DE4033313A1

DE4033313A1 - Intrinsic security system

Info

Publication number: DE4033313A1
Application number: DE19904033313
Authority: DE
Inventors: Frederick L Maltby; Felix J Houvig; Leslie D Horrocks
Original assignee: Drexelbrook Controls Inc
Current assignee: Drexelbrook Controls Inc
Priority date: 1989-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1991-06-13
Also published as: GB9022831D0; CA2028028A1; GB2238191A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf elektrische Systeme, wie beispielsweise Instrumentensysteme, die in einer Umgebung betrieben werden können, die brennbare Materialien enthalten. Spezieller bezieht sich die Erfindung auf Verfahren und Vorrichtungen zum Sicherstellen, daß elektrische Energie, die einer Umgebung zugeführt wird, die brennbare Materialien enthalten, derart beschränkt wird, daß die Wahrscheinlichkeit minimiert wird, daß brennbare Materialien entzündet werden.This invention relates to electrical systems such as instrument systems in one Environment that can be operated, the flammable Materials included. The relates more specifically Invention on methods and devices for Make sure that electrical energy is one Environment is fed, the flammable materials included, is limited so that the Probability is minimized that flammable Materials are ignited.

Viele Umgebungen, wie beispielsweise in und um industrielle Verfahren, sind "Gefahrenbereiche" oder können "gefährlich" werden, beispielsweise Bereiche, in denen die Konzentration brennbarer Gase in einer Größenordnung liegt, die zu Explosionen nicht/oder zu Brand führen können. In solchen Gefahrenbereichen sind häufig auch elektrische Geräte und/oder Verkabelungen vorhanden, wie beispielsweise Geräte und Kabel für Instrumentensysteme, um industrielle Vorgänge zu überwachen und zu steuern.Many environments, such as in and around industrial processes, are "danger zones" or can become "dangerous", for example areas in where the concentration of flammable gases in one Order of magnitude, which does not / or lead to explosions Can cause fire. Are in such danger areas often also electrical devices and / or wiring such as devices and cables for Instrument systems to industrial processes monitor and control.

Es sind bereits verschiedene Lösungen entwickelt worden, um der Explosionsgefahr in solchen Bereichen Rechnung zu tragen. Ursprünglich wurden solche Geräte in schweren und teuren Metallgehäusen untergebracht und die Verkabelung lief in schweren und teuren Metallrohren, so daß eine Explosion, die durch das Gerät hervorgerufen werden könnte, auf den Innenraum des Gehäuses und des Leitungssystems beschränkt ist und nicht nach außen in die Gefahrenbereichsatmosphäre entweichen kann, um diese zu zünden. Solche EX-geschützten Systeme sind extrem teuer und unbequem, weil sie erfordern, daß der Bereich, in dem sie installiert sind, zunächst ungefährlich gemacht wird, bevor das EX-geschützte Gehäuse zu Test-, Kalibrier- oder Inspektionszwecken geöffnet wird.Various solutions have already been developed to account for the risk of explosion in such areas wear. Originally, such devices were in heavy use and expensive metal housings and the Wiring ran in heavy and expensive metal pipes, so that an explosion caused by the device could be on the interior of the case and the Pipe system is limited and not to the outside in the danger zone atmosphere can escape to this to ignite. Such EX-protected systems are extreme expensive and inconvenient because they require that the area in which they are installed, initially harmless is made before the EX-protected housing is tested, Calibration or inspection purposes is opened.

Mit dem Erscheinen der Festkörperelektronik ist es möglich geworden, Anzeige- und Steuersysteme so zu dimensionieren, daß sie mit Leistungspegeln arbeiten, die niedrig genug sind, um von Hause aus unfähig zu sein, bestimmte Gefahrenbereiche zu zünden. Solange das Energiespeichervermögen von Schaltungen, die von entsprechend begrenzten Energiequellen versorgt werden, ausreichend niedrig ist, kann ein solches Gerät nicht so viel Energie freigeben, wie notwendig ist, um gefährliche Atmosphären zu zünden, und das Gesamtsystem, einschließlich seiner Verkabelung und dem damit verbundenen elektrischen Gerät, ist daher zur Verwendung in gefährlichen Atmosphären sicher.With the appearance of solid state electronics, it is display and control systems have become possible dimension that they work with power levels, which are low enough to be incapable of being home be to ignite certain danger areas. As long as that Energy storage capacity of circuits by are supplied according to limited energy sources, Such a device cannot be sufficiently low release as much energy as is necessary to ignite dangerous atmospheres, and the overall system, including its wiring and that connected electrical device, is therefore for use safe in dangerous atmospheres.

Da Systeme jedoch nie vollkommen sind, können bei ihnen Bauelemente ausfallen, und sie werden daher so dimensioniert und gestaltet, daß sie eine gewisse Anzahl von Ereignissen tolerieren, die als Fehler im System betrachtet werden, und die noch immer die Energiepegel ausreichend niedrig halten, um eine Zündung gefährlicher Bereichsatmosphäre auszuschließen. Gemäß den allgemein akzeptierten Normen wird ein solches System als "eigensicher" für eine spezifische gefährliche Atmosphäre angesehen, wenn es jeder Kombination aus zwei Fehlern im System standhält, ohne daß dabei die Energie- und Leistungspegel über die Grenzen ansteigen, die notwendig sind, um diese gefährliche Atmosphäre zu zünden. However, since systems are never perfect, they can Components fail, and so they become dimensioned and designed so that they have a certain number tolerate of events as system errors be considered, and still the energy level keep it low enough to make ignition more dangerous Exclude area atmosphere. According to the general Such a system is accepted as a norm "intrinsically safe" for a specific dangerous Atmosphere if viewed any combination of two Resists system errors without reducing the energy and power levels rise above the limits that are necessary to this dangerous atmosphere ignite.

Es sind Eigensicherungs-"Sperren" entwickelt worden, um das Eindringen gefährlicher Spannungen und Ströme in Schaltungen zu verhindern, die eigensicher sein sollen. Solche Sperren haben einen Eingangsanschluß, der dazu bestimmt ist, mit einer Energiequelle verbunden zu werden, und einen Ausgangsanschluß, der dazu bestimmt ist, mit der eigensicheren Verdrahtung und Schaltung verbunden zu werden, eine Einrichtung zum Begrenzen der Spannung, die dem Ausgangsanschluß zugeführt werden kann, und eine Einrichtung zum Begrenzen des Stromes, der dem Ausgangsanschluß zugeführt werden kann. Solche Sperren enthalten typischerweise eine Schmelzsicherung zum Schützen der spannungs- und strombegrenzenden Bauelemente gegen einen Ausfall im Falle, daß dem Eingangsanschluß eine zu hohe Spannung zugeführt wird.Intrinsic security "locks" have been developed to the intrusion of dangerous voltages and currents into Prevent circuits that should be intrinsically safe. Such locks have an input port that goes with it is destined to be connected to an energy source and an output connector intended for this with the intrinsically safe wiring and circuit to be connected, a facility for limiting the Voltage that is supplied to the output terminal can, and a device for limiting the current, which can be fed to the output connection. Such Locks typically contain a fuse to protect the voltage and current limiting Components against failure in the event that Too high voltage is supplied to the input terminal.

Solche Sperren enthalten gewöhnlich Bauelemente, deren Ausfallarten, Anordnung und Redundanz derart gewählt sind, daß der Ausgangsanschluß als eigensicher angesehen wird. Die Schaltkreiskomponenten und die Anschlüsse werden üblicherweise als eine gehäuseumschlossene oder verkapselte Baugruppe angeboten, in der die Bauelemente, einschließlich der Sicherung, nicht zugänglich sind. Durch Einbau einer solchen Sperre in jede nichtgeerdete Leitung, die in einen gefährlichen Bereich führt, werden solche Leitungen eigensicher gemacht, sofern eigensichere Verkabelungstechniken angewandt werden und die mit diesen Leitungen verbundenen Geräte ein geeignet niedriges Energiespeicherungsvermögen haben.Such locks usually contain components whose Failure types, arrangement and redundancy selected in this way are considered that the output connection is intrinsically safe becomes. The circuit components and the connections are commonly called a case or encapsulated assembly offered in which the components, including security, are not accessible. By installing such a lock in any ungrounded Line leading into a dangerous area such lines made intrinsically safe, provided intrinsically safe cabling techniques are used and the devices connected to these lines are suitable have low energy storage capacity.

