Назад
Источники питания TRACOPOWER для систем промышленной автоматики
(Опубликовано в журнале «Вестник электроники», №3 (45) 2013)
Скачать статью в формате PDF (307 КБ)
Компания TRACOPOWER всемирно известна своими модулями питания высокого качества. Производимые ею AC/DC- и DC/DC-преобразователи охватывают широкий диапазон выходной мощности от 1 Вт до нескольких киловатт, способны обеспечить питание самой чувствительной к качеству питающего напряжения аппаратуры, такой как, например, сложные медицинские приборы. Выходное напряжение модулей может быть как фиксированным, так и регулируемым (подстраиваемым). Имеющийся ряд выходных напряжений позволяет выбрать необходимый ИП практически для любого применения, как бытового, так и промышленного. В данной статье описаны модули питания TRACOPOWER для монтажа на DIN-рейку, предназначенные для работы в самых жестких промышленных условиях эксплуатации.
Модули промышленных источников питания для монтажа на DIN-рейку компании TRACOPOWER можно разделить на 3 основных семейства:
- Источники питания общего назначения для монтажа на DIN-рейку мощностью 15…480 Вт;
- Высокопроизводительные источники питания для монтажа на DIN-рейку мощностью 70…600 Вт;
- Источники питания для монтажа на DIN-рейку в низкопрофильных металлических корпусах мощностью 50…600 Вт.
Надежность работы и безопасность большинства модулей подтверждена следующими сертификатами, представленными в таблице 1.
Таблица 1. Сертификаты для модулей на DIN-рейку TRACOPOWER
Параметры |
Сертификаты |
Электрические параметры |
|
Прочность изоляции |
IEC/EN 60950-1, UL 60950-1, UL 508 |
Стандарты безопасности |
|
Оборудование для информационных технологий |
IEC/EN 60950-1, UL 60950-1, CSA-C22.2 No. 60950-1-03 |
Оборудование для промышленных систем управления |
UL 508, CSA-C22.2 No. 107 |
Электрическое оборудование для машин |
EN 60204 |
Электрическое оборудование для силовых установок |
EN 50178 |
Защищенные преобразователи для SMPS |
EN 61558-2-4 |
Для отдельных источников питания (TSP 090-124N) |
EN 60950 sect. 2.5 и NEC Class 2 |
Управляющее оборудование для зон повышенной опасности |
UL 60079-15 (Class I, Division 2, Groups A,B,C,D AEx n C II C T4 U) IEC/EN 60079-15 (Class I, Zone 2, EEx nC II C T4 U), ( II3G EEX nAC IIC T4 (T3 с ограничением по мощности) |
Сертификаты безопасности |
CB report for IEC/EN 60950-1 UL approvals UL 60950-1 rec. File: e181381, UL 508C listed File: e210002 CSA certification (file no. 219759) for UL 60950-1, UL 508, UL 60079-15-02, ANSI/ISA 12.12.01, CSA-22.2 No. 60950-1-03, CSA C22.2 No. 107, CSA 60079-15-02 II3G ATEX 94/9/EC certificate no. EPS 12 ATEX 1 424 X (только опция -EX) IECEx test report для IEC 60079-15 BG certification для EN 60950-1, EN 60204, EN 61558-2-4, EN 50178 |
Класс защиты |
Class of protection safety class I (IEC 536) |
Степень защиты |
IP 20 (IEC/EN 60529) |
Электромагнитная совместимость (EMC) |
|
Защита от проникновения сигнала в цепи питания |
EN 55011 class B, EN 55022 class B |
Защита от побочных излучений |
EN 55011 class B, EN 55022 class B |
По защите от наводок (EN 61000-6-2, EN 61204-3) |
|
Защита от электростатического разряда (ESD) |
IEC / EN 61000-4-2 4 kV / 8 kV criteria B |
Защита от электромагнитного излучения |
IEC / EN 61000-4-3 10 V / m criteria A |
Защита от бросков напряжения |
IEC / EN 61000-4-4 2 kV criteria B |
Защита от бросков тока |
IEC / EN 61000-4-5 1 kV / 2 kV criteria B |
Защита от проникновения излучений по цепям питания |
IEC / EN 61000-4-6 10 V criteria A |
Защита от наводок с частотой питающей сети |
IEC / EN 61000-4-8 30 A / m criteria A |
Остановимся вкратце на каждом из этих семейств.
