Применение устройств защиты от импульсных перенапряжений в линиях измерения температуры

скачать в формате PDF 


Одним из важнейших параметров, необходимых для оценки состояния технической системы или протекающего технологического процесса, является температура. Важность и необходимость получения объективной информации о тепловом состоянии многократно возрастает в условиях воздействия мощных импульсных перенапряжений.

В настоящее время из всего многообразия датчиков температуры в промышленности наиболее широко применяются датчики с чувствительными элементами.
tpssqzqi1casjxk34f2bbrllomgqccyr.jpg
а)                                                                       б)                                                                    в)
Рисунок 1.Конструктивное исполнение.
а) проволочного терморезистора, б) термистора, в) термопары
в виде термопар и терморезисторов (представленных проволочными терморезисторами и полупроводниковыми термисторами) (см. рис.1).

Подключение датчика температуры к измерительному устройству в зависимости от требований к точности измерений, связанной с влиянием сопротивления подводящих проводов, выполняется по двух-, трех- или четырехпроводной схеме (см. рис.2).
eps1yj5hizt9ve6725sbzdsrxnbbyq3x.jpg 
Рисунок 2. Схемы подключения:
двух- (а), трех- (б) и четырехпроводная (в).
В двухпроводной схеме влияние сопротивления подводящих проводов не устраняется, поэтому напряжение измеряется не только на чувствительном элементе, но и на соединительных проводах. Влияние сопротивления соединительных проводов в трехпроводной схеме устраняется путем компенсации напряжения, возникающего на соединительных проводах.

Применение трех- и четырехпроводной схемы подключения датчика температуры позволяет компенсировать влияние проводов на точность измерения.

В четырехпроводной схеме питание к датчику подводится с помощью одних проводов, а измерение разности потенциалов с помощью других.

Линия измерения температуры представляет собой информационную (телекоммуникационную по ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010) линию, особенностью которой является односторонняя передача информации о параметре - от датчика к измерительному устройству.

Основными источниками воздействий, которые представляют угрозу для всех информационных систем, являются грозовые разряды и коммутационные процессы в системах электропитания, а также сопутствующие им электромагнитные поля.

Ожидаемые токи в информационной линии при различных ударах молнии грозовых разрядов определены ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 (Приложение Е, таблица Е.3) и могут достигать 2 кА (форма 10/350 мкс) при прямом ударе молнии и 10 кА (форма 8/20 мкс) за счет воздействия электро-магнитного импульса грозового разряда. 

В результате воздействия импульсных перенапряжений возможен выход из строя элементов цепи измерения температуры.

Вероятная причина выхода из строя элементов приведена в таблице 1.

Таблица 1. Воздействие импульсных перенапряжений на элементы линии измерения температуры
33s0rls6fdb07gc1l2aenbtb9y2uxhxn.jpg 
Наиболее подвержено влиянию импульсных перенапряжений измерительное устройство, выполненное на базе интегральных микросхем. Источник тока, хотя и обладает большей стойкостью к действию импульсных перенапряжений, тем не менее, также требует дополнительной защиты.

Защита информационной линии должна осуществляться в соответствии с требованиями ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010, СО 153-34.21.122-2003, ГОСТ Р МЭК 62305-4-2016 путём исключения возможности прямых воздействий грозового разряда, экранирования и организации оптимальной прокладки кабеля, а также применением дополнительных устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для защиты наиболее чувствительных элементов.

Основные типы, параметры и общие требования по применению УЗИП, предназначенных для защиты информационных систем, определяются в ГОСТ IEC 61643-21-2014, ГОСТ Р 51317.4.5-99. Выбор конкретной реализации УЗИП для защищаемого оборудования осуществляется путем решения инженерной задачи с использованием исходных данных о воздействующем перенапряжении, рабочих характеристиках цепи и требуемом уровне защиты.

Защита линий измерения температуры может быть обеспечена применением уже проверенных временем УЗИП серий DTR и DTNVR.

При выборе УЗИП необходимо особо обратить внимание на то, что линия измерения температуры с применением термопары, не допускает внесения каких-либо дополнительных элементов, приводящих к затуханию информационного сигнала. Для защиты таких линий, в которых недопустимо внесение дополнительных сопротивлений, применяется DTNVR 2FM 24/90/2 G (код по каталогу 405072) (см. рис.3).

УЗИП DTNVR 2FM 24/90/2 G может применяться в качестве защиты откалиброванных модулей аналогового ввода для подключения термопар и в случае применения двухпроводной схемы подключения термодатчиков.

cfiw0my15rnd4y93d3h13aiadepuxaz9.jpg
Рисунок 3. Конструктивное исполнение и схема УЗИП DTNVR 2FM 24/90/2 G.
При различных схемах подключения датчика температуры УЗИП DTNVR 2FM 24/90/2 G следует устанавливать в соответствии со схемами, приведенной ниже (см. рис.4 и рис.5).
86ryctkjqclruia91xizzwdtf15ildlq.jpg 
Рисунок 4. Защита линии измерения температуры с применением УЗИП DTNVR 2FM 24/90/2 G
 при двухпроводной схеме подключения датчика температуры
w9ix4cyjdw024oe2wttjpimf5ya60h7p.jpg 
Рисунок 5. Защита линии измерения температуры с применением УЗИП DTNVR 2FM 24/90/2 G
 при трехпроводной (а) и четырехпроводной (б) схеме подключения датчика температуры.
При трех- и четырехпроводной схемах подключения датчика температуры в качестве УЗИП может быть применено устройство DTNVR 2/24/1,5/1500 (код по каталогу 402040), оснащенное индуктивностью в качестве согласующего элемента, или DTR 2/24/1500 (код по каталогу 400638), имеющее в качестве согласующего элемента резистор (см. рис. 6). Выбор того или иного устройства определяется допущениями к вносимому сопротивлению или индуктивности. 
gft8ji0fca1e7zudrdu46szu0lh17vfi.png 
                                                                        а)                                                                                            б)
Рисунок 6. Конструктивное исполнение и схема УЗИП
а) DTR 2/24/1500, б) DTNVR 2/24/1,5/1500.

