Zasilacze na szynę DIN. Standardowe czy buforowe?
Decydując się na zakup przemysłowego zasilacza na szynę DIN niejednokrotnie zadajemy sobie pytanie: który model wybrać? Oferta handlowa tej grupy układów jest na tyle szeroka, że dobór jedynie na podstawie mocy oraz napięcia okazuje się być niewystarczający. Coraz częściej wymaga się również redundancji systemów zasilania. Jak zatem dobrać odpowiedni zasilacz wobec tylu wymagań?
Przed dokonaniem zakupu należy rozważyć kilka kwestii. Pierwszą z nich jest określenie potrzebnych parametrów oraz funkcji, co wbrew pozorom nie zawsze jest prostym zadaniem. Zasilacz przemysłowy, w odróżnieniu od standardowego, przeznaczonego do użytku domowego, powinien charakteryzować się odpornością na trudne warunki środowiskowe, znaczne wahania temperatury czy skokowe zmiany napięcia wejściowego, a także pracować w środowisku silnie zakłócanym. Wymienione aspekty wpływają bezpośrednio na sposób wykonania takiego urządzenia.
Zasilacze przemysłowe
Podczas wyboru zasilacza warto zwrócić uwagę na kilka kluczowych parametrów. Oczywiście pierwszym z nich jest odpowiednia wartość mocy oraz napięcia. Jeśli moc zasilacza będzie za mała, wówczas prąd wyjściowy będzie przekraczał wartość znamionową i nastąpi aktywacja zabezpieczenia przeciążeniowego (ang. Overload Protection) – w postaci ograniczenia stałoprądowego (ang. Constant Current Limiting), przejścia do trybu Hiccup lub całkowitego wyłączenia zasilacza.
Kupujący często zapominają, że rodzaj zabezpieczenia przeciążeniowego jest bardzo istotny w doborze obciążenia. Przykładowo jeśli odbiornik ma nieliniową charakterystykę prądowo-napięciową, wówczas podczas rozruchu może nastąpić skokowy wzrost poboru prądu, co spowoduje aktywację zabezpieczenia przeciążeniowego (jeśli nie jest ona realizowana jako ograniczenie stałoprądowe, wówczas podłączone urządzenie najprawdopodobniej nie uruchomi się). Wbrew pozorom odbiorników tego typu jest wiele – należą do nich m.in. elementy indukcyjne jak siłowniki, przekaźniki lub popularna żarówka halogenowa. W praktyce może więc dojść do sytuacji, w której przy zastosowaniu zasilacza 30 W 12 V żarówka 20 W 12 V nie zaświeci się.
Kolejnym parametrem jest sprawność zasilacza, określająca stosunek mocy wyjściowej do wejściowej wyrażony w procentach. Warto zwrócić na nią szczególną uwagę podczas zakupu, gdyż są od niej uzależnione również niektóre parametry zasilacza. Przykładowo im większa sprawność, tym mniejsze straty cieplne, co przekłada się na obniżenie temperatury wewnątrz zasilacza, a niższa temperatura wpływa na wydłużenie czasu bezawaryjnej pracy. Jest to swego rodzaju system naczyń połączonych, w których jeden parametr wpływa pośrednio na pozostałe. Warto pamiętać także o zależności między sprawnością a mocą – z dwóch zasilaczy o takim samym prądzie wyjściowym, lecz o różnych mocach, wyższą sprawność uzyska „mocniejszy”
zasilacz.
Następną ważną kwestią przy wyborze zasilacza jest dopuszczalny zakres temperatury pracy. Parametr ten jest szczególnie istotny, jeśli zasilacz miałby pracować w zmiennych warunkach środowiskowych. Jeśli zasilacz zostanie użyty w niższej temperaturze niż podana w specyfikacji, mogą wystąpić problemy z uruchomieniem, a w skrajnych przypadkach – może dojść do jego uszkodzenia. Z kolei zbyt wysoka temperatura znacznie skraca żywotność urządzenia i nieuchronnie prowadzi do uszkodzenia wewnętrznych elementów elektronicznych. Bardzo istotnym aspektem jest ponadto zależność prądu wyjściowego w funkcji temperatury. Warto dokładnie sprawdzić specyfikację techniczną, ponieważ może okazać się, że pracując w temperaturze 50 °C należy ograniczyć prąd wyjściowy do 70–80% wartości znamionowej. Takie działanie ma na celu zabezpieczenie zasilacza przed przegrzaniem.
Zasilacze przemysłowe muszą być również przystosowane do pracy w szerokim zakresie napięć wejściowych. Mowa tu nie tylko o zasilaniu jednofazowym, lecz również międzyfazowym czy trójfazowym. Te kryteria spełniają zasilacze przemysłowe marki Mean Well. W ofercie znaleźć można m.in. serię WDR o napięciu wejściowym w zakresie 180–550 V AC, serię TDR – 340–550 V AC, czy DRT – 340–550 V AC.
Dobry zasilacz cechuje się również niskim poziomem zakłóceń oraz zgodnością z szeregiem norm i certyfikatów, a ponadto ma długi okres gwarancji. Producent, deklarując zgodność produktu z normą, daje klientowi pewność, że odpowiada on najnowszym światowym standardom, a jego eksploatacja (zgodna z wytycznymi zawartymi w specyfikacji) powinna przebiegać bez jakichkolwiek problemów.