Источники питания общего назначения для монтажа на DIN-рейку мощностью 15…480 Вт
В семейство входят модули AC/DC-преобразователей серий TBL, TBL-BC, TCL, TCL-DC, TPC и TSPC.
Механическая конструкция модулей TSPC аналогична конструкции модулей TSP, предназначенных для эксплуатации в жестких промышленных условиях, но их стоимость значительно ниже за счет отсутствия некоторых электрических функций.
Источники питания серии TBL выпускаются в низкопрофильных пластмассовых корпусах, которые удобны для крепления в монтируемые на стену панели управления, используемые для автоматизации зданий, сооружений и промышленных объектов. Эта продукция удовлетворяет требованиям безопасности UL 1310 class II, которые обязательны для устройств коммерческих и бытовых приложений. В серию входят также модули TBL-BC 60-Вт источников бесперебойного питания, снабженные системой управления аккумуляторными батареями.
В популярной серии TCL имеются также модели TCL-DC с постоянным входным напряжением. Они выпускаются
с винтовыми клеммами или клеммами с подпружиненными контактами.
Все серии удовлетворяют основным международным стандартам безопасности.
Основные параметры модулей серий TBL, TBL-BC, TCL, TCL-DC, TPC и TSPC приведены в таблице 2.
Таблица 2. Основные параметры AC/DC-источников питания серий TBL, TBL-BC, TCL, TCL-DC, TPC и TSPC
Серия |
Выходная мощность, Вт |
Диапазон входного напряжения, В |
Выходное напряжение, VDC |
Тип корпуса / Особенности |
TBL |
15, 30, 60, 90, 150 |
85-264VAC |
5, 12, 24 |
Низкопрофильный пластиковый корпус, |
TBL-BC |
60 |
93–132 VAC / |
24 |
Источник бесперебойного питания |
TCL |
24, 60, 120, 240 |
85-264 VAC, |
5.1, 12, 24, 48 |
Компактный пластиковый корпус, |
TCL-DC |
24, 60 |
9.5-18 VDC, |
5, 12, 24 |
Компактный пластиковый корпус |
TPC |
30, 55, 80, 120 |
85-264 VAC, |
5, 12, 24, 48 |
Компактный пластиковый корпус |
TSPC |
80, 120, 240, 480 |
85-132 VAC / |
24 |
Защищенное исполнение для жестких условий промышленной эксплуатации |
Высокопроизводительные источники питания для монтажа на DIN-рейку мощностью 70…600 Вт
Источники питания серии TSP выпускаются в защищенном металлическом корпусе, который обеспечивает исправную работу при ударах и вибрациях, часто встречающихся на производстве и особенно на транспорте. Модули защищены от сильных бросков напряжения и имеют запас по выходной мощности. Рабочий температурный диапазон составляет от –25 °C до +70 °C. Все модели имеют функцию удаленного включения/выключения и выход сигнала Alarm (тревога). В пакет сертификатов безопасности входят ATEX 94/9/EC и отчет о тестировании по IECEx для устройств, эксплуатирующихся в условиях агрессивной среды.
Семейство подразделяется на 3 основные серии:
- Серия TSP:
Модули с однофазным входом для стандартных сетей 115/230 VAC - Серия TSP-WR:
Модули с ультрашироким диапазоном входного напряжения 85…550 VAC для однофазных и многофазных сетей (2-фазный режим) - Серия TSP-3P:
Модули с 3-фазным входом, оптимизированные по стоимости в качестве замены обычным трансформаторам. Они имеют 200% запас по пиковой мощности в течение 5 секунд (для моторов, кранов и другого оборудования с высоким пусковым током).
Для системных приложений имеются 3 дополнительных функциональных модуля (для серий TSP и TSP-WR):
- модуль управления аккумуляторной батареей для систем резервирования DC-питания;
- модуль буфера выходного напряжения (без аккумуляторной батареи);
- модуль резервирования источников питания.
В таблице 3 приведены основные параметры модулей высокопроизводительных источников питания.
