Rzadko zagłębiamy się w pracę zasilaczy przemysłowych. Postrzegamy je jako urządzenia, które po prostu mają podać pożądane przez nas napięcie. Nie interesujemy się jak to robią, ani czy są w stanie zaoferować coś więcej. I w niektórych przypadkach może to być błędem. Nowoczesne zasilacze posiadają bowiem szereg funkcjonalności, które mogą być niezwykle przydatne w naszych aplikacjach. Pod warunkiem, że jesteśmy ich świadomi. Na warsztat weźmiemy dzisiaj zasilacz PROtop od Weidmuller i na jego przykładzie pokażemy co oferują nowoczesne zasilacze.
Dynamiczny zakres prądu
Każde urządzenie elektryczne posiada parametry, które określają w jakim środowisku i aplikacji może być stosowane i w jaki sposób działa. W przypadku zasilacza najczęściej pod uwagę bierzemy napięcie jakim jest zasilany oraz napięcie, które wytwarza i udostępnia na swoim wyjściu. W końcu to urządzenie, które służy do zasilania innych urządzeń. Oprócz tego ważna jest moc zasilacza i związany z tym maksymalny prąd obciążenia, którym można zasilić podłączone do zasilacza urządzenia automatyki.
Nasz przykładowy zasilacz PROtop zasilany jest napięciem przemiennym w zakresie od 100 do 240 V, a na wyjściu wytarza napięcie stałe 24 V. Jego moc to 120 W, zatem może zostać obciążony maksymalnie prądem 5 A. Czy na pewno?
W tym momencie do gry wkraczają technologie, które dynamicznie zmieniają zakres obciążenia. Taka technologia w wykonaniu Weidmuller nosi nazwę Dynamic Current Limiting (DCL). Co oznacza dynamiczna zmiana prądu? Otóż technologie takie jak DCL pozwalają na wydatkowanie przez zasilacz prądu większego niż znamionowy – w naszym wypadku 5 A. Jak bardzo? Tak, bardzo, że DCL potrafi podtrzymać działanie zasilacza, nawet gdy w układzie automatyki wystąpi zwarcie! Jeżeli w dowolnym miejscu układu zasilania wystąpi zwarcie i urządzenie jest w jakiś sposób zabezpieczone (np. bezpiecznikiem topikowym, lub zabezpieczeniem elektronicznym), to to właśnie zabezpieczenie powinno zadziałać, odcinając dopływ prądu do urządzenia. Wtedy pozostała część układu mogła by działać nieprzerwanie. Jednak zabezpieczenia takie też potrzebują chwili na zadziałanie i może zdarzyć się, że to zabezpieczenie zasilacza zadziała szybciej. Wtedy wszystkie urządzenia w sposób nagły pozbawiane są zasilania. Co więcej zasilacz może próbować po chwili podać napięcie na wyjściu ponownie, i jeżeli zwarcie się utrzymuje, to zanik napięcia na wyjściu zasilacza nastąpi znowu. Jeżeli powtórzymy tą operację kilkukrotnie to okaże się, że takie nagłe i kilkukrotne zaniki napięcia mogą uszkodzić inne urządzenia w obwodzie. Dlatego też technologia DCL pozwala na to, aby zasilacz mógł wydatkować przez 20 ms prąd, który wynosi aż sześciokrotność prądu znamionowego! Te 20 ms to czas, który z pewnością wystarczy na zadziałanie zabezpieczenia umieszczonego przed urządzeniem powodującym zwarcie.
Jednak DCL zabezpiecza przed czymś więcej niż tylko zwarciem. Co w wypadku, gdy z zasilacza chcemy zasilić silnik prądu stałego? Jak wiemy silniki przy rozruchu pobierają więcej prądu, niż twierdzi ich tabliczka znamionowa. Czy w takim wypadku należałoby dobrać zasilacz dostosowany do prądu rozruchowego? W przypadku tradycyjnych i najprostszych zasilaczy niestety tak. Jednak DCL stosowany w zasilaczach PROtop pozwala na wydatkowanie prądu większego od znamionowego aż przez 5 sekund. To wystarcza do rozruchu silnika. Co więcej w sprzyjających warunkach, to znaczy temperaturze nieprzekraczającej 40°C, zasilacze PROtop dzięki DCL mogą wydatkować 130% prądu znamionowego nieustannie, to znaczy bez ograniczenia czasowego.
