ผู้ออกแบบหรือผู้ระบุแหล่งจ่ายไฟ AC/DC สำหรับอุตสาหกรรม โรงงาน อาคารและกระบวนการอัตโนมัติ การผลิตและการจ่ายพลังงานไฟฟ้า โครงสร้างพื้นฐาน ตลอดจนแอปพลิเคชันข้อมูลและโทรคมนาคม เผชิญกับความท้าทายทางไฟฟ้า กายภาพ การใช้งาน การบำรุงรักษา ความปลอดภัย และการปฏิบัติตามข้อกำหนดมากมาย อย่างไรก็ตาม ปัญหาหลายประการเหล่านี้สามารถเอาชนะได้ด้วยการเลือกแหล่งจ่ายไฟและฟิวส์ราง DIN ที่มีจำหน่ายทั่วไปซึ่งออกแบบมาเพื่อการใช้งานข้างต้นอย่างระมัดระวัง
เอกสารนี้ให้ภาพรวมโดยย่อเกี่ยวกับปัญหาที่พบในการใช้ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ จากนั้นจะอธิบายเกี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟ AC/DC และ DC/DC ของ RECOM Power ที่ติดตั้งบนราง DIN และผลิตภัณฑ์ฟิวส์แบบต่างๆ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ช่วยให้สามารถจ่ายไฟ DC เกรดอุตสาหกรรมที่เชื่อถือได้และปลอดภัย
ความท้าทายกับแหล่งจ่ายไฟทางอุตสาหกรรม
แหล่งจ่ายไฟสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมต้องเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้: โครงสร้างที่กะทัดรัด สามารถใช้อินพุต AC สามเฟสหรือ DC แรงดันสูงต่างๆ ได้ ประสิทธิภาพสูง เป็นไปตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบมากมาย รองรับการทำงานแบบขนานสำหรับระบบสำรอง ฟังก์ชันการปกป้องผู้ใช้และระบบที่มีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ แหล่งจ่ายไฟดังกล่าวจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพในช่วงอุณหภูมิที่กว้างโดยมีการระบายความร้อนแบบพาสซีฟเท่านั้น มีความทนทาน มีระยะเวลาเฉลี่ยถึงความล้มเหลว (MTBF) นาน และคุ้มค่าในการปรับใช้และบำรุงรักษา
เงื่อนไขการทำงานที่จำเป็นสำหรับการใช้งานเหล่านี้ขัดขวางความเป็นไปได้ของการออกแบบที่กำหนดเองและข้อกำหนดโครงร่าง และควรใช้แหล่งจ่ายไฟและฟิวส์ที่ติดตั้งบนราง DIN ความยากลำบากในปัจจุบันได้เปลี่ยนไปเป็นการเลือกอย่างรอบคอบเพื่อให้บรรลุการปรับแอปพลิเคชันให้เหมาะสมที่สุด
แหล่งจ่ายไฟ: จากแพ็คเกจ
บทบาทที่สำคัญของแหล่งจ่ายไฟในความสมบูรณ์ของระบบมักถูกมองข้าม จุดเริ่มต้นหลักของการออกแบบแหล่งจ่ายไฟคือบรรจุภัณฑ์ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้า เครื่องกล และความร้อนในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟทางอุตสาหกรรมจึงได้รับการออกแบบสำหรับการติดตั้งราง DIN มาตรฐานในเกือบทุกกรณี (รูปที่ 1)
ตู้ควบคุมอุตสาหกรรมพร้อมโมดูลต่างๆ ติดตั้งบนราง DIN
รูปที่ 1: ตู้ควบคุมอุตสาหกรรมที่มีโมดูลต่างๆ ติดตั้งอยู่บนราง DIN ซึ่งสามารถถอดออกจากด้านหน้าได้อย่างง่ายดายและสามารถต่อสายได้ตลอดเวลา แหล่งที่มาของภาพ: Hakaday)
ราง DIN ติดตั้งอยู่ที่แผงด้านหลังหรือกล่องหุ้มของตู้ควบคุมอุปกรณ์ โมดูลไฟฟ้าทั้งหมด เช่น มอเตอร์ไดรฟ์ ตัวควบคุมลูป อุปกรณ์จ่ายไฟ อินเทอร์เฟซสัญญาณ ระบบย่อยด้านความปลอดภัย และอินเทอร์เฟซการสื่อสาร ติดตั้งอยู่บนรางนี้ และการเชื่อมต่อกำลังและสัญญาณทั้งหมดสามารถเข้าถึงได้จากด้านหน้า
