Průmyslové zdroje napájení používající technologii DCL

Napájecí zdroj je elektrické zařízení, které dodává energii do elektrické zátěže v různých podmínkách pro více spotřebičů a oborově propojená pole. Cokoli, co dodává elektrickou energii do jakéhokoli obvodu, se nazývá napájecí zdroj, protože dodává energii do obvodu.

Napájecí zdroje lze rozdělit do tří běžných typů: lineárně regulované napájecí zdroje, spínané napájecí zdroje a neregulované napájecí zdroje. Existuje ještě další druh napájení: napájecí zdroj regulovaný zbytkovým zvlněním. Zdroje vstupu, jako jsou stejnosměrné napájecí zdroje a střídavé napájecí zdroje, jsou společné u všech napájecích zdrojů. Napájecí zdroj může odčerpat různá napětí a můžete zvolit typ vstupu. Standardní napájecí zdroj obsahuje transformátor, integrované obvody regulátoru napětí, usměrňovací diody, filtry a další součásti. Obrázek 1 zobrazuje blokové schéma jednofázového střídavého napájecího zdroje (SMPS).

Průmyslové napájecí zdroje (AC-DC, AC-AC, DC-AC nebo DC-DC) napájejí průmyslová odvětví, včetně konverzí větrné energie, systémů nepřerušitelného napájení (UPS) a pohonů elektromotorů. Ve srovnání s laboratorními napájecími zdroji, které mohou nabídnout maximálně 30 Voltů, jsou tyto výkonnější. Naproti tomu napájecí zdroje na průmyslové úrovni poskytují podstatnější výkon 100 wattů a ještě více. Efektivita je klíčem k pokročilým výrobním procesům spolu s vysokým výkonem. Kliknutím here získáte další informace o průmyslovém zdroji napájení.

V těchto aplikacích pro tyto napájecí zdroje je nezbytné přepětí, vysoký náběhový proud, nadproud, tepelná ochrana a blokování podpětí. Pro stínění napájecích zdrojů před konkrétními poruchami nadproudu se používá technika řízení omezení dynamického proudu (DCL). Tento článek se zaměřuje na integrovaný průmyslový napájecí zdroj DCL, jeho výhody a několik aplikací.

Obrázek 1: Blokové schéma jednofázového AC-DC SMPS

Technologie DCL a její výhody

Koncept DCL je čerpán z obvodu omezení dynamického proudu, který přesně definuje jeho horní a dolní meze. Obvod zajišťuje pohodlné ovládání horní i dolní mezní hodnoty proudu. Normální limit pulzně-frekvenční modulace (PFM) odpovídá spodnímu limitu proudu a limit pulzně šířkové modulace (PWM) odpovídá hornímu limitu proudu. Taková implementace přináší několik výhod, například vytvoření bezchybného omezení špičkového proudu v režimech spánku a synchronizace. Limit dynamického spánkového proudu pečlivě navrženého schématu nabízí vynikající přechodovou odezvu zátěže.

Špičkové napájecí zdroje by měly fungovat spolehlivě a efektivně, a to i v náročných průmyslových prostředích. Takový výkon vyžaduje dostatečné rezervy výkonu, extrémní teploty, optimální stínění proti přechodovým napětím, vibrace a dlouhou životnost. Integrované průmyslové napájecí zdroje technologie DCL s odolnou vstupní úrovní sítě jsou imunní vůči mechanickým vlivům. Je tak zaručen spolehlivý provoz i za nepříznivých podmínek, jako jsou větrné elektrárny. Technologie DCL zajišťuje vysoké rezervy pulzů 24/7. Následující dynamický rozsah lze použít ke spuštění jističů nebo k zahájení rozběhu výkonných motorů. Například přibližně 300 procentní rezerva výkonu je k dispozici během rozběhového momentu motoru po dobu přibližně 100 ms a 150 procent po dobu přibližně 5 sekund. Pro spolehlivé vypnutí jističů vedení lze po dobu 15 ms použít dokonce 600 procent.

Tato technologie zvyšuje vysoký výkon náběhových aplikací, jako je vypínání následných jističů, a umožňuje napájecímu zdroji krátkodobě řídit vysoký náběhový proud nebo náběhový proud středního rozsahu po delší dobu. Může konfigurovat parametry vypnutí nebo trvalou ochranu proti zkratům. 2466920000 z řady PROtop společnosti 2466920000 je dobrým příkladem špičkového efektivního a spolehlivého napájecího zdroje, který je schopen fungovat i v náročných průmyslových prostředích. Produkt má vysoké rezervy výkonu a prodlouženou životnost. Poskytuje optimální ochranu proti extrémním teplotním podmínkám, přepětí a vibracím. Další informace o rozsahu průmyslového napájecího zdroje s funkcí DCL získáte kliknutím sem.