Weidmuller pozostawia nam decyzję o tym, jak na wystąpienie zwarcia reagować ma zasilacz. Za pomocą przełącznika na przednim panelu możemy wybrać funkcję podtrzymania prądu zwarciowego (C – continuous current operation), lub wyłączenia zwarciowego (S – switch-off). Jeżeli wybierzemy odcięcie zasilania, to zasilacz do działania przywrócić możemy zdalnie za pomocą sygnału podanego na wejście I/O.
Ułatwione podłączenie równoległe
Jeżeli mimo technologii DCL uważamy, że potrzebujemy większej mocy i nie chcemy kupować mocniejszego zasilacza, lub takiego już nie ma, zasilacze możemy zawsze połączyć równolegle. Przy takim połączeniu maksymalny prąd, którym zasilić można urządzenia elektroniczne jest sumą prądów otrzymywanych z każdego z zasilaczy. Jeżeli zatem podłączymy równolegle dwa zasilacze PROtop, których prąd znamionowy obciążenia wynosi 5 A, to znamionowy prąd obciążenia otrzymanego układu wyniesie 10 A, przy trzech zasilaczach będzie to już 15 A.
O czym należy pamiętać łącząc równolegle zasilacze?
- Zasilacze muszą posiadać jak najbardziej zbliżone parametry. Idealnie jeżeli łączymy takie same modele.
- Przewody powinny posiadać taki sam przekrój i najlepiej jeżeli będą jednakowej długości.
- Należy zabezpieczyć zasilacze na wyjściu przed prądami zwrotnymi stosując np. diody prostownicze.
O ile dwa pierwsze punkty są oczywiste i nie stwarzają problemu, o tyle zastosowanie specjalnego modułu diodowego może być problemem jeżeli nie jesteśmy elektronikami, czy elektrotechnikami. Dlatego nowoczesne urządzenia, w tym PROtop posiadają już wbudowane moduły na swoich wyjściach, w których skład wchodzą tranzystory polowe (MOSFET) oraz diody prostownicze (Oring). Dioda zapewnia, że prąd popłynie tylko w jednym kierunku, a dodatkowo napięcie na wyjściu z diody będzie bardziej stabilne. Jest to ważne w kontekście zapewnienia takich samych parametrów prądu wyjściowego z każdego zasilacza. Dzięki takiemu zastosowaniu połączenie równoległe zasilaczy jest zawsze bezpieczne i do tego niezwykle proste. Wystarczy spiąć ze sobą potencjały wszystkich zasilaczy, jak i przewody neutralne oraz wybrać na przednim panelu przełącznikiem tryb pracy równoległej.
Moduły komunikacyjne
Przemysł 4.0 zaczyna być czymś rzeczywistym, a jego główne założenie to zbieranie danych, przetwarzanie ich i integracja systemów automatyki ze światem IT. Idąc za tym trendem zasilacze PROtop to urządzenia, które są gotowe stawić czoła zadaniom przyszłości. Na przednim panelu zasilacza PROtop znajdziemy szesnasto-pinowe złącze dla którego dokupić możemy dedykowane moduły komunikacyjne.
Obecnie w ofercie Weidmuller znajdziemy moduły współpracujące z protokołami CANopen i IO-Link. W przyszłości pojawią się moduły wykorzystujące inne protokoły komunikacyjne.
Moduł komunikacyjny umożliwia:
- zadanie napięcia wyjściowego na zasilaczu,
- zdalne przełączenie zasilacza w tryb pracy równoległej,
- monitorowanie temperatury, napięcia wyjściowego i prądu obciążenia,
- rejestrację wszystkich zdarzeń (przeciążeń, zwarć, wyłączeń) zasilacza.
