Wissen / Ex-Schutz
Jeder eigensichere Stromkreis braucht beim Übergang in die ATEX-Zone ein zugehöriges Betriebsmittel. Dieser Artikel vergleicht die drei klassischen Bauformen, zeigt Alternativen wie eigensichere SPS-Ausgangskarten und Ventilsteuerbausteine — und führt den Entity-Nachweis nach EN 60079-14 am konkreten Beispiel durch.
Ein eigensicheres Feldgerät allein macht den Stromkreis nicht eigensicher. Erst das zugehörige Betriebsmittel auf der sicheren Seite — erkennbar an der Kennzeichnung in eckigen Klammern, z. B. „[Ex ia Ga] IIC“ — begrenzt Spannung, Strom und Leistung, bevor die Leitung in die Zone führt. Der formale Nachweis der Eigensicherheit erfolgt nach EN 60079-14, Abschnitt 16.
Grundlagen: Eigensicherheit (Ex ia) in ATEX-BereichenPassives Netzwerk aus Zenerdioden, Widerstand und Sicherung: Die Zenerdioden begrenzen die Spannung gegen Erde, der Widerstand den Strom, die Sicherung schützt die Dioden. Es gibt keine galvanische Trennung — das Schutzkonzept funktioniert nur mit einer niederohmigen eigensicheren Erdung.
Aktives Gerät mit galvanischer Trennung über Übertrager bzw. Optokoppler. Ex-Seite und sichere Seite sind elektrisch getrennt; das 4–20-mA-Signal wird 1:1 auf die sichere Seite übertragen. Ein Erdbezug ist für die Schutzfunktion nicht erforderlich.
Kombiniert Versorgung und Trennfunktion in einem Gerät: Es speist den schleifengespeisten 2-Leiter-Transmitter und trennt zugleich galvanisch. Damit entfällt eine separate Versorgungskomponente im Schaltschrank.
Zenerbarriere, Trennschaltverstärker und Speisegerät decken den 4–20-mA-Messkreis ab. Daneben existieren weitere zugehörige Betriebsmittel, die je nach Anwendung die bessere Wahl sind:
Viele Hersteller von Leitsystemen und Remote-I/O bieten Ein- und Ausgangskarten mit integrierter Ex-i-Trennung (Kennzeichnung in eckigen Klammern, z. B. [Ex ia Ga] IIC). Die Trennstufe sitzt dann direkt im I/O-System — separate Barrieren im Schaltschrank entfallen. Für 4–20-mA-Messkreise wie den RW65_EX_II eine platzsparende Option, wenn das Leitsystem entsprechende Karten im Programm hat. Der Entity-Nachweis bleibt identisch: Ausgangsparameter der Karte gegen Eingangsparameter des Feldgeräts.
Für das Schalten eigensicherer Verbraucher — Magnetventile, akustische Signalgeber, LED-Leuchten — gibt es Ventilsteuerbausteine: zugehörige Betriebsmittel mit eigensicherem, leistungsbegrenztem Schaltausgang. Für die Ansteuerung der DKL01-Signalleuchte sind sie unsere Hauptempfehlung: Der Baustein liefert den begrenzten Ausgangskreis, die Leuchte wird direkt angeschlossen, jede der drei Farben über einen eigenen Kanal.
Zur DKL01Der Nachweis der Eigensicherheit vergleicht die Ausgangsparameter der Trennstufe mit den Eingangsparametern des Feldgeräts (EN 60079-14, Abschnitt 16; Kabelkennwerte nach Anhang J). Am Beispiel des RW65_EX_II:
RW65_EX_II: Ui ≤ 30 V DC, Ii ≤ 100 mA, Pi ≤ 620 mW. Ci und Li sind vernachlässigbar.
Es muss gelten: Uo ≤ Ui, Io ≤ Ii, Po ≤ Pi — also Uo ≤ 30 V, Io ≤ 100 mA, Po ≤ 620 mW. Die Werte stehen im Datenblatt bzw. in der Bescheinigung des zugehörigen Betriebsmittels.
Ci plus Kabelkapazität muss unter Co bleiben, Li plus Kabelinduktivität unter Lo. Da Ci und Li beim RW65_EX_II vernachlässigbar sind, steht das gesamte Co/Lo-Budget der Trennstufe für die Leitung zur Verfügung — bei langen Leitungswegen ein praktischer Vorteil.
Der RW65_EX_II benötigt 11–30 V DC an den Klemmen. Bei Zenerbarrieren den Spannungsabfall über Endwiderstand und Leitung abziehen; bei Speisegeräten die Bürdenangabe des Datenblatts beachten.
Der Entity-Nachweis ist zu dokumentieren und Teil der Anlagendokumentation. Werden mehrere zugehörige Betriebsmittel in einem Stromkreis kombiniert, gilt EN 60079-14, Anhang H — das Ergebnis erreicht dann höchstens Schutzniveau „ib“ und ist für Zone 0 nicht mehr geeignet.
Der RW65_EX_II kann optional mit bis zu zwei eigensicheren NAMUR-Kontakten ausgestattet werden. Sie werden über eigensichere Schaltverstärker auf der sicheren Seite ausgewertet (Schnittstelle nach EN 60947-5-6) und sind von der 4–20-mA-Schleife unabhängig — typisch: ein Kontakt schaltet lokal einen Alarm, das Analogsignal geht an die Leittechnik.
Bestandsanlage mit vorhandener, überwachter IS-Erdung; Kosten im Fokus
Neuanlage ohne eigensicheres Erdungskonzept
2-Leiter-Transmitter, Versorgung wird ohnehin benötigt
Eigensichere Signalleuchte (DKL01) ansteuern
Versorgungsspannung, Leitungslänge, Ansteuerung der Signalleuchte — beim Einsatz unserer Geräte unterstützen wir bei der Auswahl der passenden Trennstufe. Allgemeine ATEX-Anlagenberatung bieten wir nicht an.
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