Solche Eigensicherungssperren sind jedoch teure Bauelemente, und sie können die Kosten einer eigensicheren Schaltung oder eines eigensicheren Systems erheblich beeinflussen. Dies ist speziell dann der Fall, wenn solche Systeme eine große Anzahl eigensicherer Schaltkreise beinhalten. Darüber hinaus muß die Sperre ausgetauscht werden, wenn aufgrund eines Fehlers, eines Ausfalls oder dgl. die Sicherung in der Sperre anspricht, so daß hierdurch zusätzliche Kosten und Unbequemlichkeiten entstehen. Auch weisen einige Eigensicherungssperren nicht die Möglichkeit auf, jedes Begrenzungselement einzeln zu prüfen, um sich zu vergewissern, daß die Sperre mit dem ausreichenden Maß an Redundanz voll funktionsfähig ist. Selbst bei Sperren, bei denen solche Tests durchgeführt werden können, erfordert das Testen gewöhnlich das Herausnehmen der Sperre aus der Gesamtschaltung durch das Servicepersonal, was ein ziemlich teures, zeitaufwendiges und unbequemes Verfahren ist.However, such intrinsic safety locks are expensive Components, and they can cost one intrinsically safe circuit or an intrinsically safe system significantly affect. This is especially the case if such systems have a large number of intrinsically safe Include circuits. In addition, the lock be replaced if, due to an error, one Failure or the like. The fuse in the lock appeals, so that this leads to additional costs and There are inconveniences. Some also point out Intrinsic locks do not allow everyone Boundary element to check individually to make sure that the lock is of sufficient size redundancy is fully functional. Even at Locks on which such tests are performed testing usually requires taking out the lock from the overall circuit by the Service staff which is a pretty expensive is time consuming and inconvenient procedure.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine preiswerte Eigensicherheitseinrichtung anzugeben.It is therefore an object of the invention to be an inexpensive one Specify intrinsic safety device.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Eigensicherheitseinrichtung anzugeben, die zur Verwendung mit einer großen Anzahl von Schaltungen geeignet ist.It is another object of the invention to provide a Specify intrinsic safety device for Use with a large number of circuits suitable is.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Eigensicherheitseinrichtung anzugeben, die mit einer großen Vielzahl verschiedener Geräte verwendbar ist.It is another object of the invention to provide a Specify intrinsic safety device with a large variety of different devices can be used.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Eigensicherheitseinrichtung anzugeben, die nur passive Bauelemente in den eigensicheren Leitungen verwendet.It is another object of the invention to provide a Specify intrinsic safety device that is only passive Components used in the intrinsically safe lines.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Eigensicherheitseinrichtung anzugeben, die ein von ihr durchgeleitetes Signal nicht verschlechtert. It is another object of the invention to provide a Intrinsic safety device to indicate the one of her passed signal not deteriorated.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Eigensicherheitseinrichtung anzugeben, die eine starke Auftrennung zwischen dem elektrischen Stromnetz und der von ihm versorgten Anlage in gefährlicher Umgebung erlaubt.It is another object of the invention to provide a Specify intrinsic safety device that is a strong Disconnection between the electrical grid and the plant supplied by him in a dangerous environment allowed.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Eigensicherheitseinrichtung anzugeben, die einfach und bequem ist.It is another object of the invention to provide a Intrinsic safety device to specify the simple and is comfortable.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Eigensicherheitseinrichtung anzugeben, die ohne Herausnahme aus der sie enthaltenden Installation und ohne Unterbrechung des Betriebs der Schaltungen geprüft werden kann, die von der Eigensicherheitseinrichtung geschützt werden.It is another object of the invention to provide a Specify intrinsic safety device without Removal from the installation containing them and tested without interrupting the operation of the circuits can be used by the intrinsic safety device to be protected.

In Übereinstimmung mit den vorangehend genannten Zielen enthält die Eigensicherheitseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung die Merkmale, die im Anspruch 1 beschrieben sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.In accordance with the above objectives contains the intrinsic safety device according to The present invention has the features defined in claim 1 are described. Advantageous embodiments of the Invention are the subject of further claims.

Die Erfindung und ihre Merkmale sowie ihre Vorteile werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention and its features as well as its advantages are described below with reference to the drawings explained in more detail. It shows:

Fig. 1 ein Schaltbild einer bekannten Eigensicherheitssperre; Fig. 1 is a circuit diagram of a known intrinsic safety lock;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Eigensicherungssystems nach dem Stand der Technik; Fig. 2 is a block diagram of a self-protection system according to the prior art;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Eigensicherungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 is a block diagram of a self-protection system in accordance with the present invention;

Fig. 3A und 3B bevorzugte Unterbrechereinrichtungen bzw. Strombegrenzungseinrichtungen zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung; Figs. 3A and 3B preferred interrupting devices or current limiting devices for use in the present invention;

Fig. 4 eine Unterbrecherschaltung, die in dem System nach der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist, und Fig. 4 is a circuit breaker which can be used in the system of the present invention, and