Таблица 3. Параметры модулей высокопроизводительных источников питания TRACOPOWER
Серия |
Выходная мощность, Вт |
Диапазон входного напряжения, В |
Выходное напряжение, VDC |
Тип корпуса / Особенности |
TSP |
70…600 |
85-132 VAC/ |
12, 24, 36, 48 |
Защищенное исполнение, |
TSP-WR |
180…600 |
85-132 VAC/ |
24 |
Ультраширокий диапазон входного напряжения, |
TSP-3P |
240, 480, 960 |
3-фазные 320-440 V или 400-550 V |
24 |
3-фазный вход, |
Источники питания для монтажа на DIN-рейку в низкопрофильных металлических корпусах мощностью 50…600 Вт
В популярную серию TIS входят источники питания на DIN-рейку в низкопрофильном защищенном металлическом корпусе (высота 57 мм для модулей мощностью 50…150 Вт, и 83 мм для модулей мощностью 300…600 Вт).
Для системных приложений базовые модели можно расширить встраиваемыми функциональными модулями, для организации систем с горячей заменой типа N+1 и блоком управления аккумуляторной батареей, для организации систем бесперебойного питания (DC back-up).
Основные параметры модулей TIS представлены в таблице 4. Наиболее интересными с коммерческой точки зрения являются источники питания серии TSP, которые и будут подробно рассмотрены дальше.
Таблица 4. Основные параметры источников питания серии TIS
Серия |
Выходная мощность, Вт |
Диапазон входного напряжения, В |
Выходное напряжение, VDC |
Тип корпуса / Особенности |
TIS |
50…600 |
93…132 VAC/ |
12, 24, 48, 72 |
Низкопрофильный металлический корпус, |
Источники питания семейства TSP для жестких условий эксплуатации
Модули TSP предназначены для работы в промышленных условиях эксплуатации, причем модули TSPC могут эксплуатироваться в самых жестких условиях, включая работу в агрессивной среде и в условиях ударов и вибраций. В семейство входят следующие модули:
- Базовые модули источников питания TSP мощностью 90…600 Вт.
- Модуль резервирования источников питания TSP–REM.
- Буферный модуль TSP–BFM24.
- Модули управления аккумуляторными батареями TSP–BCM24/48.
- Батарейный блок TSP–BAT.
- Модули источников питания для жестких условий эксплуатации TSPC мощностью 80…480 Вт.
- Модули высокопроизводительных источников питания TSP-WR мощностью 180–600 Вт.
Перейдем к подробному рассмотрению каждого типа модулей.
Модули TSP на мощность 90…600 Вт
Серия TSP является новым поколением высокопроизводительных источников питания для монтажа на DIN-рейку. Основное предназначение – надежная работа в сложных условиях заводских помещений. Модули TSP обладают превосходными электрическими характеристиками и высокой защищенностью от электромагнитных помех. Это делает их наилучшим решением для питания чувствительных к качеству питающего напряжения устройств в промышленных системах управления процессами, в станках и в других требовательных промышленных приложениях.
Для интеграции в сложные системы все модули выдают сигнал DC-OK и поддерживают функцию дистанционного включения/выключения. Допускается бесконечно долгая работа при коротком замыкании в цепи нагрузки. Кроме того, возможна дополнительная функция резервирования ИП с реальным разделением нагрузки на подключаемые параллельно блоки. Другой дополнительной функцией является организация блока бесперебойного питания по выходным цепям (DC-UPS) с автоматическим контролем аккумуляторной батареи резервного питания. С помощью джамперов можно выбрать нормальный режим работы, режим параллельной работы или работы в качестве зарядного устройства для аккумуляторной батареи.
Модули TSP удовлетворяют всем новейшим стандартам безопасности и электромагнитной совместимости для промышленных условий эксплуатации и доступны также с сертификацией ATEX для работы в агрессивных средах (class I, division 2). Модуль TSP090-124N удовлетворяет спецификации NEC class 2.
Выпускаются модули TSP в защищенных металлических корпусах и предназначены для работы при температуре от –25 °C до +70 °C.
В таблице 5 приведены основные параметры модулей.
Таблица 5. Параметры модулей промышленных источников питания TSP
Тип модуля |
Выходная мощность |
Выходное напряжение |
Выходной ток |
TSP 070–112 |
72 |
12 |
6,0 |
TSP 090–124 |
90 |
24 |
3,75 |
TSP 090–124N |
90 |
24 |
3,75 |
TSP 090–148 |
96 |
48 |
2,0 |
TSP 140–112 |
144 |
12 |
12,0 |
TSP 180–124 |
180 |
24 |
7,5 |
TSP 180–148 |
192 |
48 |
4,0 |
TSP 360–124 |
360 |
24 |
15,0 |
TSP 360–148 |
48 |
7,5 |
|
TSP 600–124 |
600 |
24 |
25,0 |
TSP 600–136 |
36 |
16,5 |
|
TSP 600–148 |
48 |
12,5 |
Сертификаты:
- Электромагнитной совместимости:
По стандарту EN 61204-3 для промышленных источников питания SEMI F47 - Уровня безопасности для промышленных устройств:
IEC/EN 60950-1
UL/cUL 60950-1
UL 508, CSA-C22.2 No.107
EN/UL 60079-15
ATEX 94/9/EC, IECEx (Opt. EX)
ANSI/ISA 12.12.01 - Степени защиты от ударов и вибраций:
IEC 60068-2
Модуль резервирования источников питания TSP–REM
С помощью этого модуля и двух обычных источников питания серии TSP (одного типа) возможно построение настоящей системы резервного питания высокой надежности без использования дополнительных компонентов. Модули позволяют равномерно распределять ток между подключенными на их выход нагрузками. Система на базе модуля TSP–REM является по-настоящему резервированной и обеспечивает нормальное питание нагрузки, даже если один из подключенных блоков питания выйдет из строя, например из-за короткого замыкания по выходу. В случае если один из источников питания выйдет из строя или будет отключен (например, для проведения профилактических работ), оставшийся источник будет отдавать в нагрузку полный выходной ток. Модуль следит за состоянием подключенной
к нему нагрузки и, в случае возникновения неполадок, выдает сигнал аварии. Входы модуля снабжены схемами горячей замены и позволяют коммутировать ток до 15 А каждый.
В таблице 6 приведены основные параметры модуля TSP–REM.
Таблица 6. Основные параметры модуля TSP–REM
Тип модуля |
Вход |
Мощность по каждому |
Выходное напряжение |
Выходная мощность |
TSP–REM360 |
2 x 24 VDC 2 управляющих входа |
2 x 360 |
24 (24…27) |
360 |
TSP–REM600 |
2 x 600 |
600 |
Наработка на отказ при +25 °C, в соответствии с IEC 61709, составляет: для TSP–REM360 – > 2 ∙ 106 ч, для TSP– REM600 – >1,9 ∙ 106 ч.
Источники имеют следующие сертификаты безопасности: UL 508, CSA (UL60079-15-2 class 1, division 2), CB test certificate IEC 60950-1 (SIQ for EN), II3G Ex nA nC llC T4 Gc, BG certificate.
Буферный модуль TSP–BFM24
Буферный модуль TSP-BFM24 позволяет сохранять на постоянном уровне выходное напряжение блока питания 24 VDC после падения напряжения ниже допустимого минимума или падения напряжения в течение 10 периодов частоты 50 Гц при полной нагрузке. В течение этого буферного периода, за счет внутреннего банка конденсаторов большой емкости, обеспечивается поддержание выходного напряжения на уровне 24 VDC. Для большинства систем такой буферный модуль является идеальной и экономически выгодной альтернативой системы бесперебойного питания, основанной на аккумуляторных батареях. При включении источника питания буферные конденсаторы начинают заряжаться. Это занимает приблизительно 30 секунд, поле чего выставляется сигнал «READY» с гальванической развязкой. При пропадании напряжения питания банк конденсаторов начинает разряжаться, обеспечивая на выходе буферного модуля номинальное выходное напряжение. Это состояние индицируется сигналом «POWER FAIL».
Типовое время удержания выходного напряжения составляет 200 мс, при токе нагрузки 25 А, и 4 секунды, при токе нагрузки 1,2 А. Через 4 секунды буферное устройство отключает выходное напряжение. Режим работы модуля отображается также светодиодным индикатором на передней панели. Главным преимуществом такого буферного решения является необслуживаемый режим (за счет отсутствия аккумуляторных батарей) и полное сохранение функциональных возможностей в течение всего срока службы.
Основные параметры модуля TSP-BFM24 приведены в таблице 7.
Код по каталогу |
Рабочее напряжение, VDC |
Буферное время |
Выходная мощность max, Вт |
|
25 A, max |
1,2 А |
|||
TSP-BFM24 |
24…28 |
200 мс, тип. |
4.0 с |
600 |
Наработка на отказ составляет > 3,3 ∙ 106 ч. Модуль имеет сертификат безопасности IEC 60950-1 (SIQ для EN).
Модули управления аккумуляторными батареями TSP–BCM24/48
![]() |
![]() |
Модуль профессионального управления аккумуляторными батареями служит для заряда и мониторинга внешних кислотных аккумуляторных батарей. Совместно с источником питания серии TSP данный модуль позволяет сконфигурировать превосходную систему бесперебойного питания (DC-UPS). Подключенная аккумуляторная батарея будет заряжаться при помощи внешнего блока питания и поддерживаться в заряженном состоянии. В случае пропадания питающего напряжения батарея будет обеспечивать напряжение питания для нагрузки, пока не разрядится. Как следствие этого, выходное напряжение системы будет определяться напряжением на аккумуляторе. Для предотвращения чрезмерного заряда внешний температурный датчик автоматически подстраивает напряжение, необходимое для окончательной зарядки батареи, что позволяет существенно увеличить срок ее службы.
Батарея защищается и от глубокого разряда. Модуль постоянно отслеживает состояние основной шины питания и состояние батареи и отображает аварийные состояния соответствующими светодиодами и уровнями на сигнальных выходах. Кроме того, модуль имеет входы удаленного включения/выключения, позволяющие отключать как источник питания, так и аккумулятор.
Основные параметры модулей TSP–BCM24/48 приведены в таблице 8.
Таблица 8. Основные параметры модулей TSP–BCM24/48
Тип модуля |
Входы |
Входная мощность, max, Вт |
Выходное напряжение, nom, VDC |
Выходной ток, max, А |
Выходная мощность, max, Вт |
TSP-BCM24 |
Источник питания |
360 |
24 |
360 |
|
TSP-BCM24A |
600 |
600 |
|||
TSP-BCM48 |
Источник питания |
360 |
48…56 |
6.6 |
|
TSP-BCM48A |
600 |
11.0 |
Наработка на отказ при +25 °C, по IEC 61709 составляет >1,5 ∙ 106 ч.
Источники TSP–BCM24 имеют сертификаты безопасности CB test certificate IEC 60950-1 (SIQ for EN) и BG certificate.
Батарейный блок TSP–BAT
Батарейный блок (аккумулятор) TSP battery packs спроектирован для создания, совместно с модулем управления аккумуляторами TSP-BCM, законченной системы бесперебойного питания (DC-UPS). В модуле используются широко распространенные кислотные аккумуляторные батареи VRLA производства компании PANASONIC. Два 12-В аккумулятора включены последовательно и размещены в корпусе из нержавеющей стали с интегрированным разъемом.
В комплект поставки входит также силовой кабель.
Основные параметры модулей TSP-BAT24 приведены в таблице 9.
Таблица 9. Основные параметры батарейных модулей TSP-BAT24
Тип блока |
Номинальное напряжение, VDC |
Зарядный ток, max, A |
Номинальная емкость |
Вес, кг |
TSP-BAT24-012 |
24 |
0.36 |
1.2 |
Нд |
TSP-BAT24-034 |
0.80 |
3.4 |
3.2 |
|
TSP-BAT24-072 |
1.75 |
7.2 |
5.8 |
|
TSP-BAT24-120 |
3.00 |
12 |
9.0 |
|
TSP-BAT24-072KIT |
Установочный корпус без аккумуляторов |
Нд |
Срок службы аккумуляторов составляет 3–5 лет, в зависимости от их типа. В комплект поставки входит кабель удаленного управления Remote link cable, длиной 0,5 м (код по каталогу для заказа TSP-JC).
Источники питания для работы в зонах повышенной опасности TSPC мощностью 80…480 Вт
Модули TSPC являются высокопроизводительными источниками питания для монтажа на DIN-рейку и предназначены для работы в условиях повышенной опасности. Их конструктив основан на популярной серии TSP, но с меньшими электрическими функциями, что позволило упростить установку и снизить стоимость и одновременно повысить надежность для основных областей применения.
