ЖУРНАЛ СТА 4/2009

В электрических цепях, защищён ных по технологии DART, полевые уст ройства, установленные во взрыво опасной зоне, могут обеспечиваться электропитанием по условиям взрыво безопасности при потребляемой мощ ности до 50 Вт. В нормальном режиме работы электрооборудования электри ческий ток протекает без ограничения. Технология DART предусматривает об наружение на начальной стадии ава рийного режима в электрической сис теме и отключение системы до того, как выделенная энергия достигнет критичного с точки зрения безопас ности уровня (время реакции составля ет величину порядка 1,2 мкс). Основополагающим принципом DART является то, что каждое образо вание разряда приводит к формирова нию острых пиков напряжения и тока. Это явление отличается специфичес кими характеристиками, которые изве стны и могут быть использованы для выявления и контроля развития ситуа ции, способной создать проблемы во взрывоопасной зоне. В отличие от быстро переключаемых систем и сис тем, которые срабатывают при пони женных уровнях напряжения, систе мы, защищённые по технологии DART (далее — системы DART), реагируют на изменения тока, приближающиеся к критическому уровню. Таким спосо бом обнаруживаются и контролируют ся все возможные аварийные режимы, которые ведут к образованию разряда. Покажем это на конкретном приме ре (рис. 1 и 2). Разряд вызывается раз мыканием и замыканием электричес кой цепи и имеет определённые харак теристики, позволяющие установить соответствующие изменения тока и напряжения. Эти изменения выявля ются системой DART, и схема отклю чается в течение нескольких микросе кунд. Таким образом, даже при высо ких уровнях энергии разряда она ни когда не достигнет значения, при кото ром происходит воспламенение, то есть не достигнет значения воспламе няющей энергии. Время отклика ис точника питания системы DART со ставляет примерно 1,4 мкс. На рис. 1 представлены параметры изменения тока и напряжения в начальной стадии размыкания электрической цепи, а на рис. 2 приведены характеристики тока, напряжения и мощности разряда, прерванного DART. В динамических системах, подобных DART, также должны учитываться дли ны соединительных кабелей и прово дов. Информация об изменении тока (di/dt) и соответствующий сигнал от ключения от источника питания пере даются по кабелю в виде бегущей волны от места возникновения неисправнос ти к источнику питания и обратно со скоростью порядка 160 000 км/с. Вот почему длина соединительного кабеля является важным аспектом анализа бе зопасности. В данном аспекте также надо учиты вать, что сама волновая скорость, определяющая время распростране ния сигнала, зависит от накопленной в соединительном кабеле энергии, кото рая может быть выведена из электри ческой системы в аварийном режиме. В силу такой зависимости длина кабе ля оказывает существенное влияние на величину действующей мощности и влечёт соответствующие её ограниче ния (табл. 1). В качестве основных физических принципов DART можно назвать сле дующие: ● специфический электрический сиг нал формирующегося дугового раз ряда; ● волновая скорость порядка 160 000 км/с, с которой этот сигнал распространя ется по силовому кабелю; ОБ ЗОР / Т Е Х НОЛОГ ИИ 9 СТА 4/2009 www.cta.ru U, I, P I F U F P F Начальная фаза Критическая фаза Длительность разряда t F : 5 мкс…2 мс di/dt t U, I, P I F U F P F Начальная фаза Критическая фаза t Длительность разряда при использовании DART t F 5 мкс Рис. 1. Ток, напряжение и мощность разряда размыкания, который является наиболее опасным с точки зрения обеспечения искробезопасности Рис. 2. Гарантированное системой DART прерывание разряда Концепция Выходное напряжение U out Мощность P out (примерное значение) Длина кабеля Концепция DART Power 50 В постоянного тока 50 Вт 100 м 24 В постоянного тока 22 Вт 100 м 50 В постоянного тока 8 Вт 1000 м Концепция DART Fieldbus 24 В постоянного тока 8 Вт 1000 м Таблица 1 Допустимые значения выходного напряжения и мощности в системе DART при различной длине соединительного кабеля © СТА-ПРЕСС