يواجه مصممو أو محددو إمدادات الطاقة AC/DC للتطبيقات الصناعية والمصانع والبناء والعمليات وتوليد الطاقة وتوزيعها والبنية التحتية وتطبيقات البيانات والاتصالات العديد من التحديات الكهربائية والمادية والنشر والصيانة والأمن والامتثال. ومع ذلك، يمكن التغلب على العديد من هذه الصعوبات عن طريق الاختيار بعناية لمصدر طاقة للسكك الحديدية DIN جاهز للاستخدام وصمامات مصممة للتطبيقات المذكورة أعلاه.
تقدم هذه الورقة لمحة موجزة عن الصعوبات التي تمت مواجهتها في استخدام هذه المنتجات. يتم بعد ذلك وصف مصادر الطاقة AC/DC وDC/DC المثبتة على سكة DIN الخاصة بـ RECOM Power وخط إنتاج المصهر المتنوع. تتيح هذه المنتجات توفير مصدر طاقة DC موثوق وآمن من الدرجة الصناعية.
تحديات إمدادات الطاقة الصناعية
يجب أن يفي مصدر طاقة التطبيقات الصناعية بالمتطلبات التالية: هيكل مدمج، قادر على اعتماد مدخلات مختلفة للتيار المتردد ثلاثي الطور أو تيار مستمر عالي الجهد، وكفاءة عالية، والامتثال للعديد من المتطلبات التنظيمية، ودعم التشغيل المتوازي للتكرار، ووظائف حماية المستخدم والنظام القوية. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تستوفي مصادر الطاقة هذه مواصفات الأداء على نطاق واسع من درجات الحرارة مع التبريد السلبي فقط، وأن تكون قوية، ولها متوسط وقت طويل للفشل (MTBF)، وتكون فعالة من حيث التكلفة في النشر والصيانة.
تمنع ظروف التشغيل المطلوبة لهذه التطبيقات جدوى التصميمات المخصصة والمواصفات التفصيلية، ويفضل استخدام مصادر الطاقة والصمامات المثبتة على السكك الحديدية DIN. لقد تحولت الصعوبات الحالية إلى الاختيار الحكيم لتحقيق تحسين التطبيق.
مصدر الطاقة: من العبوة
غالبًا ما يتم التغاضي عن الدور الحاسم الذي تلعبه مصادر إمداد الطاقة في سلامة النظام. نقطة البداية الأساسية لتصميم مصدر الطاقة هي التغليف، مما يؤثر بشكل مباشر على أدائها الكهربائي والميكانيكي والحراري في البيئة الصناعية. ولذلك، تم تصميم مصدر الطاقة الصناعية لتركيب السكك الحديدية القياسية DIN في جميع الحالات تقريبًا (الشكل 1).
خزانة التحكم الصناعية مع وحدات مختلفة مثبتة على سكة DIN
الشكل 1: خزانة التحكم الصناعية مع وحدات مختلفة مثبتة على سكة DIN، والتي يمكن إزالتها بسهولة من الأمام ويمكن توصيلها سلكيًا في أي وقت. مصدر الصورة: هاكاداي)
يتم تثبيت قضبان DIN على اللوحة الخلفية أو حاوية خزانة التحكم في المعدات. يتم تركيب جميع الوحدات الكهربائية مثل محركات المحركات وأجهزة التحكم الحلقية وإمدادات الطاقة وواجهات الإشارة وأنظمة السلامة الفرعية وواجهات الاتصال على هذا السكة ويمكن الوصول إلى جميع اتصالات الطاقة والإشارة من الأمام.
يتناقض حل السكك الحديدية DIN بشكل جيد مع الحامل مقاس 19 بوصة، المجهز بمنافذ أسلاك أمامية وخلفية لتوصيل الوحدات. يُستخدم هذا الحامل على نطاق واسع في أجهزة المختبرات وأنظمة الاختبار/القياس. وفي المقابل، تعد قضبان DIN أكثر ملاءمة وعملية لأنه غالبًا ما يلزم تثبيت عدد كبير من الوحدات في خزانة، مما يؤدي إلى موقف حرج محدود المساحة.
