьер рядом с преобразователем, чтоб уровнять их температуры – плохое решение: оба прибора в процессе работы могут достаточно сильно нагреваться, поэтому
погрешность все равно возникнет. Правильный шаг – вести монтаж от барьера до преобразователя термокомпенсационными проводами. В этом случае возникает две встречно включенные термопары на входных и выходных клеммах барьера. Они находятся практически при тождественной температуре, поэтому значимой погрешности в результат измерения не вносят.

Единственным возможным источником погрешности при использовании барьеров БИ-003 и БИ-004 в цепи термопары является ток утечки защитных диодов барьера. Но значения выходного напряжения термопар весьма низки, следовательно, ток утечки крайне мал, и его влиянием можно пренебречь. Этот теоретический результат устойчиво воспроизводится экспериментально. В настоящее время нам не известны случаи искажения сигналов термопар барьерами БИ-003 и БИ-004.

Некоторые вторичные преобразователи не обеспечивают гальванического разделения между цепями своего питания и измерительными цепями. Это часто приводит к невозможности их совместного использования с барьерами БИ-003 (БИ-004) и выражается в виде метрологического отказа канала (каналов) измерения. Причина кроется в следующем: под воздействием разности потенциалов открываются защитные диоды барьеров. Разность потенциалов может быть приложена между цепью заземления барьеров и измерительными цепями, между измерительными цепями одного преобразователя, между измерительными цепями двух разных преобразователей. При
этом данная ситуация может возникать только при определенных условиях (например при обрыве линий связи с одним из датчиков).
Во избежание проблем настоятельно рекомендуем использовать вторичные измерительные преобразователи, обеспечивающие гальваническое отделение цепей подключения датчика от остальных цепей.