安全栅、隔离器与浪涌保护器相关知识.pdfVIP

安全栅、隔离器与浪涌保护器相关知识

一、信号隔离器、信号安全栅与浪涌保护器的定义

1、信号隔离器（Isolator）：

一般指弱电系统中的信号隔离器，保护下级信号系统不受上级系

统影响和干扰。

2、信号隔离安全栅（SafetyBarrier）：

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

的电压或电流限制在一定安全范围内的装置。安全栅是一种统称，分

为齐纳式安全栅和隔离式安全栅，隔离式安全栅简称隔离栅。

3、浪涌保护器

浪涌保护器是当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产

生尖峰电流或者发过电压时，能在极短的时间内导通分流，从而避免

浪涌对回路中其他设备的损害的电子装置。

二、信号隔离器、信号安全栅工作原理

1.信号隔离器工作原理：

首先将变送器或仪表的信号，通过半导体件调制变换，然后通过光

感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号，

同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电

源、地之间绝对独立。

2.齐纳式安全栅的工作原理：

安全栅的主要功能就是限制安全场所的危险能力进入危险场所，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。

保险丝F的作用是防止因齐纳管被长时间流过的大电流烧断而导致

回路限压失效。当超过安全限压值的电压加在回路上时，齐纳管导通，

如果没有保险丝，流经齐纳管的电流将无限上升，最终烧断齐纳管，

使回路失去限压。为确保回路限压安全，保险丝的熔断速度要比齐纳

管可能被烧断的速度快十倍。

3.隔离式信号隔离安全栅的工作原理：

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。信号处理单元根据安全栅的功能要求进行信号处理。

4、浪涌保护器的工作原理

浪涌保护器的工作原理就是通过限压或者分流避免电路中过压现象

的发生，主要由气体放电管、放电间隙、半导体、滤波器及二极管构

成。按用途分可以将浪涌保护器分为电源浪涌保护器、电流浪涌保护

器以及天馈线浪涌保护器；按工作原理可以分为电压开关型、限压型

以及组合型。

三、功能与优点

1.信号隔离器功能

（1）保护下级控制回路。

（2）消弱环境噪声对测试电路的影响。

（3）抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉冲对设备的干扰；同

时对下级设备具有限压、额流的功能是变送器、仪表、变频器、电磁

阀、PLC/DCS输入输出及通讯接口的忠实防护。

2.隔离式安全栅

（1）采用了将输入、输出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。与齐纳式安全栅相比，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：

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仪

表。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。

（3）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，这个齐纳式安全栅所无法做到的。

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，并保证两台设备信号不相互干扰，同时提高所连接

设备相互之间的电气安全绝缘性能。

3、浪涌保护器

浪涌保护器主要是对电子设备起过电保护作用，以避免雷击效应

对电子设备和用电设施产生巨大的瞬态电压而导致过压损坏。浪涌保

护器既能够防止过电压又能够分走浪涌的电流，随着工业科技的快速

发展以及防雷击等灾害的日渐重视，浪涌保护器取得了快速的发展。