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, die Einrichtungen zum Prüfen gewisser Schutzelemente enthält. Fig. 5 is a block diagram of an embodiment of the invention, which includes devices for testing certain protective elements.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Eigensicherungssperre, die in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik dazu verwendet wird, eine einzelne Leitung zu schützen, die dazu gedacht ist, in einen gefährlichen Bereich zu laufen. Die Sperre enthält einen Eingangsanschluß 24, der zur Verbindung mit einer Stromquelle verbunden ist, und einen Ausgangsanschluß 26, der dazu bestimmt ist, mit der in den gefährlichen Bereich führenden Verkabelung und Schaltung verbunden zu werden. Die Sperre enthält redundante Zehnerdioden 20 und 22 zum Begrenzen der Spannung, die am Ausgangsanschluß 26 angeboten werden könnte, wenn Fehlerzustände am Eingangsanschluß 24 auftreten, wie beispielsweise Überspannungen und/oder Überströme. Der Widerstand 18 dient dazu, den am Ausgangsanschluß 26 verfügbaren Maximalstrom zu begrenzen. Die Schmelzsicherung 14 ist dazu vorgesehen, den Ausgang und die Schutzschaltung der Sperre vom Eingang abzutrennen, wenn an der Sperre Hochstromzustände auftreten, und die Widerstände 12 und 16 dienen dazu, den Strom zu begrenzen und dadurch die Erwärmung der Zehnerdioden 20 und 22 unter Fehlerbedingungen in dem Zeitintervall vor dem Durchbrennen der Sicherung 14 zu begrenzen. Die Sperre enthält redundante Verbindungen 28 und 30, die dazu bestimmt sind, mit eigensicherer Erde verbunden zu werden, die in Übereinstimmung mit den eigensicheren Verkabelungspraktiken mit der zentralen Erdleitung der Anlage durch eine redundante, geschützte Verkabelung verbunden werden, die einen Widerstand von max. 1 O hat. Die Bauelemente der Eigensicherungssperre, einschließlich der Sicherung 14, sind gewöhnlich gehäuseumschlossen oder verkapselt, um absichtliche oder versehentliche Manipulationen auszuschließen, die die Fähigkeit der Sperre, den Ausgangsanschluß eigensicher zu machen, beeinträchtigen könnten. Ein eingegebener Fehlerzustand erfordert daher im allgemeinen einen Austausch der Gesamtsperre, was ein teurer und unbequemer Vorgang ist. Weil außerdem der Widerstand 18 erforderlich ist, um den am Ausgang verfügbaren Strom zu begrenzen, wenn die Maximalspannung über der Zehnerdiode 22 bei Fehlerzuständen anliegt, vermindern die zusätzlichen Widerstandsgrößen der Widerstände 12 und 16 den Widerstand, der der Verkabelung oder den installierten Vorrichtungen unter normalen Betriebszuständen zugeordnet werden kann. Dies kann beispielsweise die Leiterlänge und die physikalische Trennung zwischen der Sperre und einer angeschlossenen Anlage in ungeeigneter Weise begrenzen. Figure 1 shows a schematic of an intrinsic safety lock used in accordance with the prior art to protect a single line which is intended to run into a hazardous area. The barrier includes an input port 24 which is connected to a power source and an output port 26 which is intended to be connected to the hazardous area wiring and circuitry. The barrier includes redundant tens diodes 20 and 22 to limit the voltage that could be offered at the output port 26 if fault conditions occur at the input port 24 , such as overvoltages and / or overcurrents. The resistor 18 serves to limit the maximum current available at the output terminal 26 . The fuse 14 is provided to isolate the barrier output and protection circuit from the input when high current conditions occur at the barrier, and resistors 12 and 16 serve to limit the current and thereby heat the tens diodes 20 and 22 under fault conditions in FIG limit the time interval before the fuse 14 blows. The lock contains redundant connections 28 and 30 , which are designed to be connected to intrinsically safe earth, which, in accordance with intrinsically safe cabling practices, are connected to the central earth line of the installation by means of redundant, protected cabling which has a resistance of max. 1 O has. The intrinsic safety lock components, including fuse 14 , are typically encased or encapsulated to prevent deliberate or accidental tampering that could affect the lock's ability to intrinsically safe the output port. An entered fault condition therefore generally requires the entire lock to be replaced, which is an expensive and inconvenient process. In addition, because resistor 18 is required to limit the current available at the output when the maximum voltage across zener diode 22 is present in the event of fault conditions, the additional resistances of resistors 12 and 16 reduce the resistance of the wiring or the installed devices under normal operating conditions can be assigned. For example, this can unsuitably limit the conductor length and the physical separation between the barrier and a connected system.

Fig. 2 zeigt ein typisches bekanntes System einer eigensicheren Schaltung im Gefahrenbereich. Mehrere Geräte 46a, 46b, . . . 46n sollen in einem Gefahrenbereich angeordnet werden, und sie werden über Leitungen 44a, 44b, . . . 44n versorgt und angesteuert. Solche Geräte können beispielsweise Sender, Wandler, Anzeigegeräte und dgl. sein. Typischerweise soll ein solches Gerät in einem Gefahrenbereich erforderlich sein, um den Zustand von Prozessen und Materialien in dem Gefahrenbereich zu überwachen oder zu steuern. Solche Geräte sind häufig Wandler oder andere Vorrichtungen, die in einer 4-20 mA Zweidrahtschleife arbeiten, wobei dann die Leitungen 44 jeweils dem einen Leiter einer solchen Schleife entsprechen. Der andere Leiter einer solchen Zweidrahtschleife kann mit einer Sperren-geschützten Leitung oder mit einer eigensicheren Erdung verbunden sein. Fig. 2 shows a typical prior art system of an intrinsically safe circuit in the danger zone. Several devices 46 a, 46 b,. . . 46 n are to be arranged in a danger zone, and they are connected via lines 44 a, 44 b,. . . 44 n powered and controlled. Such devices can be, for example, transmitters, converters, display devices and the like. Typically, such a device should be required in a hazardous area to monitor or control the condition of processes and materials in the hazardous area. Such devices are often transducers or other devices which operate in a 4-20 mA two-wire loop, in which case the lines 44 each correspond to the one conductor of such a loop. The other conductor of such a two-wire loop can be connected to a lock-protected line or to an intrinsically safe grounding.

Die Geräte 46 in dem Gefahrenbereich werden gewöhnlich von einer Schaltung versorgt bzw. angesteuert, die sich im ungefährlichen Bereich befindet. Eine solche Schaltung enthält im allgemeinen eine Stromquelle 40, gewöhnlich ein mit Wechselspannung betriebenes Netzteil, das beispielsweise eine Ausgangsgleichspannung 24 V abgibt. Die Stromquelle 40 versorgt gewisse Schaltungen, die mit den Leitern oder Leitungen 44 verbunden sind und in Fig. 2 als Funktionsblock 42 dargestellt sind. Der Funktionsblock 42 kann Signalerzeugungs-, Überwachungs- oder Meßvorrichtungen, Anzeigeeinrichtungen, Multiplexschaltungen und/oder eine Vielzahl anderer Vorrichtungen enthalten, die vielfältige Funktionen ausführen, die sich auf das in dem Gefahrenbereich installierte Gerät beziehen. Wie Fig. 2 zeigt, ist ein einzelner Funktionsblock 42 mit allen Geräten und der gemeinsamen Stromquelle verbunden. Es versteht sich jedoch, daß auch mehrere solcher Funktionsblöcke vorgesehen sein können, beispielsweise jeweils einer für jedes Gerät 46 mit zugeordneter Leitung 44.The devices 46 in the hazardous area are usually supplied or controlled by a circuit which is located in the non-hazardous area. Such a circuit generally includes a current source 40 , usually an AC power supply that provides, for example, a 24 V DC output. The current source 40 supplies certain circuits which are connected to the conductors or lines 44 and are shown in FIG. 2 as function block 42 . Function block 42 may include signal generating, monitoring, or measuring devices, indicators, multiplexers, and / or a variety of other devices that perform various functions related to the device installed in the hazardous area. As shown in FIG. 2, a single function block 42 is connected to all devices and the common power source. However, it goes without saying that a plurality of such function blocks can also be provided, for example one for each device 46 with an associated line 44 .

Die Stromversorgung 40 kann mit einer weiteren oder Hilfsschaltung 50 verbunden sein, die nicht mit den Geräten 46 verbunden oder auf diese bezogen ist. In dem System nach Fig. 2 schützen die Sperren 48 diese Hilfsschaltung nicht und beinflussen sie auch nicht.The power supply 40 can be connected to a further or auxiliary circuit 50 , which is not connected to or related to the devices 46 . In the system of FIG. 2, locks 48 do not protect and do not affect this auxiliary circuit.

Fig. 3 zeigt ein Eigensicherungssystem nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Wie bei dem System nach Fig. 2, enthält das System nach Fig. 3 mehrere Geräte 74a, 74b, . . . 74n, die in einem Gefahrenbereich angeordnet sind und die über Leitungen 72a, 72b, . . . 72n mit elektrischer Energie versorgt werden. Wie zuvor beschrieben, können solche Geräte Anzeigegeräte, Wandler, Sender einschließlich 4 bis 20 mA Sender und dgl. sein. Die Stromversorgung für die Geräte 74 erfolgt über ein Netzteil 60, das gewöhnlich im ungefährlichen Bereich installiert ist. Fig. 3 shows an intrinsic safety system according to the preferred embodiment of the invention. As in the system according to FIG. 2, the system according to FIG. 3 contains several devices 74 a, 74 b,. . . 74 n, which are arranged in a danger zone and which are connected via lines 72 a, 72 b,. . . 72 n can be supplied with electrical energy. As previously described, such devices can be display devices, transducers, transmitters including 4 to 20 mA transmitters, and the like. The devices 74 are supplied with power via a power supply unit 60 , which is usually installed in a non-hazardous area.