โซลูชันราง DIN ตัดกันได้ดีกับชั้นวางขนาด 19 นิ้วซึ่งมีพอร์ตสายไฟด้านหน้าและด้านหลังสำหรับเชื่อมต่อโมดูล ชั้นวางนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องมือวัดในห้องปฏิบัติการและระบบทดสอบ/การวัด ในทางตรงกันข้าม ราง DIN สะดวกและใช้งานได้จริงมากกว่า เนื่องจากมักต้องติดตั้งโมดูลจำนวนมากในตู้ ส่งผลให้สถานการณ์ไม่สะดวกในพื้นที่จำกัด
แหล่งจ่ายไฟ AC/DC จำนวนมากในการใช้งานทางอุตสาหกรรมใช้อินพุตสายสามเฟส 320 VAC ถึง 575 VAC และต้องมีแรงดันไฟฟ้า 24 VDC หรือ 48 VDC ที่สะอาด เสถียร และต้านทานชั่วคราวให้กับโหลด เช่น ตัวควบคุมมอเตอร์ นอกจากนี้ การใช้งานจำนวนมากในปัจจุบันต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ DC แรงดันสูง 430 V ถึง 815 V การใช้แหล่งจ่ายไฟ DC เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานระบบอัตโนมัติในโรงงานที่ใช้ไมโครกริดและโซลูชันพลังงานหมุนเวียน รวมถึงอุปกรณ์ก๊าซชีวภาพ เซลล์แสงอาทิตย์ และพลังงานลม
เพื่อตอบสนองความต้องการด้านแหล่งจ่ายไฟอุตสาหกรรมผ่านแหล่งจ่ายไฟแบบติดตั้งบนราง DIN ผู้ออกแบบสามารถใช้แหล่งจ่ายไฟ AC/DC ซีรีส์ RACPRO1 สามเฟสของ RECOM Power อุปกรณ์จ่ายไฟซีรีส์นี้สามารถใช้กับอินพุต DC ไฟฟ้าแรงสูงได้
ตัวอย่างเช่น RAC1-T240/24, RAC PRO1-T480/24 และ RAC PRO1-T960/24 (รูปที่ 2 จากซ้ายไปขวา) มีกำลังเอาต์พุต 240 W, 480 W และ 960 W ตามลำดับ และแรงดันเอาต์พุต 24 V นอกจากเวอร์ชันเหล่านี้แล้ว ยังมีเอาต์พุตเวอร์ชัน 48 V ให้เลือกอีกด้วย แต่อย่างอื่นจะเหมือนกัน นอกจากนี้ แรงดันไฟเอาท์พุตที่กำหนดของแหล่งจ่ายไฟซีรีส์สามารถปรับได้ตั้งแต่ 24 V ถึง 28 V และ 48 V ถึง 56 V
RACPRO1-T240/24 (ซ้าย), RACPRO1-T480/24 (กลาง) และ RACPRO1-T960/24 (ขวา) แหล่งจ่ายไฟราง DIN ของ RECOM Power
รูปที่ 2: RACPRO1-T240/24 ขนาดกะทัดรัด (ซ้าย), RACPRO1-T480/24 (กลาง) และ RACPRO1-T960/24 (ขวา) แหล่งจ่ายไฟราง DIN ให้กำลัง 240 W, 480 W และ 960 W ตามลำดับ แหล่งที่มาของภาพ: พลังงาน RECOM)
คุณลักษณะที่สำคัญของโมดูลจ่ายไฟซีรีส์นี้คือรูปร่างที่กะทัดรัด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โมดูลจ่ายไฟแต่ละโมดูลมีความกว้าง 43 มม., 52 มม. และ 80 มม. (1.69 นิ้ว, 2.05 นิ้ว และ 3.15 นิ้ว) แต่ละโมดูลจากทั้งสามโมดูลนี้มีความสูง 135 มม. (5.31 นิ้ว) และความลึก 140 มม. ถึง 156 มม. (5.51 นิ้วถึง 6.14 นิ้ว) ขึ้นอยู่กับรุ่น คุณลักษณะที่สำคัญของโมดูลเหล่านี้สำหรับผู้ติดตั้งและช่างเทคนิคคือการใช้แคลมป์กรงแบบกดพร้อมขั้วต่อแบบกด +25 ° เพื่อการถอดที่รวดเร็วและง่ายดายโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือใดๆ
ซีรีส์ RACPRO1 มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งสามารถลดต้นทุนการดำเนินงานและให้ความร้อนจากพลังงานได้ ดังนั้นหม้อน้ำและพื้นผิวทำความเย็นที่มีขนาดเล็กลงจึงสามารถตอบสนองความต้องการในการทำความเย็นได้
