ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
Импульсные
источники питания НПФ КонтрАвт
Александр Пахомов, старший инженер
Введение
НПФ КонтрАвт занимается разработкой источников питания (далее – ИП) начиная с
1994 года. Первыми разработками были блоки питания серии БП.
В связи с растущим применением энергоемких устройств: датчиков, контроллеров,
операторских панелей, на рынке систем промышленной автоматизации потребовались
блоки питания, имеющие высокие значения
плотности мощности (Вт/дм3). Небольшими размерами при высокой выходной мощности
обладают импульсные источники питания.
Первым шагом НПФ КонтрАвт в данном направлении были двухканальные блоки серии
PSM-24 (рис. 1), предназначенные для питания модулей серии MDS, нормирующих
преобразователей, электромеханических
реле, устройств сигнализации, индикации и других устройств в системах
промышленной автоматики.
Рис. 1
Модуль преобразует сетевое напряжение в стабилизированное постоянное
напряжение 24 В. Каналы модуля защищены от короткого замыкания и перегрузки. Они
гальванически изолированы от питающего напряжения и допускают работу без
нагрузки. Допустимая выходная нагрузка на один канал не более 0,3 А.
Новинки
В настоящее время ассортимент НПФ КонтрАвт расширен двумя источниками
питания: PSM-36-24 и PSM/4R-36-24 (рис. 2).
Рис. 2
Модификации PSM-36-24 и PSM/4R-36-24 размещаются в корпусах 70x85x58 мм и
105x85x58 мм соответственно, предназначенных для монтажа на DIN рейку с
возможностью непосредственной установки на монтажную поверхность.
Блоки серии PSM/4R-36-24 совмещают в себе источник питания 24 В 1,5 А с
четырьмя электромагнитными реле. Такое решение экономит место в монтажном шкафу.
Питание обмоток реле осуществляется от самого источника питания.
Импульсные ИП PSM-36-24 и PSM/4R-36-24 подключаются к сети и к нагрузке
клеммными соединениями винтами. Выход приборов и нагрузку необходимо соединять
как можно более короткими проводами с большим сечением.
Основные параметры
| Номинальное выходное напряжение |
24±0,5 В |
| Максимальный ток нагрузки |
1,5 А |
| Рабочий диапазон входных переменных напряжений |
85-264 В |
| Рабочий диапазон входных постоянных напряжений |
120 -370 В |
| КПД при номинальном напряжении питания (220 В), не менее |
80 % |
| Нестабильность при изменении входного напряжения в диапазоне 85-264
В при максимальном токе (1,5 А), не более |
0,5 % |
| Нестабильность при изменении нагрузки от 10 до 100 %, % от
номинала, не более |
2 % |
| Уровень пульсаций выходного напряжения, пик-пик, не более |
150 mВ |
Расширенный диапазон сетевого напряжения
Во многих блоках других производителей проблема переключения между
напряжениями питающей сети ~110 В и ~220 В решается путем установки на блоке
переключателя напряжения. Блоки питания PSM-36-24 и PSM/4R-36-24 рассчитаны на
включение в сеть с диапазонами питающего напряжения от 85 до 264 В. Тем самым
обеспечивается работа в обоих диапазонах без вмешательства персонала и снижается
вероятность выхода блока из строя при установке неверного напряжения.
ГОСТ 31109-97 “Нормы качества электрической энергии в системах
электроснабжения общего назначения” допускает отклонения напряжения от номинала
± 10 %. Ситуация, когда напряжение превышает 220 + 10 %=242 В называется
перенапряжением. Когда напряжение снижается ниже 220 - 10 %=198 В – просадкой.
Источники питания НПФ КонтрАвт в каждом из диапазонов (~110 В и ~220 В)
обеспечивают расширенный интервал входных напряжений питания ±20 %, что
соответствует 85-264 В. Это дает возможность использовать источники питания в
условиях неблагоприятной промышленной сети.
При пуске мощных потребителей энергии, в частности, насосов путем
непосредственного включения может происходить значительная просадка напряжения.
В случае, если напряжение падает до величины ниже ~85 В, блоки питания серии
PSM 36-24 обеспечивают питание нагрузки в течение не менее 50 мс.
Блоки питания серии PSM-36-24 допускают включение в сеть с постоянным
питающим напряжением. При этом полярность включения значения не имеет.
Максимальный ток 1,5 А обеспечивают оба блока питания. В том числе и при
включенных реле ИП PSM/4R-36. Большинство устройств промышленной автоматизации
могут работать в расширенном диапазоне напряжений питания 24 В ± 10 %.
Источники питания PSM-36-24 и PSM/4R-36-24 обеспечивают стабильность при
изменении входного напряжения в диапазоне 85-264 В при максимальном токе (1,5
А) с погрешностью не более 2 %, что гарантирует достаточный запас.
Помехозащищённость
При работе импульсных источников питания неизбежно возникают высокочастотные
импульсные помехи с частотой в сотни килогерц, поэтому импульсные источники
питания следует очень осторожно применять для питания датчиков, формирующих
аналоговые сигналы величиной в единицы-десятки милливольт и менее.
Если в системе АСУ используются такие датчики, рекомендуем их источник
питания подключать в сеть через фильтр ФС-220. Это предотвратит попадание ВЧ
помех в схемы высокоточного оборудования и искажение результатов измерений.
КПД и теплопотери
Коэффициент полезного действия источников питания составляет не менее 80 %
при номинальном напряжении питания. Оставшиеся 20 %, т. е. 7,2 Вт рассеиваются
внутри корпуса в виде тепла. Для удаления избыточного тепла за счёт естественной
конвекции в корпусе источника питания предусмотрены вентиляционные отверстия.
При монтаже источник питания следует располагать так, чтобы не создавались
препятствия потоку воздуха.
Следует обратить внимание на то, чтобы оборудование и соединительные провода
в щите не перекрывали вентиляционные отверстия. Монтаж соединительных проводов в
щите рекомендуется выполнять в специальных коробах.
Защита от перегрузок
Источники питания НПФ КонтрАвт снабжены цепями защиты, которые отключают ИП в
нештатных ситуациях. В случае срабатывания хотя бы одной из защит источник
питания отключается и загорается светодиод “Error”.
Возможны следующие нештатные ситуации:
- защита от перегрузки по току нагрузки срабатывает при уровне тока 1,2хIвых.max;
- при кратковременных перенапряжения блок питания прекращает
преобразование напряжения при достижении сетевым напряжением на входе
значения ~265 В;
- при падении напряжения питающей сети ниже ~85 источник питания
прекращает преобразование напряжения;
- при нагреве радиатора силового элемента до 120 °С источник питания
прекращает работу и снова начинает функционировать после падения температуры
ниже 90 °С.
Источники питания PSM-36-24 и PSM/4R-36-24 имеют функцию автоматического
перезапуска. В случае срабатывания одной из защит источник выключает выходное
напряжение и переходит в ждущий режим. Система автоматического перезапуска
измеряет параметры, вызвавшие отключение ИП, и запускает источник после их
нормализации.
4 реле в PSM/4R-36-24
Блоки питания PSM/4R-36-24 в качестве опции имеют четыре электромагнитных
реле. Для питания катушек реле используется напряжение 24 В встроенного
источника питания. Для управления реле могут быть использованы сухой контакт или
NPN транзистор с открытым коллектором. Входной ток через один вход управления не
превышает 27,5 мА. Контакты реле могут коммутировать переменное напряжение
величиной до 250 В и постоянное напряжение до 110 В при величине максимального
коммутируемого тока при работе с активной нагрузкой до 5 А, при работе с
индуктивной нагрузкой до 3 А.
Характеристики реле позволяют коммутировать управляющие цепи силовых
контакторов, маломощных однофазных электроприводов, освещения.
Максимальное время замыкания цепей каналов коммутации составляет 10 мс, а
время размыкания цепей каналов коммутации – 5 мс.
При установке ИП необходимо учитывать несколько правил (см. рис. 3):
- убедиться, что ИП правильно вентилируется: имеются зазоры между
источниками и другими приборами, снизу не подается нагретый воздух от других
ИП;
- установить источник питания в правильное положение: вентиляционные
прорези ориентированы вниз и вверх;
- прежде чем включить источник питания, необходимо убедиться, что выходная
нагрузка не превышает максимальной (с помощью мультиметра, подключенного
параллельно выходным клеммам, убедиться в отсутствии КЗ в цепи).
Приведём пример применения источников питания НПФ КонтрАвт.
На рис. 3 показан пример шкафа автоматизации. Контроллер КНТ1 осуществляет
опрос 8 датчиков давления типа Метран-55 с выходным сигналом 4-20 мА, 8
дискретных входов и при помощи контакторов управляет 6 насосами. Для питания
применены блоки БП1 и БП2 типа PSM-36-24. БП1 осуществляет питание датчиков
давления. БП2 служит для питания контроллера.
Рис.3
Авторизация
