Fuentes de alimentación para dispositivos de automatización industrial
Una amplia clase de dispositivos para la automatización industrial es muy diferente de los electrodomésticos comunes y, en consecuencia, los requisitos de calidad para dichos dispositivos son mucho más altos. Instalaciones energéticas, naves industriales, vehículos y equipos de transporte en general, en todas estas áreas hoy se realiza la automatización de procesos mediante el uso de dispositivos con especial durabilidad, confiabilidad y mayor seguridad.
Las industrias del petróleo, el gas y la energía requieren un suministro de energía confiable y seguro. Dichos dispositivos deben ser resistentes a las vibraciones, tener un amplio rango de temperatura y, en ocasiones, ser resistentes a la radiación.
Por supuesto, las fuentes de alimentación de estos dispositivos de automatización industrial siempre cumplen con los requisitos de un dispositivo en particular como un todo, porque la fuente de alimentación es parte de ese dispositivo. Si la fuente de alimentación está por debajo de los requisitos, todo el dispositivo se vuelve vulnerable.
Las fuentes de alimentación en la industria se montan tradicionalmente en gabinetes sobre rieles DIN y, por lo tanto, los gabinetes de fuente de alimentación están diseñados para este tipo de montaje. Algunos fabricantes producen juegos de adaptadores especiales para montar fuentes de alimentación en un riel DIN.
Por supuesto, las fuentes de alimentación para la automatización industrial tienen características específicas y, dependiendo de las tareas que se resuelvan utilizando una fuente de alimentación específica, todas pueden dividirse en varios tipos: convertidores aislados de CA/CC, módulos de respaldo, fuentes de alimentación UPS que admiten CC aisladas. / Convertidores CC. Todos estos tipos de fuentes de alimentación tienen una cosa en común: sus parámetros son estables bajo diversas condiciones externas.
Los distintos componentes electrónicos de las instalaciones industriales requieren su propia tensión de funcionamiento, es decir, no todos los componentes tienen la misma tensión de alimentación. Por esta razón, los fabricantes de fuentes de alimentación para la automatización industrial se aseguran de que haya varios canales de diferentes voltajes, incluido el bipolar, en un dispositivo. También hay fuentes de alimentación controladas que se encienden o apagan mediante una señal de sensores industriales externos que conducen un nivel lógico a una entrada dedicada.
Los tres fabricantes líderes de fuentes de alimentación para la industria, MW, Chinfa y TDK-Lambda, cubren casi por completo las necesidades de los dispositivos de automatización industrial modernos con su surtido. Al mismo tiempo, las fuentes de alimentación de estas marcas cumplen tanto los requisitos de fiabilidad y seguridad como los requisitos de compatibilidad electromagnética.
Convertidores CA/CC aislados
Las fuentes de alimentación de este tipo se utilizan tradicionalmente como fuentes de alimentación estabilizadas básicas.Reciben energía de la red (trifásica o monofásica) o de una fuente de corriente continua, mientras que el rango de voltaje de suministro es bastante amplio, de 120 a 370 voltios CC.
Este tipo de fuente de alimentación es la más común en circuitos eléctricos para automatización industrial, ya que la fuente de alimentación está presente en casi todas partes.
Además, el rango de características es muy amplio (voltaje de salida, corriente máxima, diseño), todos estos parámetros varían y los fabricantes en sus sitios web brindan al usuario una opción.
Destacan especialmente las fuentes de alimentación con garantía de por vida (por ejemplo, la serie HWS de TDK-Lambda), con capacidad de compensar la caída de tensión en los cables, con regulación de tensión de salida y con posibilidad de apagado/encendido a distancia. .
Algunas series de convertidores AC/DC aislados tienen la capacidad de soportar una doble sobrecarga con potencia nominal durante unos segundos (por ejemplo, la serie ZWS/BP de TDK-Lambda), lo cual es muy importante para alimentar motores, cuando están en modo de sobrecarga. , los motores consumen una potencia significativa durante unos segundos, pero en el modo principal el consumo es la mitad. Existe la oportunidad de ahorrar dinero en la compra de un potente convertidor.
Chinfa y MW suministran principalmente convertidores específicos para montaje en carril DIN. Las fuentes de alimentación Chinfa tradicionalmente tienen salidas para 15 y 5 voltios y pueden funcionar incluso a temperaturas bajo cero de hasta -40 ° C. Todas las fuentes de alimentación de estos fabricantes pueden alimentarse de 85 a 264 voltios. Para sistemas de automatización con mayor potencia, también se proporcionan versiones trifásicas de fuentes de alimentación.
La mayoría de las fuentes de alimentación para aplicaciones industriales tienen en su diseño una corrección del factor de potencia PFC activo y la capacidad de ajustar el voltaje de salida dentro de + -15% del nominal.
