Современные блоки питания и автоматические выключатели

В последнее десятилетие или были достигнуты значительные успехи в проектировании промышленных источников питания и DC-DC преобразователей, от материалов и устройств, до размеров и снижения веса, управления тепловыми режимами и дизайна корпуса. Однако одной из часто забываемых тем является защита цепей и систем, обеспечиваемых источником питания и сопутствующими автоматическими выключателями. Эти успехи внесли значительный вклад в надежность и доступность системы при сохранении безопасности.

Одним из наиболее значительных является  селективное (избирательное) отключение с помощью предохранителей (SFB) или выборочное выключение, которое при включении в цепь источника питания, как и термомагнита, так и других типов выключателей обеспечивает значительные преимущества. Существует два типа механизмов отключения в термомагнитных выключателях — температурный и магнитный — первый имеет задержку по времени, а второй срабатывает почти мгновенно.

Температурно-чувствительный элемент автоматического выключателя состоит из биметаллической пластины с катушкой нагрева. Когда ток превышает пороговое значение, защитное устройство «генерирует тепло» в катушке, что заставляет ее изгибаться и приводить в действие пружину выключателя, отключая питание. Температурно-чувствительная схема эффективна, когда ток временно превышает номинальный, но не достигает опасного значения для данной электрической цепи.

Механизм магнитного отключения состоит из катушки соленоида и плунжера или поворотной арматуры. Когда ток превышает определенный порог, в катушке создается магнитное поле, которое притягивает к нему якорь и разрывает цепь. Время отклика данного типа защиты намного быстрее, чем у температурной и обычно составляет от 3 до 5 мс, что позволяет ему реагировать на короткое замыкание и чрезмерные токи перегрузки.

Показаны разные кривые отключения автоматических выключателей и токи их срабатывания

Термомагнитные автоматические выключатели доступны в одной из трех различных кривых срабатывания, M, SFB и F и подмножеств каждого, которые соответствуют конкретным требованиям защищаемой сети. Эти кривые показаны на рисунке выше. Характеристика SFB обеспечивает максимальную защиту от перегрузки по току и предотвращает слишком быстрое отключение выключателя, даже если возникает очень короткое превышение тока, например, при запуске системы. Он также предотвращает длительные перегрузочные токи, которые могут привести к перегреву оборудования.

Термомагнитные автоматические выключатели с кривой срабатывания SFB

Phoenix Contact первым применил термомагнитные выключатели, которые работают по кривой SFB, и предназначены для использования с источниками питания, которые также основаны на технологии SFB. При объединении они обеспечивают исключительно надежное отключение, даже при больших длинах кабелей между источником питания и устройствами, которые он обслуживает. Например, на рисунке ниже показано короткое замыкание на одном из трех устройств, соединенных параллельно по медному кабелю длиной 25 м с питающим блоком Phoenix Contact QUINT Series 20-A, подсистемой управления и автоматическими выключателями, защищающими каждое устройство по отдельности. В этом случае короткое замыкание произошло в предпоследнем участке цепи, поэтому происходит выборочное отключение именно этого участка цепи, позволяя контроллеру и другим устройствам оставаться в рабочем состоянии.

SFB позволяет отключить только поврежденный участок цепи помогая избежать отключения всей электрической цепи

Блок питания также обеспечивает большой запас мощности, необходимый в таких системах, как эта, которая имеет длинный силовой кабель, в котором величина тока, необходимая для отключения выключателя, ограничена. В этих случаях уровень тока часто слишком мал, чтобы быстро отключить автоматический выключатель или вообще отключить его. Во временном промежутке между событием повреждения цепи электроприемника и выключением автоматического выключателя ток продолжает течь, что может перегрузить контроллер и потенциально повредить или даже вывести из его строя.

Обеспечение более высокого уровня тока, чем обычно требуется для отключения выключателя (до 10 раз в нормальном режиме в течение 12 мс в блоках питания Phoenix Contact QUINT SFB), такие ситуации предотвращаются. Эта возможность полезна для систем с высокими пиками тока при пуске.

В дополнение к возможному повреждению оборудования комбинация источник питания / автоматический выключателя без SFB могла бы отключить всю систему, а не избирательно только неисправный участок цепи. Блок питания также обеспечивает всестороннюю диагностику, которая включает в себя контроль выходного напряжения и тока в критических рабочих условиях и предупреждает операторов об аварийных рабочих состояниях до возникновения сбоев.

Выводы

Промышленные источники питания меняются в соответствии с требованиями к повышению эффективности и большей интеграции с системами автоматического управления или интернет вещей (IoT), где они расположены. Они также все чаще используют такие функции, как SFB, которые в сочетании с совместимыми источниками питания решают некоторые основные проблемы, например, сохраняя работу оборудования в случае неисправности какого-то одного участка.

Без SFB сбои становятся вредны для доступности всего функционала системы, поскольку они блокируют целый блок функций, хотя сбой произошел только с одной. Блоки питания Quinn Phoenix Contact также дополняют SFB всесторонним контролем ключевых параметров производительности, которые предупреждают операторов о возможных проблемах, прежде чем они приведут к сбою.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *