Alimentarea în industrie – surse de alimentare în comutaţie

2 NOIEMBRIE 2012

În ziua de astăzi, asigurarea unei alimentări neîntrerupte constituie o tendinţă predominantă în toate ramurile industriale. După cum se ştie, orice întrerupere a alimentării echivalează cu pierderi enorme în producţie şi distribuţie, pe care nu toţi şi le pot permite.
Printre echipamentele de bază, care asigură în prezent funcţionarea fără întrerupere a oricărei întreprinderi, se numără: sursele de alimentare UPS, bateriile şi acumulatoarele industriale, agregatele generatoare de curent şi sursele de alimentare industriale de mici dimensiuni. Asupra acestora din urmă ne vom opri în articolul de faţă.

Sistemele moderne de automatică industrială, precum şi instrumentele şi echipamentele industriale, sunt realizate pe baza unor circuite cu un nivel de integrare din ce în ce mai ridicat. Structurile de control sunt, de asemenea, din ce în ce mai complexe, iar circuitele imprimate sunt proiectate cu o densitate din ce în ce mai mare. Toate acestea determină creşterea sensibilităţii sistemelor la orice tip de perturbaţii, inclusiv provenite de la tensiunea de alimentare. De aceea, pentru alimentare se folosesc, cel mai adesea, surse de alimentare cu tensiunea de ieşire stabilizată şi lipsite de defectele caracteristice surselor standard.
O bună sursă de alimentare în comutaţie trebuie să prezinte următoarele caracteristici:
• Randament ridicat;
• Domeniu larg al tensiunilor de intrare;
• Dimensiuni şi greutate cât mai mici;
• Stabilitatea tensiunii de ieşire, indiferent de modificările: tensiunii de intrare, curentului de sarcină şi temperaturii ambiante;
• Un indice cât mai mic al perturbaţiilor generate;
• Elemente de protecţie corespunzătoare: de supracurent, scurtcircuit, supratensiune;
• Separarea galvanică a intrării şi ieşirii;

În sursele de alimentare convenţionale (cu transformator), modificarea tensiunii şi separarea galvanică au fost şi sunt realizate pe un transformator cu miez de oţel care funcţionează la o frecvenţă de 50 Hz, pe un redresor semiconductor şi un stabilizator de tensiune linear. Eficienţa unui asemenea sistem este foarte scăzută şi nu depăşeşte 50%. Acest lucru rezultă din faptul că o parte semnificativă a puterii este transformată, în transformator, redresor şi stabilizator, în căldură. Puterea de ieşire nominală recomandată necesită „supradimensionarea” transformatorului şi o capacitate mare de evacuare a căldurii generate.
Aceste pierderi inutile pot fi evitate prin creşterea frecvenţei de lucru chiar şi până la câteva sute de kHz şi prin înlocuirea regulatorului de tensiune cu un cod electronic cu control inteligent.
Principiul de funcţionare al surselor de alimentare în comutaţie constă în transformarea tensiunii de reţea într-o tensiune continuă, iar apoi tensiunea rectificată este codată de tranzistoare cu comutare rapidă. Vom obţine o tensiune dreptunghiulară de înaltă frecvenţă, a cărei valoare este modificată în transformatorul de impuls şi redresată.
Prima secţiune a sursei de alimentare este alcătuită din redresor (de obicei, o punte Graetz) şi condensatoare de nivelare a pulsaţiilor. Tensiunea continuă ajunge în secţiunea de codare. În sursele de alimentare în comutaţie, drept coduri sunt folosite tranzistoare comutate între regimul de saturaţie şi cel de blocare cu ajutorul unor impulsuri de comandă cu factor de umplere variabil. Semnalul dreptunghiular astfel creat ajunge la înfăşurarea primară a transformatorului. Frecvenţa impulsurilor (care ajunge la câteva sute de kHz) este cu mult mai mare decât frecvenţa reţelei energetice, astfel încât transformatoarele utilizate în sursele de alimentare în comutaţie pot fi cu mult mai mici decât în cazul surselor de alimentare tradiţionale cu transformator. Tensiunea care iese din înfăşurarea secundară ajunge la redresorul alcătuit din diode care funcţionează cu frecvenţă înaltă. Pulsaţiile de tensiune sunt nivelate de către inductoare şi condensatoarele de mare capacitate.
Adesea sunt folosite transformatoare cu câteva înfăşurări secundare, fapt care permite creşterea numărului de tensiuni de ieşire disponibile.

