Différences entre une barrière Zener et un isolateur à sécurité intrinsèque
Très souvent connus sous le nom de barrières ATEX, barrières à sécurité intrinsèque ou barrières S.I., les barrières Zener et les isolateurs galvaniques à sécurité intrinsèque limitent l’énergie dans la zone dangereuse. Cependant, il existe des différences de conception notables pour chaque type de dispositif.
Qu’est-ce qu’une barrière Zener ?
Les barrières Zenner sont des dispositifs simples constitués d’un ensemble de diodes Zener, de résistances et de fusibles qui limitent la tension, le courant et la puissance des dispositifs connectés dans la zone dangereuse.
Une installation de barrière Zener typique est montrée ci-dessous.
Le principe de fonctionnement d’une barrière Zener est relativement simple. Les résistances limitent le courant entrant dans la zone dangereuse, tandis que les diodes Zener sont conductrices en cas de défaillance : elles limitent la tension et détournent le courant excédentaire vers la terre. Un fusible est présent pour protéger les diodes Zener en cas de surcharge.
Différences entre Barrières isolées vs barrières Zener.
Afin d’obtenir un fonctionnement correct et de maintenir la sécurité intrinsèque, une mise à la terre S.I. dédiée est requise et doit être installée et entretenue conformément à l’IEC 60079-14.
Cette exigence, ainsi qu’une charge de la boucle restreinte et des limitations fonctionnelles, signifient les barrières Zener ont largement été dépassées par les isolateurs galvaniques à sécurité intrinsèque.
Qu’est-ce qu’un isolateur galvanique à sécurité intrinsèque ?
La conception des isolateurs galvaniques tels que les dispositifs de la gamme PR 9000 diffère des barrières Zener.
Les deux dispositifs limitent l’énergie disponible dans la zone dangereuse. Cependant, en utilisant des composants tels que des transformateurs ou des photocoupleurs lors de la conception, il est possible d’atteindre une isolation galvanique entre l’entrée, la sortie et l’alimentation. Ceci est connu sous le nom d’isolateur galvanique à 3 ports, comme indiqué dans le graphique ci-dessous.
Des isolateurs galvaniques auto-alimentés et des isolateurs galvaniques à 2 ports sont également disponibles selon l’application.
Une installation typique d’isolateur galvanique à 3 ports à sécurité intrinsèque est montrée ci-dessous.
Étant donné que ces dispositifs comprennent une isolation galvanique, une mise à la terre S.I. dédiée n’est pas nécessaire. Ceci permet de simplifier l’installation et la maintenance par rapport aux barrières Zener.
Les isolateurs galvaniques à sécurité intrinsèque présentent également les avantages suivants :
- Charge inférieure de la boucle
- Capacité de convertir et amplifier les signaux
- Résistance améliorée au bruit et aux surtensions
Pour de plus amples informations sur les différences entre les barrières Zener et les isolateurs galvaniques à sécurité intrinsèque, consultez Barrières isolées vs barrières Zener.
Qu’est-ce qu’un équipement certifié pour zone dangereuse ?
L’équipement ou les appareils associés pour une installation dans des zones dangereuses doivent être sûrs pour l’utilisation prévue et conformes à toute méthode de protection contre les explosions utilisée.
Au sein de l’UE, un tel équipement doit être certifié ATEX.
Alors que la certification ATEX est requise en Europe, il existe également la certification IECEx qui est reconnue à l’échelle internationale dans de nombreux pays.
Bien que la certification IECEx soit largement reconnue, certaines certifications propres au pays peuvent également être requises.
Les certifications doivent être réalisées par un organisme notifié et elles démontrent la conformité aux normes et méthodes de protection applicables.
Les certificats contiennent des informations importantes relatives au produit, notamment :
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Afin d’assurer la sécurité, l’équipement certifié pour zone dangereuse doit être installé conformément aux instructions d’installation et respecter les conditions spécifiques d’utilisation mentionnées dans le certificat.
S.I. Paramètres d’entité et calcul de boucle
Un circuit à sécurité intrinsèque ou une boucle S.I. est généralement constitué(e) de 3 composants principaux qu’il est nécessaire de prendre en compte :
- Appareils à sécurité intrinsèque : dispositifs de terrain certifiés installés dans la zone dangereuse.
- Appareils associés : dispositifs installés dans la zone sûre qui communiquent avec les dispositifs de la zone dangereuse, par exemple la barrière S.I.
- Câblage de terrain : câble de connexion compatible.
La conception sécurisée de circuits à sécurité intrinsèque nécessite un calcul de « boucle S.I. ».
Les caractéristiques spécifiques ou « paramètres d’entité » sont disponibles pour chaque composant ou dispositif de la boucle. Les valeurs sont disponibles dans le certificat du produit et sur les schémas d’installation.
Le calcul de boucle S.I. simple peut ensuite être utilisé pour déterminer quels dispositifs peuvent être connectés en toute sécurité, ainsi que la longueur maximale du câble de connexion.
Les paramètres d’entité typiques pour chaque composant de la boucle sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
Les valeurs de l’appareil associé sont comparées aux valeurs correspondantes de l’appareil à sécurité intrinsèque afin de déterminer si les appareils sont compatibles. Un calcul est ensuite réalisé afin de déterminer la longueur de câble maximale en se fondant sur les valeurs de capacitance et d’inductance correspondantes.
Les exigences de boucle S.I. sont indiquées ci-dessous :
