Versorgung Ex db-Betriebsmittel mit eigensicherem Ausgang - Abstand zu ERDE-Potential

  • Schaltplan:

    Ein Netztransformator, angeschlossen am geerdeten 230 V-Netz, erzeugt sekundär eine Spannung von 24 V ohne ERDE-Bezug (SELV-Netzteil). Diese 24 V (Annahme: 24 V DC, 12W) versorgen ein elektrisches Betriebsmittel in Zündschutzart Ex db in Explosionsschutzzone 1.

    Bei einem angenommenen Netztransformator-Fehlerfall könnte die 24 V-Spannung gegenüber ERDE-Potential auf 375V liegen.

    Im Ex db-Sensor wird über eine Spannungsshuntbegrenzerschaltung mit 3 x 6V-Z-Dioden ein eigensicherer Stromkreis mit linearer Kennlinie und Uo = 6V, Io = 170 mA erzeugt. Eigensicherheitsbetrachtung bei einem angenommenen Netztransformator-Fehlerfall (Netztransformator im Ex db-Raum erfüllt die eigensicheren Anforderungen der Eigensicherheitsnorm EN 60079-11: 2012 nicht):

    1. Welche Spannung kann zwischen eigensicherem Stromkreis und ERDE-Potential anliegen?
    2. Wichtigste Frage: Welchen Abstand wird zum ERDE-Potential benötigt, damit die Eigensicherheit gewährleistet ist?
      1. Nach Eigensicherheitsnorm EN 60079-11: 2012 Tabelle 5: 6 mm Luftstrecke + 3,3 mm Kriechstrecke bei 375 V-Schutzniveau?
      2. Nach Eigensicherheitsnorm EN 60079-11: 2012 Kapitel 6.2.1 (Anschlussklemmen): 3 mm?

    Bilder

    Einmal editiert, zuletzt von katzarolle (28. Mai 2024 um 20:58) aus folgendem Grund: Die Versorgung 24 V liegt an Klemmen innerhalb es Ex d-Gehäuses an. Die Ausgangswerte Uo=6V, Io=170mA liegen an Ausgangsklemmen an. Innerhalb der Schaltung gelten dann die Tabelle 5 (EN 60079-11:2012) bzw. Tabelle 7 (IEC60079-11:2023). Die Elektronik ohne galvanische Trennung und die nachfolgende Spannungsshuntbegrenzerschaltung ist in einem isolierten Elektronikbecher (> 1mm Wanddicke) eingebaut (Isoliert gegen Erdpotential).. Der Transformator ist eine SELF-Version, erfüllt die Eigensicherheitsanforderungen (an Übertrager) aber nicht. Das Kapitel der Anschlussklemmen ist Kapitel 6.3.1 der IEC60079-11:Ed. 7.0: 2023.

  • Hallo katzarolle,


    Gegenfrage: Repräsentieren die 2 Punkte in deinem Schaltbild rechts, an denen die Uo = 6 V und Io = 170 mA anliegen, auch die äußeren Anschlussklemmen des Ex db-Sensors oder sind es geräteinterne, nicht isolierte und spannungsführende Teile?


    Beste Grüße,

    Geoffrey

  • Die Versorgung 24 V liegt an Klemmen innerhalb es Ex d-Gehäuses an. Die Ausgangswerte Uo=6V, Io=170mA liegen an Ausgangsklemmen an. Innerhalb der Schaltung gelten dann die Tabelle 5 (EN 60079-11:2012) bzw. Tabelle 7 (IEC60079-11:2023). Die Elektronik ohne galvanische Trennung und die nachfolgende Spannungsshuntbegrenzerschaltung ist in einem isolierten Elektronikbecher (> 1mm Wanddicke) eingebaut (Isoliert gegen Erdpotential).. Der Transformator ist eine SELF-Version, erfüllt die Eigensicherheitsanforderungen (an Übertrager) aber nicht. Das Kapitel der Anschlussklemmen ist Kapitel 6.3.1 der IEC60079-11:Ed. 7.0: 2023. (auch oben eingefügt)

  • Hallo katzrolle,


    Danke für dei weiteren Infos. Jetzt mal ein paar detailiertere Überlegungen:

    1. Über welches Zündschutzniveau reden wir hier; ia, ib oder ic? Je nachdem über welches Zündschutzniveau wir hier reden, stellen sich unterschiedliche Anforderungen z.B. an Trafos.