Zasilacze z możliwością komunikacji i udostępniania danych to kolejny krok do fabryki przyszłości. Zebrane dane można archiwizować, przesłać do bazy danych i w dowolny sposób dalej obrabiać. Może to służyć np. do optymalizacji doboru urządzeń (widać jak na dłoni jak bardzo przewymiarowany jest zasilacz), czy dojścia do przyczyn występowania awarii i próby ich uniknięcia.
W ofercie Weidmuller znajdziemy zasilacze jednofazowe i trójfazowe
Na dzień dzisiejszy moduły komunikacyjne występują w wersjach komunikujących się z wykorzystaniem CANopen, albo IO-Link, ale w przyszłości pojawić się mają moduły dla innych protokołów.
Oszczędność
Co mam na myśli pisząc oszczędność? Zasilacze od Weidmuller są oszczędne i pozwalają nam na oszczędność na wielu płaszczyznach.
Po pierwsze zasilacze są energooszczędne. Między innymi dzięki zastosowaniu na wyjściu tranzystorów polowych, które zużywają pomijalną ilość energii do przełączania, zasilacze PROtop osiągają dużą wydajność. Weidmuller gwarantuje wydajność na poziomie od 90 do 95,4% w zależności od warunków pracy i modelu zasilacza. Czym jest wydajność? Jest to poziom konwersji energii wejściowej, na wyjściową. Oznacza to, że jeżeli zasilacz pobiera z sieci 120 W energii (tej, za którą płacimy) to na swoim wyjściu jest w stanie oddać 95,4% z tej wartości, czyli 114,5 W. Strata wynika z konieczności zasilenia wszystkich podzespołów, które służą do zabezpieczenia zasilacza, przekształcenia napięcia przemiennego w stałe, regulacji wartości napięcia, czy przełączania wyjścia.
Po drugie zasilacze PROtop pozwalają oszczędzić czas. W jaki sposób? Wszystkie przyłącza zasilacza wykonane są w technologii push-in. Push-in to technologia złączy, która umożliwia beznarzędziowy montaż przewodów. Aby zamontować przewód w złączu wystarczy użyć niewielkiej ilości siły i jak sama nazwa wskazuje, po prostu go wepchnąć. Dopiero demontaż przewodów wymaga naciśnięcia dźwigni wkrętakiem. Jednak przewody montowane są w wyjmowanych złączach, dlatego sytuacje, gdy należy z nich wyjąć przewody będą rzadkością. Jeżeli zechcemy wymienić zasilacz na nowy wystarczy wyjąć z niego kostkę przyłączeniową, zastąpić nowym urządzeniem i włożyć kostkę ponownie. Bez demontażu przewodów!
Po trzecie urządzenia Weidmuller są bardzo kompaktowe i dzięki temu pozwalają na oszczędność miejsca w szafach sterowniczych. Może być to dużym atutem w przypadku, gdy chcemy wykorzystać wiele zasilaczy. Szerokość naszego pięcioamperowego zasilacza to zaledwie 35 mm! Według broszury Weidmuller zasilacze PROtop są o 30% węższe, niż produkty konkurencji i możemy to potwierdzić porównując je do innych zasilaczy, które mamy w naszej siedzibie.
Nie dość, że zasilacze PROtop zajmują mało miejsca w rozdzielnicach, to są przystosowane do pracy w ekstremalnych warunkach. Mogą poprawnie działać w temperaturach od -40 do +70 °C.
Dobre zasilacze mogą zaoferować nam zdecydowanie więcej niż tylko dostarczenie stabilnego napięcia na wyjściu. Takimi zasilaczami z pewnością jest rodzina zasilaczy PROtop. Więcej informacji o zasilaczach PROtop znajdziesz na stronie Weidmuller: https://www.weidmuller.pl/protop
Zobacz na allektro, czy ktoś sprzedaje sprzęty Weidmuller: http://bit.ly/allektro-weidmuller
