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Wird durch einen Fehler im Nicht-Ex-Bereich diese Spannung
überschritten, beginnen die Dioden zu leiten, wodurch die
Sicherung ausgelöst und ein Transfer unzulässig hoher Ener-
gie in den Ex-Bereich verhindert wird.
Die Klemmen 7 und 8 sind mit den Geräten im Nicht-Ex-
Bereich verbunden. Die einzige Bedingung, die diese Geräte
erfüllen müssen ist, dass sie keine Quellen enthalten dürfen,
deren Potenzial bezogen auf Erde größer als 250 V/253 AC
oder DC 250/253 V ist.
Die Klemmen 1 und 2 werden mit den eigensicheren Strom-
kreisen im Ex-Bereich verbunden. Aktive eigensichere
Betriebsmittel müssen, wenn sie im Ex-Bereich eingesetzt wer-
den, zertifiziert sein, es sei denn, die elektrischen Daten dieser
Geräte überschreiten keinen der Werte 1,5 V; 0,1 A; 25 mW.
Pepperl+Fuchs-Zenerbarrieren sind gekennzeichnet durch
Spannung, Widerstand und Polarität, z. B. 10 V, 50 Ohm, posi-
tive Polarität. Diese Angaben entsprechen der Zenerspannung
U
und dem Gesamtwiderstand aller Barrierekomponenten.
z
Sie stellen damit die Sicherheitskennwerte dar. Die auf dem
Ex-Bereich
Nicht-Ex-Bereich
10 µA
Last
Abbildung 1.2
Diese Abbildung zeigt eine Auswahl an Leckströmen
durch die Zenerbarrieren unter normalen Umstän-
den. Die Zenerbarrieren leiten höchstens 10 (1) µA-
Leckströme, solange die Versorgungsspannung un-
ter 25,5 V liegt. Das ist normal und hat wenig Einfluss
auf die Last. Wenn die Spannung 25,5 V überschrei-
tet, beginnen die Zenerdioden mehr Strom zu leiten.
Das kann den Laststrom und die Genauigkeit beein-
flussen. Daher wird empfohlen, eine geregelte Span-
nungsquelle einzusetzen, welche die Spannung
unter dem Wert hält, bei dem die Dioden zu leiten an-
fangen. (Zu Beispielzwecken wird eine 24 V,
300 Ohm-Barriere dargestellt.)
Pepperl+Fuchs-Zenerbarrieren weisen einen niedrigen Längs-
widerstand auf, der sich aus der Summe Widerstand R1 und
Widerstandswert der Sicherung F1 ergibt. Aufgrund des niedri-
gen Längswiderstandes kann ein versehentliches Kurzschlie-
ßen der Klemmen 1 und 2 ein Auslösen der Sicherung
bewirken. Um dies zu vermeiden, sind einige Barrieren mit
einer elektronischen Strombegrenzung lieferbar (CL-Version).
Sind die Zenerbarrieren mit einem Widerstand ausgerüstet, so
begrenzt dieser beim Kurzschluss der Anschlussleitungen im
explosionsgefährdeten Bereich oder beim Erdanschluss der an
Klemme 1 angeschlossenen Leitung den Kurzschlussstrom auf
einen sicheren Wert, die Sicherung öffnet.
Manche Barrieren sind mit einem Widerstand lieferbar, der zwi-
schen den Ausgangsklemmen angeschlossen ist. Sie werden
in 4 ... 20 mA-Transmitterkreisen eingesetzt. Der Widerstand
wandelt den Strom des eigensicheren Kreises in eine Span-
nung, die im sicheren Bereich gemessen werden kann.
Zumutbare Änderungen aufgrund technischer Verbesserungen vorbehalten.
Pepperl+Fuchs GmbH • 68301 Mannheim • Telefon +49 621 776-2222 • Telefax +49 621 776 272222 • Internet http://www.pepperl-fuchs.com
eff
50 mA
(+)
Stromver-
≤ 25,5V
24 V
sorgung
(-)
Abbildung 1.3
Betriebsanleitung Zenerbarrieren
Typenschild stehenden Werte entsprechen den bei der Zertifi-
zierung ermittelten „worst case"-Daten für U
I
ergibt sich aus der Division von U
k
R1. Es sei noch einmal darauf hingewiesen, dass diese Werte
nicht dem Arbeitsbereich der Zenerbarriere entsprechen.
Ideale Zenerdioden würden solange keinen Strom in Sperrrich-
tung zulassen, bis die Zenerspannung erreicht ist. Tatsächlich
lassen Zenerdioden einen kleinen Leckstrom zu, der um so
größer ist, je höher die angelegte Spannung ist.
Der Arbeitsbereich einer Zenerbarriere muss deshalb so fest-
gelegt werden, dass er unterhalb der Zenerspannung liegt und
den Leckstrom auf ein Minimum begrenzt. Die Zenerbarrieren
sind normalerweise so geprüft, dass bei der vorgegebenen
Spannung der Leckstrom kleiner als 10 µA ist. Diese Spannun-
gen sind im Datenblatt der entsprechenden Barriere zusam-
men mit dem Leckstrom angegeben. Sofern sich der
Leckstrom bei der angegebenen Spannung von 10 µA unter-
scheidet, ist dies gesondert vermerkt
Ex-Bereich
Nicht-Ex-Bereich
Last
Diese Abbildung zeigt, dass beim Überschreiten der ma-
ximal zulässigen Eingangs-(Versorgungs-)Spannung
der gesamte Strom durch die Zenerdioden abfließt,
ohne die explosive Umgebung zu erreichen.
Pepperl+Fuchs-Zenerbarrieren sind in vielen Anwendungen
verwendbar. Im einfachsten Fall wird eine einkanalige Barriere
mit einer Erdanbindung verwendet. In vielen Anwendungen ist
es nicht erwünscht, den eigensicheren Stromkreis direkt mit
Erde zu verbinden. Wenn der Stromkreis im Nicht-Ex-Bereich
geerdet ist, führt die Erdung des eigensicheren Stromkreises
u. U. zu Funktionsstörungen des Systems. In diesem Fall kön-
nen mit zwei oder mehr Barrieren quasi erdfreie eigensichere
Stromkreise aufgebaut werden. Diese Floating-Schaltung kann
mit 2- oder 3-kanaligen Barrieren einfach realisiert werden.
Eine doppelte Erdung eigensicherer Stromkreise ist nicht
erlaubt. Die Isolationsspannung der Leitungen und Feldgeräte,
gemessen gegen Erde, muss größer als 500 V AC sein. Die
zulässige Umgebungstemperatur der Zenerbarriere liegt zwi-
schen -20 °C ... 60 °C.
Copyright Pepperl+Fuchs, Printed in Germany
Funktionsprinzip
(U
) und I
(I
).
z
o
k
o
durch den Widerstand
z
50 mA
(+)
Stromver-
> 25,5V
24 V
sorgung
(-)
2
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