Các nhà thiết kế hoặc chuyên gia xác định nguồn điện AC/DC cho tự động hóa công nghiệp, nhà máy, tòa nhà và quy trình, sản xuất và phân phối điện, cơ sở hạ tầng cũng như các ứng dụng dữ liệu và viễn thông phải đối mặt với nhiều thách thức về điện, vật lý, triển khai, bảo trì, bảo mật và tuân thủ. Tuy nhiên, nhiều khó khăn trong số này có thể được khắc phục bằng cách lựa chọn cẩn thận nguồn cấp điện đường ray DIN có sẵn và cầu chì được thiết kế cho các ứng dụng trên.
Bài viết này cung cấp một cái nhìn tổng quan ngắn gọn về những khó khăn gặp phải khi sử dụng các sản phẩm này. Sau đó, bộ nguồn AC/DC và DC/DC gắn trên thanh ray DIN của RECOM Power và dòng sản phẩm cầu chì các loại sẽ được mô tả. Những sản phẩm này cho phép cung cấp nguồn DC cấp công nghiệp đáng tin cậy và an toàn.
Những thách thức với nguồn cung cấp năng lượng công nghiệp
Bộ nguồn ứng dụng công nghiệp phải đáp ứng các yêu cầu sau: cấu trúc nhỏ gọn, có khả năng sử dụng nhiều đầu vào AC hoặc DC điện áp cao ba pha khác nhau, hiệu suất cao, tuân thủ nhiều yêu cầu quy định, hỗ trợ hoạt động song song để dự phòng, chức năng bảo vệ hệ thống và người dùng mạnh mẽ. Ngoài ra, những bộ nguồn như vậy phải đáp ứng các thông số kỹ thuật về hiệu suất trong phạm vi nhiệt độ rộng chỉ với khả năng làm mát thụ động, phải bền bỉ, có thời gian hỏng hóc lâu (MTBF) và tiết kiệm chi phí khi triển khai và bảo trì.
Các điều kiện vận hành cần thiết cho các ứng dụng này loại trừ tính khả thi của các thiết kế tùy chỉnh và thông số kỹ thuật phác thảo, đồng thời ưu tiên các bộ nguồn và cầu chì gắn trên thanh ray DIN. Những khó khăn hiện tại đã chuyển sang lựa chọn thận trọng để đạt được tối ưu hóa ứng dụng.
Nguồn điện: từ gói
Vai trò quan trọng của nguồn điện đối với tính toàn vẹn của hệ thống thường bị bỏ qua. Điểm khởi đầu cốt lõi của thiết kế bộ cấp nguồn là bao bì, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất điện, cơ và nhiệt của nó trong môi trường công nghiệp. Do đó, nguồn điện công nghiệp được thiết kế để lắp đặt đường ray DIN tiêu chuẩn trong hầu hết các trường hợp (Hình 1).
Tủ điều khiển công nghiệp với nhiều module gắn trên DIN Rail
Hình 1: Tủ điều khiển công nghiệp với nhiều mô-đun khác nhau gắn trên thanh DIN, có thể dễ dàng tháo ra khỏi mặt trước và có thể nối dây bất cứ lúc nào. Nguồn ảnh: Hakaday)
Đường ray DIN được cố định trên bảng phía sau hoặc vỏ của tủ điều khiển thiết bị. Tất cả các mô-đun điện như bộ truyền động động cơ, bộ điều khiển vòng lặp, nguồn điện, giao diện tín hiệu, hệ thống con an toàn và giao diện truyền thông đều được gắn trên đường ray này và tất cả các kết nối nguồn và tín hiệu đều có thể truy cập được từ phía trước.
Giải pháp DIN Rail tương phản tốt với giá đỡ 19", được trang bị cổng nối dây phía trước và phía sau để kết nối các mô-đun. Giá đỡ này được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị đo lường trong phòng thí nghiệm và hệ thống kiểm tra/đo lường. Ngược lại, đường ray DIN tiện lợi và thiết thực hơn vì thường phải lắp đặt một số lượng lớn mô-đun trong tủ, dẫn đến tình huống bất tiện do hạn chế về không gian.
Nhiều bộ nguồn AC/DC trong các ứng dụng công nghiệp sử dụng đầu vào đường dây 320 VAC đến 575 VAC ba pha và phải cung cấp điện áp 24 VDC hoặc 48 VDC sạch, ổn định, tạm thời cho các tải như bộ điều khiển động cơ. Ngoài ra, nhiều ứng dụng ngày nay yêu cầu nguồn điện DC cao áp từ 430 V đến 815 V. Việc sử dụng nguồn điện DC là lý tưởng cho các ứng dụng tự động hóa nhà máy dựa trên lưới điện siêu nhỏ và các giải pháp năng lượng tái tạo, bao gồm thiết bị khí sinh học, quang điện và năng lượng gió.
Để đáp ứng các yêu cầu khắt khe về nguồn điện công nghiệp thông qua nguồn điện gắn trên đường ray DIN, các nhà thiết kế có thể sử dụng nguồn điện AC/DC dòng RACPRO1 ba pha của RECOM Power. Loạt bộ nguồn này cũng có thể được sử dụng cho đầu vào DC điện áp cao.
