Zwiększenie automatyzacji systemów przemysłowych w trudnych i potencjalnie wybuchowych środowiskach, w tym linii produkcyjnych, systemów robotyki przemysłowej, infrastruktury energetycznej, rafinerii,i linii produkcyjnych półprzewodników. Przemysłowe źródło zasilania wybrane przez projektanta systemu musi spełniać nie tylko wymagania wysokiej mocy szczytowej i ochrony przeciwprzepływu zasilania,ale także spełniają wymagania niezawodności, trwałość, bezpieczeństwo, duża gęstość mocy, wysoka wydajność i różne złożone wymagania zgodności z przepisami.
W tym artykule omawiane są wyzwania stojące przed projektantami systemów zasilania dla wymagających zastosowań automatyzacji.wyjaśniając, w jaki sposób pomagają projektantom sprostać tym wyzwaniom.
Wyzwania związane z energetyką przemysłową
Sprzęt i systemy elektroniczne są narażone na trudne środowiska przemysłowe w liniach produkcyjnych, systemach energii odnawialnej, magazynach dystrybucyjnych i zakładach przetwórstwa chemicznego.Sprzęt elektroniczny może być narażony na ekstremalne temperatury, wilgotność, wstrząsy mechaniczne, zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), wibracje, pył, kontakt chemiczny i atmosfery wybuchowe.wszystkie te aplikacje muszą być zaprojektowane w taki sposób, aby zapewnić dokładność, dokładności, niezawodności i bezpieczeństwa.
Jako podstawowy składnik sprzętu elektronicznego przemysłowego, zasilanie przemysłowe obsługuje zasilanie regulowane prądem bieżącym i prądem przemiennym.Jego moc wyjściowa musi spełniać podstawowe wymagania dotyczące zużycia energii przez podłączone urządzeniaNa przykład systemy elektromechaniczne, takie jak silniki, pompy,i napędy sterowania ruchem wymagają bardzo wysokich prądów szczytowych w momencie uruchomienia i przemysłowe źródła zasilania muszą być w stanie zapewnić te prądyOgólnie rzecz biorąc, zasilanie przemysłowe ma również funkcje ochrony przed nad napięciem, prądem i przegrzaniem.
Zasilanie musi mieć dobrą zdolność regulacji napięcia w przypadku zmiany obciążenia lub linii i zapewniać wysoką wydajność.Jest to szczególnie ważne w przypadku zasilania zainstalowanego w kompaktowych obudowach, gdzie niska sprawność może prowadzić do nadmiernego gromadzenia się ciepła.
Istotne są również ogólne specyfikacje dla zasilania przemysłowego. Zasilanie przemysłowe musi być w stanie być zainstalowane w maszynach lub szafkach sterowania o ograniczonej powierzchni.zastosowania przemysłowe wymagają szybkiej wymiany wadliwego sprzętu, więc urządzenie musi być zainstalowane w sposób ułatwiający usunięcie i wymianę.
Certyfikacja miejsc niebezpiecznych
Lokalizacje niebezpieczne (HazLoc) to określony obszar certyfikacji.płynów palnych, łatwopalne pyły, łatwopalne włókna lub latające plamy mogą powodować niebezpieczeństwo pożaru lub wybuchu.Przemysłowe zasilanie i inne urządzenia elektroniczne muszą być specjalnie certyfikowane do pracy w środowisku HazLoc.
Laboratoria Underwriters (UL), w połączeniu z dyrektywą Unii Europejskiej dotyczącą sprzętu do atmosfery wybuchowej (ATEX), ustanawiają standardy badawcze dla komponentów stosowanych w niebezpiecznych miejscach.Certyfikacja taka może udowodnić, że certyfikowany sprzęt spełnia minimalne odpowiednie normy bezpieczeństwa wymagane do stosowania w wyznaczonym obszarze niebezpiecznym..
Certyfikacja uwzględnia dwa czynniki: rodzaj substancji lotnych i prawdopodobieństwo ich występowania.Klasa 1 obejmuje gorące pary i gazy; kategoria 2 obejmuje pyły palne, takie jak mąka; kategoria 3 obejmuje włókna palne i odpady (niewielkie ilości cząstek palnych, takich jak tkaniny).
Prawdopodobieństwo występowania lotnych substancji niebezpiecznych określa rodzaj strefy zagrożenia.Podział 2 obejmuje środowiska, w których materiały niebezpieczne zwykle nie występują, ale może występować pod pewnymi warunkami.
