Netzteile für industrielle Automatisierungsgeräte

Eine große Klasse von Geräten für die industrielle Automatisierung unterscheidet sich stark von gewöhnlichen Haushaltsgeräten und dementsprechend sind die Qualitätsanforderungen an solche Geräte viel höher. Energieanlagen, Industriegebäude, Fahrzeuge und Transportausrüstung im Allgemeinen – in all diesen Bereichen werden heute Prozesse automatisiert, die durch den Einsatz von Geräten mit besonderer Haltbarkeit, Zuverlässigkeit und erhöhter Sicherheit realisiert werden.

Die Öl-, Gas- und Energieindustrie benötigt eine zuverlässige und sichere Stromversorgung. Solche Geräte müssen vibrationsfest sein, einen weiten Temperaturbereich haben und teilweise auch strahlungsbeständig sein.

Natürlich erfüllen die Netzteile dieser industriellen Automatisierungsgeräte immer die Anforderungen eines bestimmten Geräts als Ganzes, da das Netzteil Teil dieses Geräts ist. Liegt die Stromversorgung unter den Anforderungen, wird das gesamte Gerät angreifbar.

Netzteile werden in der Industrie traditionell in Schaltschränken auf DIN-Schienen montiert, daher sind Netzteilgehäuse für diese Art der Montage konzipiert. Einige Hersteller stellen spezielle Adaptersätze zur Montage von Netzteilen auf einer DIN-Schiene her.

Natürlich haben Netzteile für die Industrieautomation spezifische Eigenschaften und können je nach den Aufgaben, die mit einem bestimmten Netzteil gelöst werden, in verschiedene Typen unterteilt werden: isolierte AC/DC-Wandler, Backup-Module, USV-Netzteile unterstützen isolierten Gleichstrom / DC-Wandler. Alle diese Arten von Netzteilen haben eines gemeinsam: Ihre Parameter sind unter verschiedenen äußeren Bedingungen stabil.

Die verschiedenen elektronischen Komponenten von Industrieanlagen benötigen eine eigene Betriebsspannung, das heißt, nicht alle Komponenten verfügen über die gleiche Versorgungsspannung. Aus diesem Grund achten Hersteller von Netzteilen für die Industrieautomation darauf, dass an einem Gerät mehrere Kanäle unterschiedlicher Spannung, auch bipolar, vorhanden sind. Es gibt auch gesteuerte Netzteile, die durch ein Signal externer Industriesensoren ein- oder ausgeschaltet werden, indem ein Logikpegel an einen dedizierten Eingang angelegt wird.

Die drei führenden Hersteller von Stromversorgungen für die Industrie – MW, Chinfa und TDK-Lambda – decken mit ihrem Sortiment nahezu vollständig den Bedarf moderner Industrieautomatisierungsgeräte ab. Gleichzeitig erfüllen die Netzteile dieser Marken sowohl Zuverlässigkeits- und Sicherheitsanforderungen als auch Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit.

Isolierte AC/DC-Wandler

Netzteile dieser Art werden traditionell als stabilisierte Grundnetzteile eingesetzt.Sie werden über das Stromnetz (dreiphasig oder einphasig) oder von einer Gleichstromquelle mit Strom versorgt, wobei der Versorgungsspannungsbereich recht breit ist – von 120 bis 370 Volt Gleichstrom.

Diese Art der Stromversorgung ist in Stromkreisen für die Industrieautomation am häufigsten anzutreffen, da die Stromversorgung fast überall vorhanden ist.

Darüber hinaus ist das Spektrum der Eigenschaften sehr breit – Ausgangsspannung, maximaler Strom, Design – alle diese Parameter variieren und die Hersteller bieten dem Benutzer auf ihren Websites eine Auswahl.

Besonders hervorzuheben sind die Netzteile mit lebenslanger Garantie (z. B. die HWS-Serie von TDK-Lambda), mit der Möglichkeit, den Spannungsabfall an den Leitungen auszugleichen, mit Ausgangsspannungsregelung und mit der Möglichkeit zum Ein- und Ausschalten aus der Ferne .

Einige Serien isolierter AC/DC-Wandler sind in der Lage, einer doppelten Überlastung mit Nennleistung für einige Sekunden standzuhalten (z. B. die ZWS/BP-Serie von TDK-Lambda), was für die Stromversorgung von Motoren im Überlastmodus sehr wichtig ist , verbrauchen die Motoren für einige Sekunden erheblich Strom, im Hauptmodus ist der Verbrauch jedoch halb so hoch. Es besteht die Möglichkeit, beim Kauf eines leistungsstarken Konverters Geld zu sparen.

Chinfa und MW liefern hauptsächlich Konverter speziell für die DIN-Schienenmontage. Chinfa-Netzteile verfügen traditionell über Ausgänge für 15 und 5 Volt und können sogar bei Minustemperaturen bis -40 °C betrieben werden. Alle Netzteile dieser Hersteller können mit 85 bis 264 Volt betrieben werden. Für Automatisierungssysteme mit erhöhter Leistung stehen auch dreiphasige Stromversorgungen zur Verfügung.

Die meisten Netzteile für Industrieanwendungen verfügen in ihrem Design über eine aktive PFC-Leistungsfaktorkorrektur und die Möglichkeit, die Ausgangsspannung innerhalb von + -15 % des Nennwerts anzupassen.

