安全栅工作原理、应用及分类

安全栅，接在本质安全电路和非本质安全电路之间。将供给本质安全电路的电压电流限制在一定安全范围内的装置。安全栅又称安全限能器，是本安系统中的重要组成部分。

工作原理

模块电路将通过本安能量限制电路输入的电流或电压信号转变为0.2-1VDC后，送入模块内进行采集、放大、运算和进行抗干扰处理后，再经变压器调制成输出隔离的电流和电压信号，供后面的二次仪表或其它仪表使用。模块还需输出一个隔离的18.5∽28.5VDC电压，通过本安能量限制电路做为供给两线制变送器的工作电压。本安能量限制电路能限制大电流或高电压的危险信号窜入危险现场。

应用

安全栅的主要功能就是限制安全场所的危险能量进入危险场所，及限制送往危险场所的电压和电流。齐纳管Z用于限制电压。当回路电压接近安全限压值时，齐纳管导通，使齐纳管两端的电压始终保持在安全限压值以下。电阻R用于限制电流。当电压被限制后，适当选择电阻值，可将回路电流限制在安全限流值以下。

与齐纳安全栅相比，隔离式安全栅除具有限压与限流的作用之外，还带有电流隔离的功能。隔离栅通常由回路限能单元、电流隔离单元和信号处理单元三部分组成，回路限能单元为安全栅的核心部分。此外，辅助有用于驱动现场仪表的回路供电电路和用于仪表信号采集的检测电路。信号处理单元则根据安全栅的功能要求进行信号处理。

分类

1、齐纳式安全栅

电路中采用快速熔断器、限流电阻或限压二极管以对输入的电能量进行限制，从而保证输出到危险区的能量。

1)安装位置必须有非常可靠的接地系统，显然这样的要求是十分的苛刻并在实际工程应用中难以保证。

2)齐纳式安全栅对电源影响较大，同时也易因电源的波动而造成齐纳式安全栅的损坏。

3)由于齐纳式安全栅的电路原理需要吸收输入回路的能量，所以易造成输出不稳定。

2、隔离式安全栅

采用了将输入、输出以及电源三方之间相互电气隔离的电路结构，同时符合本安型限制能量的要求。与齐纳式安全相比，虽然价格较贵，但它性能上的突出优点却为用户应用带来了更大的受益：

1)由于采用了三方隔离方式，因此无需系统接地线路，给设计及现场施工带来极大方便。

2)对危险区的仪表要求大幅度降低，现场无需采用隔离式的仪表。

3)由于信号线路无需共地，使得检测和控制回路信号的稳定性和抗干扰能力大大增强，从而提高了整个系统的可靠性。

4)隔离式安全栅具备更强的输入信号处理能力，能够接受并处理热电偶、热电阻、频率等信号，这是齐纳式安全栅所无法做到的。

5)隔离式安全栅可输出两路相互隔离的信号，以提供给使用同一信号源的两台设备使用，并保证两设备信号不互相干扰，同时提高所连接设备相互之间的电气安全绝缘性能。