Div 2/Zone 2 防爆級工業電腦認證系列之四 ── 火花來源：使用者操作介面電路能量要求

本文作者：UL 工程部 Ada Shen
文章發布日期：2021-01-07

防爆領域中，「工業電腦」 被視為 Division 2/Zone 2 產品類別中的代表。此專題的第四單元持續鎖定火花來源，我們談到當使用者操作工業電腦時，經常需要透過人機介面的控制，此動作會觸發內部電路能量變化，而引起火花風險。在 Division 2/Zone2 的評估中，將會對這一類電路進行分析，評估其產生的火花能量。透過本文，我們將為大家簡單介紹此類電路的評估。由於操作人機介面電路的能量設計是防爆認證中的一個技術門檻，若能熟悉這一部分的要求，並在產品設計初期導入，將能大幅提升認證效率。

Division 2/Zone 2 設備操作人機介面常見的火花來源

工業電腦的常見人機操作介面一般包含了鍵盤、各類按鍵、觸控式螢幕，以及各類讀卡介面…等等。 當操作這些介面控制項目，通常目的是為了觸發內部電路 make/break 元件，因此往往會伴隨火花產生的風險。為驗證此類火花的能量是否會引燃周遭環境的危險物質，我們即需要對電路能量進行評估。

Division 2 和 Zone2 評估的區別

Division 2/Zone 2 操作人機介面電路能量判定方法

在此必須一提的是，不論是在 Division 2 抑或 Zone 2 的使用環境，當對電路進行評估時，皆應在通常會產生火花的每個點上，考量以下內容：

• 電容電路的放電；
• 感應電路的中斷；
• 電阻電路的間歇接通和斷開；以及
• 非易燃現場接線 (nonincendive field-wiring) 中的任何一條導線的斷開或接地，或者是任意兩條導線的短路。

而對於電路能量的評估，一般會採用兩種方法：a) 火花點燃測試 (spark ignition testing)；b) 電路能量分析比較。以下我們即分別簡述：

1. 火花點燃測試 (spark ignition testing) ── 將火花試驗裝置連接到待測電路中正常工作時可以產生火花的每個點，基於 “ic” 屬於安全係數 1.0，與 CSA/UL 60079-11 本質安全電路的火花測試儀相符合。在電路正常工作條件下，火花試驗裝置透過磁碟上旋轉鎢絲線進行下列試驗，用以模擬電路閉合，旋轉過程中不得使火花試驗機腔體內試驗混合氣體點燃：
   • a) 直流電路，不少於 400 轉，正極性與反極性各為 200 轉；和
   • b) 交流電路不少於 1,000 轉。
2. 電路能量分析比較 ── 進行能量比較時，應考慮正常工作條件下的最大正常輸出電壓和最大短路電流，以及相關的電感和電容的最大計算值或測量值，與 UL/CSA/IEC/EN 60079-11 本安電路標準內的附錄參考曲線/表格中的適當值進行比較，以確定計算值或測量值低於曲線/表格中的參考值。示例如下：
   • 電阻性電路曲線 

• • 電容性電路曲線 

• • 電感性電路曲線 本質安全電路標準內的附錄參考曲線並無與此對應能量數值表格。對於感應電路曲線的限制能量部分，可以使用以下公式計算這些值：E = 0.5×L×I²。 

結語

基於工業電腦使用人機介面的特點，本文主要聚焦在介紹如何評估電路能量，使其不為潛在點燃源。由於工業電腦設計千變萬化，關於這方面的評估還是需請客戶務必結合產品實際情況來進行具體分析。 不過藉由我們的概略說明，相信客戶能粗淺地抓到其中重點：得以於產品研發階段有所應用，越能在早期導入電路能量的要求，才能避免在後期認證過程中才發現不合規範而需要重新調整設計。 Division 2/Zone 2 工業電腦的防爆認證，對於火花來源的系列評估項目，除了我們已經做的表面溫度單元、與本文電路能量外，其實尚有十分非常重要的「電路隔離」部分，我們將另闢文說明，敬請期待。 若需更多資訊或需要更多個別諮詢，歡迎立刻聯繫 UL 了解更多。

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