تستخدم العديد من مصادر طاقة التيار المتردد/المستمر في التطبيقات الصناعية مدخلات خط ثلاثي الطور من 320 فولت تيار متردد إلى 575 فولت تيار متردد ويجب أن توفر جهدًا نظيفًا ومستقرًا ومقاومًا عابرًا بقدرة 24 فولت تيار مستمر أو 48 فولت تيار مستمر للأحمال مثل وحدات التحكم في المحركات. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب العديد من التطبيقات اليوم مصادر طاقة عالية الجهد من 430 إلى 815 فولت. يعد استخدام مصادر طاقة التيار المستمر مثاليًا لتطبيقات أتمتة المصانع القائمة على الشبكات الصغيرة وحلول الطاقة المتجددة، بما في ذلك معدات الغاز الحيوي والطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح.
لتلبية المتطلبات الملحة لإمدادات الطاقة الصناعية عبر مصدر الطاقة المثبت على سكة DIN، يمكن للمصممين استخدام مصدر الطاقة AC/DC ثلاثي الطور من سلسلة RACPRO1 من RECOM Power. يمكن أيضًا استخدام هذه السلسلة من مصادر الطاقة لمدخلات التيار المستمر ذات الجهد العالي.
على سبيل المثال، تتمتع RAC1-T240/24 وRAC PRO1-T480/24 وRAC PRO1-T960/24 (الشكل 2، من اليسار إلى اليمين) بقدرة خرج تبلغ 240 وات و480 وات و960 وات، على التوالي، وجهد خرج يبلغ 24 فولت. بالإضافة إلى هذه الإصدارات، تتوفر إصدارات خرج 48 فولت، ولكنها متطابقة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تعديل جهد الخرج المقدر لمصدر الطاقة من 24 فولت إلى 28 فولت ومن 48 فولت إلى 56 فولت.
RACPRO1-T240/24 (يسار)، RACPRO1-T480/24 (وسط) وRACPRO1-T960/24 (يمين) مصادر الطاقة للسكك الحديدية DIN من RECOM Power
الشكل 2: RACPRO1-T240/24 صغير الحجم (يسار)، RACPRO1-T480/24 (وسط) وRACPRO1-T960/24 (يمين) توفر مصادر الطاقة للسكك الحديدية DIN 240 وات و480 وات و960 وات على التوالي. مصدر الصورة: طاقة ريكوم)
من السمات المهمة لهذه السلسلة من وحدات الطاقة شكلها المدمج. على وجه التحديد، يبلغ عرض كل وحدة طاقة 43 مم و52 مم و80 مم (1.69 بوصة و2.05 بوصة و3.15 بوصة). يبلغ ارتفاع كل وحدة من هذه الوحدات الثلاث 135 مم (5.31 بوصة) وعمق 140 مم إلى 156 مم (5.51 بوصة إلى 6.14 بوصة) حسب الطراز. إحدى الميزات المهمة لهذه الوحدات بالنسبة للقائمين على التركيب والفنيين هي استخدام مشابك القفص التي يتم الضغط عليها مع موصلات الضغط +25 درجة للإزالة السريعة والسهلة دون الحاجة إلى أي أدوات.
تتميز سلسلة RACPRO1 بالكفاءة العالية، والتي يمكن أن تقلل من تكلفة التشغيل وتسخين الطاقة. ولذلك، فإن المبرد الأصغر وسطح التبريد يمكن أن يلبي متطلبات التبريد.