УЗИП DTNVR 2/24/1,5/1500 или DTR 2/24/1,5/1500 могут применяться в качестве защиты при трех- или четырехпроводной схеме подключения термодатчика.
Схемы подключения УЗИП приведены на рисунке ниже (см. рис.7).
pn00h0fesn4k43c1efkjhh2k5h12d16p.png 
Рисунок 7. Защита линии измерения температуры с применением УЗИП DTNVR 2/24/1,5/1500
или DTR 2/24/1,5/1500 при трехпроводной (а) и
четырехпроводной (б) схеме подключения датчика температуры.
Для эксплуатации в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом предназначена линейка УЗИП с индексом (LT), отличительные характеристики приведены в таблице 2.
Таблица 2. Отличительные характеристики линейки УЗИП с индексом (LT).
apjzebdglalh7b2wiyhjgfbu1tu96xnu.jpg 
В случае, когда места для размещения недостаточно и на первый план выходят требования к габаритам УЗИП, лучшим решением по защите является применение новой, перспективной серии «Рубеж», обладающей меньшими размерами.

Следует обратить внимание, устройства защиты серии «Рубеж» характеризуются  меньшими величинами допустимых импульсных и разрядных токов по сравнению с сериями DTR и DTNVR, что необходимо учитывать при разработке защиты.

Для защиты линий, в которых недопустимо внесение дополнительных сопротивлений (линий измерения температуры с применением термопары), применяется УЗИП серии «Рубеж» РСТ 2БС 24/90/2 Р (код по каталогу 402 516) (см. рис.8).

0owvvimd4g2fy1gtb5a30qt7i6r2e2d4.png 
Рисунок 8. Конструктивное исполнение и схема УЗИП серии «Рубеж» РСТ 2БС 24/90/2 Р.
Первая ступень защиты данного УЗИП выполнена на газонаполненных разрядниках, вторая на TVS-диодах. Согласующий элемент между ступенями, в целях исключения затухания рабочего сигнала, отсутствует. Конструкция корпуса позволяет крепить УЗИП на DIN-рейку 35 мм.

При двухпроводной схеме подключения датчика температуры и с учетом того, что измерительное устройство наиболее подвержено влиянию импульсных перенапряжений, УЗИП следует устанавливать в соответствии со схемой (см. рис.9).
wjjg8omfj3d1fp5cabmcns4lmv9ws7yj.png 
Рисунок 9. Защита линии измерения температуры с применением УЗИП серии «Рубеж»
 РСТ  2БС 24/90/2 Р  при двухпроводной схеме подключения датчика температуры.
При трех- и четырехпроводной схемах подключения датчика температуры выполняется компенсация влияния проводников и включенных в измерительную цепь элементов на точность измерения.  Поэтому допускается применение УЗИП, имеющие в своем составе согласующие элементы, обеспечивающие надежную координацию срабатывания ступеней защиты.

В качестве УЗИП может быть применено устройство серии «Рубеж» РСТ 2/24/3 (код по каталогу 402503), оснащенное индуктивностью в качестве согласующего элемента, или серии «Рубеж» РСТ 4П 24/90/0,5 Р (код по каталогу 402517), имеющее в качестве согласующего элемента резистор (см. рис.10). Схемы подключения УЗИП приведены ниже (см. рис.11 и рис.12)
    vjrl11koal4hir14w71jdcx01vgk7l35.png
Рисунок 10. Конструктивное исполнение и схема УЗИП серии «Рубеж»
РСТ 4П 24/90/0,5 Р и РСТ 2/24/3.

50rg4fiwqi7ue2jecwva94w2ms1iveit.png 
Рисунок 11. Защита линии измерения температуры с применением УЗИП серии «Рубеж»
РСТ  2БС 24/90/2 Р или РСТ 4П 24/90/0,5 Р  при трехпроводной и четырехпроводной схеме подключения датчика температуры.
Выбор того или иного устройства определяется допущениями к вносимому сопротивлению или индуктивности.
y9cub6xu025ynh1hnageyusymx94zfec.png
Рисунок 12. Защита линии измерения температуры с применением УЗИП серии «Рубеж»
РСТ 2/24/3 при трехпроводной и четырехпроводной схеме подключения датчика температуры.
Проводники подключения датчика температуры присоединяются к УЗИП со стороны маркировки “Линия”. Защищаемая нагрузка подключается к УЗИП со стороны маркировки “Защищено”.

Размещать УЗИП следует как можно ближе к защищаемому оборудованию, на расстоянии не более 10 метров. Сопротивление заземления в точке подключения УЗИП должно быть минимальным, а проводник заземления должен быть наименьшей длинны.

УЗИП серии «Рубеж» предназначены для эксплуатации в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом и условиями эксплуатации с расширенным диапазоном температур от -60°С до +80°С. 

  • Фото:
  • Дата публикации: 13.11.2024
  • 412

Чтобы оставить комментарий или выставить рейтинг, нужно Войти или Зарегистрироваться

ООО «ДЕЛОВЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ»
Отраслевой информационно-аналитический портал, посвящённый энергетике Беларуси. Актуальные новости и события. Подробная информация о компаниях, товары и услуги.
220013
Республика Беларусь
Минск
ул. ул. Б. Хмельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЭнергоБеларусь

ЭнергоБеларусь

ЭнергоБеларусь

ЭнергоБеларусь

191611654
5
5
1
150
150