eng
Выпуск #6/2014
Н.Абрамов
Новая серия AC-DC источников питания DRB от TDK-LAMBDA: компактность, универсальность и энергоэффективность
Новая серия AC-DC источников питания DRB от TDK-LAMBDA: компактность, универсальность и энергоэффективность
Просмотры: 2747
К источникам питания для систем промышленной автоматизации предъявляются особые требования. Помимо качества выходного напряжения, такие источники должны иметь минимальные габариты и высокую эффективность. Удовлетворить эти требования призвана новая серия AC-DC источников DRB от TDK-Lambda – одного из лидеров в проектировании и производстве источников питания различного назначения: для измерительного и испытательного оборудования, систем промышленной автоматизации, телекоммуникаций, IT-оборудования и др.
Теги: emc plc power supply источник питания программируемый логический контроллер электромагнитная совместимость
Принципы бережливого производства (lean manufacturing), представляющие собой подход к рациональному управлению в промышленности, были разработаны японскими компаниями еще в конце 1980-х годов. Этот подход распространяется на все аспекты деятельности: от проектирования и производства до сбыта продукции. Одним из требований оптимизации работы производства является сокращение всевозможных потерь, в т.ч. технологических. Внедрение энергосберегающих технологий на предприятиях должно быть комплексным и повсеместным. Разработчики TDK-Lambda, учитывая новые повышенные требования к энергоэффективности и компактности промышленного оборудования, представили новую серию малогабаритных AC-DC источников вторичного электропитания (ИВЭП) с высоким КПД – DRB (рис.1).
Источники питания серии DRB предназначены для непрерывной эксплуатации на промышленных объектах. Они обеспечивают стабилизированное питание низковольтного электронного оборудования, к которому предъявляются высокие требования по надежности в промышленных условиях. Новая серия ИВЭП найдет широкое применение в системах промышленной автоматизации, автоматизации зданий и других приложениях, где есть требования к качеству питающего напряжения, экономичности и надежности. Источники имеют компактный размер и посадочное крепление на DIN-рейку.
Электрические характеристики
Применение источников питания серии DRB позволяет строить системы питания на различные выходные напряжения и мощности. Все источники подключаются к однофазной сети переменного тока с частотой 47–63 Гц и работают при широком диапазоне входных напряжений от 85 до 264 В. Диапазон выходных напряжений (DC) составляет от 5 до 48 В, а мощностей – от 15 до 100 Вт (табл.1). Они также содержат схемы защиты от короткого замыкания, перегрузки и перенапряжения – способны выдерживать кратковременное превышение (до 5 с) входного напряжения до 300 В. Это является безусловным преимуществом, особенно при работе в промышленных электросетях. Источники могут соединяться последовательно, что расширяет их область применения и повышает взаимозаменяемость.
КПД ИВЭП серии DRB составляет 89–91% для моделей с выходным напряжением 12–48 В. Источники питания DRB100-24-1 содержат активный корректор коэффициента мощности и другие специальные схемотехнические решения, которые позволяют повысить КПД до 91%. Такой КПД соответствует уровню 80 PLUS Gold согласно классификации уровней энергоэффективности для блоков питания (http://plugloadsolutions.com).
Разработчики применяют все новые и новые технологии для уменьшения уровня шума выходного напряжения, постепенно приближая его к характеристикам линейных стабилизаторов (5–10 мВ), которым пока непросто подобрать альтернативу для электропитания прецизионной техники. Уровень шума серии DRB не превышает 30–40 мВ. Учитывая частые перепады напряжения в сетях промышленных предприятий, стоит отметить достаточно высокую стабильность выходного напряжения – не хуже 1% от номинального значения. Выходное напряжение каждого источника питания серии DRB можно корректировать в большую сторону в пределах 10% от номинального. Для этого используется специальный подстрочный резистор, у которого элемент регулировки вынесен на лицевую панель. Индикатор наличия выходного напряжения также размещен на лицевой панели.
