Üretim hatları, endüstriyel robotik sistemler, enerji altyapısı, rafineriler ve yarı iletken üretim hatları dahil olmak üzere zorlu ve potansiyel olarak patlayıcı ortamlara yönelik endüstriyel sistemlerin otomasyonunun arttırılması. Sistem tasarımcısı tarafından seçilen endüstriyel güç kaynağı, yalnızca yüksek tepe gücü ve güç kaynağı geri akış koruması gereksinimlerini karşılamakla kalmayacak, aynı zamanda güvenilirlik, dayanıklılık, güvenlik, yüksek güç yoğunluğu, yüksek verimlilik ve çeşitli karmaşık düzenleyici uyumluluk gereksinimlerinin gereksinimlerini de karşılayacaktır.
Bu makale, zorlu otomasyon uygulamaları için güç sistemi tasarımcılarının karşılaştığı zorlukları tartışmaktadır. Daha sonra TRACO Power için DIN raylı güç kaynakları tanıtılarak tasarımcıların bu zorlukları aşmalarına nasıl yardımcı oldukları anlatılıyor.
Endüstriyel güç kaynağının zorlukları
Elektronik ekipman ve sistemler, üretim hatları, yenilenebilir enerji sistemleri, dağıtım depoları ve kimyasal işleme tesisleri için zorlu endüstriyel ortamlara maruz kalmaktadır. Elektronik ekipman aşırı sıcaklıklara, neme, mekanik şoka, elektromanyetik girişime (EMI), titreşime, toza, kimyasal temasa ve patlayıcı ortamlara maruz kalabilir. Elektronik güç, kontrol ve izlemede yaygın olarak kullanıldığından, bu uygulamaların tümü doğruluk, kesinlik, güvenilirlik ve güvenliği sağlayacak şekilde tasarlanmalıdır.
Güç kaynağı kritiktir. Endüstriyel elektronik ekipmanın temel bileşeni olan endüstriyel güç kaynağı, AC ve DC regüle güç kaynağını destekler. Çıkışı, bağlı ekipmanın temel enerji tüketimi gereksinimlerini karşılamalı ve yeterli güvenlik payı bırakılmalıdır. Örneğin, motorlar, pompalar ve hareket kontrol sürücüleri gibi elektromekanik sistemler, başlatma sırasında çok yüksek tepe akımlarına ihtiyaç duyar ve endüstriyel güç kaynaklarının bu akımları sağlayabilmesi gerekir. Genel olarak endüstriyel güç kaynağı aynı zamanda aşırı gerilim, aşırı akım ve aşırı ısınmaya karşı koruma fonksiyonlarına da sahip olacaktır.
Güç kaynağı, yük veya hat değiştiğinde iyi bir voltaj düzenleme kapasitesine sahip olmalı ve yüksek verimlilik sağlamalıdır. Bu, düşük verimliliğin aşırı ısı oluşumuna yol açabileceği kompakt muhafazalara monte edilen güç kaynakları için özellikle önemlidir.
Endüstriyel güç kaynaklarının ana hatları da önemlidir. Endüstriyel güç kaynağı, sınırlı alana sahip makinelere veya kontrol kabinlerine kurulabilmelidir. Ayrıca endüstriyel uygulamalar arızalı ekipmanın hızlı bir şekilde değiştirilmesini gerektirdiğinden, ekipmanın sökülmesini ve değiştirilmesini kolaylaştıracak şekilde kurulması gerekir. Endüstriyel güç kaynaklarının güvenlik ve elektromanyetik uyumluluk (EMC) açısından sertifikalı olması önemlidir.
Tehlikeli Yer Sertifikasyonu
Tehlikeli konumlar (HazLoc) spesifik bir sertifikasyon alanıdır. Ulusal Elektrik Yasası (NEC) tehlikeli konumu, yanıcı gaz veya buharların, yanıcı sıvıların, yanıcı tozun, yanıcı liflerin veya uçuşan tüylerin varlığının yangın veya patlama tehlikesiyle sonuçlanabileceği bir alan olarak tanımlar. Endüstriyel güç kaynakları ve diğer elektronik ekipmanların HazLoc ortamında çalışacak şekilde özel olarak sertifikalandırılması gerekir.
Underwriters Laboratories (UL), Avrupa Birliği'nin Patlayıcı Ortamlara Yönelik Ekipman Direktifi (ATEX) ile birlikte, tehlikeli bölgelerde kullanılan bileşenler için test standartlarını belirler. Bu tür bir sertifika, sertifikalı ekipmanın belirlenen tehlikeli alanda kullanım için gereken minimum ilgili güvenlik standartlarını karşıladığını kanıtlayabilir.
Sertifikasyonda iki faktör dikkate alınır: uçucu maddenin türü ve bulunma olasılığı. Potansiyel patlayıcının türü sertifikasyon kategorisini belirler. Sınıf 1 yanıcı buharları ve gazları içerir; Kategori 2, un gibi yanıcı tozları içerir; Kategori 3, yanıcı lifler ve uçuşan maddelerdir (kumaşlar gibi küçük hacimli yanıcı parçacıklar).