Ví dụ: RAC1-T240/24, RAC PRO1-T480/24 và RAC PRO1-T960/24 (Hình 2, từ trái sang phải) có công suất đầu ra lần lượt là 240 W, 480 W và 960 W và điện áp đầu ra là 24 V. Ngoài các phiên bản này, còn có các phiên bản đầu ra 48 V nhưng giống hệt nhau về mặt khác. Ngoài ra, điện áp đầu ra định mức của nguồn điện nối tiếp có thể được điều chỉnh từ 24 V đến 28 V và 48 V đến 56 V.
RACPRO1-T240/24 (trái), RACPRO1-T480/24 (giữa) và RACPRO1-T960/24 (phải) Bộ nguồn DIN Rail của RECOM Power
Hình 2: Bộ nguồn đường ray DIN nhỏ gọn RACPRO1-T240/24 (trái), RACPRO1-T480/24 (giữa) và RACPRO1-T960/24 (phải) cung cấp công suất lần lượt là 240 W, 480 W và 960 W. Nguồn ảnh: RECOM Power)
Một tính năng quan trọng của loạt mô-đun nguồn này là hình dạng nhỏ gọn của chúng. Cụ thể, mỗi mô-đun nguồn có chiều rộng 43 mm, 52 mm và 80 mm (1,69 ", 2,05" và 3,15 "). Mỗi mô-đun này có chiều cao 135 mm (5,31") và độ sâu từ 140 mm đến 156 mm (5,51 "đến 6,14") tùy theo kiểu máy. Một tính năng quan trọng của các mô-đun này dành cho người lắp đặt và kỹ thuật viên là việc sử dụng kẹp lồng đẩy với đầu nối đẩy +25 ° để tháo nhanh chóng và dễ dàng mà không cần bất kỳ công cụ nào.
Dòng RACPRO1 có hiệu suất cao, có thể giảm chi phí vận hành và sưởi ấm điện. Do đó, bộ tản nhiệt và bề mặt làm mát nhỏ hơn có thể đáp ứng yêu cầu làm mát.
Những bộ nguồn này không yêu cầu làm mát không khí cưỡng bức bằng quạt hoặc các hệ thống hoạt động khác; Một ưu điểm khác trong môi trường công nghiệp là việc sử dụng thiết kế làm mát đối lưu hoàn toàn tự nhiên. Mỗi mô-đun nguồn có hai luồng khí độc lập để tối đa hóa "hiệu ứng ngăn xếp" để làm mát.
Thông qua cách bố trí và lựa chọn thiết bị khéo léo, dòng sản phẩm này có kích thước nhỏ và hiệu quả cao. Hiệu suất nguồn điện RACPRO1-T960/24 là 96%; Hiệu suất của bộ nguồn RACPRO1-T240/24 và RACPRO1-T480/24 lần lượt là 94,1% và 95%. Ngoài ra, mặc dù những bộ nguồn này có thể tạo ra hàng trăm watt nhưng chúng chỉ cần khoảng 1 W khi không tải.
Nhờ hiệu suất và khả năng làm mát tuyệt vời, những bộ nguồn này có thể chịu được nhiệt độ hoạt động cao. Bộ nguồn W RACPRO1-T960/24 có thể cung cấp công suất đầu ra đầy tải định mức ở nhiệt độ lên tới +60 ° C; Bộ nguồn 240 W RACPRO1-T240/24 hoạt động ở nhiệt độ cao hơn một chút là +70 ° C trong cùng điều kiện đầu ra.
Nhiệt độ cao không phải là vấn đề duy nhất cần quan tâm, và đối với nhiều thiết bị như thiết bị HVAC ngoài trời, nó còn phải chịu nhiệt độ cực lạnh. Để loại bỏ hiệu ứng này, nhiệt độ hoạt động định mức của bộ nguồn RACPRO1 là - 40 ° C.
Hiệu suất và chức năng điện
Bộ nguồn trong môi trường công nghiệp không chỉ phải cung cấp điện áp danh định ở nhiều điện áp và tải đầu vào khác nhau mà còn phải có nhiều chức năng hơn. Các chỉ số hiệu suất cần thiết khác bao gồm khả năng miễn nhiễm điện áp xung ngược cao, khả năng miễn nhiễm đột biến mạnh hơn và khả năng tăng công suất:
Khi cung cấp hoặc ngắt điện cho các tải không có điện trở như động cơ, dòng điện trở về (còn được gọi là nguồn cấp ngược) được tạo ra và đi vào đầu ra của nguồn điện. Khả năng miễn nhiễm điện áp dội ngược đề cập đến khả năng của nguồn điện chịu được điện áp dội ngược. Trong bộ nguồn RACPRO1, đầu ra 24 V có khả năng miễn nhiễm điện áp bắn ngược 35 V và đầu ra 48 V có khả năng miễn nhiễm điện áp bắn ngược 63 V.
Các bộ nguồn này có khả năng chống đột biến điện áp tăng cường 6 kV chống lại các đột biến điện vào lưới và tuân thủ các tiêu chuẩn ngành cũng như quy định.
Các bộ nguồn này có khả năng tăng công suất để đáp ứng nhu cầu tải trong thời gian ngắn vượt quá công suất đầu ra định mức. Ví dụ, bộ nguồn RACPRO1-T960/24 công suất cao có thể tăng công suất lên 150% trong 6 giây, do đó tránh được nhiều lần mất điện do điều kiện tải nhất thời.
Một tính năng thân thiện với người dùng khác của bộ nguồn RACPRO1 480 W và 960 W là sử dụng dải đèn LED đơn giản được sắp xếp theo chiều dọc (Hình 3) để biểu thị công suất đầu ra thực tế của bộ nguồn theo phần trăm của công suất đầu ra định mức.