Искробезопасность ( IS ) — это метод защиты для безопасной эксплуатации электрооборудования в опасных зонах путем ограничения энергии, электрической и тепловой, доступной для воспламенения. В сигнальных и управляющих цепях, которые могут работать с низкими токами и напряжениями, подход искробезопасности упрощает схемы и снижает стоимость установки по сравнению с другими методами защиты. Зоны с опасной концентрацией горючих газов или пыли встречаются в таких приложениях, как нефтехимические заводы и шахты. Как дисциплина, это применение искробезопасности в приборостроении. Высокомощные цепи, такие как электродвигатели или освещение, не могут использовать методы искробезопасности для защиты.
Устройства искробезопасности можно подразделить на:
Искробезопасные устройства — это электрические устройства, имеющие подключенные цепи, которые являются искробезопасными цепями во время нахождения в опасной зоне.
Связанные устройства — это электрические устройства, которые имеют как искробезопасные, так и неискробезопасные цепи и спроектированы таким образом, что неискробезопасные цепи не могут отрицательно влиять на искробезопасные цепи. Устройство обычно
Искробезопасная цепь спроектирована таким образом, чтобы не вызывать воспламенение взрывоопасной среды ни при какой искре или тепловом воздействии при нормальной работе и указанных условиях неисправности.
При нормальном использовании электрооборудование часто создает крошечные электрические дуги (внутренние искры) в переключателях, щетках двигателя, разъемах и других местах. Компактное электрооборудование также генерирует тепло, которое при некоторых обстоятельствах может стать источником возгорания.
Существует несколько способов сделать оборудование безопасным для использования во взрывоопасных зонах. Искробезопасность (обозначается как «i» в классификациях взрывоопасности ATEX и IECEx) — один из нескольких доступных методов для электрооборудования. Подробнее см. в разделе Типы защиты .
Для портативной электроники искробезопасность является единственным реалистичным методом, который позволяет функциональному устройству быть взрывозащищенным. Устройство, которое называется «искробезопасным», было разработано таким образом, чтобы оно не могло производить тепло или искру, достаточные для воспламенения взрывоопасной среды, даже если устройство подверглось износу или было повреждено.
При проектировании искробезопасных электронных устройств необходимо учитывать ряд факторов:
Устранение искрового потенциала внутри компонентов достигается путем ограничения доступной энергии в любой данной цепи и системе в целом.
Температура при определенных неисправностях, таких как внутреннее короткое замыкание в полупроводниковом приборе, становится проблемой, поскольку температура компонента может подняться до уровня, способного воспламенить некоторые взрывоопасные газы даже при нормальном использовании.
Должны быть использованы меры безопасности, такие как ограничение тока резисторами и предохранителями, чтобы гарантировать, что ни при каких обстоятельствах компонент не достигнет температуры, которая может вызвать самовозгорание горючей атмосферы. В современных компактных электронных устройствах печатные платы часто имеют такое расстояние между компонентами, которое создает возможность возникновения дуги между компонентами, если пыль или другие твердые частицы попадут в схему, поэтому расстояние между компонентами, их размещение и изоляция становятся важными для конструкции.
Основная концепция искробезопасности заключается в ограничении доступной электрической и тепловой энергии в системе, чтобы не произошло возгорание опасной атмосферы (взрывоопасного газа или пыли). Это достигается путем обеспечения того, чтобы в опасную зону попадали только низкие напряжения и токи, и чтобы не было возможности значительного накопления энергии.
Одним из наиболее распространенных методов защиты является ограничение электрического тока с помощью последовательных резисторов (используя типы резисторов, которые всегда выходят из строя); и ограничение напряжения с помощью нескольких стабилитронов . В барьерах Зенера опасные входящие потенциалы заземляются, в барьерах гальванической изоляции нет прямой связи между цепями безопасной и опасной зоны за счет размещения слоя изоляции между ними. Стандарты сертификации для искробезопасных конструкций (в основном IEC 60079-11, но с 2015 года также IEC TS 60079-39) обычно требуют, чтобы барьер не превышал утвержденные уровни напряжения и тока с указанным повреждением ограничивающих компонентов.
Оборудование или приборы для использования в опасной зоне будут спроектированы для работы с низким напряжением и током и будут спроектированы без больших конденсаторов или индукторов, которые могут разрядиться искрой. Прибор будет подключен с использованием утвержденных методов электропроводки к панели управления в безопасной зоне, содержащей защитные барьеры. Защитные барьеры гарантируют, что при нормальной работе и при возникновении неисправностей в соответствии с уровнем защиты оборудования (EPL), даже если произойдет случайный контакт между цепью прибора и другими источниками питания, в опасную зону попадет не более утвержденного напряжения и тока.
Например, во время морских операций по перевалке , когда легковоспламеняющиеся продукты перекачиваются между морским терминалом и танкерами или баржами, необходимо постоянно поддерживать двустороннюю радиосвязь на случай, если перевалка будет остановлена по непредвиденным причинам, таким как разлив. Береговая охрана США требует, чтобы двусторонняя радиосвязь была сертифицирована как искробезопасная.
Другим примером являются искробезопасные или взрывозащищенные мобильные телефоны, используемые во взрывоопасных средах, таких как нефтеперерабатывающие заводы. Искробезопасные мобильные телефоны должны соответствовать специальным критериям конструкции батареи, чтобы получить сертификацию UL, ATEX или IECEx для использования во взрывоопасных средах.
Только правильно спроектированные, работающие от батареи , автономные устройства могут быть искробезопасными сами по себе. Другие полевые устройства и проводка являются искробезопасными только при использовании в правильно спроектированной системе IS. Требования к искробезопасным электрическим системам приведены в серии стандартов IEC 60079.
Стандарты для внутренней защиты в основном разрабатываются Международной электротехнической комиссией (МЭК), [1] но различные агентства также разрабатывают стандарты для внутренней безопасности. Агентства могут управляться правительствами или могут состоять из членов страховых компаний, производителей и отраслей, заинтересованных в стандартах безопасности. Сертифицирующие агентства позволяют производителям прикреплять этикетку или знак, чтобы указать, что оборудование было разработано в соответствии с соответствующими стандартами безопасности продукта. Примерами таких агентств в Северной Америке являются Factory Mutual Research Corporation, которая сертифицирует радиоприемники, Underwriters Laboratories (UL), которая сертифицирует мобильные телефоны, и в Канаде Канадская ассоциация стандартов . [2] В ЕС стандартом для сертификации по внутренней безопасности является стандарт CENELEC [3] EN 60079-11, и он должен быть сертифицирован в соответствии с директивой ATEX , в то время как в других странах мира соблюдаются стандарты МЭК. Для содействия мировой торговле органы по стандартизации по всему миру занимаются гармонизацией, чтобы искробезопасное оборудование, произведенное в одной стране, в конечном итоге могло быть одобрено для использования в другой без лишних дорогостоящих испытаний и документации.