Das Netzteil 60, vergleichbar dem nach Fig. 2, ist im allgemeinen ein am Wechselstromnetz betriebenes Netzteil, das eine Ausgangsgleichspannung in der Größenordnung von 24 V liefert. Mit dem Netzteil 60 ist über eine Versorgungsleitung 67a, 67b ein Funktionsblock 66 verbunden, vergleichbar dem Funktionsblock 42, der unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben worden ist, eine Signalgeneratoreinrichtung, eine Überwachungseinrichtung oder Meßvorrichtungen, Anzeigevorrichtungen, Multiplexschaltungen oder eine Vielzahl anderer Schaltungen enthalten kann, die die verschiedenartigsten Funktionen erfüllen. Im allgemeinen enthält der Funktionsblock 66 die Funktionsschnittstelle zwischen den Außengeräten 74 und der im ungefährlichen Bereich installierten Anlage, und die Versorgung der Außengeräte 74 erfolgt über die Leitungen 72. Es versteht sich, daß hier zwar ein einzelner Funktionsblock dargestellt ist, jedoch auch mehrere solcher Funktionsblöcke vorgesehen sein können, die jeweils eine oder mehrere der Leitungen und Außengeräte bedienen. Es versteht sich ferner, daß Systeme in Übereinstimmung mit der Erfindung ggf. auch ganz ohne Funktionsblock 66 auskommen können, um Energie zu den Außengeräten zu übertragen.The power supply 60 , comparable to that of FIG. 2, is generally a power supply operated on an AC network, which supplies a DC output voltage in the order of 24 V. With the power supply unit 60 , a function block 66 is connected via a supply line 67 a, 67 b, comparable to the function block 42 which has been described with reference to FIG. 2, a signal generator device, a monitoring device or measuring devices, display devices, multiplex circuits or a large number of other circuits can contain, which fulfill the most diverse functions. In general, the function block 66 contains the function interface between the outdoor units 74 and the system installed in the non-hazardous area, and the outdoor units 74 are supplied via the lines 72 . It is understood that although a single function block is shown here, several such function blocks can also be provided, each of which serves one or more of the lines and outdoor units. It also goes without saying that systems in accordance with the invention can possibly do entirely without function block 66 in order to transmit energy to the outdoor units.

Die Versorgungsleitung, die Strom zu einer Unterbrechungseinrichtung 62 und zum Funktionsblock 66 sowie einer Hilfsschaltung 64 leitet, ist im einen Abschnitt mit 67a und im anderen Abschnitt als 67b bezeichnet, um den Vergleich entsprechender Schaltungsteile in der Beschreibung von Fig. 5 zu ermöglichen. Diese Unterscheidung ist in Fig. 3 nicht erforderlich, und beide Abschnitte der Leitung werden daher gemeinsam als Versorgungsleitung 67 bezeichnet.The supply line, which conducts current to an interruption device 62 and to function block 66 and an auxiliary circuit 64 , is designated 67 a in one section and 67 b in the other section in order to enable the comparison of corresponding circuit parts in the description of FIG. 5. This distinction is not necessary in FIG. 3, and both sections of the line are therefore jointly referred to as supply line 67 .

In Übereinstimmung mit der Erfindung ist wenigstens eine Unterbrecherschaltung zwischen der Versorgungsleitung 67 und einem Leiter angeordnet, der mit eigensicherer Erdung verbunden ist. Durch die Anordnung einer solchen Unterbrecherschaltung wird die Versorgungsleitung 67 zu einem spannungsbegrenzten Leiter gemacht, und das Netzteil, das mit dem Funktionsblock 66 verbunden ist, wird zu einem spannungsbegrenzten Netzteil. Vorzugsweise, und wie in Fig. 3 gezeigt, sind mehrere solcher Unterbrecherschaltungen vorgesehen. In Fig. 3 sind drei solcher Unterbrecherschaltungen 68a, 68b und 68c vorgesehen, die jeweils einander identisch sind. Diese Unterbrecherschaltungen ermitteln die Spannung an der geschützten Versorgungsleitung 67, und wenn sie einen vorbestimmten Schwellenwert, beispielsweise 28 V, überschreiten, errichten sie einen Pfad niedriger Impedanz zwischen der geschützten Versorgungsleitung und der eigensicheren Erdung. In accordance with the invention, at least one circuit breaker is disposed between supply line 67 and a conductor connected to intrinsically safe ground. By arranging such an interrupter circuit, the supply line 67 is made a voltage-limited conductor, and the power supply that is connected to the function block 66 becomes a voltage-limited power supply. Preferably, and as shown in Fig. 3, several such interrupter circuits are provided. In Fig. 3, three such interrupter circuits 68 a, 68 b and 68 c are provided, which are each identical to one another. These interrupter circuits detect the voltage on the protected supply line 67 , and when they exceed a predetermined threshold, for example 28 V, they establish a low impedance path between the protected supply line and the intrinsically safe ground.

In Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Stromversorgungsleitung eine Stromunterbrechungseinrichtung 62, beispielsweise eine Schmelzsicherung, zwischen dem Netzteil 60 und dem Funktionsblock 66 angeordnet. Andere Stromunterbrechungseinrichtungen, wie beispielsweise ein Schalter, können ebenfalls verwendet werden. Fig. 3a zeigt eine Schmelzsicherung 63, die die bevorzugte Stromunterbrechungseinrichtung 62 nach der vorliegenden Erfindung ist.In accordance with the preferred embodiment of the invention, a power interruption device 62 , for example a fuse, is arranged in the power supply line between the power supply 60 and the function block 66 . Other power interruption devices, such as a switch, can also be used. FIG. 3a shows a fuse 63 , which is the preferred current interrupt device 62 according to the present invention.

Dementsprechend bildet in der Schaltung nach Fig. 3 die geschützte Versorgungsleitung 67, solange sie gegen das Eindringen von gefährlichen Energie- oder Spannungspegeln geschützt ist, die die Stromunterbrechungseinrichtung 62 umgehen, eine ausfallsichere Versorgung, die gegenüber der eigensicheren Erdung spannungsbegrenzt ist. Im Falle eines Überspannungs- und/oder Überstromzustandes am Netzteil 60, wie er beispielsweise durch einen kurzgeschlossenen Längstransistor im Netzteil 60 hervorgerufen werden könnte, steigt die Spannung auf der Leitung 67 nur bis zur Schwellenspannung der Überspannungsschutzschaltungen 68a, 68b und/oder 68c an. Selbst wenn zwei Überspannungsschutzschaltungen 68 fehlerhaft wären und nicht funktionieren würden, dann wäre doch noch immer die letzte Überspannungsschutzschaltung wirksam, einen Pfad niedriger Impedanz nach Erde zu bilden und die Spannung auf der Leitung 67 auf ungefährliche Pegel zu begrenzen. Jedenfalls veranlaßt dies eine Öffnung der Stromunterbrechungseinrichtung 62, wodurch die Stromversorgung des Funktionsblocks 66, der Verkabelung und der Geräte und der Überspannungsschutzschaltungen unterbrochen wird. Solange wie die Kurzschlußstromfestigkeit der Überspannungsschutzschaltung(en) größer als der Strom ist, der erforderlich ist, um die Stromunterbrechungseinrichtung 62 zu öffnen, und ihre Kurzschlußimpedanz ausreichend niedrig ist und der Widerstand der zum Netzteil 60 rückführenden elektrischen Leitung niedrig ist, bleibt die Spannung an der Leitung 67 auf eigensicheren Pegeln, selbst wenn Überspannung- und/oder Überstromfehlerzustände herrschen und zwei Überspannungsschutzschaltungen fehlerhaft sind.Accordingly, in the circuit of FIG. 3, the protected supply line 67 , as long as it is protected against the ingress of dangerous energy or voltage levels that bypass the current interruption device 62 , forms a fail-safe supply that is voltage-limited compared to the intrinsically safe grounding. In the event of an overvoltage and / or overcurrent condition on the power supply 60 , as could be caused, for example, by a short-circuited series transistor in the power supply 60 , the voltage on the line 67 only rises to the threshold voltage of the overvoltage protection circuits 68a , 68b and / or 68c at. Even if two surge protectors 68 were faulty and would not work, the last surge protector would still be effective to provide a low impedance path to ground and limit the voltage on line 67 to safe levels. In any case, this causes the power interruption device 62 to open, thereby interrupting the power supply to the functional block 66 , the cabling and the devices and the overvoltage protection circuits. As long as the short-circuit withstand current of the overvoltage protection circuit (s) is greater than the current required to open the current interrupter 62 and its short-circuit impedance is sufficiently low and the resistance of the electrical line returning to the power supply 60 is low, the voltage on the will remain Line 67 at intrinsically safe levels, even if there are overvoltage and / or overcurrent fault conditions and two overvoltage protection circuits are faulty.

