Aktuální vydání

celé číslo

10

2022

Chemie, potravinářství a farmacie

celé číslo

Snadný výběr průmyslových napájecích zdrojů

Snadný výběr průmyslových napájecích zdrojů

Předpokladem dokonalé funkce automatizačního zařízení nebo systému je spolehlivý zdroj jeho napájecího (popř. napájecích) napětí. Článek přibližuje, co lze v tomto směru očekávat od zdrojů dodávaných společností Phoenix Contact.

Manuálně a automaticky přepínané a širokopásmové zdroje

Při výběru napájecího zdroje je třeba přihlédnout mj. k tomu, že příslušné zařízení může být připojováno k napájecím sítím s různými napětími a frekvencemi.

Nejjednodušší variantou je zde přepínač na napájecím zdroji, který obsluha před uvedením zařízení do provozu vhodně nastaví, např. buď na 115, nebo na 230 V AC. Jestliže ovšem zařízení nebo jejich části prošly zkouškami např. v USA, musí být před uvedením do provozu u zákazníka třeba v Brazílii znovu ručně nastavena vstupní (síťová) napájecí napětí. Není-li toto nastavení provedeno, přístroj se zničí.

Síťové zdroje s automatickou volbou rozsahu se na odpovídající vstupní napětí nastaví automaticky samy. Obsahují integrovaný obvod, který rozliší vstupní napětí např. 115 nebo 230 V. Dojde-li však v napájecí síti k poklesu napětí, často se stává, že vstupní napětí je rozpoznáno chybně. Důsledkem může být zničení napájecího zdroje.

U napájecích zdrojů se širokopásmovým vstupem vyráběných společností Phoenix Contact se vstupní napětí nemusí nastavovat vůbec, ani ručně, ani automaticky. Součástky použité v těchto zdrojích jsou dimenzovány pro široký rozsah vstupních napětí, který pokrývá všechny důležité světové elektrorozvodné sítě, a současně jsou patřičně kvalitní a odolné. Při jednofázovém napájení jsou použitelná napájecí napětí od 85 do 264 V a u třífázových přístrojů napětí 3× 320 až 575 V při rozsahu frekvencí 45 až 65 Hz. V porovnání se síťovými zdroji s pevným vstupním napětím pracují napájecí zdroje s širokopásmovým vstupem spolehlivě i při značném kolísání vstupního napětí do zdroje v důsledku nestability napájecí sítě.

Dokonalé překlenutí výpadku sítě

Špatná kvalita sítě nebo přechodové jevy při spínání způsobují krátkodobá přerušení dodávaného střídavého napětí. Poruchy tohoto typu jsou u mnoha současných složitých zařízení nepřijatelné. Není snadné je sledovat a jejich lokalizace může být značně časově náročná. Použití neregulovaných síťových zdrojů je v těchto případech nevhodné, protože kolísání vstupního napětí se přenáší přímo na napětí výstupní. Překlenout výpadek sítě na delší dobu při plném zatížení dokážou pouze velkoryse dimenzované kondenzátory. Mohou-li ztráty dat nebo výpadek řídicích funkcí způsobit nákladné prostoje a jestliže lze očekávat výpadky napětí překračující překlenovací dobu napájecího zdroje, je třeba uvažovat o použití vyrovnávacích modulů nebo napájecích zdrojů s nepřetržitou dodávkou energie (obr. 1).

Sériová výroba strojů

Vyrábí-li se velký počet stejných strojů nebo zařízení, jako jsou např. automaty na jízdenky nebo nápoje, jsou požadavky na napájecí zdroj známy většinou již předem. Zpravidla se vystačí se spolehlivým napájením stejnosměrným napětím 24 V. Výkonová rezerva napájecího zdroje není u sériově vyráběných zařízení nutná, protože tato se nijak v budoucnu nerozšiřují. Napájecí zdroj musí navíc spolehlivě fungovat i při vyšších teplotách okolního prostředí. V průmyslu mohou tyto teploty překračovat +50 °C. Aby se ušetřilo místo na nosné liště, je často rozhodující konstrukční šířka napájecího zdroje. Pozornost si zaslouží také jednoduchá manipulace a s tím spojená co nejrychlejší montáž (obr. 2).

Napájecí zdroje s rezervou výkonu a kontrolou funkce zvyšují využitelnost zařízení

Napájecí zdroje Phoenix Contact řady Quint Power s rezervou výkonu (funkce Power Boost) a s kontrolou činnosti se používají všude tam, kde je zapotřebí zajistit vysoký stupeň pohotovosti a co nejkratší prostoje napájeného zařízení. Závady ve spotřebiči, které mohou být příčinou přetížení napájecího zdroje, lze často nalézt pouze s velkými obtížemi, popř. se vůbec nenajdou. Z dlouhodobého hlediska tak může docházet k nákladným a technicky náročným výpadkům technologického zařízení. Řešení nabízí tzv. kontrola činnosti. Je-li rezerva výkonu zdroje zcela vyčerpána, klesne při přetížení napájecího zdroje odběrem nadměrného výstupního proudu Ivýst jeho výstupní napětí Uvýst. Pokles Uvýst na určitou prahovou hodnotu je automaticky signalizován. Tato prahová hodnota se zpravidla nastavuje na 90 % jmenovitého výstupního napětí zdroje, např. tedy na 21,6 V při jmenovitém Uvýst = 24 V. Dolní mezní hodnota napájecího napětí typických průmyslových elektronických spotřebičů, např. programovatelného automatu, leží mezi 18 a 20 V. Při poklesu výstupního napětí ze zdroje na uvedenou prahovou (signalizovanou) hodnotu 21,6 V je automat stále ještě napájen dostatečně vysokým napětím (obr. 3).

Závěr

Spolehlivost napájecích zdrojů významně přispívá ke spolehlivosti provozu komplexních automatizovaných systémů. V každém jednotlivém případě by proto mělo být použito optimální řešení, které vyhoví všem technickým požadavkům. Sériově vyráběné stroje vyžadují napájecí zdroje, které spojují základní funkci s vysokou kvalitou a spolehlivostí. Tímto způsobem lze s malými náklady dosáhnout velké provozní bezpečnosti. Při výrobě speciálních strojů a zařízení se k výběrovým kritériím řadí vedle spolehlivosti i takové technické vlastnosti jako rezerva výkonu a rozsáhlé možnosti signalizace nesprávné činnosti napájecího zdroje.

Dipl.-Ing. Anja Moldehn,
Product Marketing – Power Supplies, Interface Division,
Phoenix Contact GmbH & Co. KG,
Ing. Tomáš Port,
manažer produktu Interface,
Phoenix Contact, s. r. o.

Obr. 1. Napájecí zdroje s nepřetržitou dodávkou energie chrání zařízení před poklesy napětí
Obr. 2. Napájecí zdroje řady Trio Power od společnosti Phoenix Contact jsou zvláště vhodné pro sériově vyráběné stroje
Obr. 3. Charakteristika U/I napájecího zdroje s rezervou výkonu a kontrolou správné činnosti

Příspěvek lze ve formátu PDF stáhnout zde