In Ergänzung der Ausführungen in der Kategorie Wissen, Eigensicherheit wird an einem Beispiel die Vorgehensweise beim Entwurf eines eigensicheren Stromkreises dargestellt.
Für die Auswahl und Zusammenschaltung der für die Anwendung notwendigen Betriebsmittel ist gemäß DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1): 2009-05 Explosionsfähige Atmosphäre Teil 14: Projektierung, Auswahl und Errichtung elektrischer Anlagen nach Pkt. 12.2.5 der Nachweis der Eigensicherheit zu führen.
Ein eigensicherer Stromkreis besteht grundsätzlich aus drei wesentlichen Komponenten:
Beispiel:
Ein Gasmessfühler Exmonitor soll zur Detektion toxischer Gase im Ex-Bereich eingesetzt werden. Zur Speisung und Auswertung des Messfühlers (Anbringung im Ex-Bereich) ist das Auswertegerät GMC 8022 vorgesehen (Anbringung außerhalb des Ex-Bereiches). Zur Trennung der Bereiche wird eine Zener-Barriere verwendet.
Der eigensichere Stromkreis besteht aus:
Zum Führen des Nachweises sind zunächst die in den Prüfbescheinigungen zu findenden Angaben der Quelle (U0/I0/P0) und des Verbrauchers (U1/I1/P1) erforderlich. Weiterhin sind die Angaben zur Induktivität und Kapazität für die Quelle (L0/C0), den Verbraucher (L1/C1) und das Kabel (Lc/Cc) notwendig.
Quelle
Bezeichnung | ATEX | U0 (V) | I 0 (mA) | P0 (mW) | L0 (mH) | C0 (nF) |
---|---|---|---|---|---|---|
Z787 | BAS 01 ATEX 7005 | 28 | 93 | 650 | 3,05 | 83 |
Bezeichnung | ATEX | U1 (V) | I1 (mA) | P1 (mW) | L1 (mH) | C1 (nF) |
---|---|---|---|---|---|---|
Exmonitor | BVS 03 ATEX E 384 | 28 | 93 | 660 | 0,004 | 8 |
Bezeichnung | Lc (mH) km | Cc (nF) km |
||||
---|---|---|---|---|---|---|
OZ-BL | ohne | ohne | ohne | ohne | 0,68 | 120 |
Vorgabe | Ist | Ergebnis |
---|---|---|
U0 ≤ U1 | 28 V ≤ 28 V | erfüllt |
I0 ≤ I1 | 93 mA ≤ 93 mA | erfüllt |
P0 ≤ P1 | 650 mW ≤ 660 mW | erfüllt |
L0≥ L1 + Lc | 3,05 mH ≥ 0,004 mH + 0,34 mH | erfüllt |
C0 ≥ C1 + Cc | 83 nF ≥ 8 nF + 60 nF | erfüllt |
Nachweis der Einhaltung der Betriebsspannung am Messfühler
Maximalwert des Messsignales vom Fühler: Im = 0,02 A (20 mA)
Leiterwiderstand (Kupferleitung, 2 x 500 m lang, 0,75 mm2):
RL = L/56xA=23,81 Ω
Spannungsabfall über der Messleitung bei einem Messsignal von 20 mA:
UL = RL x Im = 0,48 V
Widerstand des Messshuntes im Auswertegerät: RSh = 226 Ω gegen GND
Spannungsabfall über dem Messshunt bei einem Messsignal von 20 mA:
Ush = RSh x Im = 4,52 V
Spannungsabfall über der Zenerbarriere bei einem Messsignal von 20 mA:
Uz = 8,46 V
Versorgungsspannung vom Auswertegerätes GMC 8022: UB = 24 V
Betriebsspannung am Messfühler: Minimalwert: UF ≥ 10 V (im Alarmfall)
Nachweis:
UF = UB – UL – Ush – Uz = 24 V – 0,48 V – 4,52 V – 8,46 V = 10,54 V ˃ 10 V
Die Betriebsspannung am Messfühler liegt über dem Minimalwert von 10 V. Damit ist eine ordnungsgemäße Funktion im Normalbetrieb gewährleistet. Im Falle der Nichteinhaltung wäre ein Transmitterspeisegerät mit Hilfsenergie zu verwenden.
Erforderliche Unterlagen:
Literatur:
Pepperl + Fuchs: Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen, www.pepperl-fuchs.com
Pepperl + Fuchs: Explosionsschutz und Eigensicherheit, www.pepperl-fuchs.com
Gastautor: Dipl.-Ing. Dieter Seyfert
Dieser Artikel erscheint in unserer monatlichen Fachartikel-Reihe über ausgewählte Themen der Gaswarntechnik, Gasmesstechnik, Gebäudetechnik und Sicherheitstechnik. Sie können diese Artikel über den RSS-Button abonnieren. Eine Einbindung in fremde Webseiten ist nur ungekürzt und mit Quellenangabe und Link zu diesem Artikel gestattet.
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