Durch die eigensichere Spannungsbegrenzung an den Leitungen, die Energie zu der Außenverkabelung und den Außengeräten liefern, können diese Verkabelung und Geräte eigensicher gemacht werden, indem der Strom, der ihnen zugeführt wird, begrenzt wird. Dies wird einfach durch die Anordnung einer Strombegrenzungseinrichtung 70a, 70b, . . . 70n in jeder Leitung 72a, 72b, . . . 72n bewerkstelligt. Solche Strombegrenzer haben vorteilhafterweise einen Aufbau, der wenn ein Ausfall auftritt, dieser nach der sicheren Seite erfolgt, d. h. im vorliegenden Anwendungsfall einen geöffneten Schaltungszustand oder einen solchen hoher Impedanz anstelle eines Kurzschlußzustandes oder einen Zustand niedriger Impedanz erzeugt. Fig. 3b zeigt einen Widerstand 65, der die bevorzugte Strombegrenzungseinrichtung 70 nach der vorliegenden Erfindung ist. Metallfilm- oder Drahtwickelwiderstände sind geeignet. Die Verwendung passiver Bauelemente, wie beispielsweise Widerständen, zur Strombegrenzung minimiert die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls und insbesondere eines Ausfalls, der eine niedrige Impedanz zur Folge hat. Darüber hinaus minimieren solche passive Bauelemente jegliche Signalverschlechterung in der Strombegrenzungseinrichtung. Due to the intrinsically safe voltage limitation on the lines that supply energy to the external cabling and the outdoor units, these cabling and devices can be made intrinsically safe by limiting the current that is supplied to them. This is simply done by arranging a current limiting device 70 a, 70 b,. . . 70 n in each line 72 a, 72 b,. . . 72 n accomplished. Such current limiters advantageously have a structure which, if a failure occurs, takes place on the safe side, that is to say in the present application generates an open circuit state or such a high impedance instead of a short-circuit state or a state of low impedance. FIG. 3b shows a resistor 65, which is the preferred current-limiting device 70 according to the present invention. Metal film or wire winding resistors are suitable. The use of passive components, such as resistors, to limit the current minimizes the likelihood of a failure and in particular a failure that results in a low impedance. In addition, such passive components minimize any signal degradation in the current limiting device.

Es ist anzumerken, daß jede Außenleitung und jedes Außengerät dadurch geschützt werden, daß einfach ein billiger Widerstand in Serie mit der Leitung geschaltet wird. Indem sichergestellt wird, daß die Netzgeräte, die mit der Außenverkabelung verbunden werden, in geeigneter Weise spannungsbegrenzt sind, kann somit jede Zahl von Außenschaltungen eigensicher gemacht werden, indem einfach und billig ein Widerstand in die Leitung eingefügt wird. Dies ist speziell vorteilhaft bei Systemen, die eine große Anzahl von Außenschaltungen versorgen. Selbstverständlich versteht sich, daß übliche Eigensicherungsbetrachtungen auch auf das System nach Fig. 3 Anwendung finden, wie beispielsweise die Begrenzung der Energiespeicherfähigkeit der Leitungen 72 und der Außengeräte 74 und die Anwendung von eigensicheren Verkabelungstechniken.It should be noted that each outdoor line and outdoor unit are protected by simply placing an inexpensive resistor in series with the line. By ensuring that the power supplies connected to the outside wiring are suitably voltage limited, any number of outside circuits can be made intrinsically safe by simply and cheaply inserting a resistor into the line. This is particularly advantageous in systems that supply a large number of external circuits. It goes without saying that normal intrinsic safety considerations also apply to the system according to FIG. 3, such as, for example, the limitation of the energy storage capacity of the lines 72 and the outdoor units 74 and the use of intrinsically safe cabling techniques.

Da kein Widerstand vorgesehen ist, den Strom in den Überspannungsschutzschaltungen 68 zu begrenzen (mit Ausnahme der Innenwiderstände von Netzteil 60, Verdrahtung, Stromunterbrechungseinrichtung 62 und Überspannungsschutzschaltung selbst), werden die parasitären Wirkungen solcher Widerstände, wie sie oben unter Bezugnahme auf die Widerstände 12 und 16 der Eigensicherungssperrungen beschrieben worden sind, vermieden. Das System nach der Erfindung maximiert den für die Außenverkabelung und die Außengeräte verfügbaren Widerstand und somit die Trennung, die man unter gegebenen Umständen zwischen den Außengeräten 74 und der im ungefährlichen Bereich angeordneten Schaltung erzielen kann.Since no resistor is provided to limit the current in the overvoltage protection circuits 68 (with the exception of the internal resistances of the power supply 60 , wiring, current interrupter 62 and overvoltage protection circuit itself), the parasitic effects of such resistors become as described above with reference to the resistors 12 and 16 of intrinsic safety locks have been avoided. The system of the invention maximizes the resistance available for the outdoor wiring and outdoor units, and thus the separation that can be achieved under the given circumstances between the outdoor units 74 and the non-hazardous circuitry.

Fig. 3 zeigt weiterhin die mit dem Netzteil 60 verbundene Hilfsschaltung 64. In Übereinstimmung mit der Erfindung können weitere Schaltungen im ungefährlichen Bereich neben dem Funktionsblock 66, die den Außengeräten zugeordnet sind, vom Netzteil 60 versorgt werden. Im Falle, daß es notwendig ist, daß solche Schaltungen gegen Überspannungszustände geschützt werden, können diese Schaltungen von der geschützten Versorgungsleitung 67 aus betrieben werden, wie dargestellt. Fig. 3 shows further that connected to the power supply 60 auxiliary circuit 64. In accordance with the invention, further circuits in the non-hazardous area in addition to the function block 66 , which are assigned to the outdoor units, can be supplied by the power supply 60 . In the event that such circuits are required to be protected against overvoltage conditions, these circuits can be operated from the protected supply line 67 as shown.

Fig. 4 zeigt eine Überspannungsschutzschaltung, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist. Es versteht sich jedoch, daß viele andere Überspannungsschutzschaltungen, einschließlich der in Fig. 4, an sich bereits bekannt sind und in dem System nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Fig. 4 shows an overvoltage protection circuit that is used in conjunction with the present invention. However, it is to be understood that many other surge protection circuits, including that in Fig. 4, are already known per se and can be used in the system of the present invention.

