Промышленные блоки питания на рейку — чем отличаются исполнения и как резервировать

Блок питания на рейку задаёт нижний предел надёжности шкафа управления: при его отказе останавливается контроллер, гаснут панели оператора и обесточиваются датчики, даже если силовая часть исправна. Поэтому подбирают его не по сумме паспортных токов потребителей, а с учётом пусковых токов, запаса по мощности, температуры в шкафу и схемы резервирования.

Ниже разобрано, чем различаются исполнения по выходному напряжению и мощности, как считают нагрузку, какие схемы резервирования применяются и что нужно прислать для подбора.

Исполнения по напряжению и мощности

Основная масса блоков питания в шкафах управления выдаёт 24 В постоянного тока — это напряжение питания контроллеров, модулей ввода-вывода, датчиков и исполнительных реле. Реже применяются 12 и 48 В: первое — под отдельные датчики и модули связи, второе — под телекоммуникационное оборудование и приводы малой мощности.

• До 60 Вт. Один контроллер с небольшим числом модулей, несколько датчиков. Исполнения шириной 1–2 модуля на рейке.
• 60–240 Вт. Основной диапазон для шкафа участка: контроллер, панель оператора, модули ввода-вывода, релейная часть.
• 240–960 Вт. Шкаф с большим числом исполнительных устройств, электромагнитными клапанами и тормозами. На этих мощностях применяется трёхфазное питание входа.
• Свыше 960 Вт. Отдельные блоки с трёхфазным входом либо несколько блоков в параллель. Здесь уже обязателен расчёт тепловыделения в шкафу.

По входу различают однофазные исполнения с широким диапазоном 85–264 В переменного тока и трёхфазные на 380–480 В. Широкий диапазон входа предпочтителен там, где напряжение сети нестабильно: блок продолжает работать при просадке, а не отключается.

Доступные исполнения собраны в разделе промышленных блоков питания, в том числе блоки Siemens и блоки MEAN WELL.

Расчёт нагрузки

Расчёт идёт в четыре шага, и пропуск любого из них приводит к блоку, который работает на пределе.

• Сумма потребления. Складываются токи всех потребителей цепи 24 В: процессорный модуль, модули ввода-вывода, панель оператора, датчики, промежуточные реле, электромагнитные клапаны. Берётся максимальное потребление из паспорта, а не типовое.
• Одновременность. Если часть устройств по алгоритму не включается одновременно — например, клапаны разных позиций, — учитывается максимальная одновременная нагрузка. Это единственный шаг, который снижает расчётную величину.
• Пусковые токи. Электромагнитные устройства при включении потребляют в 3–10 раз больше номинала в течение десятков миллисекунд. Блок должен выдерживать кратковременную перегрузку; у промышленных исполнений она заявляется отдельной характеристикой — обычно 1,5 от номинала на несколько секунд.
• Запас по мощности. К полученной величине добавляется 25–30 %. Это запас на расширение шкафа и на снижение допустимой мощности с ростом температуры.

О температуре стоит сказать отдельно. Паспортная мощность указывается при 40 или 45 °C; выше этой точки допустимая мощность снижается, типично на 2,5 % на каждый градус. Блок на 240 Вт в шкафу с внутренней температурой 60 °C отдаёт порядка 150 Вт. Это одна из причин, по которой суммарное тепловыделение шкафа считают вместе с подбором блока.

Схемы резервирования

Прямое соединение выходов двух блоков недопустимо: без развязки блок с чуть более высоким напряжением берёт всю нагрузку, а второй уходит в режим без тока и не является резервом. Для развязки применяется диодный модуль либо исполнения блоков с функцией параллельной работы — у них схема распределения нагрузки встроена.

Схема с аккумулятором строится на модуле заряда и буферном аккумуляторе: при пропадании сети нагрузка переходит на батарею. Время автономии считается по ёмкости батареи и току нагрузки, с поправкой на снижение ёмкости к концу срока службы. Такая схема нужна там, где контроллер должен завершить цикл и корректно остановить оборудование.

Частые вопросы

Можно ли поставить блок с большим запасом вместо резервирования? Нет. Запас по мощности защищает от перегрузки, но не от отказа самого блока. Это разные задачи, и решаются они разными средствами.

Что ставить на вход блока питания? Автоматический выключатель, подобранный по входному току с учётом броска при включении; у блоков с коррекцией коэффициента мощности бросок достигает десятков ампер, и характеристика C может оказаться недостаточной. В цепях с помехами перед блоком ставят сетевой фильтр.

Нужна ли защита на выходе? Промышленные блоки имеют защиту от короткого замыкания и перегрузки, но она общая на весь выход. Если от одного блока питаются несколько групп, на каждую группу ставят отдельный защитный модуль — иначе замыкание в одном датчике обесточивает весь шкаф.

Чем отличается блок с исполнением на рейку от встраиваемого? Способом монтажа и охлаждения. Исполнение на рейку рассчитано на естественную конвекцию в вертикальном положении, с зазорами сверху и снизу. При установке лежа или без зазоров допустимая мощность снижается.

Что проверяют при замене снятого с производства блока? Выходное напряжение и ток, диапазон входного напряжения и число фаз, габариты и ширину на рейке, наличие функции параллельной работы, сигнальные контакты состояния. У нового поколения габариты обычно меньше, и крепление на рейке подходит.

Что мы поставляем

В каталоге Азияторг есть промышленные блоки питания на рейку ABB, Siemens, Omron, MEAN WELL, Phoenix Contact и TDK-Lambda — от 20 Вт до нескольких киловатт, с однофазным и трёхфазным входом, с модулями буфера и заряда аккумулятора. Помимо блоков питания поставляем автоматические выключатели на ввод, контроллеры и модули и шкафы и щиты для сборки.

Пришлите перечень потребителей цепи 24 В с токами, условия по температуре в шкафу и требуемую схему резервирования на prom@tkasiatorg.ru — подберём блок по мощности с учётом снижения по температуре, соберём схему резервирования и рассчитаем срок поставки.