Pewnym kryterium, według którego można dokonywać podziału zasilaczy przemysłowych jest również producent. Wybierając znaną, sprawdzoną firmę, ma się gwarancję dostępu do certyfikatów oraz pełnej dokumentacji technicznej. Znana marka to również gwarancja serwisu oraz wsparcia technicznego. Warto w tym momencie wspomnieć o firmie Mean Well – jednym ze światowych liderów w dziedzinie produkcji zasilaczy impulsowych. Wśród bogatej oferty urządzeń zasilających marki Mean Well możemy znaleźć wiele serii niezawodnych zasilaczy na szynę DIN, takich jak popularne DR, MDR, dla bardziej wymagających klientów – modele EDR, NDR oraz najbardziej zaawansowane SDR i WDR.
Rys. 2. Przykładowe wykorzystanie modułu DR-RDN20
Zasilacze buforowe
Ważną rolę w systemach zasilających odgrywają również zasilacze buforowe. Chwilowy zanik napięcia podczas trwania procesu produkcyjnego może spowodować nawet kilkugodzinny przestój w zakładzie, pociągając jednocześnie za sobą straty finansowe. Z tego względu w systemach automatyki coraz częściej stosuje się również zasilacze buforowe, w celu zapewnienia ciągłości zasilania chronionych urządzeń i – co za tym idzie – ochrony przed skutkami ewentualnego zaniku napięcia. W tego typu aplikacjach znakomicie sprawdzą się urządzenia serii DR-RDN20, DR-UPS40 oraz DRC firmy Mean Well.
W przypadku zastosowania modułu DR-UPS użytkownik ma możliwość budowy systemu redundantnego zasilania z wykorzystaniem dodatkowego akumulatora oraz zasilacza. Maksymalna moc takiego systemu może wynosić maksymalnie 960 W, co jest wartością wystarczającą np. dla systemów telekomunikacyjnych czy teleinformatycznych. Przykładowy schemat takiego rozwiązania przedstawiono na rysunku 1.
Zasilacz podłączony jest równolegle z obciążeniem oraz modułem DR-UPS. W trakcie normalnej pracy urządzenie dostarcza prąd do odbiornika i jednocześnie następuje doładowywanie akumulatora. Stan pracy układu sygnalizowany jest za pomocą złącz przekaźnikowych umieszczonych w górnej części modułu, dzięki czemu operator systemu może być natychmiast powiadomiony o przełączeniu zasilania na pracę akumulatorową (ang. Battery Discharge), rozładowaniu akumulatora poniżej 21,9 V lub jego uszkodzeniu (ang. Battery Fail) oraz o prawidłowym napięciu (ang. DC Bus OK).
Schemat przedstawiony na rysunku 1 obrazuje możliwie najprostszy układ redundancji. Jeśli użytkownik ma do dyspozycji dwa niezależne źródła zasilania lub chce uniezależnić działanie systemu od ewentualnej awarii zasilacza, wówczas – stosując moduł DR-RDN20 – można jeszcze bardziej zwiększyć niezawodność przy wykorzystaniu redundancji 1+1 (zastosowanie dwóch zasilaczy, z których jeden może w razie awarii przejąć pełne obciążenie) lub 1+N (podział pewnej części obciążenia na kilka zespołów oraz zapewnienie tylko jednego zespołu rezerwowego). Schemat układu z dwoma niezależnymi zasilaczami przedstawiono na rysunku 2.
Przykładem kompleksowego rozwiązania, łączącego zasilacz oraz układ ładowania akumulatora w jednej obudowie, jest seria DRC. Oprócz wyjścia podstawowego zasilacze wyposażone są w dodatkowe wyjście do ładowania akumulatora, dzięki czemu umożliwiają użytkownikowi utworzenie systemu bezprzerwowego zasilania. Dodatkowo wbudowane zabezpieczenia przed rozładowaniem i odwrotnym podłączeniem akumulatora zwiększają bezpieczeństwo całego układu.
Modele występują w wersjach o mocy 40 W, 60 W oraz 100 W, zaś napięcia wyjściowe są dostosowane do pracy w systemach 12 V DC oraz 24 V DC. Seria DRC przeznaczona jest do systemów zabezpieczeń, awaryjnego oświetlenia, systemów alarmowych, monitoringu czy kontroli dostępu.
Podsumowanie
Temat zasilaczy przemysłowych obejmuje wiele aspektów technicznych, toteż wybór odpowiedniego rodzaju urządzenia zależy od docelowej aplikacji, w której ma być użyte. Zawsze jednak warto zwracać uwagę na kilka podstawowych parametrów, takich jak: sprawność, zakres temperatury pracy i charakterystyka obciążenia w funkcji temperatury, rodzaj wbudowanych zabezpieczeń oraz wymiary. Jeśli mimo to nie mamy pewności, czy w danej aplikacji można zastosować dany zasilacz, warto skonsultować się z doradcą technicznym, który udzieli fachowej porady.
*Tabela porównania opcji znajduje się w Miesięczniku Automatyka 9/2016
ELMARK AUTOMATYKA Sp. z o.o.
ul. Niemcewicza 76
05-075 Warszawa-Wesoła
tel. 22 773 79 37, fax 22 773 79 36
e-mail: elmark@elmark.com.pl
www.elmark.com.pl
source: Automatyka 9/2016