És de 24 volts intrínsecament segur
La resposta directa és: No.
Resum
El voltatge de 24 V CC/CA s'adopta àmpliament en la instrumentació industrial, els circuits de control de baixa tensió i els sistemes de cablejat de camp a tota la indústria del cable. Una idea errònia prevalent a la indústria considera que tots els circuits de 24 V són intrínsecament segurs (IS) per a aplicacions en zones perilloses. Aquest article aclareix la definició bàsica de seguretat intrínseca, analitza si el voltatge de 24 V en si mateix compleix els criteris de seguretat intrínseca i detalla els factors decisius, les condicions limitants, la selecció de cables i les especificacions d'instal·lació que regeixen els circuits IS de 24 V, d'acord amb les normes nacionals i internacionals IEC 60079-11, ATEX i GB 3836. Proporciona una guia tècnica rigorosa per al disseny de cables, la selecció de tipus i la construcció d'enginyeria en entorns explosius perillosos.
1. Definició bàsica de seguretat intrínseca
La seguretat intrínseca (Exi) és el mètode de protecció contra explosions més segur per a circuits elèctrics de baixa potència. El seu principi bàsic és limitació de l'energia elèctrica estrictament: en condicions normals de funcionament i en condicions especificades d'un o diversos errors (curtcircuit, circuit obert, fallada de components), l'energia màxima alliberada pel circuit (energia de la guspira elèctrica i energia tèrmica) sempre és inferior a l'energia mínima d'ignició (MIE) de la mescla de gasos explosius circumdant, de manera que no es pot produir cap ignició ni explosió.
Nota important: És fonamental emfatitzar que La seguretat intrínseca és un atribut sistemàtic del circuit, no un atribut de voltatgeCap valor de voltatge únic pot definir independentment un circuit com a intrínsecament segur. El voltatge és només un dels paràmetres limitants d'energia, més que l'únic estàndard de judici.
2. Judici clau: El voltatge de 24 V és inherentment segur?
Conclusió: els 24 V en si mateixos NO són intrínsecament segurs per defecte.El simple fet de confiar en un baix voltatge de 24 V no pot qualificar un circuit o cable com a certificat IS.
Segons les normes de seguretat intrínseca IEC 60079-11 i GB 3836.4, el límit de tensió estàndard per als circuits IS generals és ≤30V CC, cosa que significa que 24V són dins del rang de voltatge permès per a circuits de seguretat intrínseca. Tanmateix, el compliment de la tensió no representa el compliment energètic global. La seguretat intrínseca d'un circuit de 24 V depèn simultàniament de tres paràmetres energètics bàsics.
Taula 1 Límits dels paràmetres principals dels circuits intrínsecament segurs (IEC 60079-11)
| Paràmetre | Límit estàndard per a circuits IS | Circuit convencional de 24 V sense IS | Resultat de compliment |
|---|---|---|---|
| Tensió de funcionament de CC | ≤ 30V | 24 V | Conforme |
| Corrent màxim de fallada | ≤ 300 mA | Supera amb escreix els 300 mA | No conforme |
| Potència màxima de sortida | ≤ 1,3 W (Ex ia/ib) | Supera amb escreix 1,3 W | No conforme |
Una font d'alimentació convencional de 24 V sense protecció limitadora d'energia pot generar un corrent i una potència elevats en cas de curtcircuit. Tot i que el voltatge és només de 24 V, l'energia instantània de la guspira generada per la descàrrega de curtcircuit és suficient per encendre la majoria de gasos inflamables i explosius, de manera que no compleix en absolut els requisits de seguretat intrínseca.
3. Condicions essencials per a circuits de 24 V intrínsecament segurs
Un circuit de 24 V només es pot reconèixer com a intrínsecament segur quan tot el sistema compleix la limitació d'energia estandarditzada i el disseny corresponent. Les condicions clau són les següents:
3.1 Equipament certificat de limitació d'energia
La font d'alimentació de 24 V ha d'estar equipada amb una barrera de seguretat IS certificada o una font d'alimentació de seguretat aïllada. La barrera pot subjectar estrictament la tensió, limitar el corrent i consumir l'excés d'energia en condicions de fallada, garantint que l'energia del circuit no superi mai el llindar d'ignició de medis perillosos. Les fonts d'alimentació de commutació convencionals i les fonts d'alimentació lineals sense certificació IS no es poden utilitzar per a circuits de seguretat intrínseca de 24 V.
3.2 Coincidència de cables de baixa capacitança i baixa inductància
Els cables són components clau que afecten l'emmagatzematge d'energia dels circuits IS de 24 V. Els cables de control ordinaris de 24 V tenen una alta capacitança i inductància distribuïdes. Quan es produeix una fallada, l'energia emmagatzemada al cable s'alliberarà secundàriament, provocant riscos d'ignició. Per tant, els circuits IS de 24 V han d'utilitzar... cables especials intrínsecament segurs amb baixa capacitança i baixa inductància, que controlen estrictament l'emmagatzematge d'energia de línia dins del rang estàndard permès.
3.3 Aïllament i instal·lació estandarditzats
Els cables IS de 24 V han d'estar físicament aïllats dels circuits d'alta potència que no siguin IS, amb mesures estandarditzades d'espaiat i separació de cablejat. Mentrestant, els cables IS adopten una identificació unificada de la funda blava tal com s'especifica a les normes, per evitar connexions errònies amb circuits ordinaris i danys al sistema de seguretat intrínsec.