    2. Dann ist die eigensicherheitsrelevante Spannung zu definieren: Wenn der SELF-Trafo nicht den Anforderungen an Netztrafos gemäß IEC 60079-11:2023, Abs. 7.8 erfüllt, ist 230 V innerhalb der Eingangsschaltung im Ex d-Gehäuse anzunehmen, da die galvanische Trennung des Trafos je nach Fehlerfall kurzgeschlossen werden kann.

    3. Trennabstände: Wenn der SELF-Trafo nicht den Anforderungen an Trafos gemäß IEC 60079-11:2023, Abs. 7.8 erfüllt,

    - ist dieser Trafo auch nicht eigensicherheitsrelevant und für die 24 V-Versorgungsspannung gelten Trennabstände einschlägiger Industriestandards.

    - sind Trennabstände (auch gegen Erde) für 230 V nach Tabelle 7 (375 V-Zeile) in der Eingangsschaltung und einzuhalten und die eigensicherheitsrelevante Bauteile, die Uo = 6V und Io = 170 mA erzeugen auch für 230 V auszulegen.

    - An den Anschlussklemmen für den eigenischeren Ausgang sind Trennabstände nach IEC 60079-11:2023, Abs. 6.3.1 einzuhalten. Beachte aber, dass du zu nicht eigensicheren Stromkreisen auch die 50 mm einhälst.


    Beste Grüße,

    Geoffrey

  • Hallo Geoffrey

    Danke für die Nachfrage, ich will es genauer spezifizieren:

    Zündschutzniveau: Ex ia; Shuntspannungsbegrenzer mit 3 Z-Dioden-Nebenschlusspfaden mit max. 6V (hatte ich vergessen zu erwähnen)

    Wie schon erwähnt, erfüllt der SELF-Trafo nicht die eigensicheren Anforderungen an Transformatoren (IEC 60079-11:2023, Abs. 7.8.).

    Dies ist eigentlich die Problematik, da wir keinen Einfluss auf den Transformator haben, und dadurch den Transformator für den schlimmsten Fall betrachten müssen. (Ausnahme: Transformator ist kein Spartransformator).

    Darum auch die Frage welche Spannung zwischen eigensicherem Stromkreis und ERDE-Potential auftreten kann und welchen Abstand die eigensicheren Stromkreis-Steckkontakte (Terminals) zu ERDE-Potential haben müssen – nach IEC 60079-11:2023 Tab. 7 für 375 V-Schutzniveau (6 mm LS; 3,3 mm KS) oder für 30 V-Schutzniveau (2 mm LS, KS) oder generell 3 mm nach IEC 60079-11:2023 Kap 6.3.1?

    Danke

    katzarolle

  • Hallo katzrolle,


    Dann sind in der Eingangsschaltung der Elektronik Trennabstände (auch gegen Erde) für 230 V nach Tabelle 7 (375 V-Zeile) einzuhalten und die eigensicherheitsrelevante Bauteile, die Uo = 6V und Io = 170 mA erzeugen, auch für 230 V auszulegen.

    An den externen Anschlussklemmen für den eigensicheren Ausgangsstromkreis sind Trennabstände nach IEC 60079-11:2023, Abs. 6.3.1 einzuhalten.

    Beachte aber, dass du zwischen eigenischeren und nicht eigensicheren Stromkreisen auch die 50 mm einhälst.


    Details können gerne mal im Rahmen einer Beauftragung erläutert werden :)

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