Блоки питания для устройств промышленной автоматики

Модули резервирования источников питания

Для параллельного подключения источников питания, не имеющих встроенных диодов, с целью резервирования (повышения надежности системы) производители выпускают специальные модули резервирования, как правило, в корпусе с креплением на DIN-рейку (таблица 2). Внешний вид модулей приведен на рисунке 3.

Таблица 2. Модули резервирования источников питания   

Наиме-нование	Кол-во входов	Входное напря-жение, В	Входной ток, А (на канал)	Обратное напря-жение, В	Релейный контроль	Инди-кация	Произ-водитель	Темпе-ратурный диа-пазон, °C
DR-RDN20	2	21…28	20	30	есть	есть	MW	-40…70
DLP-PUE	2	21…28	20	35	есть	есть	TDK-Lambda	-10…70
DRP10	2	9…35	10	35	нет	нет	Chinfa	-40…71
DRP20	2	21…28	20	30	есть	есть	-40…71

 

Рис. 3. Внешний вид модулей резервирования источников питания

Модули резервирования необходимы в устройствах или системах, которые должны непрерывно и бесперебойно работать длительное время. В таких системах возможный выход из строя источника питания приводит к существенным потерям, нарушению технологического цикла или просто недопустим.

Самый простой модуль резервирования содержит внутри себя выпрямительные диоды на соответствующий ток и напряжение, соединенные катодами, к анодам которых подключаются резервируемые источники питания (рисунок 4).

Рис. 4. Схема резервирования источников питания

В этом случае получается, что диоды, которые могли бы быть установлены внутри источника, вынесены наружу. В такой схеме нагрузка питается от того источника, выходное напряжение которого будет выше, чем у другого источника (из-за разброса значений выходного напряжения) при условии, что падение напряжения на обоих диодах строго одинаковое. Если падение напряжения на диодах различное, то нагрузка будет питаться от того источника, который сможет открыть диод; другой диод, соответственно, будет закрыт. У читателя может возникнуть вопрос: почему диоды не поставить во все источники питания и тем самым обеспечить возможность их параллельного подключения без каких-либо условий и дополнительных модулей, ведь стоимость диода невысока? Ответ заключается в том, что в этом случае не только при параллельном подключении, а постоянно через диод будет протекать ток, а учитывая падение напряжения на диоде (0,5…0,8 В) и достаточно большие токи (до десятков ампер) мы получим существенные потери мощности, которые приведут к значительному снижению КПД источника. Поэтому диоды лучше ставить тогда, когда это действительно необходимо.

В случае выхода из строя по какой-либо причине одного из источников, нагрузка автоматически получит питание от другого источника (открытый и закрытый диод поменяются местами); при работе данные источники питания не оказывают влияния друг на друга, так как «развязаны» диодами. В подобных системах в момент выхода источника питания из строя необходимо сформировать и подать сигнал на контролирующее устройство для того, чтобы оператор смог отследить выход из строя блока и сообщить в сервис-центр о необходимости замены. Замена источника в этом случае производится без отключения системы («горячая» замена). Для того, чтобы сформировать сигнал о выходе источника питания из строя, необходимо, чтобы сам источник питания или модуль резервирования содержали в своем составе схему контроля наличия на выходе/входе напряжения и исполнительное устройство. В качестве исполнительного устройства обычно выступает реле с контактной группой (так называемый «сухой контакт» или электронная схема, формирующая напряжение определенного уровня).

Из таблицы 2 видно, что, если система питается напряжением 24 В, (наиболее распространенное значение напряжения для устройств промышленной автоматики), то без труда можно подобрать резервирующий модуль с необходимым релейным контролем каждого канала и использовать наиболее простые и самые распространенные источники без контроля состояния выходного напряжения. При использовании питающего напряжения значением 12 В резервирующий модуль (из таблицы 2) не обладает контролем состояния напряжения, и при выборе источников питания это следует учесть. Нужно будет выбрать источники, которые уже имеют подобный встроенный контроль. Такие источники можно выбрать, например, среди серии MDR40/60/100 (таблица 1). Необходимо учесть, что мощность источника в этом случае не должна превышать 120 Вт (10 А/12 В).