แหล่งจ่ายไฟเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องมีการบังคับระบายความร้อนด้วยพัดลมหรือระบบที่ทำงานอยู่อื่นๆ ข้อดีอีกประการหนึ่งในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมคือการใช้การออกแบบระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนตามธรรมชาติ โมดูลจ่ายไฟแต่ละชุดมีปล่องระบายอากาศแยกกันสองตัวเพื่อเพิ่ม "เอฟเฟกต์สแต็ก" สำหรับการระบายความร้อน
ด้วยรูปแบบที่ชาญฉลาดและการเลือกอุปกรณ์ ทำให้ซีรีส์นี้มีขนาดเล็กและมีประสิทธิภาพสูง ประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟ RACPRO1-T960/24 คือ 96%; ประสิทธิภาพของพาวเวอร์ซัพพลาย RACPRO1-T240/24 และ RACPRO1-T480/24 คือ 94.1% และ 95% ตามลำดับ นอกจากนี้ แม้ว่าแหล่งจ่ายไฟเหล่านี้สามารถส่งออกได้หลายร้อยวัตต์ แต่ก็ต้องการเพียงประมาณ 1 W โดยไม่มีโหลด
ด้วยประสิทธิภาพและการระบายความร้อนที่ยอดเยี่ยม แหล่งจ่ายไฟเหล่านี้จึงสามารถทนต่ออุณหภูมิการทำงานที่สูงได้ แหล่งจ่ายไฟ W RACPRO1-T960/24 สามารถจ่ายกำลังเอาต์พุตเต็มพิกัดที่อุณหภูมิสูงถึง+60 ° C; แหล่งจ่ายไฟ 240 W RACPRO1-T240/24 ทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า +70 ° C เล็กน้อยภายใต้สภาวะเอาต์พุตเดียวกัน
อุณหภูมิสูงไม่ใช่ปัญหาเดียวที่ต้องพิจารณา และสำหรับอุปกรณ์หลายอย่าง เช่น อุปกรณ์ HVAC ภายนอก ก็ต้องเผชิญกับความเย็นจัดเช่นกัน เพื่อขจัดผลกระทบนี้ อุณหภูมิการทำงานที่กำหนดของแหล่งจ่ายไฟ RACPRO1 คือ - 40 ° C
สมรรถนะและฟังก์ชันทางไฟฟ้า
แหล่งจ่ายไฟในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมไม่เพียงแต่ต้องให้แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตและโหลดที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังมีฟังก์ชันเพิ่มเติมอีกด้วย ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่ การต้านทานแรงดันอิมพัลส์ย้อนกลับสูง ภูมิคุ้มกันไฟกระชากที่แข็งแกร่ง และความสามารถในการขึ้นสู่ระดับพลังงาน:
เมื่อจ่ายหรือตัดพลังงานโหลดที่ไม่ต้านทานเช่นมอเตอร์ กระแสไฟฟ้าที่ไหลย้อนกลับ (หรือที่เรียกว่าฟีดย้อนกลับ) จะถูกสร้างขึ้นและเข้าสู่เอาท์พุตของแหล่งจ่ายไฟ การต้านทานแรงดันไฟฟ้าแบบแบ็คฟลัชหมายถึงความสามารถของแหล่งจ่ายไฟในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าแบบแบ็คฟลัช ในแหล่งจ่ายไฟ RACPRO1 เอาต์พุต 24 V มีการป้องกันแรงดันไฟฟ้าแบ็คชูต 35 V และเอาต์พุต 48 V มีการป้องกันแรงดันไฟฟ้าแบ็คชูต 63 V
แหล่งจ่ายไฟเหล่านี้มีภูมิคุ้มกันไฟกระชากที่เพิ่มขึ้น 6 kV เพื่อป้องกันไฟกระชากขาเข้าของกริด และเป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรมและกฎระเบียบ
แหล่งจ่ายไฟเหล่านี้มีความสามารถในการเพิ่มกำลังไฟเพื่อตอบสนองความต้องการโหลดในช่วงเวลาสั้นๆ เพื่อให้เกินกำลังเอาต์พุตที่กำหนด ตัวอย่างเช่น แหล่งจ่ายไฟ RACPRO1-T960/24 กำลังสูงสามารถเพิ่มกำลังเป็น 150% เป็นเวลา 6 วินาที จึงหลีกเลี่ยงการหยุดทำงานหลายครั้งเนื่องจากสภาวะโหลดชั่วคราว
คุณสมบัติที่เป็นมิตรต่อผู้ใช้อีกประการหนึ่งของแหล่งจ่ายไฟ RACPRO1 ขนาด 480 W และ 960 W คือการใช้แถบ LED แบบเรียบง่ายที่จัดเรียงในแนวตั้ง (รูปที่ 3) เพื่อระบุกำลังเอาท์พุตที่แท้จริงของแหล่งจ่ายไฟเป็นเปอร์เซ็นต์ของกำลังเอาท์พุตที่กำหนด