Uçucu tehlikeli maddelerin bulunma olasılığı, tehlikeli alanların imar tipini belirler. Bölüm 1, normalde tehlikeli maddelerin mevcut olduğu ortamları kapsar. Bölüm 2, tehlikeli maddelerin normalde bulunmadığı ancak belirli koşullar altında bulunabileceği ortamları kapsar.
HazLoc uygulamaları için endüstriyel güç kaynağı
TRACO Power'ın DIN rayı TIB-EX serisi yüksek verimli güç kaynağı (Şekil 1), zorlu ortamlar ve tehlikeli konumlar için tasarlanmıştır. DIN rayı, endüstriyel kontrol ekipmanını ekipman rafına veya panel dolabına monte etmek için yaygın olarak kullanılan bir tür metal raydır. Seri ayrıca panel montaj gereksinimlerine uyacak şekilde daha düşük montaj profili için yandan montaj seçenekleri de sunuyor. Bu güç kaynağı serisi, UL HazLoc Sınıf 1, Bölüm 2 (C1D2) ve ATEX (EN60079-0, EN60079-7 ve EN60079-15) güvenlik standartlarına uygundur ve EMC sertifikalıdır.
TRACO Power için TIB-EX DIN raylı güç kaynağı
Şekil 1: TIB-EX serisi DIN raylı güç kaynakları HazLoc C1D2 sertifikalı ve EMC sertifikalı olup 80 W, 120 W, 240 W ve 480 W olarak derecelendirilmiştir (kaynak: TRACO Power)
HazLoc C1D2 güç kaynağı, normalde yanıcı gazlar veya buharlar içeren ancak sızıntı, ekipman arızası veya havalandırma sistemi arızası gibi anormal koşullar durumunda kaçabilecek alanlarda güvenli çalışma için tasarlanmıştır.
C1D2 ekipmanının en önemli özelliği normal ve kazara çalışma koşullarında bir ateşleme kaynağı haline gelmemesidir. Bu tür ekipmanlar, uçucu bir patlayıcı ortamı tutuşturmaya yetecek kadar elektrik enerjisi veya ısı yaymayacak şekilde tasarlanacaktır. Bu nedenle, bu tür ekipmanlar normal çalışma sırasında ark veya elektrik kıvılcımı üretmez ve mahfaza yapısı, uçucu tehlikeli maddelerin giriş oranını sınırlayabilir.
HazLoc sertifikasına ek olarak, konvektör soğutmalı bu güç kaynakları %88 ila %95 (modele bağlı olarak) verime sahiptir ve -40°C ila+60°C (tam yük) sıcaklıklarda çalışabilir. Nominal güç 80 W, 120 W, 240 W ve 480 W, çıkış voltajı 12 V, 24 V veya 48 V, çalışma voltajı 85 VAC ila 264 VAC, frekans 50/60 Hz.
TIB-EX serisi güç kaynağı, çıkış aşırı gerilimi ve kısa devre koruması da dahil olmak üzere kapsamlı çalışma koruma fonksiyonlarıyla endüstriyel ortamlar için çok uygundur. Giriş ucunda, bu güç kaynağı serisi, güç hattındaki voltaj düşüşünü, yani voltajın nominal değerin %90'ının altına düşmesini önleyebilir, ancak bağlantı tamamen kesilmez. Tipik süre 3 ila 10 döngü veya 50 ms ila 167 ms'dir. Güç kaynağı serisi, SEI F47 Sarkma Bağışıklık Spesifikasyonuna uygundur.
TIB-EX güç kaynağı aynı zamanda kısa süreli aşırı güç yüklemelerine de dayanır ve çıkışı %150 aşırı yükte 4 saniyeye kadar korur. Bu seri, step motorlar, solenoid valfler veya aktüatörlerin (ilk enerjilendirmede yüksek akım dalgalanmaları oluşturan yükler) yer aldığı sistem tasarımları için idealdir.
Endüstriyel ortamlardaki diğer bir yaygın olay, indüktörler ve indirgeme motorları gibi yüklerin, voltajı güç kaynağına geri beslediği ters güçtür. TIB-EX serisi güç kaynakları, bu tür yüklerin neden olduğu kapanmayı veya arızayı önlemeye yardımcı olmak için güç kaynağı geri akış koruması gibi önemli bir işleve sahiptir.
Anahtarlama Modlu Güç Kaynağının (SMPS) başlangıçta giriş kapasitörlerini şarj etmesi gerekir; bu, güç kaynağı hatta ilk kez bağlandığında büyük ani akımlara neden olabilir. Çoğu SMPS güç kaynağı (TIB-EX serisi gibi) bu aşırı akımı kontrol etmek için aşırı akım sınırlayıcıları kullanır. Bu kaynaklar 30 A (230 VAC giriş), 15 A (115 VAC) dalgalanma akımlarına göre derecelendirilmiştir.
Tüm modeller, ön ve yan panellerdeki DC-OK kontak kapatması ve DC-OK LED göstergeleri aracılığıyla çıkış durumunu bildirir.
80 W TIB 080-12EX AC/DC DIN rayı güç kaynağı (Şekil 2), 12 V nominal çıkış voltajına ve 6,7 A maksimum akıma sahiptir. Güç kaynağı, 3,71 "x 1,26" x 4,50 mm "boyutunda kompakttır.