Przemysłowe zasilanie dla zastosowań HazLoc
Wysokiej wydajności zasilanie DIN szyny TIB-EX serii TRACO Power (rysunek 1) jest przeznaczone do trudnych warunków i niebezpiecznych miejsc.Szynka DIN jest rodzajem metalowej szynki szeroko stosowanej do instalowania sprzętu sterującego przemysłowego w półce sprzętu lub szafce paneli. Seria oferuje również opcje montażu bocznego dla niższego profilu montażowego, aby spełnić wymagania montażu paneli.Podział 2 (C1D2) i ATEX (EN60079-0), EN60079-7 i EN60079-15) i posiada certyfikat EMC.
TIB-EX DIN źródło zasilania kolejowego dla TRACO Power
Rysunek 1: Zasoby zasilania kolejowe serii TIB-EX DIN posiadają certyfikat HazLoc C1D2 i certyfikat EMC, o mocy nominalnej 80 W, 120 W, 240 W i 480 W (źródło: TRACO Power)
Zasilanie HazLoc C1D2 jest przeznaczone do bezpiecznej pracy w pomieszczeniach, które zazwyczaj zawierają gazy lub pary łatwopalne, ale mogą uciec w przypadku wystąpienia nieprawidłowych warunków, takich jak wyciek,awaria sprzętu lub awaria systemu wentylacyjnego.
Najważniejszą cechą urządzeń C1D2 jest to, że nie będą one źródłem zapłonu w normalnych i przypadkowych warunkach pracy.Urządzenia takie muszą być zaprojektowane w taki sposób, aby nie emitowały energii elektrycznej ani ciepła wystarczającego do zapalenia lotnej atmosfery wybuchowej.W związku z tym urządzenia takie nie wytwarzają łuku ani iskry elektrycznej podczas normalnej pracy, a konstrukcja obudowy może ograniczać szybkość wchodu lotnych substancji niebezpiecznych.
Oprócz certyfikacji HazLoc,te źródła zasilania chłodzone konwektorem mają wydajność od 88% do 95% (w zależności od modelu) i mogą działać w temperaturach od - 40 ° C do + 60 ° C (pełne obciążenie)Moc nominalna 80 W, 120 W, 240 W i 480 W, napięcie wyjściowe 12 V, 24 V lub 48 V, napięcie robocze 85 VAC do 264 VAC, częstotliwość 50/60 Hz.
Zasilanie z serii TIB-EX jest bardzo odpowiednie dla środowiska przemysłowego, z kompleksowymi funkcjami ochrony pracy, w tym zabezpieczeniem przed nad napięciem wyjściowym i zwarciem.Ta seria zasilania może zapobiec spadku napięcia linii elektroenergetycznej, tj. napięcie spada do poziomu poniżej 90% wartości znamionowej, ale nie zostanie całkowicie odłączone.Seria źródeł zasilania jest zgodna ze specyfikacją odporności SAG SEI F47.
Zasilanie TIB-EX jest również odporne na krótkoterminowe przeciążenia mocy i utrzymuje moc wyjściową do 4 s przy przeciążeniu 150%.lub siłowniki - obciążenia, które generują duże napięcia prądu przy początkowym pobudzeniu.
Innym powszechnym zjawiskiem w środowiskach przemysłowych jest odwrotna moc, w której obciążenia, takie jak induktory i silniki redukcyjne, zwrócą napięcie do źródła zasilania.Zasoby zasilania z serii TIB-EX mają ważną funkcję ochrony przeciwprzepływu zasilania, aby zapobiec wyłączeniu lub awarii spowodowanej takimi obciążeniami.
Zasilanie w trybie przełączania (SMPS) musi początkowo ładować kondensatory wejściowe, co może powodować duże prądy napędowe, gdy zasilanie jest po raz pierwszy podłączone do linii.Większość źródeł zasilania SMPS (takich jak seria TIB-EX) wykorzystuje ograniczacze prądu napięcia do kontrolowania tego prądu napięciaZasoby te są przeznaczone do prądu napięcia 30 A (230 VAC wejściowy), 15 A (115 VAC).
Wszystkie modele informują o stanie wyjścia za pomocą zamykania kontaktowego DC-OK oraz wskaźników DC-OK LED na przednich i bocznych panelech.
80 W TIB 080-12EX zasilacz kolejowy AC/DC DIN (rysunek 2) ma napięcie wyjściowe o nominalnym napięciu 12 V i maksymalny prąd 6,7 A. Zasilanie jest kompaktowe w rozmiarach 3,71 "x 1,26" x 4,50 mm ".