Trong môi trường dễ cháy và nổ, việc đảm bảo an toàn cho hoạt động của thiết bị điện đặt ra những thách thức đáng kể. Rào cản Zener, đóng vai trò là thiết bị chống cháy nổ kiểu an toàn nội tại, đóng vai trò quan trọng trong các khu vực nguy hiểm này. Bằng cách giới hạn hiệu quả điện áp và dòng điện, chúng ngăn chặn sự bắt lửa của khí và bụi dễ cháy, cung cấp sự bảo vệ đáng tin cậy cho các hệ thống điện ở những vị trí nguy hiểm.

Là thiết bị an toàn thụ động, rào cản Zener thực hiện chức năng thiết yếu là hạn chế năng lượng điện đi vào các khu vực nguy hiểm ở mức dưới ngưỡng bắt lửa của môi trường có khả năng nổ. Chúng thiết lập các kết nối điện an toàn giữa các khu vực không nguy hiểm và nguy hiểm, đảm bảo rằng ngay cả trong trường hợp thiết bị bị hỏng, sẽ không có tia lửa hoặc nhiệt nào có thể gây cháy các hỗn hợp nổ.

Hoạt động của rào cản Zener dựa trên các đặc tính của điốt Zener, kết hợp với điện trở và cầu chì để cung cấp khả năng bảo vệ kép thông qua việc kẹp điện áp và giới hạn dòng điện.

• Kẹp điện áp: Điốt Zener kết nối song song với mạch, vẫn không dẫn điện trong quá trình hoạt động bình thường. Khi điện áp vượt quá ngưỡng đánh thủng (điện áp Zener) của chúng, các điốt dẫn điện nhanh chóng, kẹp điện áp ở mức an toàn và ngăn chặn quá áp xâm nhập vào các khu vực nguy hiểm.
• Giới hạn dòng điện: Điện trở mạch điều chỉnh dòng điện, đảm bảo năng lượng đi vào các khu vực nguy hiểm vẫn ở dưới ngưỡng bắt lửa. Việc lựa chọn điện trở đòi hỏi phải tính toán chính xác dựa trên các ứng dụng và yêu cầu an toàn cụ thể.
• Bảo vệ bằng cầu chì: Đóng vai trò là biện pháp bảo vệ bổ sung, cầu chì ngay lập tức ngắt mạch trong trường hợp có lỗi, cắt nguồn để ngăn chặn các nguồn gây cháy tiềm ẩn.

Nhiều loại rào cản Zener khác nhau tồn tại để đáp ứng các nhu cầu ứng dụng khác nhau:

• Rào cản một kênh: Được thiết kế để truyền tín hiệu đơn giản với cực tính dương hoặc âm, phù hợp với các mạch nối đất.
• Rào cản hai kênh: Tương tự, xử lý các tín hiệu đơn giản với cực tính dương hoặc âm cho các mạch nối đất trong khi xử lý hai tín hiệu đồng thời.
• Rào cản có điốt phản hồi: Được thiết kế đặc biệt cho các vòng lặp dòng điện 4-20mA, cung cấp khả năng kiểm soát dòng điện chính xác và phản hồi tín hiệu.
• Rào cản tín hiệu AC hoặc Bipolar: Truyền các tín hiệu xoay chiều hoặc lưỡng cực trong các mạch nối đất.
• Rào cản kết nối hình sao: Sử dụng cấu hình kết nối hình sao để tăng cường an toàn và độ tin cậy.

Dòng MM 7… đại diện cho các giao diện an toàn nội tại đơn giản được thiết kế đặc biệt để bảo vệ các mạch điện trong các khu vực nguy hiểm dễ nổ. Việc nối đất mạch thích hợp với điện trở dưới 1 ohm là rất cần thiết cho hoạt động chính xác của chúng.

INJBB 7028+ đóng vai trò là rào cản an toàn nội tại cho điện áp hoặc dòng điện cực tính dương, có bao bì P12. Thiết bị một kênh này cung cấp các kết nối sau:

• 1: + đầu vào/đầu ra
• 7: + đầu vào/đầu ra (Ex, khu vực nguy hiểm)
• 3, 4, 5, 6, 9: GND (tiếp đất)

Các ứng dụng bao gồm:

• Đầu ra tương tự khu vực nguy hiểm: Điều khiển van, cảm biến vị trí hoặc cấp nguồn cho các thiết bị báo hiệu quang/âm thanh ở những vị trí nguy hiểm.
• Đầu vào tương tự khu vực nguy hiểm: Truyền tín hiệu điện từ các khu vực nguy hiểm, bao gồm điốt quang hoặc thiết bị có nguồn điện độc lập.
• Đầu vào nhị phân/đầu vào điện trở khu vực nguy hiểm: Đo điện trở của thiết bị khu vực nguy hiểm như cảm biến nhiệt độ hoặc chiết áp, hoặc truyền tín hiệu nhị phân từ rơ le OC, đầu ra TTL và thiết bị CMOS.

INJBB 7048+ hoạt động như một rào cản an toàn nội tại cho đầu ra tương tự hai kênh cực tính dương với sơ đồ kết nối giống như 7028+. Các ứng dụng của nó phản ánh các ứng dụng của rào cản một kênh nhưng đáp ứng các yêu cầu hai kênh.

Được thiết kế cho tín hiệu AC hoặc lưỡng cực, INJBB 7055+ có bao bì P12 hoặc P17 (với cầu chì có thể thay thế) và cung cấp:

• 1: + đầu vào/đầu ra 1
• 2: + đầu vào/đầu ra 2
• 7: + đầu vào/đầu ra 1 (Ex, khu vực nguy hiểm)
• 8: + đầu vào/đầu ra 2 (Ex, khu vực nguy hiểm)
• 3, 4, 5, 6, 9: GND (tiếp đất)

Rào cản này hỗ trợ:

• Đầu ra tương tự khu vực nguy hiểm: Điều khiển hoặc cấp nguồn cho các mạch điện biến đổi như tín hiệu âm thanh/video, hệ thống điều khiển tần số/pha hoặc động cơ servo đơn hướng lưỡng cực.
• Đầu vào tương tự khu vực nguy hiểm: Truyền tín hiệu điện biến đổi bao gồm dữ liệu âm thanh/video, đầu ra cảm biến rung hoặc tín hiệu thiết bị an toàn.
• Đầu ra điện trở ba dây: Đo điện trở ba dây từ các thiết bị khu vực nguy hiểm như cảm biến nhiệt độ, cảm biến vị trí hoặc chiết áp.

Việc lựa chọn và triển khai rào cản Zener thích hợp đòi hỏi phải xem xét nhiều yếu tố:

• Môi trường ứng dụng: Các tình huống khác nhau đòi hỏi các loại và thông số rào cản cụ thể.
• Đặc tính tín hiệu: Việc lựa chọn rào cản phải phù hợp với các loại tín hiệu được truyền (tương tự, kỹ thuật số, AC, v.v.).
• Xếp hạng an toàn: Rào cản phải tuân thủ các yêu cầu phân loại khu vực nguy hiểm.
• Lắp đặt và bảo trì: Việc tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn và quy định đảm bảo hoạt động đáng tin cậy.

Là công nghệ an toàn nội tại trưởng thành và đáng tin cậy, rào cản Zener được sử dụng rộng rãi trong các ngành dầu khí, hóa chất, khai thác mỏ, dược phẩm và các ngành công nghiệp có nguy cơ nổ khác. Việc lựa chọn và ứng dụng đúng cách của chúng làm giảm đáng kể các rủi ro về an toàn đồng thời đảm bảo an ninh hoạt động.