Превосходные электрические параметры и защита от электрических воздействий делают эти компактные модули превосходным выбором для промышленных систем повышенной надежности и различных машин.
Для индикации нормальной работы все модули данной серии снабжены сигналом «Нормальное питание» (Power-Good).
Серия источников питания TSPC удовлетворяет новейшим стандартам защиты и электромагнитной совместимости (EMC) для промышленных приложений, включая ATEX EN 60079 certification и IEC 60079 test report для приложений, работающих в зонах повышенной опасности.
Основные параметры модулей TSPC приведены в таблице 10.
Таблица 10. Основные параметры модулей TSPC для работы в зонах повышенной опасности
Тип модуля |
Выходная мощность, nom, Вт |
Выходное напряжение, nom, VDC |
Выходной ток, nom, А |
TSPC 080-124 |
80 |
24 |
3.3 |
TSPC 120-124 |
120 |
5.0 |
|
TSPC 240-124 |
240 |
10 |
|
TSPC 480-124 |
480 |
20 |
Высокопроизводительные источники питания TSP-WR мощностью 180–600 Вт
Семейство TSP высокопроизводительных источников питания для монтажа на DIN-рейку было расширено 3-мя дополнительными моделями, которые имеют ультраширокий диапазон входного напряжения 85–132/187–550 VAC. С таким диапазоном напряжения питания модули могут использоваться в большинстве одно- и многофазных сетей по всему миру.
Большой резерв по непрерывной выходной мощности гарантирует надежный запуск нагрузок с большими пусковыми токами. Превосходные электрические параметры и высокая защита от внешних электрических воздействий делают эти компактные источники питания лучшим выбором для чувствительных к питающим напряжениям нагрузок в системах управления промышленными процессами, станков и других требовательных промышленных приложений. Источники питания TSP-WR совместимы также со стандартом IEC/EN 61204-3 электромагнитной совместимости (EMC) для промышленных приложений.
В таблице 11 приведены основные характеристики модулей TSP-WR.
Таблица 11. Основные характеристики модулей TSP-WR
Тип модуля |
Выходное напряжение, nom, VDC |
Выходной ток, max, А |
Выходная мощность, max, Вт |
TSP 180–124WR |
24 |
7.5 |
180 |
TSP 360–124WR |
15.0 |
360 |
|
TSP 600–124WR |
25.0 |
600 |
Заключение
В статье были рассмотрены модули источников питания для DIN-рейки компании TRACOPOWER, со стойким к вибрациям способом монтажа. Модули обеспечивают стандартные для промышленных применений выходные напряжения 12 В, 24 В, 36 В и 48 В.
Три дополнительных типа модулей с расширенным функционалом обеспечивают большую гибкость в системных приложениях. Это модули для резервирования с разделением выходной мощности. С помощью функции управления аккумуляторными батареями модули питания можно расширить до превосходных DC-UPS систем. Буферные модули обеспечивают резервное питание в течение 4 секунд без использования аккумуляторов.
Большое время наработки источников питания на отказ и наличие Сертификатов безопасности в соответствии с современными международными стандартами позволяют строить на их основе стабильные высоконадежные системы питания для самых жестких промышленных условий эксплуатации.
Комментарий специалиста
Виктория Вороховская, руководитель департамента силовой электроники PT Electronics, victoriya.vorohovskaya@ptelectronics.ru
Продукцию фирмы TRACOPOWER всегда отличали высокие технические характеристики и надежность. Это позволило ей завоевать большую популярность на российском рынке.
Рассмотренные в статье источники представляют интерес для разработчика по нескольким причинам. Во-первых, уменьшенные габариты и повышенная устойчивость к внешним воздействиям: вибрациям, ударам и перепадам входного напряжения. Во-вторых, эти источники питания имеют 200% запас по перегрузке для работы с промышленными устройствами, имеющими высокий пусковой ток. Также стоит отметить встроенные функции: прежде всего, возможность горячей замены источников и работа с аккумуляторной батареей для организации систем бесперебойного питания. Все это делает систему защищенной и устойчивой к пропаданию напряжения.