افزایش اتوماسیون سیستم های صنعتی برای محیط های خشن و بالقوه انفجاری، از جمله خطوط تولید، سیستم های رباتیک صنعتی، زیرساخت های انرژی، پالایشگاه ها،و خطوط تولید نیمه هادیمنبع برق صنعتی انتخاب شده توسط طراح سیستم نه تنها باید الزامات قدرت اوج بالا و حفاظت از جریان برگشت منبع برق را برآورده کند،اما همچنین به الزامات قابلیت اطمینان نیز پاسخ می دهد، دوام، ایمنی، تراکم قدرت بالا، بهره وری بالا و الزامات مختلف انطباق با مقررات پیچیده.
این مقاله چالش هایی را که طراحان سیستم های برق برای کاربردهای خودکار کننده ای با چالش مواجه هستند، بررسی می کند.توضیح می دهند که چگونه به طراحان کمک می کنند تا با این چالش ها مقابله کنند.
چالش های تامین برق صنعتی
تجهیزات و سیستم های الکترونیکی در معرض محیط های صنعتی خشن برای خطوط تولید، سیستم های انرژی تجدید پذیر، انبار های توزیع و تاسیسات پردازش شیمیایی قرار دارند.تجهیزات الکترونیکی ممکن است در معرض دماهای شدید قرار بگیرنداز آنجا که الکترونیک به طور گسترده ای در قدرت، کنترل و نظارت استفاده می شود،تمام این برنامه ها باید به گونه ای طراحی شوند که دقت آن تضمین شود.، دقت، قابلیت اطمینان و ایمنی.
منبع برق حیاتی است. به عنوان جزء اصلی تجهیزات الکترونیکی صنعتی، منبع برق صنعتی از منبع برق تنظیم شده AC و DC پشتیبانی می کند.خروجی آن باید نیازهای مصرف انرژی پایه تجهیزات متصل را برآورده کند.برای مثال، سیستم های الکترومکانیکی مانند موتورها، پمپها،و درایوهای کنترل حرکت نیاز به جریان اوج بسیار بالا در راه اندازی و منابع برق صنعتی باید قادر به ارائه این جریانبه طور کلی، منبع برق صنعتی نیز باید دارای عملکرد محافظت از ولتاژ بالا، جریان بالا و گرم شدن بیش از حد باشد.
منبع برق باید توانایی تنظیم ولتاژ خوبی داشته باشد در صورت تغییر بار یا خط و اطمینان از بهره وری بالا.این امر به ویژه برای منابع انرژی نصب شده در محفظه های فشرده مهم است، جایی که بهره وری پایین می تواند منجر به افزایش بیش از حد گرما شود.
مشخصات کلی برای منابع انرژی صنعتی نیز مهم است. منبع انرژی صنعتی باید بتواند در ماشین آلات یا کابینت های کنترل با فضای محدود نصب شود.کاربردهای صنعتی نیاز به تعویض سریع تجهیزات معیوب دارندضروری است که منابع برق صنعتی برای ایمنی و سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) گواهی شوند.
گواهینامه مکان های خطرناک
مکان های خطرناک (HazLoc) یک منطقه خاصی از صدور گواهینامه است. کد ملی برق (NEC) یک مکان خطرناک را به عنوان یک منطقه تعریف می کند که در آن وجود گاز ها یا بخار های قابل احتراق،مایعات قابل اشتعال، گرد و غبار قابل اشتعال، الیاف قابل اشتعال، و یا پریدن پرنده می تواند منجر به خطر آتش سوزی یا انفجار شود.منابع برق صنعتی و سایر تجهیزات الکترونیکی باید به طور خاص برای کار در محیط HazLoc گواهی داده شوند..
آزمایشگاه های Underwriters (UL) ، در ارتباط با دستورالعمل اتحادیه اروپا برای تجهیزات محیط های انفجاری (ATEX) ، استانداردهای آزمایش را برای اجزای مورد استفاده در مکان های خطرناک تعیین می کند.این گواهینامه می تواند ثابت کند که تجهیزات گواهینامه شده حداقل استانداردهای ایمنی مورد نیاز برای استفاده در منطقه خطرناک تعیین شده را برآورده کرده است..
گواهینامه دو عامل را در نظر می گیرد: نوع مواد فرار و احتمال وجود آن. نوع مواد منفجره بالقوه، درجه گواهینامه را تعیین می کند.کلاس 1 شامل بخارها و گاز های قابل احتراق استدسته 2 شامل گرد و غبار قابل احتراق مانند آرد است؛ دسته 3 شامل فیبر های قابل احتراق و فلایینگ (حجم های کوچک ذرات قابل احتراق مانند پارچه) است.
احتمال وجود مواد خطرناک فرار کننده نوع منطقه بندی مناطق خطرناک را تعیین می کند. بخش 1 محیط هایی را پوشش می دهد که مواد خطرناک به طور معمول در آن حضور دارند.بخش 2 محیط هایی را پوشش می دهد که مواد خطرناک به طور معمول در آن حضور ندارند.، اما ممکن است تحت شرایط خاصی وجود داشته باشد.