Obrázek 2: Řada 2466920000 PRO TOP1, Napájecí zdroj AC/DC pro montáž na lištu DIN, 1 výstup 960 W, 48 V, 20 A

Použití

Nyní probereme několik aplikací, kde lze snadno pochopit roli napájecího zdroje s DCL.

Spouštění stejnosměrného motoru

Výrobní stroje musí být spolehlivé i v náročných situacích. Dobrým příkladem je, když je stejnosměrný motor zapnut pro standardní událost procesu průmyslového pohonu. Typický provoz stejnosměrného motoru je charakterizován vysokými náběhovými nebo spínacími proudy určenými aplikací, které často překračují jmenovité plné zatížení. Většina stejnosměrných napájecích zdrojů není schopna nabídnout tento extra výkon pro správu náběhových proudů. Standardní řešení takového problému zahrnovalo použití nadměrného napájecího zdroje na podporu takových náběhových proudů, které nabízí spolehlivou ochranu, aby se předešlo poklesu napětí (při spuštění motoru) u všech ostatních zátěží připojených k napájení. Použití nadměrného napájecího zdroje má však určité nevýhody. Kromě nákladů navíc nadměrná dodávka zvětšuje footprint - pravděpodobný problém pro kompaktní skříně ovládacího panelu

Obrázek 3: Limit dynamického proudu zdroje PROtop magneticky vypíná spodní jistič (šedý sloupec v předchozím grafu), napájí stejnosměrné motory náběhovým proudem (bílá čára v předchozím grafu) a udržuje napětí pro ostatní zátěže.

Alternativním řešením této komplikace je použití stejnosměrného napájecího zdroje podobného technologii DCL s technologií PROtop, která zajišťuje trvalé výstupní napětí i v případě, že zátěž potřebuje šestinásobek jmenovitého proudu (na krátkou dobu) nebo 130 procent jmenovitého proudu (nepřetržitě) nebo jakoukoli hodnotu v těchto mezích. Spolehlivost zařízení je zaručena vysokými rezervami impulzů potřebnými ke spuštění motoru. Napájecí zdroj PROtop má v případě zapínacích proudů vysoké energetické rezervy, omezené na energii přenášenou do zátěže (čtverec elektrického proudu x čas), ale ne časově omezené. To znamená, že různé zátěže nebo motory s odlišnými křivkami budou požadovat svůj náběhový proud a napájecí zdroj se dynamicky přizpůsobí tak, aby pokryl každý požadavek.

Ochrana obvodu při zkratu

Dalším problémem, který je třeba vyřešit, jsou jističe aktivované ve stejnosměrných vedeních. V případě zkratu kdekoli v síti stejnosměrného napájení ochranné obvody odpojí veškeré napájení od vadného vedení, čímž ušetří zařízení připojené k chráněným vedením. Aby však tyto ochranné obvody správně fungovaly, je na krátkou dobu zapotřebí nějaké další napájení. Většina napájecích zdrojů není schopna zajistit takovou rezervu napájení navíc. Tradičním řešením bylo nainstalovat větší napájecí zdroj. Předimenzování jakéhokoli napájecího zdroje však zvyšuje jeho footprint v elektrické skříni a zvyšuje celkové náklady. Naproti tomu technologie DCL průmyslového napájecího zdroje PROtop zachovává konstantní výstupní napětí, i když tato zátěž vyžaduje šestinásobek jmenovitého proudu (na krátkou dobu), 130 procent trvalého jmenovitého proudu nebo jakoukoli jinou hodnotu v těchto mezích.

Během zkratu může technologie DCL podporovat provoz napájení, i když tento zkrat zničí automatizační systém. Limit zdroje napájení popisuje energii uloženou v interních kondenzátorech a transformátorech. Předpokládejme, že technologie DCL umožňuje napájecímu zdroji PROtop vydat veškerý dostupný proud, pokud stejnosměrná větev požaduje vysoký proud. Tento stav trvá několik milisekund, aby poskytl dostatek času a energie k ochraně provozních povinností poškozené linky. Napájecí zdroj se vrátí na jmenovitý proud, pokud je vedení nechráněno nebo je vypnuto podle volby uživatele.