Deşi sursa de alimentare este componenta cheie a oricărei aplicaţii industriale, cu efect mare indiferent de micimea sau de preţul sursei, adeseori nu i se acordă o importanţă semnificativă. La alegerea sursei nu se înţeleg pe deplin toate variabilele care intră în alegerea corectă a sursei de alimentare şi se alege fie un produs care este insuficient ca putere şi performanţe sau mai costisitor decât este necesar. La alegerea sursei se ţine cont de starea de echilibru, dar şi de influenţele electrice şi fizice obiective din mediul de lucru.
Cerinţe de încărcare
Sarcinile inductive (motoare deja cuplate la sarcini, relee, contactoare) cât şi cele capacitive mari (sursele în comutaţie), necesită la pornire un curent mai mare decât în regimul de funcţionare continuă.
Se va alege o sursă care poate da la ieşire un vârf de putere pentru un timp limitat.
Reţineţi că, nu toate modelele pot livra o putere suplimentară fără a intra în funcţiune protecţiile.
Exemplu:
Invertoarele MeanWell® TN-1500 (1500watt) şi TN-3000 (3000watt) pot da până la 200% din puterea maximă nominală până la 6 secunde, 150% până la 10 secunde şi până la 115% până la 3 minute.
Trebuie să se anticipeze şi defectări mecanice în sistem care pot duce la creşteri dramatice de curent solicitate sursei. Astfel, la blocarea unui motor electric sau a contactelor unui releu, sursa trebuie să se protejeze la suprasarcină, salvându-se pe ea cât şi sistemul.
Consideraţii legate de perturbaţii şi standarde
În mediile industriale, reţeaua AC este puternic afectată de perturbaţii fiindcă pe aceeaşi linie se alimentează şi echipamente de puteri mari. Căderile şi vârfurile de tensiune, faţă nivelul nominal, sunt frecvente.
Vârfurile pot defecta sursa, aşa cum descărcările electrostatice (ESD) deteriorează semiconductoarele. Aparent sursa este bună, dar pe termen lung apar daune în capacitoare şi semiconductoarele de putere, sfârşind prin defectarea bruscă a sursei montată în sistem. De aceea, sursa trebuie să funcţioneze cu un domeniu al
tensiunii de intrare cât mai larg, exemplu 85…264 Vac.
Două noţiuni apar legate de sursele de alimentare şi perturbaţiile electromagnetice: EMC şi EMI.
EMC (ElectroMagnetic Compatibility) arată abilitatea unui dispozitiv electric de a funcţiona suficient de bine în mediul electromagnetic fără a genera interferenţe neintenţionate către alte echipamente (comunicaţii radio, TV, transmisii de date intră în categoria de interferenţe generate intenţionat).
Un echipament electric care preia putere de la o sursă de alimentare distribuită AC sau DC ce este conectată şi la alte echipamente, trebuie să aibă influenţă minimă asupra acestei surse.
Influenţele prin conducţie (aproximativ 9kHz…30MHz) se reduc folosind filtre (ce asigură atât imunitatea unui echipament la intrarea perturbaţiilor, dar suprimă şi eventuale perturbaţii injectate de acesta înapoi în sursa principală, iar influenţele prin radiaţii electromagnetice (aproximativ 30MHz…1GHz), datorită firelor de conectare care sunt antene, se reduc folosind ecranarea şi împământarea.
EMI (ElectroMagnetic Interference) se referă la energia, emanată de un dispozitiv fabricat sau un fenomen natural, care poate degrada performanţele sau obstrucţiona funcţionarea altui dispozitiv (interferenţele pot fi permanente – transmisii prin unde radio ale unor echipamente, sau tranzitorii- descărcări electrostatice, comutări, trăsnet).
Producătorii de echipamente electronice de orice tip, sunt obligaţi să protejeze aparatele la perturbaţii electromagnetice şi să producă cât mai mici perturbaţii în jurul lor.
Limitele de perturbaţii sunt definite de standardele de mai jos.
Tipuri de Standarde în Europa
1) Standarde Generice:
standardul uzual pentru surse este EN61204-3:2000.
(EN=Euro Norm). Stabileşte cerinţele EMC pentru surse DC
cu ieşire până la 200V şi putere max. 30kW, având intrare AC sau DC până la 600V. Acest standard apelează două standarde referitoare la prevenirea perturbării reţelei de alimentare: EN55022 (Echipamente IT, Telecomunicaţii), EN55011 (Echipamente Industrial, Stiinţific şi Medical) având 2 clase:
Clasa A – aplicaţii industriale,
Clasa B – aplicaţii medicale şi domestice (mai strictă decât Clasa A).