لا تتطلب مصادر الطاقة هذه تبريدًا قسريًا للهواء بواسطة المراوح أو الأنظمة النشطة الأخرى؛ ميزة أخرى في البيئات الصناعية هي استخدام تصميم مبرد بالحمل الحراري الطبيعي بالكامل. تحتوي كل وحدة طاقة على مداخن مستقلة لتدفق الهواء لتحقيق أقصى قدر من "تأثير المكدس" للتبريد.
من خلال التصميم المبتكر واختيار الأجهزة، تحقق السلسلة حجمًا صغيرًا وكفاءة عالية. كفاءة مصدر الطاقة RACPRO1-T960/24 تبلغ 96%؛ تبلغ كفاءة مصادر الطاقة RACPRO1-T240/24 وRACPRO1-T480/24 94.1% و95% على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أن مصادر الطاقة هذه يمكنها إنتاج مئات الواط، إلا أنها تتطلب حوالي 1 وات فقط عند عدم التحميل.
بفضل كفاءتها الممتازة وتبريدها، تستطيع مصادر الطاقة هذه تحمل درجات حرارة التشغيل العالية. يمكن أن يوفر مصدر الطاقة W RACPRO1-T960/24 طاقة خرج كاملة الحمل عند درجة حرارة تصل إلى +60 درجة مئوية؛ يعمل مصدر الطاقة 240 واط RACPRO1-T240/24 عند درجة حرارة أعلى قليلاً +70 درجة مئوية تحت نفس ظروف الإخراج.
ليست درجة الحرارة المرتفعة هي المشكلة الوحيدة التي يجب أخذها في الاعتبار، وبالنسبة للعديد من المعدات مثل معدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الخارجية، فهي أيضًا عرضة للبرد الشديد. وللتخلص من هذا التأثير، تكون درجة حرارة التشغيل المقدرة لمصدر الطاقة RACPRO1 - 40 درجة مئوية.
الأداء والوظيفة الكهربائية
لا يجب أن توفر إمدادات الطاقة في البيئات الصناعية الفولتية الاسمية في مجموعة متنوعة من الفولتية والأحمال المختلفة للمدخل فحسب، بل يجب أن يكون لها أيضًا المزيد من الوظائف. تشمل مؤشرات الأداء الأساسية الأخرى مناعة الجهد النبضي الخلفي العالي، ومناعة أقوى ضد زيادة التيار، وقدرة على زيادة الطاقة:
عند إمداد أو إلغاء تنشيط الأحمال غير المقاومة مثل المحركات، يتم إنشاء تيار رجعي (المعروف أيضًا باسم التغذية العكسية) ويدخل إلى خرج مصدر الطاقة. تشير مناعة جهد التدفق العكسي إلى قدرة مصدر الطاقة على تحمل جهد التدفق الخلفي. في مزود الطاقة RACPRO1، يتمتع خرج 24 فولت بمناعة جهد عكسي 35 فولت، بينما يتمتع خرج 48 فولت بحصانة جهد عكسي 63 فولت.
تتميز مصادر الطاقة هذه بقدرة 6 كيلو فولت على مناعة ضد زيادة التيار المفاجئ للشبكة وتتوافق مع معايير الصناعة والمعايير التنظيمية.
تتمتع مصادر الطاقة هذه بقدرة على زيادة الطاقة لتلبية طلب الحمل لفترة قصيرة لتتجاوز طاقة الخرج المقدرة. على سبيل المثال، يمكن لمصدر الطاقة RACPRO1-T960/24 عالي الطاقة زيادة الطاقة إلى 150% لمدة 6 ثوانٍ (ثواني)، وبالتالي تجنب العديد من حالات الانقطاع بسبب ظروف التحميل العابر.
ميزة أخرى سهلة الاستخدام لإمدادات الطاقة 480 واط و960 واط RACPRO1 هي استخدام شرائط LED بسيطة مرتبة رأسياً (الشكل 3) للإشارة إلى طاقة الخرج الفعلية لمصدر الطاقة كنسبة مئوية من طاقة الخرج المقدرة.