Was ist Eigensicherheit?

Eigensicherheit ist eine Schutztechnik, die die Energie – sowohl elektrisch als auch thermisch – in einem Stromkreis auf unterhalb der Zündschwelle der umgebenden Atmosphäre begrenzt. Im Gegensatz zu explosionsgeschützten Gehäusen konzentriert sich IS auf die Verhinderung der Zündung an der Quelle, was es ideal für Geräte mit geringer Leistung wie Sensoren, Transmittern und Handinstrumenten macht.

Schaltungsdesign-Prinzipien von IS-Instrumenten

Das Design eines eigensicheren Stromkreises erfordert eine sorgfältige Kontrolle von Energie, Fehlertoleranz und Komponentenverhalten. Zu den wichtigsten Prinzipien gehören:

1. Energiebegrenzung

• Spannung und Strom werden auf sichere Werte begrenzt (typischerweise <30 V und <100 mA).
• Gespeicherte Energie in Induktivitäten und Kondensatoren muss minimiert werden, um Funkenentladungen zu vermeiden.

2. Zener-Barrieren und galvanische Trennung

• Zener-Barrieren klemmen die Spannung und leiten überschüssige Energie zur Erde ab.
• Galvanische Trenner verwenden Transformatoren oder Optokoppler, um sichere und gefährliche Bereiche zu trennen.

3. Strombegrenzende Widerstände

• Serienwiderstände begrenzen den Fehlerstrom und leiten Energie sicher ab.

4. Komponentenauswahl

• Es werden nur zertifizierte Komponenten mit vorhersagbaren Ausfallmodi verwendet.
• Kondensatoren und Induktivitäten werden sorgfältig dimensioniert, um die Zündenergie nicht zu überschreiten.

5. Redundanz und Fehleranalyse

• Schaltungen sind so konzipiert, dass sie unter Einzel- oder Doppelfehlerbedingungen sicher bleiben.
• FMEDA (Failure Modes, Effects, and Diagnostic Analysis) wird häufig verwendet, um die Sicherheit zu validieren.

IEC 60079: Die maßgebliche Norm

Die IEC 60079-Reihe ist der internationale Maßstab für Geräte, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Insbesondere:

IEC 60079-11: Eigensicherheit „i“

• Definiert Anforderungen für IS-Geräte und -Systeme.
• Spezifiziert maximal zulässige Energie, Fehlertoleranz und Testverfahren.

IEC 60079-25: IS-Systemdesign

• Behandelt die Verbindung von IS-Geräten und zugehörigen Geräten.
• Gewährleistet die systemweite Konformität, nicht nur einzelner Komponenten.

Zertifizierung und Kennzeichnung

• Zertifizierte IS-Geräte tragen Kennzeichnungen wie Ex ia IIC T4, was Folgendes bedeutet:
• Schutzart: „ia“ (Zwei-Fehler-Toleranz)
• Gasgruppe: IIC (Wasserstoff, Acetylen)
• Temperaturklasse: T4 (max. Oberflächentemperatur ≤135 °C)

Warum es für Export und Compliance wichtig ist

Für Hersteller und Exporteure von Instrumenten – insbesondere in Sektoren wie Öl & Gas, Chemie und Keramik – ist die Einhaltung der IEC 60079 für den globalen Marktzugang unerlässlich. Eigensichere Designs erfüllen nicht nur die regulatorischen Anforderungen, sondern reduzieren auch die Installationskosten durch den Wegfall schwerer explosionsgeschützter Gehäuse.

Sicherheit als Eleganz

Im Geiste des daoistischen Designs geht es bei der Eigensicherheit darum, weniger zu tun, um mehr zu erreichen – überschüssige Energie zu entfernen, Schaltkreise zu vereinfachen und Zurückhaltung statt roher Gewalt zu vertrauen. Es ist eine stille Form des Schutzes, bei der Eleganz auf Technik trifft.