Особенности блоков питания — что нужно знать?
За 15 минут вы узнаете: чем отличается импульсный блок питания от обычного, зачем знать мощность и напряжение на входе и выходе, что кроется за функциями Dynamic Boost, Selective Fuse Breaking и какие бывают аксессуары для блоков питания. Не теряя время рассмотрим только промышленные блоки питания с выходным напряжением 24 В DC.
Импульсный блок питания — это что?
Обычный блок питания заметно больше и тяжелее чем импульсный. Размеры отличаются из-за разной частоты преобразования энергии. Обычный блок питания преобразует энергию с частотой сети — 50 Гц , тогда как импульсный с частотой примерно 30 000 Гц. Количество порций энергии, которая преобразовывается каждую секунду, больше, поэтому размеры основного компонента — трансформатора уменьшаются.
Функционально импульсный блок питания отличается защитой от короткого замыкания и перегрузки, стабилизацией выходного напряжения. Эти функции могут присутствовать и в обычном блоке питания, но в импульсном они достаются почти даром, т.к. все их может взять на себя одна и та же микросхема, которую и без того нужно устанавливать для контроля процесса преобразования.
Преимущества импульсного блока питания
— широкий диапазон входного напряжения
— нечувствителен к качеству входного напряжения
— меньше габариты и масса
Недостатки
— импульсные помехи при работе, которые свойственны для дешевых блоков питания
— меньше надежность недорогих блоков питания, что обусловлено сложностью конструкции
Основные характеристики
Входное напряжение
Напряжение сети, к которой подключают блок питания. В электрошкафах наиболее популярны промышленные блоки питания с входным напряжением 220 В, 50 Гц. Импульсные блоки питания работают нормально как при повышенном, так и пониженном напряжении, поэтому входное напряжение указывают диапазоном, например 85…265 В, 50…60 Гц. Некоторые модели могут работать как от переменного, так и от постоянного напряжения.
Выходное напряжение
Напряжение на выходе блока питания. Применительно к электрошкафам распространены блоки питания с выходом 24 В постоянного тока — напряжение питания промышленной автоматики и цепей управления.
Выходной ток
Ток, при котором обеспечивается нормальная работа блока питания. Потребляемый нагрузкой ток должен быть равен или меньше выходного тока блока питания. Если же потребляемый ток нагрузки больше выходного тока блока питания, то это приведет к срабатыванию защиты или просадкам напряжения. Если выходной ток неизвестен, но известна мощность, то значения можно пересчитать.
Мощность
Отражает количество и мощность нагрузок, которые блок питания может обеспечить энергией. Суммарная мощность подключенных нагрузок должна быть меньше или равной мощности блока питания.
Для выбора необязательно знать и ток, и мощность, т.к. они взаимосвязаны. При необходимости их можно пересчитать:
где:
Pнагр — мощность нагрузки, Вт;
Uвых — выходное напряжение блока питания, в нашем случае 24 В.
Если к блоку питания нет дополнительных требований, то знания этих характеристик достаточно.
Дополнительные функции
Регулятор напряжения
Подстроечный резистор на панели блока питания корректирует напряжение на выходе. У БП на 24 В пределы регулировки обычно составляют 22…28 В. Применяется для питания нагрузок с нестандартным рабочим напряжением и компенсации падения напряжения на длинных линиях.
Контакт DC OK
Нормально разомкнутый контакт срабатывает, если выходное напряжение стабилизировано, т.е. в нормальном режиме работы. Контакт используется для удаленного контроля работы БП, а также для управления нагрузкой, чувствительной к перепадам напряжения.
Кратковременная перегрузка
Иногда пишут Dynamic Boost, намеренно «забывая» перевести. Например, в ассортименте нашего магазина есть блоки питания Phoenix Contact серии КВНТ, которые допускают перегрузку 50 % в течении 5 секунд, а блоки QUINT допускают 100 % перегрузку в течениие тех же 5 секунд.
Постоянная перегрузка по мощности
Она же Static Boost. Производитель намеренно занижает номинальную мощность блока, чтобы обеспечить резерв. Например, блоки питания Phoenix Contact серии QUINT допускают постоянную перегрузку в 25%.
Функция селективного отключения
Блок питания, обладая значительным кратковременным запасом мощности, позволяет обеспечить срабатывание подключенных к нему автоматических выключателей. Таким образом, отключается только неисправная нагрузка, а остальные остаются в работе.