Источники питания с функцией UPS, схемой мониторинга состояния и заряда аккумуляторной батареи

В промышленной автоматике часто встречаются приложения, в которых какое-либо устройство должно быть обеспечено питанием даже в случае отключения первичной электросети 220 В/50 Гц. В этом случае система должна иметь автономный источник энергии, в качестве которого, как правило, выступает аккумулятор на соответствующую емкость и напряжение. Особенностью аккумулятора является то, что за его состоянием необходимо следить, причем — в автоматическом режиме (без участия оператора). Аккумулятор необходимо всегда поддерживать в заряженном состоянии, не допуская перезаряда, при отключении первичной сети автоматически подключить аккумулятор к нагрузке, обеспечить сигнализацию при его разряде и не допустить его переразряда. Все эти функции возлагаются на отдельный контроллер состояния аккумулятора или на источник питания, совмещающий в себе функцию источника бесперебойного питания. Подобные устройства имеются у производителей MEAN WELL и Chinfa (таблица 3). Внешний вид изделий приведен на рисунке 5.

Таблица 3. Контроллеры для систем бесперебойного питания   

Наиме-нование	Напря-жение шины, В	Ток нагрузки, А	Емкость акку-мулятора, А.ч	«Сухой контакт» DC ok	«Сухой контакт» Bat Fail	«Сухой контакт» Bat. Discharge	Произ-водитель	Темпе-ратурный диапазон °C
DR-UPS40	24	20	4/7/12	+	+	+	MW	-20…70
DRU30-12	12	30	4/7/12	+	+	+	Chinfa	-40…71
DRU30-24	24	30	4/7/12	+	+	+	-40…71

 

Рис. 5. Внешний вид контроллеров для систем бесперебойного питания

Схема бесперебойного питания устройства с использованием автономного источника энергии приведена на рисунке 6.

Рис. 6. Схема бесперебойного питания с использованием внешнего аккумулятора

Из таблицы 3 видно, что продукция двух рассматриваемых производителей рассчитана на одинаковые по емкости аккумуляторы 4…12 А.ч, но Chinfa выпускает изделия, работоспособные в более широком температурном диапазоне и на два значения напряжения: 12 В и 24 В. Кроме того, контроллеры указанного производителя имеют переключатель, позволяющий установить оптимальное значение зарядного тока в зависимости от емкости используемого аккумулятора (0,5/1/2,5 А). Контроллер производителя MW (DR-UPS40) заряжает аккумулятор только током одного значения 2 А, но при этом стоимость данного изделия существенно ниже, чем стоимость контроллера DRU30.

Блоки питания для промышленной автоматики ОВЕН БП15Б, БП30Б, БП60Б

Краткое описание

Промышленные блоки питания ОВЕН БП15, БП30, БП60 предназначены для питания стабилизированным напряжением постоянного тока широкого спектра радиоэлектронных устройств — релейной автоматики, контроллеров и т. п.
Максимальная выходная мощность: 15, 30 и 60 Вт. Каждый блок питания имеет модификации 8-ми номиналов выходного напряжения: 5, 9, 12, 15, 24, 36, 48 и 60 В.
Блоки питания БП15, БП30, БП60 выпускаются в пластиковых корпусах с креплением на DIN-рейку.  Применяются для построения систем электропитания различной сложности, в том числе распределенных.

Основные функции

• Преобразование переменного (постоянного) напряжения в постоянное стабилизированное напряжение.
• Стабильная работа в широком диапазоне входных напряжений без снижения характеристик выходного напряжения.
• Уверенный запуск нагрузки с большими входными емкостями (панели оператора, модемы и т.п.).
• Защита от перенапряжения и импульсных помех на входе.
• Защита от перегрузки, короткого замыкания и перегрева.
• Регулировка выходного напряжения с помощью внутреннего подстроечного резистора в диапазоне ±8 % от номинального выходного напряжения с сохранением мощности.
• Индикация о наличии напряжения на выходе.

Система контроля и регулирования температуры

Технические характеристики

Технические характеристики
Параметр	Значение
Входное напряжение:
— переменного тока	90…264 В
— постоянного тока	110…370 В
Частота входного переменного напряжения	47…63 Гц
Коррекция выходного напряжения	22…26 В
Нестабильность выходного напряжения при изменении напряжения питания	±0,2 %
Нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки от 0,1 Imax до Imax	±0,25 %
Электрическая прочность изоляции:
— вход — выход (действующее значение)	3 кВ
— вход — корпус (действующее значение)	1,5 кВ
Коэффициент полезного действия	Не менее 85 %
Степень защиты корпуса (со стороны передней панели)	IP20
Условия эксплуатации
Температура окружающего воздуха	-20…+50 °С
Атмосферное давление	86…106,7 кПа
Относительная влажность воздуха (при +25 °С и ниже без конденсации влаги)	не более 80 %