A veces es necesario conectar varias fuentes de alimentación en paralelo para alimentar la carga con una potencia superior al valor nominal de una fuente de alimentación; para este propósito, algunos modelos de convertidores AC / DC aislados están equipados con un interruptor especial que le permite ajustar los circuitos de retroalimentación de varias fuentes, siendo uno de los bloques el maestro y los otros se ponen en modo esclavo. Este esquema difiere del esquema utilizado para el problema de redundancia, cuya solución se discutirá a continuación.
Módulos de repuesto
Dichos dispositivos están diseñados para mejorar la confiabilidad del sistema cuando existe el riesgo de falla de uno de los convertidores. Varias fuentes de alimentación están conectadas a un bus común con aislamiento de diodo y, en caso de falla de una fuente, la segunda se conecta de inmediato. Exteriormente, parece conectar diodos de aislamiento a fuentes de alimentación de respaldo.
Los módulos de repuesto garantizan el funcionamiento continuo del equipo durante mucho tiempo sin interrumpir el ciclo tecnológico: esta es su tarea principal. Los diodos de desacoplamiento comienzan a realizarse estrictamente cuando es necesario, por lo que existe una diferencia entre los diodos incorporados en la fuente de alimentación y los diodos colocados en el módulo de respaldo.
En el segundo caso, aumenta la eficiencia de las fuentes de alimentación. Si una de las fuentes de alimentación falla, se produce un intercambio en caliente y el sistema sigue funcionando.El operador deberá rastrear la falla del dispositivo (de acuerdo con el esquema de monitoreo de voltaje en la salida de una unidad individual) y garantizar su reemplazo o servicio oportuno.
En la mayoría de los casos, con fines de automatización industrial, se usa un voltaje de 24 voltios y los módulos de repuesto se fabrican principalmente para este voltaje nominal. Si el voltaje es de 12 voltios, entonces el módulo no podrá controlar el voltaje en su entrada y luego tendrá que recurrir a elegir fuentes de alimentación con un sistema de control incorporado.
Fuentes de alimentación con soporte UPS
Estas son fuentes de alimentación con la función de monitorear el estado de las baterías y con la función de cargarlas. Las fuentes de alimentación del SAI están conectadas en paralelo con la fuente de alimentación principal y mantienen el nivel de voltaje correcto en caso de un corte de energía o en caso de falla de esta fuente de alimentación principal. La carga de la batería de respaldo es compatible al mismo tiempo. Tales aplicaciones tienen una gran demanda en la automatización industrial con fuentes de respaldo, especialmente baterías.
El controlador del dispositivo (similar a los producidos por Chinfa y Mean Well) siempre mantiene la carga de la batería en el nivel correcto, no permite la descarga y no conduce a la recarga. Es decir, la fuente de alimentación combina la función de un UPS (fuente de alimentación ininterrumpida).
Cada producto ofrecido por los fabricantes está diseñado para baterías de cierta capacidad, de acuerdo con la clasificación, y puede tener dos voltajes de salida: 24 y 12 voltios. Los controladores más caros tienen una corriente de carga de batería ajustable, los más baratos tienen un nivel constante de corriente de carga, por ejemplo, 2 amperios.
Convertidores CC/CC aislados
Los convertidores CC/CC aislados (convertidores) están diseñados para cambiar el nivel de voltaje de CC… Se instalan dentro de gabinetes o módulos de funciones, porque a veces los sistemas de automatización industrial requieren diferentes voltajes de CC para diferentes equipos.
Entonces, por ejemplo, si ya tiene un convertidor AC / DC aislado, pero también necesita obtener otro voltaje, además del que ya proporciona el dispositivo ya instalado en el gabinete, puede hacer frente a un convertidor DC / DC, será más -más barato que comprar otro. AC/DC.
Los convertidores CC/CC aislados para montaje en carril DIN son producidos por TDK -Lambda, que representa una gama de convertidores con un número diferente de canales de salida para potencias de 15 a 60 W. Los dispositivos tienen protección contra inversión de polaridad y un circuito para limitando la corriente de entrada, así como la protección tradicional contra cortocircuitos. El indicador LED indica la presencia de tensión nominal en las salidas de los canales. Es posible apagarlo y encenderlo de forma remota.
Entonces, el mercado moderno de fuentes de alimentación para automatización industrial está lleno de dispositivos con cualquier parámetro que pueda ser necesario. La gama le permitirá elegir cualquier voltaje, potencia, factor de forma, opciones de control remoto, función UPS, etc.
Se pueden obtener potencias superiores a 1500 vatios combinando varios bloques en paralelo. Los módulos de repuesto ayudarán a establecer un funcionamiento sin problemas de los circuitos. Los dispositivos UPS no interrumpirán el proceso. DC -DC: el convertidor proporcionará el voltaje de CC requerido.