Manchmal ist es notwendig, mehrere Netzteile parallel zu schalten, um die Last mit einer Leistung zu versorgen, die über dem Nennwert eines Netzteils liegt. Zu diesem Zweck sind einige Modelle isolierter AC/DC-Wandler mit einem speziellen Schalter ausgestattet, mit dem Sie die Rückkopplungskreise mehrerer Quellen anpassen können, wobei einer der Blöcke der Master ist und die anderen in den Slave-Modus versetzt werden. Dieses Schema unterscheidet sich von dem für das Redundanzproblem verwendeten Schema, dessen Lösung weiter unten diskutiert wird.

Ersatzmodule

Solche Geräte sollen die Systemzuverlässigkeit verbessern, wenn die Gefahr eines Ausfalls eines der Konverter besteht. Mehrere Netzteile werden mit Diodentrennung an einen gemeinsamen Bus angeschlossen, bei Ausfall einer Quelle wird sofort die zweite zugeschaltet. Äußerlich sieht es so aus, als würde man Isolationsdioden an Notstromversorgungen anschließen.

Ersatzmodule gewährleisten den kontinuierlichen Betrieb der Geräte über einen langen Zeitraum, ohne den Technologiezyklus zu stören – das ist ihre Hauptaufgabe. Die Entkopplungsdioden werden ausschließlich bei Bedarf aktiviert, weshalb ein Unterschied zwischen den im Netzteil eingebauten Dioden und den im Backup-Modul eingebauten Dioden besteht.

Im zweiten Fall steigt die Effizienz der Netzteile. Fällt eines der Netzteile aus, erfolgt ein Hot-Swap und das System läuft weiter.Der Betreiber muss den Ausfall des Geräts verfolgen (gemäß dem Spannungsüberwachungsschema am Ausgang einer einzelnen Einheit) und für dessen rechtzeitigen Austausch oder Service sorgen.

Am häufigsten wird für die industrielle Automatisierung eine Spannung von 24 Volt verwendet und Ersatzmodule werden hauptsächlich für diese Nennspannung hergestellt. Wenn die Spannung 12 Volt beträgt, kann das Modul die Spannung an seinem Eingang nicht steuern, und Sie müssen auf Netzteile mit integriertem Steuersystem zurückgreifen.

Netzteile mit USV-Unterstützung

Hierbei handelt es sich um Netzteile mit der Funktion, den Zustand der Batterien zu überwachen und diese aufzuladen. USV-Stromversorgungen sind parallel zur Hauptstromquelle geschaltet und halten im Falle eines Stromausfalls oder eines Ausfalls dieser Hauptstromquelle den korrekten Spannungspegel aufrecht. Gleichzeitig wird das Laden der Backup-Batterie unterstützt. Solche Anwendungen sind in der industriellen Automatisierung mit Backup-Quellen, insbesondere Batterien, sehr gefragt.

Der Controller des Geräts (ähnlich denen von Chinfa und Mean Well) hält die Batterieladung immer auf dem richtigen Niveau, lässt keine Entladung zu und führt nicht zum Aufladen. Das heißt, das Netzteil vereint die Funktion einer USV (unterbrechungsfreie Stromversorgung).

Jedes von den Herstellern angebotene Produkt ist entsprechend der Nennleistung für Batterien einer bestimmten Kapazität ausgelegt und kann zwei Ausgangsspannungen haben: 24 und 12 Volt. Teurere Controller verfügen über einen einstellbaren Batterieladestrom, günstigere über einen konstanten Ladestrom, beispielsweise 2 Ampere.

Isolierte DC/DC-Wandler

Isolierte DC/DC-Wandler (Konverter) sind konzipiert um den Gleichspannungspegel zu ändern… Sie werden in Schränken oder Funktionsmodulen installiert, da industrielle Automatisierungssysteme manchmal unterschiedliche Gleichspannungen für unterschiedliche Geräte benötigen.

Wenn Sie also beispielsweise bereits über einen isolierten AC/DC-Wandler verfügen, aber auch eine andere Spannung benötigen, als die, die das bereits im Schrank installierte Gerät bereitstellt, kommen Sie mit einem DC/DC-Wandler zurecht. Es wird günstiger sein, als ein anderes zu kaufen. AC/DC.

Isolierte DC/DC-Wandler zur Montage auf einer DIN-Schiene werden von TDK-Lambda hergestellt, das eine Reihe von Wandlern mit unterschiedlicher Anzahl von Ausgangskanälen für Leistungen von 15 bis 60 W darstellt. Die Geräte verfügen über einen Verpolungsschutz und eine Schaltung für Begrenzung des Einschaltstroms sowie herkömmlicher Kurzschlussschutz. Die LED-Anzeige zeigt das Vorhandensein der Nennspannung an den Kanalausgängen an. Es ist möglich, es aus der Ferne ein- und auszuschalten.

Daher ist der moderne Markt für Stromversorgungen für die industrielle Automatisierung voll von Geräten mit allen erforderlichen Parametern. Das Sortiment ermöglicht Ihnen die Auswahl beliebiger Spannung, Leistung, Formfaktor, Fernbedienungsoptionen, USV-Funktion usw.

Durch die Parallelschaltung mehrerer Blöcke können Leistungen über 1500 Watt erreicht werden. Ersatzmodule tragen dazu bei, einen störungsfreien Betrieb der Schaltkreise sicherzustellen. USV-Geräte unterbrechen den Vorgang nicht. DC-DC – der Wandler liefert die erforderliche Gleichspannung.