منبع برق صنعتی برای کاربردهای HazLoc
منبع برق کارآمد سری DIN ریل TIB-EX TRACO Power (شکل 1) برای محیط های خشن و مکان های خطرناک طراحی شده است.ریل DIN یک نوع ریل فلزی است که به طور گسترده ای برای نصب تجهیزات کنترل صنعتی در قفسه تجهیزات یا کابینت پانل استفاده می شود. این سری همچنین گزینه های نصب جانبی را برای مشخصات نصب پایین تر برای متناسب با نیازهای نصب پانل ارائه می دهد. این سری منبع تغذیه با UL HazLoc Class 1 مطابقت دارد ،بخش 2 (C1D2) و ATEX (EN60079-0)، EN60079-7 و EN60079-15) است و دارای گواهینامه EMC است.
منبع برق ریلی TIB-EX DIN برای TRACO Power
شکل 1: منابع برق ریلی TIB-EX سری DIN دارای گواهینامه HazLoc C1D2 و گواهینامه EMC هستند، با قدرت 80 W، 120 W، 240 W و 480 W (منبع: TRACO Power)
منبع برق HazLoc C1D2 برای کار ایمن در مناطقی طراحی شده است که به طور معمول حاوی گازهای قابل احتراق یا بخار هستند اما ممکن است در صورت شرایط غیرطبیعی مانند نشت، خارج شوند.خرابی تجهیزات یا سیستم تهویه.
مهم ترین ویژگی تجهیزات C1D2 این است که در شرایط عادی و تصادفی، منبع اشتعال نمی شوند.چنین تجهیزات باید به گونه ای طراحی شوند که انرژی الکتریکی یا گرما را به اندازه کافی برای روشن شدن یک جو فرسوده انفجاری تولید نکنند.بنابراین، چنین تجهیزات در طول کار عادی قوس یا جرقه الکتریکی تولید نمی کنند و ساختار محفظه می تواند میزان ورود مواد خطرناک فرار را محدود کند.
علاوه بر صدور گواهینامه هازلاکاین منابع برق خنک شده توسط کنوکتور دارای بهره وری 88٪ تا 95٪ (با توجه به مدل) و می توانند در دما از - 40 ° C تا + 60 ° C (بار کامل) کار کنند. قدرت نامی 80 وات، 120 وات، 240 وات و 480 وات، ولتاژ خروجی 12 ولت، 24 ولت یا 48 ولت، ولتاژ کار 85 ولت تا 264 ولت، فرکانس 50/60 هرتز
منبع تغذیه سری TIB-EX برای محیط صنعتی بسیار مناسب است، با عملکردهای حفاظت از عملیات جامع، از جمله ولتاژ بیش از حد خروجی و محافظت از مدار کوتاه.این سری از منبع برق می تواند از افت ولتاژ خط برق جلوگیری کند، یعنی ولتاژ به کمتر از 90٪ از ارزش نامی کاهش می یابد، اما به طور کامل قطع نمی شود. مدت معمول 3 تا 10 چرخه یا 50 ms تا 167 ms است.سری منابع برق با مشخصات ایمنی SAG SEI F47 مطابقت دارند..
منبع تغذیه TIB-EX همچنین در برابر بیش از حد قدرت کوتاه مدت مقاومت می کند و تا 4 ثانیه در 150٪ بیش از حد فشار را حفظ می کند.یا محرک ها - بار هایی که در هنگام انرژی اولیه افزایش جریان بالا تولید می کنند.
یک پدیده رایج دیگر در محیط های صنعتی، قدرت معکوس است، جایی که بار هایی مانند محرک ها و موتورهای کاهش دهنده ولتاژ را به منبع برق بازمی گردانند.منابع تغذیه سری TIB-EX دارای عملکرد مهم حفاظت از جریان برگشت منبع تغذیه برای کمک به جلوگیری از خاموش شدن یا خرابی ناشی از چنین بارها هستند.
منبع برق حالت سوئیچینگ (SMPS) باید در ابتدا خازن های ورودی خود را شارژ کند، که ممکن است در هنگام اتصال منبع برق به خط منجر به جریان های بزرگ شود.اکثر منابع برق SMPS (مانند سری TIB-EX) از محدوده های جریان افزایش برای کنترل این جریان افزایش استفاده می کننداین منابع برای جریان های افزایش 30 A (230 VAC ورودی) ، 15 A (115 VAC) نامگذاری شده است.
تمام مدل ها وضعیت خروجی را از طریق بسته شدن تماس DC-OK و شاخص های LED DC-OK در پانل های جلو و جانبی گزارش می دهند.
منبع برق ریلی 80 وات TIB 080-12EX AC/DC DIN (شکل 2) دارای ولتاژ خروجی نامی 12 V و حداکثر جریان 6.7 A است. منبع برق با اندازه 3.71 "x 1.26" x 4.50 میلی متر است.