Источники питания оснащены системой принудительного воздушного охлаждения и работоспособны в диапазоне температур –20…70°C. Для различных температур существуют максимально допустимые значения выходной мощности (рис.2). Напряжение изоляции соответствует современным требованиям: Uвход-выход – 3 кВ (AC), Uвход-земля – 1,5 кВ (AC), Uвыход-земля – 0,5 кВ (AC).
Следует отметить достаточно высокую удельную мощность всей линейки источников питания для данных типов корпусов, монтируемых на DIN-рейку. Так, например, для 100-Вт ИВЭП DRB-100-24 – размещен в корпусе с габаритами всего лишь 45×75×100 мм. Небольшие размеры позволяют значительно экономить пространство на DIN-рейке.
Электромагнитная совместимость
Учитывая высокую чувствительность информационного оборудования, особое внимание разработчики серии DRB уделили уровню электромагнитных помех, излучаемых ИВЭП. Все источники серии DRB полностью соответствуют международному и европейскому стандартам по допустимому уровню электромагнитного излучения (СISPR 22 по классу В и EN 55022 по классу В) и пригодны для интеграции в оборудование систем обработки и передачи информации. Рассмотрим подробнее требования этих стандартов.
СISPR 22 – это стандарт "Оборудование информационных технологий. Характеристики радиопомех. Нормы и методы измерений", принятый специальным международным комитетом по радиопомехам (СISPR), В состав СISPR входят национальные комитеты международной электротехнической комиссии (МЭК), а также другие международные организации, занимающиеся проблемами уменьшения уровня радиопомех. Отечественным аналогом этого стандарта является ГОСТ Р 51318.22-99 "Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные от оборудования информационных технологий. Нормы и методы испытаний".
Продукция производителей оборудования для информационных технологий, которая выводится на рынок стран ЕС, должна соответствовать стандарту EN 55022. Он был разработан европейским комитетом по стандартизации в области электротехники (CENELEC). Полное название стандарта EN 55022 — "Оборудование информационных технологий. Характеристики радиопомех. Нормы и методы измерений".
Оба стандарта EN 55022 и СISPR 22 предполагают разделение оборудования по двум классам, в зависимости от уровня излучения помех: оборудование класса A и класса B. Нормы на допустимые уровни излучения для оборудования класса A и B, согласно СISPR 22, идентичны нормам EN 55022. Оборудование класса A, как и класса B представляет собой оборудование для информационных технологий и соответствует нормам на допустимые помехи в определенном диапазоне (рис.3). Класс B предъявляет более высокие требования по сравнению с классом А. Стоит отметить, что в некоторых странах действуют ограничения на продажу и применение оборудования класса А, обычно оно используется только в промышленных условиях, а оборудование класса B разрешено для применения, в том числе и в бытовых условиях. По типу распространения выделяют пространственные (табл.2) и кондуктивные помехи (табл.3). Первые распространяются в пространстве посредством электромагнитного излучения, а вторые проникают в аппаратуру по проводным каналам – связи, электропитания и т.п. Уровень помех измеряют на расстояниях 3 м и 10 м от источника помех.
Примеры применения
Контроллеры температуры, АСУ ТП для нефтегазовой промышленности, системы диспетчеризации и системы учета энергоресурсов распределенных объектов на основе программируемых логических контроллеров (ПЛК) – это лишь небольшой перечень объектов, где можно эффективно использовать ИВЭП серии DRB. Остановимся на ПЛК, широко распространенных в составе АСУ современных промышленных предприятий. Они используются для приема, передачи и обработки данных, поступающих с различных датчиков, для управления разнообразными исполнительными механизмами и т.д. ПЛК должны иметь надежную высокостабильную систему электропитания, так как зачастую они ответственны за автоматизацию большого производственного участка или сложного технологического процесса. Любые сбои в источниках питания могут привести к катастрофическим последствиям.