Taula 2 Components i requisits obligatoris per al sistema IS de 24 V
| Component del sistema | Requisits tècnics | Observacions |
|---|---|---|
| Unitat d'alimentació de 24 V | Amb certificació oficial Ex i, protecció integrada contra sobrecorrent i sobretensió | No es permeten fonts d'alimentació comunes |
| Barrera de seguretat | Certificat IS, coincident amb la potència i el voltatge del circuit | Component central que limita l'energia |
| Cable de camp | Capacitància i inductància distribuïdes baixes, funda exterior blava | Cable especial dedicat IS |
| Instrument de camp | Certificació intrínsecament segura Ex ia / Ex ib | Coincidint amb el nivell d'energia del sistema |
| Cablejat i disseny | Separació física entre cables IS i cables no IS | Compleix amb la norma IEC 60079-14 |
4. Idees errònies comunes a la indústria
4.1 Idea errònia 1: Tots els circuits de baixa tensió de 24 V són intrínsecament segurs
La baixa tensió no és igual a seguretat intrínseca. La seguretat intrínseca se centra en baixa energia controlable en totes les condicions de treball i de falladaEls circuits ordinaris de 24 V no tenen mesures de limitació d'energia i la seva energia de falla no està restringida, pertanyent a circuits no intrínsecament segurs.
4.2 Idea errònia 2: Els cables de control ordinaris de 24 V poden substituir els cables IS
Els cables de control ordinaris tenen una gran capacitança i inductància distribuïdes. Fins i tot si la font d'alimentació de 24 V frontal està equipada amb una barrera de seguretat, l'excés d'energia emmagatzemada del cable trencarà el límit d'energia del sistema IS, cosa que provocarà una fallada del rendiment a prova d'explosió.
4.3 Idea errònia 3: Els circuits IS de 24 V no requereixen protecció de manteniment
Els sistemes IS de 24V només són segurs quan el conjunt complet de font d'alimentació, barrera, cable i equip de camp està coincident i intacte. Els danys a l'aïllament del cable, la barreja de línies i l'envelliment de les barreres de seguretat faran que el sistema de 24V perdi les característiques de seguretat intrínseques.
5. Especificacions de selecció de cables per a sistemes intrínsecament segurs de 24 V
Per a circuits d'instruments de seguretat intrínseca de 24 V CC àmpliament utilitzats en petroquímica, farmacèutica, mineria i altres zones perilloses, la selecció del cable ha de complir les especificacions IEC 60079-14 i GB 3836.15. La taula 3 enumera els indicadors tècnics principals per als cables IS i els cables de control ordinaris com a referència.
Taula 3 Comparació del rendiment clau: cable IS vs cable de control ordinari de 24 V
| Ítem | Cable intrínsecament segur | Cable de control ordinari de 24V |
|---|---|---|
| Color de la funda exterior | Blau uniforme (identificació estàndard) | Negre, gris o altres colors |
| Capacitància distribuïda | Estrictament limitat (valor baix) | Relativament alt |
| Inductància distribuïda | Estrictament limitat (valor baix) | Relativament alt |
| Director d'orquestra | Coure trenat estanyat (IEC 60228 Classe 5) | Coure filat sòlid o comú |
| Aplicació principal | Zones perilloses d'explosió, circuits IS | Control industrial general, zones no perilloses |
| Certificació a prova d'explosions | Certificació Ex i | Sense certificació de seguretat intrínseca |
Principis bàsics de selecció:
- Paràmetres elèctrics: Capacitància i inductància distribuïdes estrictament limitades per garantir que l'energia total del sistema compleixi els requisits de grau a prova d'explosió Ex ia/ib.
- Disseny estructural: Material d'aïllament especial de baix consum energètic, rendiment elèctric estable i excel·lent capacitat antienvelliment.
- Rendiment antiinterferències: L'estructura blindada és opcional per evitar interferències electromagnètiques que causin fluctuacions dels paràmetres del circuit i afectin la seguretat del sistema.
6. Conclusió
24V és un condició de voltatge elegible per al disseny de seguretat intrínseca, però no és un voltatge intrínsecament segur per naturalesa. Que un circuit de 24 V i els seus cables corresponents tinguin seguretat intrínseca depèn del disseny de limitació d'energia de tot el sistema, la configuració certificada de la barrera de seguretat, l'aplicació especial del cable IS i la instal·lació i el manteniment estandarditzats.
En el disseny d'enginyeria de la indústria del cable i la construcció in situ, cal abandonar completament la idea errònia de que "24 V de baixa tensió equival a seguretat intrínseca". La selecció estricta de cables intrínsecament segurs i equips elèctrics de suport d'acord amb les normes internacionals i nacionals és la garantia fonamental per al funcionament segur i estable dels sistemes elèctrics en entorns explosius.
Per què Cable Dingzun per a la vostra instal·lació en zona perilloses:
Necessiteu un cable IS certificat per a la vostra instrumentació per a zones perilloses?
[Poseu-vos en contacte amb el nostre equip tècnic avui mateix per a una consulta o una mostra personalitzada].