Например, блоки питания QUINT с одноимённой функцией «Selective Fuse Breaking» (SFB). Довольно редкая функция, но встречается не только у Phoenix Contact, например, у блоков питания PROtop производства Weidmuller с функцией «DCL».
Weidmuller эту функцию описывают так: «Технология DCL гарантирует надежное срабатывание автоматов, благодаря повышению выходного тока по крайней мере на 600 % в течении 20 мс. Кроме того, повышенная перегрузочная способность обеспечивает запуск мощного двигателя». Функция реализуется только при подключении нагрузки через автоматический выключатель или плавкий предохранитель.
На примере Phoenix Contact, мы сделали сводную таблицу характеристик чтобы понять разницу в стоимости, отражающих функционал и надёжность.
|
Сравнение блоков питания Phoenix Contact, мощностью 240 Вт |
||||
|
Серия |
ESSENTIAL |
UNO |
КВНТ |
QUINT |
|
Артикул |
2910587 |
2904372 |
1032386 |
2904601 |
|
Цена в магазине |
8 411 ₽ |
9 653 ₽ |
12 283 ₽ |
14 207 ₽ |
|
Входное напряжение, АС |
85... 264 В |
85... 264 В |
85...264 В |
85...264 В |
|
Входное напряжение, DC |
− |
− |
99…275 В |
90…350 В |
|
Точность стабилизации выходного напряжения |
±2 % |
±2 % |
±1 % |
±1 % |
|
КПД |
88% |
90% |
90% |
93% |
|
Среднее время наработки на отказ |
700 000 ч |
641 000 ч |
1 000 000 ч |
783 000 ч |
|
Регулятор напряжения |
✓ |
− |
✓ |
✓ |
|
Параллельная работа |
− |
✓ |
✓ |
✓ |
|
Контакт DC OK |
− |
− |
✓ |
✓ |
|
Кратковременная перегрузка |
− |
− |
1,5 х Iном в течении 5с |
2 х Iном в течении 5с |
|
Постоянная перегрузка по мощности |
− |
− |
− |
1,25 х Iном |
|
Функция селективного отключения |
− |
− |
− |
✓ |
Аксессуары
Модули резервирования —
Резервный модуль позволяет добиться бесперебойной подачи питания на нагрузку от двух независимых блоков. Контролирует распределение мощности и формирует сигнал аварии в случае отказа одного из блоков питания. В обычном режиме он равномерно распределяет нагрузку между блоками питания по 50% на каждый. В случае поломки одного из блоков питания, вся нагрузка ложится на исправный, загружая его на все 100%.
Автоматические выключатели и плавкие вставки —
Защищают блок питания от перегрузки и короткого замыкания. В случае короткого замыкания в нагрузке автоматический выключатель отключит её, а блок питания не «уйдёт в защиту» и продолжить питать исправные нагрузки.
Наиболее интересны многоканальные электронные автоматические выключатели. Они содержат в одном корпусе несколько автоматических выключателей, уставка срабатывания каждого выключателя или канала регулируется, а на входе встроена защита от повышенного и пониженного напряжения.
Например, выключатель СВМ производства Phoenix Contact подключатся к выходу блока питания, а уже к выходным клеммам автомата подключают нагрузку согласно схеме:
Схема подключения автомата CBM
В зависимости от исполнения, CBM рассчитаны на подключение 4 или 8 нагрузок. Уставки по току перегрузки регулируются в пределах 0,5…10 А отдельно для каждой нагрузки. Защитное отключение одной нагрузки не влияет на работу остальных. Кроме защиты от токов, CBM контролирует уровень напряжения. Если напряжение выходит за пределы, то автомат отключает все подключенные устройства. Кроме электронного выключателя CBM, для защиты нагрузок применяются автоматические выключатели постоянного тока или плавкие предохранители, подобранные в соответствии с номинальными токами нагрузки.
Что дальше?
Конечно, это не всё, но достаточно, чтобы определиться с выбором. По мере знакомства с блоками питания вы узнаете еще больше характеристик и функций: защита от кратковременных перенапряжений, фильтры помех, дополнительные релейные выходы и другое. Главное — не терять любопытство!
Блоки питания в нашем каталоге
https://shop.idelectro.ru/catalog/bloki_pitaniya_i_transformatory/