Рассмотрим типовую схему удаленного контроля температуры, расхода газа, задымления и утечки газа на промышленном объекте (рис.4). Допустим, мы имеем дело с распределенной системой, причем датчики подключены к различным ПЛК, связанным с центральным компьютером шиной передачи данных. В такой системе необходимо обеспечить стабилизированное электропитание каждому ПЛК, причем напряжения и потребляемые мощности могут различаться в зависимости от его типа. В нашем случае используются четыре ИВЭП. Каждый ИВЭП закрепляется на DIN-рейке рядом с ПЛК и подключается к однофазной сети переменного тока, а на выходе обеспечивает постоянное стабилизированное напряжение. Учитывая типовые потребляемые мощности в подобных системах, в них рекомендуется использовать ИВЭП серии DRB, а для рассматриваемой схемы – модели DRB50-12-1, DRB50-24-1 и DRB-50-48-1.
Таким образом, области применения ИВЭП серии DRB ограничены лишь фантазией инженеров. ⦁
Источники питания серии DRB предназначены для непрерывной эксплуатации на промышленных объектах. Они обеспечивают стабилизированное питание низковольтного электронного оборудования, к которому предъявляются высокие требования по надежности в промышленных условиях. Новая серия ИВЭП найдет широкое применение в системах промышленной автоматизации, автоматизации зданий и других приложениях, где есть требования к качеству питающего напряжения, экономичности и надежности. Источники имеют компактный размер и посадочное крепление на DIN-рейку.
Электрические характеристики
Применение источников питания серии DRB позволяет строить системы питания на различные выходные напряжения и мощности. Все источники подключаются к однофазной сети переменного тока с частотой 47–63 Гц и работают при широком диапазоне входных напряжений от 85 до 264 В. Диапазон выходных напряжений (DC) составляет от 5 до 48 В, а мощностей – от 15 до 100 Вт (табл.1). Они также содержат схемы защиты от короткого замыкания, перегрузки и перенапряжения – способны выдерживать кратковременное превышение (до 5 с) входного напряжения до 300 В. Это является безусловным преимуществом, особенно при работе в промышленных электросетях. Источники могут соединяться последовательно, что расширяет их область применения и повышает взаимозаменяемость.
КПД ИВЭП серии DRB составляет 89–91% для моделей с выходным напряжением 12–48 В. Источники питания DRB100-24-1 содержат активный корректор коэффициента мощности и другие специальные схемотехнические решения, которые позволяют повысить КПД до 91%. Такой КПД соответствует уровню 80 PLUS Gold согласно классификации уровней энергоэффективности для блоков питания (http://plugloadsolutions.com).
Разработчики применяют все новые и новые технологии для уменьшения уровня шума выходного напряжения, постепенно приближая его к характеристикам линейных стабилизаторов (5–10 мВ), которым пока непросто подобрать альтернативу для электропитания прецизионной техники. Уровень шума серии DRB не превышает 30–40 мВ. Учитывая частые перепады напряжения в сетях промышленных предприятий, стоит отметить достаточно высокую стабильность выходного напряжения – не хуже 1% от номинального значения. Выходное напряжение каждого источника питания серии DRB можно корректировать в большую сторону в пределах 10% от номинального. Для этого используется специальный подстрочный резистор, у которого элемент регулировки вынесен на лицевую панель. Индикатор наличия выходного напряжения также размещен на лицевой панели.
Источники питания оснащены системой принудительного воздушного охлаждения и работоспособны в диапазоне температур –20…70°C. Для различных температур существуют максимально допустимые значения выходной мощности (рис.2). Напряжение изоляции соответствует современным требованиям: Uвход-выход – 3 кВ (AC), Uвход-земля – 1,5 кВ (AC), Uвыход-земля – 0,5 кВ (AC).
Следует отметить достаточно высокую удельную мощность всей линейки источников питания для данных типов корпусов, монтируемых на DIN-рейку. Так, например, для 100-Вт ИВЭП DRB-100-24 – размещен в корпусе с габаритами всего лишь 45×75×100 мм. Небольшие размеры позволяют значительно экономить пространство на DIN-рейке.