2) Standarde de Bază: relevante sunt EN61204-3 referitor la interferenţa electromagnetică condusă în fire sau radiată de sursele de alimentare
(cunoscut şi ca CISPR22) şi:
EN61000-4-2.
Imunitate la descărcări electrostatice.
EN61000-4-3.
Imunitate la frecvenţe radio radiate.
EN61000-4-4.
Imunitate la tensiuni tranzitorii pe liniile de intrare.
EN61000-4-5.
Imunitate la descărcări de supratensiuni pe liniile de intrare.
EN61000-4-6.
Imunitate la frecvenţe radio conduse.
EN61000-4-8.
Imunitate la câmpuri magnetice de putere variabile.
EN61000-4-11.
Imunitate la deteriorare prin reducerea tensiunii la intrare.
EN61000-3-2.
Limitele curenţilor armonici care pot fi luaţi de pe liniile de intrare.
EN61000-3-3.
Limitele fluctuaţiilor de tensiune pe care sursa le poate cauza pe liniile de intrare.
EN61000-6-2.
Nivel de imunitate industrial.
3) Criterii de performanţă cerute în standarde:
În testarea imunităţii, există 4 clase de acceptare prin care sunt evaluate sursele.
Clasa A. Nicio pierdere a funcţiei sau performanţei după testare.
Clasa B. Pierdere temporară a funcţiei sau performanţei, auto-recuperabilă.
Clasa C. Pierdere a funcţiei sau performanţei care necesită intervenţie pentru revenire.
Clasa D. Pierdere permanenta a funcţiei sau performanţei prin distrugere (eşec).
Consideraţii legate de standarde de siguranţă în utilizare
Siguranţa se referă la funcţionarea aparatelor fără să afecteze sănătatea sau viaţa utilizatorului.
Standardele de bază sunt UL2601-1, TÜV EN60601-1, TÜV EN60950-1. Marcajul voluntar indică certificarea de siguranţă în Europa sau certificarea internaţională.
Consideraţii de montaj
Capacitoarele electrolitice din surse îşi scurtează viaţa la jumătate, la creşterea temperaturii cu fiecare 10°C, deci se vor respecta strict indicaţiile de montare şi de mediu. Puterea debitată de sursă scade la creşterea temperaturii, astfel, deşi la 40°C asigură 100% sarcină, la 70°C poate da 50%. Dacă sursa are ventilatoare, trebuie ca fluxul de aer eliminat să nu încălzească alte aparate.
O sursă cu garanţie lungă are sigur componente de calitate superioară (capacitoare la 105°C, în loc de 85°C).
Vibraţiile şi şocurile influenţează durata de viaţă a sursei.
Încadrarea în specificaţii MIL-STD indică o sursă de calitate.
Costul reflectă calitatea: veţi obţine ce aţi plătit…
Toate sursele fabricate de MeanWell® sunt de calitate şi se încadrează în standarde de siguranţă şi EMC la diverse nivele.
www.meanwell.com
Notă 1
Underwriters Laboratories Inc. (UL) este o organizaţie independentă de certificare a siguranţei produselor.
Înfiinţată în 1894 în Statele Unite, compania a dezvoltat peste 1000 de standarde şi proceduri de încercare legate de siguranţa produselor pentru milioane produse, materiale, unelte şi echipamente. Verificările au ca scop asigurarea siguranţei vieţii utilizatorilor şi a mediului, creşterea calităţii şi încrederii în produsele de pe piaţă, care au certificarea UL.
TÜV este o organizaţie germană cu filiale care fac inspecţii tehnice pentru a valida siguranţa produselor de toate tipurile, pentru a proteja oamenii şi mediul împotriva riscurilor. Domeniile acoperite de certificările TÜV cuprind bunuri de consum şi industriale, până la autovehicule şi instalaţii enegetice. Certificarea TÜV este similară celei UL.
Notă 2
În cazul surselor de alimentare destinate aplicaţiilor de mare siguranţă este necesară încadrarea şi în Standardul IEC 61508, care este standardul de bază pentru siguranţa funcţională ce se aplică în toate tipurile de industrie.
Standardul prevede evaluarea pericolelor şi riscurilor pornind de la opiniile:
• Riscul Zero nu poate fi atins.
• Siguranţa trebuie luată în considerare de la bun început.
• Riscurile reziduale trebuie reduse la nivelul rezonabil posibil.
Autor:
Ing. Emil Floroiu
ECAS ELECTRO
emil.floroiu@ecas.ro
www.ecas.ro