Das kurzschließende Element der Überspannungsschutzschaltung nach Fig. 4 ist ein Thyristor (SCR) 80, der mit seinen Hauptanschlüssen mit der eigensicheren Erdung und mit der geschützten Versorgungsleitung 67 verbunden ist. Der Thyristor 80 wird durch eine Überspannungsfühlschaltung 83 gesteuert, die eine integrierte Schaltung sein kann und speziell zur Verwendung in Überspannungsschutzschaltungen dimensioniert ist. Die Fühlschaltung 83 liefert Strom am Stift 8, wenn die dem Stift 2 zugeführte Spannung eine innere Bezugsspannung überschreitet. Dementsprechend bilden die Widerstände 84 und 86 einen Spannungsteiler für die Spannung am Leiter 67, die, wenn sie zu groß wird, einen Stromfluß aus dem Stift 8 heraus erzeugt. Ein solcher Stromfluß erzeugt einen Gatestrom, der den Thyristor 80 zündet und somit das Netzteil kurzschließt. Der Widerstand 88 dient dazu, den Gatestrom des Thyristors 80 zu begrenzen, und der Widerstand 90 leitet Leckströme ab. Die Kondensatoren 92 und 94 dienen dem Störschutz, damit kurze Störübergänge die Überspannungsschutzschaltung nicht betätigen und das System sperren. Die Zehnerdiode 96 dient dem Schutz der Fühlschaltung 82 gegen Überspannung und kann dazu beitragen, daß die Sicherung im Netzteil durchbrennt, wenn Eingangsüberspannungszustände auftreten.The short-circuiting element of the overvoltage protection circuit according to FIG. 4 is a thyristor (SCR) 80 , which is connected with its main connections to the intrinsically safe ground and to the protected supply line 67 . The thyristor 80 is controlled by an overvoltage sensing circuit 83 , which can be an integrated circuit and is specially dimensioned for use in overvoltage protection circuits. Sensing circuit 83 provides current to pin 8 when the voltage supplied to pin 2 exceeds an internal reference voltage. Accordingly, resistors 84 and 86 form a voltage divider for the voltage on conductor 67 which, if it becomes too large, will cause current to flow out of pin 8 . Such a current flow generates a gate current which ignites the thyristor 80 and thus short-circuits the power supply. Resistor 88 serves to limit the gate current of thyristor 80 and resistor 90 derives leakage currents. The capacitors 92 and 94 serve to protect against interference, so that short interference transitions do not actuate the overvoltage protection circuit and block the system. The zener diode 96 serves to protect the sensing circuit 82 against overvoltage and can help the fuse in the power supply blow if input overvoltage conditions occur.

Es versteht sich, daß andere Überspannungsschutzschaltungen in dem System nach der Erfindung verwendet werden können, die Einrichtungen enthalten, um einen Pfad niedriger Impedanz zu bilden. Solche Einrichtungen können beispielsweise ein Triac oder ein Diac sein.It is understood that others Surge protection circuits in the system after the Invention can be used the facilities included to form a low impedance path. Such devices can be a triac, for example or be a diac.

Fig. 5 zeigt eine Modifikation eines Teils des Systems von Fig. 3, die es erlaubt, die Betriebsfähigkeit der Überspannungsschutzschaltungen zu prüfen und festzustellen. Das System nach Fig. 5 enthält eine Einrichtung für die Durchführung solcher Tests und Feststellungen, die man ohne Unterbrechung der normalen Funktion der Außengeräte 74, der Hilfsschaltung 64 oder der Schaltungen im Funktionsblock 66 von Fig. 3 ausführen kann und ohne die Eigensicherheit zu beeinträchtigen, die das System bietet. Um einen solchen Test auszuführen, ist eine Testschaltung mit einem Durchlaßelement 100, einem Steuerkreis 102 und mit Schaltereinrichtungen 116a bis 116c vorgesehen. Um die Betätigung der Überspannungsschutzschaltungen beim Testen ohne Öffnen der Stromunterbrechungseinrichtung 62 zu ermöglichen, was das System abschalten würde, wird das Durchlaßelement 100 in Serie mit dem Leiter 67 geschaltet. Das Durchlaßelement 100 steuert den Stromfluß zwischen dem Leiter 67a, der mit der Stromunterbrechungseinrichtung verbunden ist, und dem Leiter 106 unter der Steuerung durch die Steuerleitung 126. Das Durchlaßelement 100 kann ein Transistor sein, der mit der Steuerleitung 126 verbunden ist. Lasten, wie beispielsweise der Funktionsblock 66 und die Hilfsschaltung 64 von Fig. 3, sind mit dem Leiter 67b verbunden. Fig. 5 shows a modification of a part of the system of Fig. 3, which makes it possible to test and determine the operability of the overvoltage protection circuits. The system of FIG. 5 includes means for performing such tests and determinations which can be performed without interrupting the normal operation of the outdoor units 74 , the auxiliary circuit 64 or the circuits in the function block 66 of FIG. 3 and without compromising the intrinsic safety, that the system offers. In order to carry out such a test, a test circuit with a passage element 100 , a control circuit 102 and with switch devices 116 a to 116 c is provided. In order to enable the overvoltage protection circuits to be operated during testing without opening the current interrupter 62 , which would shut down the system, the pass element 100 is connected in series with the conductor 67 . The passage element 100 controls the current flow between the conductor 67 a, which is connected to the power interruption device, and the conductor 106 under the control of the control line 126 . Pass element 100 may be a transistor connected to control line 126 . Loads such as function block 66 and auxiliary circuit 64 of FIG. 3 are connected to conductor 67b .

Überspannungsschutzschaltungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, enthalten gewöhnlich Einrichtungen zum Vergleichen eines sich auf die überwachte Spannung beziehenden Signals mit einem Schwellenwert und zum Betätigen eines Schalters in Abhängigkeit von dem Vergleich. Solche Merkmale machen die Überspannungsschutzschaltungen zugänglich für Prüfungen, ohne die überwachte Spannung auf einen Pegel anheben zu müssen, der über der normalen Schwellenspannung der Überspannungsschutzschaltungen liegt. Obgleich es möglich wäre, Überspannungsschutzschaltungen auf diese Weise zu prüfen, würde dies doch die Prüfung der einzelnen Überspannungsschutzschaltungen sehr kompliziert machen. Wenn die Spannung des überwachten Leiters lediglich angehoben wäre, dann würde die Überspannungsschutzschaltung, die die niedrigste Schwellenspannung hat, als erste ansprechen und ein Tätigwerden der anderen Überspannungsschutzschaltungen verhindern.Surge protection circuits used in the present Invention are usually included Means for comparing yourself to the monitored voltage-related signal with a Threshold and to operate a switch in Dependence on the comparison. Make such features the overvoltage protection circuits accessible to Tests without the monitored voltage to a level having to lift that above normal Threshold voltage of the overvoltage protection circuits lies. Although it would be possible Surge protection circuits in this way too check, this would be the check of the individual Make surge protective circuits very complicated. If the voltage of the monitored conductor is only would be raised, then the Surge protection circuit, the lowest Has threshold voltage, respond first and on Action of the other surge protection circuits prevent.

Das System von Fig. 5 vermeidet diese Schwierigkeiten, indem Überspannungszustände an jeder Überspannungsschutzschaltung simuliert werden. Solche Zustände können getrennt für jede der vorhandenen Überspannungsschutzschaltungen simuliert werden, was es ermöglicht, sie einzeln zu prüfen. In dem System nach Fig. 5 enthält jede Überspannungsschutzschaltung 68a, b und c einen Eingang 114a, b bzw. c, an den ein Signal angelegt werden kann, um den Schwellenwert einzurichten, zu steuern oder zu verändern, bei dem die Überspannungsschutzschaltung ausgelöst wird. Das Prüfen der Überspannungsschutzschaltungen in Fig. 5 wird unter Steuerung durch den Steuerkreis 102 ausgeführt. Der Steuerkreis 102 kann eine Einrichtung zum Auslösen einer Prüfung, wie beispielsweise eine Zeitgebereinrichtung zum automatischen Auslösen einer Prüfung, enthalten. Der Steuerkreis 102 kann auch eine Prüfung in Abhängigkeit von einer Eingabe 130 einleiten, die beispielsweise von einer Bedienperson, einer äußeren Schaltung oder dergleichen zugeführt wird.The system of FIG. 5 avoids these difficulties by simulating overvoltage conditions on each overvoltage protection circuit. Such states can be simulated separately for each of the existing surge protection circuits, which makes it possible to test them individually. In the system of FIG. 5, each surge protection circuit 68 a, b and c includes an input 114 a, b and c, respectively, to which a signal can be applied to set, control or change the threshold at which the surge protection circuit is triggered becomes. The overvoltage protection circuits in FIG. 5 are checked under the control of the control circuit 102 . The control circuit 102 may include a device for triggering a test, such as a timer device for automatically triggering a test. The control circuit 102 can also initiate a test as a function of an input 130 , which is supplied, for example, by an operator, an external circuit or the like.

Das Testsystem nach Fig. 5 enthält eine Einrichtung zum Verändern der Eingänge 114 der Überspannungsschutzschaltungen 68. In dem System nach Fig. 5 sind diese Einrichtungen Schalter 116a, b und c, die durch den Steuerkreis 102 gesteuert werden. In der Normalposition, die in der Zeichnung dargestellt ist, verbinden die Schalter 116 die Eingänge 114 der Überspannungsschutzschaltungen 68 mit dem Leiter 120, was für die Überspannungsschutzschaltungen die normale Schwellenspannung zur Erzielung des Eigenschutzbetriebs einrichtet, die beispielsweise 28 V am überwachten Leiter 106 beträgt. Im Normalbetrieb steuert der Steuerkreis 102 auch das Durchlaßelement 100 derart, daß der Stromfluß durch dieses Element im wesentlichen ungehindert ist, indem beispielsweise ein Durchlaßtransistor im Element 100 in die Sättigung gebracht wird. Um einen Test durchzuführen, wird das Stromleitvermögen des Durchlaßelements 100 durch den Steuerkreis 102 derart gesteuert, daß es geringer ist, als der Strom, der die Stromunterbrechungseinrichtung 62 öffnen würde. Der Steuerkreis 102 bewirkt dann die Betätigung des Schalters 116, der mit der speziellen, zu testenden Überspannungsschutzschaltung verbunden ist, um dadurch den entsprechenden Steuereingang 114 mit dem Leiter 122 zu verbinden. Dies richtet eine überwachte Spannungsschwelle zur Betätigung der zu testenden Überspannungsschutzschaltung 68 ein, die geringer ist als die Spannung, die normalerweise vom Netzteil 60 zugeführt wird oder an den Leitern 67 oder 106 vorhanden ist. Wenn die geprüfte Überspannungsschutzschaltung fehlerfrei arbeitet, bewirkt die Anwesenheit einer überwachten Spannung, die höher als die Schwellenspannung ist, daß ein Pfad niedriger Impedanz über die Überspannungsschutzschaltung eingerichtet wird, d. h. zwischen dem Leiter 106 und der eigensicheren Erdung. Dies wiederum ruft einen Abfall in der Spannung am Leiter 106 hervor, der ermittelt werden kann, um anzuzeigen, daß die Überspannungsschutzschaltung ausgelöst hat. Der Detektor 104 in der Schaltung von Fig. 5 ist eine Einrichtung zum Abgeben eines Signals an den Steuerkreis 102, das für das Ansprechen einer Überspannungsschutzschaltung in der gezeigten Ausführungsform repräsentativ ist, indem es auf die Spannungsänderung am überwachten Leiter 106 anspricht. Wie dargestellt, ermittelt der Detektor 104 die Spannung am Leiter 106 gegenüber der Spannung am Leiter 67, d. h. er spricht auf die Spannung über dem Durchlaßelement 100 an. Es versteht sich jedoch, daß der Detektor 104 in gleicher Weise auch auf die Spannung am Leiter 106 gegenüber anderen Potentialen ansprechen kann oder sogar das Ansprechen der Überspannungsschutzschaltung mit Hilfe anderer Wirkungen ermitteln kann, wie beispielsweise durch Ermittlung des Stroms oder der Änderung des Stroms durch Überspannungsschutzschaltung. The test system of Fig. 5 includes a means for varying the inputs 114 of the overvoltage protection circuits 68. In the system of FIG. 5, these devices are switches 116 a, b and c, which are controlled by the control circuit 102 . In the normal position, which is shown in the drawing, the switches 116 connect the inputs 114 of the overvoltage protection circuits 68 to the conductor 120 , which establishes the normal threshold voltage for the overvoltage protection circuits to achieve the intrinsic protection operation, which is 28 V on the monitored conductor 106 , for example. In normal operation, the control circuit 102 also controls the permeable element 100 in such a way that the current flow is unhindered by this element substantially by, for example, a pass transistor is placed in the element 100 into saturation. To perform a test, the current conductance of the pass member 100 is controlled by the control circuit 102 to be less than the current that would open the current interrupter 62 . The control circuit 102 then operates the switch 116 , which is connected to the special overvoltage protection circuit to be tested, to thereby connect the corresponding control input 114 to the conductor 122 . This establishes a monitored voltage threshold for actuating the overvoltage protection circuit 68 to be tested that is less than the voltage that is normally supplied by the power supply 60 or is present on the conductors 67 or 106 . If the tested surge protection circuit is working properly, the presence of a monitored voltage higher than the threshold voltage will cause a low impedance path to be established across the surge protection circuit, ie between conductor 106 and the intrinsically safe ground. This in turn causes a drop in the voltage on conductor 106 which can be determined to indicate that the overvoltage protection circuit has tripped. The detector 104 in the circuit of FIG. 5 is a device for delivering a signal to the control circuit 102 representative of the response of an overvoltage protection circuit in the embodiment shown by responding to the voltage change on the monitored conductor 106 . As shown, detector 104 determines the voltage on conductor 106 versus the voltage on conductor 67 , ie it responds to the voltage across pass element 100 . It is understood, however, that the detector 104 can also respond to the voltage on the conductor 106 in relation to other potentials in the same way, or can even determine the response of the overvoltage protection circuit with the aid of other effects, such as, for example, by determining the current or the change in the current through the overvoltage protection circuit .

Das Auslösen der Überspannungsschutzschaltung unter den oben beschriebenen Testbedingungen bewirkt im allgemeinen, daß der Leiter 106 wirksam geerdet wird oder doch wenigstens unfähig wird, die Last zu versorgen, die von den Außengeräten, der Hilfsschaltung und anderen mit dem Leiter 67b verbundenen Einrichtungen hervorgerufen wird. Die Diode 108 und der Kondensator 112 bilden eine Einrichtung für die Aufrechterhaltung der Stromversorgung zu angeschlossenen Lasten während der Prüfungs der Überspannungsschutzschaltungen. Der Kondensator 112 wird während des normalen Systembetriebs geladen, und wenn seine Kapazität im Hinblick auf die Last und die Dauer des Testvorgangs ausreichend groß ist, dann hält er die Spannung am Leiter 67b ausreichend hoch, um einen fortgesetzten Systembetrieb während des Testvorgangs zu erlauben. Die Diode 108 ist eine Einrichtung zum Verhindern einer Entladung des Kondensators 112 durch die Überspannungsschutzschaltungen. Die Diode 108 und der Kondensator 112 bilden tatsächlich eine Hilfsstromquelle, die automatisch die Last während des Testens der Überspannungsschutzschaltungen betreibt. Dementsprechend versteht sich, daß andere Einrichtungen vorgesehen sein können, die diese Funktion übernehmen, wie beispielsweise ein getrenntes Netzteil, auf das die Last während der Prüfung der Überspannungsschutzschaltungen umgeschaltet wird.Tripping the overvoltage protection circuit under the test conditions described above generally causes the conductor 106 to be effectively grounded or at least unable to supply the load caused by the outdoor units, the auxiliary circuit and other devices connected to the conductor 67b . Diode 108 and capacitor 112 provide a means of maintaining power to connected loads while testing surge protectors. Capacitor 112 is charged during normal system operation, and if its capacitance is large enough in terms of the load and duration of the test process, then it maintains the voltage on conductor 67b high enough to allow continued system operation during the test process. The diode 108 is a device for preventing the capacitor 112 from being discharged by the overvoltage protection circuits. Diode 108 and capacitor 112 actually form an auxiliary power source that automatically operates the load during testing of the surge protectors. Accordingly, it goes without saying that other devices can be provided that perform this function, such as a separate power supply unit, to which the load is switched during the testing of the overvoltage protection circuits.

Überspannungsschutzschaltungen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, enthalten Schaltungen, bei denen der Pfad niedriger Impedanz, bei der Auslösung der Schutzschaltung eingerichtet wird, nach dem Zustand, der die Schutzschaltung ausgelöst hat, aufrechterhalten bleibt. Die Überspannungsschutzschaltung nach Fig. 4 arbeitet in dieser Weise. Sobald der Thyristor 80 gezündet worden ist, bleibt er im leitfähigen Zustand, bis der durch ihn fließende Strom im wesentlichen bis auf Null abgenommen hat. Für solche Schaltungen kann der Steuerkreis 102 Einrichtungen enthalten, die das Durchlaßelement 100 so steuern, daß der Stromleitzustand unter den Haltestrom einer Überspannungsschutzschaltung 60 vermindert wird, damit eine Rücksetzung möglich wird.Surge protection circuits usable in the present invention include circuits in which the low impedance path upon tripping the protection circuit is maintained after the condition that tripped the protection circuit. The overvoltage protection circuit of FIG. 4 operates in this manner. Once the thyristor 80 has fired, it remains in the conductive state until the current flowing through it has decreased substantially to zero. For such circuits, the control circuit 102 may include means that control the pass element 100 so that the conduction condition is reduced below the hold current of an overvoltage protection circuit 60 to allow resetting.

Solche Einrichtungen können verwendet werden bei Empfang eines Signals durch den Steuerkreis 102, das anzeigt, daß eine Überspannungsschutzschaltung als Folge eines Tests ausgelöst hat. Anschließend bewirkt der Steuerkreis 102, daß das Durchlaßelement 100 seinen normalen Leitfähigkeitszustand einnimmt, was es dem Netzteil 60 erlaubt, den Kondensator 112 wieder zu laden und die am Leiter 67b angeschlossene Last zu betreiben. Es versteht sich, daß andere Einrichtungen zum Rücksetzen der ausgelösten Überspannungsschutzschaltungen verwendet werden können, die für die speziellen, verwendeten Überspannungsschutzschaltungen geeignet sind.Such devices can be used when control circuit 102 receives a signal indicating that an overvoltage protection circuit has tripped as a result of a test. Then causes the control circuit 102 such that the permeable element 100 to assume its normal conductivity state, which allows the power supply 60 to charge the capacitor 112 again, and to operate the b connected to the conductor 67 load. It will be appreciated that other means of resetting the triggered surge protectors may be used that are appropriate for the particular surge protectors used.

Im Falle, daß der Detektor 104 dem Steuerkreis 102 innerhalb einer bestimmten Zeit nach dem Schutzschaltungstest nicht anzeigt, daß eine Schutzschaltung betätigt worden ist, wird von der betrachteten Schutzschaltung angenommen, daß sie fehlerhaft ist, und der Test wird beendet.In the event that the detector 104 does not indicate to the control circuit 102 within a certain time after the protection circuit test that a protection circuit has been actuated, the protection circuit in question is assumed to be defective and the test is ended.

Der Steuerkreis 102 kann eine Einrichtung zum Erzeugen eines Ausgangs 132 in Abhängigkeit von den Testergebnissen aufweisen. Ein solcher Ausgang kann beispielsweise eine optische Anzeige sein, ein Signal zur Übermittlung an andere Schaltungen oder dgl. The control circuit 102 can have a device for generating an output 132 depending on the test results. Such an output can be, for example, an optical display, a signal for transmission to other circuits or the like.

Der vorangehend beschriebene Testvorgang kann getrennt für jede der Überspannungsschutzschaltungen im System durchgeführt werden, das ein gesondertes Prüfen und Identifizieren fehlerhafter Überspannungsschutzschaltungen ermöglicht. Das Prüfen kann automatisch und wiederholt ausgeführt werden,um fortwährend Sicherheit über die Eigensicherungsbedingung zu erhalten, oder immer, wenn eine solche Prüfung für erforderlich gehalten wird.The test procedure described above can be separated for each of the surge protection circuits in the system be carried out, which is a separate check and Identify faulty Overvoltage protection circuits enabled. The testing can be run automatically and repeatedly to continuous security over the intrinsic safety condition to get, or whenever, such an exam for is required.

Claims

1. A system for supplying electrical energy at intrinsic safety levels to several circuits, comprising:
an earthed conductor which is set up to be connected to an intrinsically safe earth potential;
a voltage-limited power supply device for supplying electrical energy to a conductor at a voltage which is limited with respect to the ground conductor voltage, the voltage-limited power supply device having at least one overvoltage protection circuit which is connected between the voltage-limited conductor and the ground conductor; and
current limiting means disposed between each of said circuits and the voltage limited conductor to limit the flow of current from the voltage limited conductor into each of said circuits.

2. System according to claim 1, characterized in that the voltage-limited power supply device contains at least two overvoltage protection circuits.

3. System according to claim 1, characterized in that the voltage-limited power supply device three Contains surge protective circuits.

4. System according to claim 1, characterized in that the overvoltage protection circuit has a thyristor and contains an overvoltage sensing circuit, each between the voltage limited conductors and the Earth conductors are connected.

5. System according to claim 1, characterized in that the current limiting device has a resistor between each of the circuits and that voltage-limited conductor includes.

6. System according to claim 5, characterized in that the current limiting device from several Resistances exist, one resistor each between each of the circuits and the voltage-limited conductor is switched.

7. System according to claim 6, characterized in that the resistors have a structure in which a failure, that to a short or a low state Resistance leads, is unlikely.

8. System according to claim 7, characterized in that the resistors wire winding resistors or Metal film resistors are.

9. System according to claim 1, characterized in that the voltage-limited power supply device a Power supply device and a Has current interruption device between the power supply device and the voltage-limited conductor is connected to the Current flow through the power interruption device interrupt when the current has a predetermined value exceeds.

10. System according to claim 9, characterized in that the current interruption device is a fuse is.

11. A method of intrinsically securing multiple circuits that conduct electrical energy to a remote location, comprising the following steps:
Connecting each of the circuits to a power source;
Limiting the voltage of the current source with respect to an intrinsically safe earth potential by providing at least one overvoltage protection circuit which is connected between the current source and earth; and
separately limiting the current that can flow into each of the circuits from the current source.

12. The method according to claim 11, characterized in that the voltage limiting step provides includes multiple surge protection circuits that be connected between the power source and ground.

13. The method according to claim 11, characterized in that the current limiting step is the provision of a Resistance between each of the circuits and the Power source includes.

14. The method according to claim 11, characterized in that the switching step is switching through Power cut-off devices.

15. The method according to claim 14, characterized in that the power interruption device a Includes fuse.

16. Intrinsically safe system containing several Circuits that are set up with Outdoor units in a dangerous environment become a voltage limited Power supply conductor, several resistors, one of which one at a connection with the voltage-limited Power supply conductor and with its other connector connected to one of the circuits, at least two Surge protection circuits, each between the voltage-limited power supply conductor and one Are switched, which is set up with to be connected to an intrinsically safe earth potential and each of which has a facility for determining the Voltage across the surge protection circuit and a Device for generating a low impedance path over the overvoltage protection circuit if the Voltage across the overvoltage protection circuit exceeds a predetermined value.

17. System according to claim 16, characterized in that there are at least three surge protection circuits contains.

18. System according to claim 17, characterized in that it still has a power cut off device contains that with the voltage limited Power supply conductor is connected to the current flow to interrupt in the power supply conductor when the Current exceeds a predetermined size.

19. System according to claim 18, characterized in that the current interruption device is a fuse contains.