Электрические характеристики
Модификация прибора	Мощность, Вт	Выходное напряжение, В	Макс. выходной ток, А	Амплитуда пульсации выходного напряжения, мВ
БП15Б-Д2-5	15	5	2,00	40
БП15Б-Д2-9	15	9	1,35	60
БП15Б-Д2-12	15	12	1,20	80
БП15Б-Д2-15	15	15	1,00	100
БП15Б-Д2-24	15	24	0,63	120
БП15Б-Д2-36	15	36	0,41	150
БП15Б-Д2-48	15	48	0,31	150
БП15Б-Д2-60	15	60	0,25	150
БП30Б-Д3-5	30	5	4,00	60
БП30Б-Д3-9	30	9	2,70	80
БП30Б-Д3-12	30	12	2,40	100
БП30Б-Д3-15	30	15	2,00	120
БП30Б-Д3-24	30	24	1,25	120
БП30Б-Д3-36	30	36	0,83	150
БП30Б-Д3-48	30	48	0,63	150
БП30Б-Д3-60	30	60	0,50	150
БП60Б-Д4-5	60	5	8,00	80
БП60Б-Д4-9	60	9	5,40	80
БП60Б-Д4-12	60	12	4,50	100
БП60Б-Д4-15	60	15	4,00	120
БП60Б-Д4-24	60	24	2,50	120
БП60Б-Д4-36	60	36	1,67	150
БП60Б-Д4-48	60	48	1,25	150
БП60Б-Д4-60	60	60	1,00	150

Функциональные возможности

Защита от короткого замыкания

При возникновении короткого замыкания блоки питания ОВЕН БП15Б, БП30Б, БП60Б уходят в режим «отсечки» до восстановления.

Защита от перегрева

При перегреве блоки питания ОВЕН БП15Б, БП30Б, БП60Б уходят в режим «отсечки». 

График снижения мощности ОВЕН БП15Б, БП30Б, БП60Б в зависимости от температуры окружающей среды. Затемненная область на графике показывает область температур и нагрузок, в которых допускается эксплуатация блока питания.

Модификации

Габаритные и установочные размеры

Габаритные и установочные размеры
Габаритные размеры ОВЕН БП15	Габаритные размеры ОВЕН БП30	Габаритные размеры ОВЕН БП60
Массогабаритные характеристики блоков питания ОВЕН БП15, БП30, БП60
Наименование	Габаритные размеры (Ш×В×Г), мм	Масса, кг
БП15	36×90×58	0,13
БП30	54×90×58	0,15
БП60	72×90×58	0,4

Схемы подключения

Схемы подключения
Схема подключения БП15	Схема подключения БП30	Схема подключения БП60
Примечание. При длине проводов между блоком и нагрузкой более 1 м и отсутствием на входе нагрузки входных  конденсаторов рекомендуется параллельно нагрузке подключить керамический конденсатор емкостью  не менее 0,1 мкФ и напряжением ≥1,5 Uвых применяемого блока.

Документация

Комплектность

• Прибор
• Фиксатор
• Паспорт и гарантийный талон
• Руководство по эксплуатации

Заключение

Используя продукцию рассмотренных производителей — MeanWell, Chinfa и TDK-Lambda — можно обеспечить необходимым напряжением питания подавляющее большинство устройств промышленной автоматики. Продукция перекрывает большой диапазон мощностей (до 1,5 кВт) и позволяет наращивать выходную мощность сверх указанной посредством параллельного соединения источников питания. Для увеличения времени безотказной работы системы имеются специальные модули резервирования источников питания с контролем напряжения и необходимой сигнализацией, а также имеются модули для обеспечения устройств бесперебойным питанием в случае отсутствия напряжения первичной сети.

Качество и надежность продукции рассматриваемых производителей подтверждены соответствующими сертификатами и испытаниями. Продукция компании TDK-Lambda выделяется повышенной надежностью и предназначена в основном для тех приложений, где требуется бескомпромиссное качество в жестких условиях эксплуатации (газовая, нефтяная отрасли, энергетика и др.). Продукция производителей MW и Chinfa характеризуется оптимальным соотношением цена/качество и подходит для всех приложений с умеренными требованиями по надежности.

•••