Электромагнитная совместимость
Учитывая высокую чувствительность информационного оборудования, особое внимание разработчики серии DRB уделили уровню электромагнитных помех, излучаемых ИВЭП. Все источники серии DRB полностью соответствуют международному и европейскому стандартам по допустимому уровню электромагнитного излучения (СISPR 22 по классу В и EN 55022 по классу В) и пригодны для интеграции в оборудование систем обработки и передачи информации. Рассмотрим подробнее требования этих стандартов.
СISPR 22 – это стандарт "Оборудование информационных технологий. Характеристики радиопомех. Нормы и методы измерений", принятый специальным международным комитетом по радиопомехам (СISPR), В состав СISPR входят национальные комитеты международной электротехнической комиссии (МЭК), а также другие международные организации, занимающиеся проблемами уменьшения уровня радиопомех. Отечественным аналогом этого стандарта является ГОСТ Р 51318.22-99 "Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные от оборудования информационных технологий. Нормы и методы испытаний".
Продукция производителей оборудования для информационных технологий, которая выводится на рынок стран ЕС, должна соответствовать стандарту EN 55022. Он был разработан европейским комитетом по стандартизации в области электротехники (CENELEC). Полное название стандарта EN 55022 — "Оборудование информационных технологий. Характеристики радиопомех. Нормы и методы измерений".
Оба стандарта EN 55022 и СISPR 22 предполагают разделение оборудования по двум классам, в зависимости от уровня излучения помех: оборудование класса A и класса B. Нормы на допустимые уровни излучения для оборудования класса A и B, согласно СISPR 22, идентичны нормам EN 55022. Оборудование класса A, как и класса B представляет собой оборудование для информационных технологий и соответствует нормам на допустимые помехи в определенном диапазоне (рис.3). Класс B предъявляет более высокие требования по сравнению с классом А. Стоит отметить, что в некоторых странах действуют ограничения на продажу и применение оборудования класса А, обычно оно используется только в промышленных условиях, а оборудование класса B разрешено для применения, в том числе и в бытовых условиях. По типу распространения выделяют пространственные (табл.2) и кондуктивные помехи (табл.3). Первые распространяются в пространстве посредством электромагнитного излучения, а вторые проникают в аппаратуру по проводным каналам – связи, электропитания и т.п. Уровень помех измеряют на расстояниях 3 м и 10 м от источника помех.
Примеры применения
Контроллеры температуры, АСУ ТП для нефтегазовой промышленности, системы диспетчеризации и системы учета энергоресурсов распределенных объектов на основе программируемых логических контроллеров (ПЛК) – это лишь небольшой перечень объектов, где можно эффективно использовать ИВЭП серии DRB. Остановимся на ПЛК, широко распространенных в составе АСУ современных промышленных предприятий. Они используются для приема, передачи и обработки данных, поступающих с различных датчиков, для управления разнообразными исполнительными механизмами и т.д. ПЛК должны иметь надежную высокостабильную систему электропитания, так как зачастую они ответственны за автоматизацию большого производственного участка или сложного технологического процесса. Любые сбои в источниках питания могут привести к катастрофическим последствиям.
Рассмотрим типовую схему удаленного контроля температуры, расхода газа, задымления и утечки газа на промышленном объекте (рис.4). Допустим, мы имеем дело с распределенной системой, причем датчики подключены к различным ПЛК, связанным с центральным компьютером шиной передачи данных. В такой системе необходимо обеспечить стабилизированное электропитание каждому ПЛК, причем напряжения и потребляемые мощности могут различаться в зависимости от его типа. В нашем случае используются четыре ИВЭП. Каждый ИВЭП закрепляется на DIN-рейке рядом с ПЛК и подключается к однофазной сети переменного тока, а на выходе обеспечивает постоянное стабилизированное напряжение. Учитывая типовые потребляемые мощности в подобных системах, в них рекомендуется использовать ИВЭП серии DRB, а для рассматриваемой схемы – модели DRB50-12-1, DRB50-24-1 и DRB-50-48-1.
Таким образом, области применения ИВЭП серии DRB ограничены лишь фантазией инженеров. ⦁
Отзывы читателей