Structura standard a unei surse de alimentare în comutaţie este prezentată în schema de mai sus:

Cele mai importante ale avantaje ale surselor de alimentare în comutaţie comparativ cu sursele de alimentare cu transformator sunt:
• Greutate redusă şi volum mic la putere mare;
• Randament crescut;
• Capacitate mică a condensatoarelor de filtrare pentru frecvenţe mari;
• Fără perturbaţii perceptibile la auz;
• Rezistenţă la perturbaţiile din reţea şi la căderile scurte de tensiune;
• Protecţie la scurtcircuit integrată în circuitul sursei;
• Operare facilă a diferitelor ieşiri de tensiune (surse cu câteva ieşiri cu diferite valori de tensiune);

Printre principalele defectele ale surselor de alimentare în comutaţie se numără:
• Generarea de perturbaţii de bandă largă;
• Răspuns lent la impuls;
• Filtre complicate de intrare şi de ieşire;
• Numărul mare de subansambluri;

În prezent, pe piaţă se află multe modele ale producătorilor de surse de alimentare în comutaţie. Printre aceştia se numără: MeanWell, Omron, Siemens, Murr Elektronik, Cabur şi Enstick din Taiwan, asupra căruia ne vom axa în continuare.
Firma Enstick deţine în oferta sa câteva serii de surse de alimentare, cu diferite tensiuni de ieşire şi puteri.
Seria GS cuprinde surse de alimentare pentru încastrare, cu o singură ieşire (o singură tensiune de ieşire). Pe piaţă sunt disponibile acum modele cu puterile 15W, 25W, 35W, 50W, 70W, 100W şi 150W.
A doua serie o reprezintă gama GDR, destinată montării pe şină DIN, caracterizată de carcase înguste (cele mai mici au o lăţime de doar 22,5mm). Aici sunt incluse modele cu puterile: 20W, 40W, 60W, 75W, 120W şi 240W şi tensiuni de ieşire standard utilizate în automatică: 5V, 12V, 24V şi 48VDC.
A treia familie este seria GHDR, destinată, de asemenea, montării pe şină DIN. Modelele din această serie sunt surse de alimentare cu puterile: 30W, 45W, 60W, 75W, 120W şi 240W şi cu tensiunile 5, 12V, 15V, 24V şi 48VDC.
Următoarea gamă de surse de alimentare Enstick o reprezintă sursele de alimentare cu ieşiri multiple. Sunt disponibile modelele:
• Cu două canale ED cu puterile 30W, 50W şi 120W şi tensiunile: 5V, 12V şi 24V în diferite combinaţii;
• Cu trei canale ET cu puterile: 30W, 40W, 50W, 60W şi 100W şi tensiunile: 5V, 12V, 15V, 24V şi –5V, -12V şi –15V în diferite combinaţii;
• Cu patru canale EQ cu puterile: 60W şi 120W şi tensiunile: 5V, 12V, 15V, 24V şi –5V, -12V şi –15V în diferite combinaţii;

O noutate o reprezintă gama de surse de alimentare din seria ES de tip rain-proof, în carcase şi cu ventilatoare integrate, pentru răcire exterioară forţată. Sunt disponibile aici modele cu puterile: 100W, 150W, 250W şi 350W şi cu tensiunile: 5V, 7,5V, 12V, 13,5V, 15V, 24V, 27V şi 48VDC.
Sursele de alimentare din seria ES sunt montate în carcase etanşe la stropire în partea superioară, sunt prevăzute cu un senzor NTC integrat care, după ce temperatura din interiorul carcasei depăşeşte valoarea prestabilită (cel mai adesea +45ºC), cuplează automat ventilatorul integrat. Atunci când temperatura scade sub valoarea prestabilită (cel mai adesea +35ºC), ventilatorul este decuplat.
Fiecare dintre gamele menţionate mai sus este protejată la suprasarcină, supraîncălzire, depăşirea tensiunii de alimentare şi scurtcircuit. Fiecare serie poate funcţiona la temperaturi cuprinse între -10°C şi +60°C, la o umiditate de 20-90% RH. Fiecare model, cu excepţia seriei cu carcase rain-proof, este prevăzut cu semnalizare a prezenţei tensiunii de alimentare cu ajutorul unei diode Led.
Toate modelele au posibilitatea de reglare a tensiunii de ieşire într-un domeniu de –5/+10% din tensiunea nominală.
Randamentul surselor de alimentare Enstick este cuprins în intervalul 70-89%, în funcţie de serie.
Majoritatea modelelor au posibilitatea de alimentare cu tensiunea: 85-132VAC sau 180-264VAC, selectată din comutator şi de alimentare cu o tensiune continuă din intervalul 120-370VDC.
Primirea unei tensiuni de lucru stabile la ieşire este posibilă după abia circa 150ms (în funcţie de gamă), bineînţeles la o sarcină completă la ieşire (sau ieşiri). Pulsaţiile la ieşire sunt cuprinse în intervalul 50-200mV/V (în funcţie de serie şi model).
Sursele de alimentare Enstick sunt caracterizate de buni parametri de utilizare şi dimensiuni standard ale carcaselor.
Pot fi utilizate în majoritatea aplicaţiilor din automatică, tehnică şi ramurile industriale.
Sunt surse de alimentare universale, datorită domeniului temperaturilor de lucru, a umidităţii relative la care pot funcţiona şi pulsaţiilor relativ reduse.

Transfer Multisort Elektronik s.r.l.
Str. B.P. Haşdeu nr. 8
Timişoara
Tel.: +40 356467401
Fax: +40 356467400
tme@tme.ro
www.tme.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre