Разработка и проектирование электронных систем – это длительный и обстоятельный процесс, при этом выбору источника питания для таких систем зачастую уделяется недостаточно внимания.
При существующем разнообразии электротехнического оборудования вопрос выбора источника питания является и простым, и сложным одновременно.
Расширенный диапазон входных напряжений
Источники питания серии QUINT компании Phoenix Contact отличаются широкодиапазонным входом, причем входное напряжение не нужно выставлять. Диапазон напряжений однофазных источников питания составляет 84‑264 VAC, а трехфазные блоки могут работать с напряжением от 3х320 до 3х575 В. Конечно, нормативными требованиями ограничиваются максимальные значения колебаний сети, но в реальности случается всякое, и эти источники питания продолжают функционировать даже при наличии экстремальных колебаний напряжения в сети питания.
В источниках питания с фиксированным входным диапазоном перед включением необходимо выставить переключатель в положение «115 В» или «230 В». Рассмотрим пример: входное напряжение пропускается через интегральную схему, которая определяет, какое напряжение на входе – 115 В или 230 В;
и если в питающей сети возникнут колебания напряжения, то возвратное напряжение часто считывается неправильно, и это может привести к повреждению источника питания, а возможно, и к остановке системы. В источниках питания с автоматическим выбором диапазона напряжение питания определяется автоматически, и подобные проблемы возникнуть не могут.
Еще одна особенность входных цепей источников QUINT – это возможность подключения к сети как переменного, так и постоянного тока. Например, в электроэнергетике очень часто используется схема резервирования, когда основное питание осуществляется от сети переменного тока, а резервное питание обеспечивают аккумуляторные батареи.
Компенсация кратковременных провалов напряжения
Кроме колебаний питающей сети, часто возникают ситуации, когда появляются кратковременные провалы напряжения. Импульсные источники питания компенсируют такие типы отказов за счет использования буферных конденсаторов. Конденсаторы, используемые в источниках питания QUINT Power, обеспечивают время компенсации кратковременного отказа по питанию, по меньшей мере, 20 мс, а в некоторых моделях – до 120 мс.
На ответственных производствах, где используется достаточно чувствительное к качеству питания оборудование, использовать нерегулируемые источники питания нельзя, поскольку колебания входного напряжения непосредственно сказываются на выходном напряжении.
Статический запас мощности для повышения эксплуатационной надежности систем
Еще одной особенностью источников питания QUINT является наличие функции статического резерва мощности (Power Boost). Ошибки при выборе компонентов системы или неисправность отдельных компонентов перегружают электрическую систему, что со временем может привести к системным отказам и остановке оборудования. Источники питания QUINT имеют запас мощности до 50 процентов от номинального значения. Большинство аналогичных источников либо имеют запас существенно меньший, либо он доступен только в течение очень короткого промежутка времени.
Power Boost позволит длительно работать в режиме перегрузки, при этом сигнал об этом режиме работы будет передан в систему управления, и у обслуживающего персонала будет время устранить причину. Можно привести простой пример: это постепенное увеличение потребляемого тока, которое происходит вследствие накопления грязи на регулирующих клапанах, что приводит к увеличению потребляемой ими мощности. С источником питания QUINT такая ситуация не приведет к немедленному аварийному останову оборудования, а позволит устранить проблему с минимальными потерями.
Превентивная функция мониторинга
В больших системах управления все ключевые элементы имеют сигнализацию состояния, и по мере роста и увеличения сложности системы наличие такой сигнализации становится все более важным. Превентивная функция мониторинга источников питания QUINT обеспечивает непрерывный контроль состояния выходного тока и напряжения и позволяет предупредить систему управления о возможности возникновения критической ситуации до того, как авария произошла.
Если блок питания обеспечивает ток выше номинального, значит он перешел в режим использования запаса мощности Power Boost. В этом случае блок питания, рассчитанный на 10 А, может выдавать выходной ток до 15 А. ИП и нагрузка функционируют в нормальном режиме, но предупредительный сигнал о перегрузке или, точнее, о предаварийном режиме передается в систему управления.
При дальнейшем увеличении нагрузки происходит просадка выходного напряжения источника питания, и если оно оказывается ниже порога, то формируется сигнал аварии. Чаще всего минимальное напряжение для потребителей, таких, как контроллеры, находится в диапазоне от 18 до 20 В, так что даже после снижения напряжения ниже порога сигнала аварии, который составляет 0,9 от заданного выходного напряжения, потребитель будет продолжать получать достаточное для работы напряжение питания.
Динамический запас мощности для надежного отключения автоматических выключателей
Источники питания, изготавливаемые с применением низковольтных трансформаторов, могут в случае короткого замыкания выдать большой ток, который будет достаточен для отключения автоматических выключателей в течение нескольких миллисекунд. Пришедшие им на смену источники питания с импульсными трансформаторами имеют множество преимуществ, но до сих пор они не могли выдать ток, необходимый для отключения в случае короткого замыкания дешевых, не быстродействующих, автоматических выключателей.
В источниках питания QUINT удалось совместить преимущества импульсных ИП с возможностью использования стандартных автоматических выключателей для защиты от токов КЗ. С использованием технологии селективного отключения нагрузки SFB (Selective Fuse Breaking) автоматические выключатели отключаются всего за несколько миллисекунд. Для достижения этого эффекта источник питания обеспечивает 6‑кратный резерв выходной мощности в течение 12 миллисекунд.
Устойчивость к кратковременному увеличению напряжения
Источники питания QUINT Power обеспечивают повышенную эксплуатационную надежность еще и благодаря тому, что способны выдерживать напряжение вплоть до 300 В переменного тока. Такие всплески напряжения являются типичными для асимметричных «мягких» энергосистем, где неправильно распределенная нагрузка приводит к перекосу фаз и возможному увеличению напряжения в одной из фаз. У большинства источников питания в таких случаях на входе устройства срабатывает варистор, и устройство оказывается дефектным. Что касается источника питания QUINT Power, то такие выбросы напряжения не могут его повредить.
Резервирование для обеспечения высокой отказоустойчивости системы
Высокая надежность ключевых компонентов системы для непрерывных технологических процессов является обязательным условием. Все большее распространение получает концепция избыточности основных компонентов системы, которые должны обеспечить безопасную, эффективную и, что очень важно, стабильную работу. Концепция заключается в резервировании компонентов – например, для электроснабжения необходимо использовать, по крайней мере, один дополнительный источник питания. Таким образом, если один из источников питания отказывает, то резервный продолжает подавать напряжение – единичный отказ не приводит к изменению технологического процесса.
В целях достижения более высокой степени надежности для развязки источников питания используются диодные модули. В маловероятном случае (хотя это, конечно, может произойти в любой момент) в системе может возникнуть внутреннее короткое замыкание на выходе одного из источников питания. В этом случае диодная развязка позволяет резервному источнику питания работать, несмотря на КЗ в параллельной линии, так что действительно осуществляется 100‑процентное резервирование.
Одной из новейших разработок является модуль резервирования QUINT Oring. Интеллектуальный диодный модуль позволяет выровнять небольшие отклонения напряжений (на каждый из источников распределяется ровно по 50 процентов нагрузки) и сигнализировать о возникших критических отклонениях. Одним из примеров работы такой системы может стать система резервирования питания в шкафах управления на АЭС, где особенно важны такие параметры, как заблаговременная сигнализация о неисправностях и надежное резервирование системы.
Заключение
Мы надеемся, что в данной статье удалось осветить ту часть особенностей источников питания QUINT Power, которые позволяют применять их в самых ответственных системах и производствах. Многие характеристики не имеют аналогов, поэтому компания Phoenix Contact может утверждать, что предлагает своим партнерам самые современные и инновационные решения в области электропитания оборудования.
WhatsApp
ВКонтакте
.svg)
