Nu presupuneți că, deoarece un model de alimentare cu energie într-o anumită serie are o limitare constantă a curentului, toate celelalte modele din aceeași serie vor avea, de asemenea, limitarea la curent constant. De exemplu, la Mean Well, sursa de 200W, SP-200-24, are o limitare la curent constant, în timp ce sursa de 240W, SP-240-24, are un mod de limitare oscilantă, numită hiccup. Vă recomandăm cu insistență să citiți cu atenție fișele tehnice atunci când selectați o sursă de alimentare. Chiar și unele dintre sursele care au limitare la curent constant la suprasarcină, au o proviziune – tensiunea de ieșire trebuie să fie mai mare de 50%, altfel se revine la modul hiccup. De exemplu, atât Mean Well HRP-75 cât și HRP-100 au această caracteristică.
13. Ce efect au rezistența firelor de conectare și rezistența de contact la borne?
Firele de legătură se aleg în funcție de curent: cu cât curentul este mai mare, secțiunea conductivă va fi mai mare. De exemplu, Mean Well indică pentru conectarea unui invertor DC/AC de 1500W – seria TN/TS-1500, ca legătura între baterie și invertor să se facă prin cabluri cât mai scurte, cu secțiunea pentru 150A, izolația rezistentă la 75°C, papuci electrici inelari, iar șuruburile la borne să fie strânse cu un cuplu de minim 15 kgf. Similar, o sursă AC/DC de 3000W – seria RSP-3000 ce debitează la ieșirea de 12VDC un curent de 200A va fi conectată la sarcină prin cabluri groase pentru 200A, utilizând și funcția “remote sense” pentru a compensa căderea de tensiune pe cabluri. Rezistența firelor poate fi de ordinul sutimilor de ohmi în funcție de diametrul părții conductive, iar la bornele sursei poate ajunge la valori mari, până la ohmi, în cazul firelor ce nu sunt conectate ferm sau pe borne oxidate. Datorită rezistențelor Rc ale firelor subțiri sau a contactului imperfect, pe lângă scăderea tensiunii la sarcină, se va degaja căldură ca putere P = Rc × I2(W), ce va înrăutăți contactul, va slăbi izolația, putând lua foc. De exemplu, Rc = 1Ω, I = 100A, se obține P = 10000W pe secundă.
14. Conectarea surselor în paralel sau în serie?
În general, atunci când selectați o sursă de alimentare, este important să alegeți una cu tensiune și curent adecvat pentru a susține cerințele sistemului. În mod obișnuit, sursele de alimentare sunt conectate în paralel pentru a crește puterea / nivelul curentului și, de asemenea, pentru a spori fiabilitatea sistemului prin furnizarea unei funcții de redundanță. Sursele de alimentare sunt conectate în serie pentru a obține tensiuni mai mari necesare în sistem.
Conectarea în paralel
Distribuirea puterii. Sursele de alimentare pot fi conectate împreună cu funcționare paralelă pentru a crește curentul de ieșire. Pentru a realiza acest lucru, este important ca tensiunile de ieșire ale ambelor surse de alimentare să fie în limita a 25mV între ele. Reglarea tensiunii de ieșire trebuie făcută la 50% din sarcina maximă sau la un curent de sarcină de 25% și mai mare, asigurându-se că ambele surse de alimentare au fost reglate independent la același nivel de curent.
ATENȚIE!: Dacă o sursă de alimentare eșuează, atunci cealaltă nu va putea prelua în continuare întreaga sarcină.
Surse cu partajarea curentului. Dacă sursele de alimentare au o funcție de “partajare curent”, în funcție de alimentarea reală cerută, este posibil să puteți conecta mai mult de două surse în paralel. De exemplu, sursele MeanWell: SDR-960, TDR-960, PSP-600. În catalogul Mean Well găsiți sursele ce pot funcționa în paralel: RSP-750, RSP-1000, RCP-1000, RSP-1500, RCP-1600, RSP-1600, RSP-2000, RCP-2000, RSP-2400, RSP-3000, RST-5000, RST-10000, RCP-1U, RKP-CMU1, RKP-1U.
WEB INFO: www.meanwell.com/product.aspx – Parallel Series
Seria RSP-3000 Mean Well: Sursă de AC/DC 3000W, ieșire cu variante 12, 24, 48VDC, intrare 180 … 264VAC, PFC activă, eficiență maximă 91.5%, tensiune de ieșire programabilă, partajare curent 9000W (2+1), sesizare tensiune la sarcină (remote sense), control ON-OFF de la distanță, semnal power OK, protecții scurtcircuit, suprasarcină, supratensiune, supratemperatură, mediu -20 … +70°C, certificări de siguranță (UL, EN, IEC) și EMC, răcire forțată, 5 ani garanție. Aplicații: industriale, instrumentație de testare și măsură, dispozitive de tăiat cu laser, verificări burn-in ale altor surse, rețele de date, aplicații RF.
Redundanța alimentării. Se cere pentru sistemele ce nu admit întreruperi ale alimentării cu putere electrică. Două surse de alimentare trebuie să fie conectate folosind diode ORing (pereche de diode Schottky – tensiune directă 0.2V, în capsulă cu 3 terminale) pentru a obține o alimentare continuă, fără nicio întrerupere. Diferența dintre tensiunea de ieșire dintre cele două surse de alimentare este menținută în mod obișnuit la 2% din tensiunea de ieșire. Pentru o sursă de alimentare de 24V, păstrați un decalaj de 0.48V (0.45 ~ 0.50V). În cazul unei defecțiuni la una din sursele de alimentare, cealaltă sursă de alimentare va prelua sarcina sistemului. Asigurați-vă că sursa de alimentare selectată este capabilă să asigure cerința de putere a sistemului (puterea sursei de alimentare nu trebuie să fie mai mică decât cererea actuală a sistemului).
Criteriile de selecție pentru o diodă ORing:
• nivel de curent admis de cel puțin 4x curentul de ieșire în sarcină
• tensiunea inversă 2x tensiunea de ieșire a sursei de alimentare
• radiator adecvat cu dioda ORing.
Mean Well oferă modulul DR-RDN20 cu diodele pereche ce conectează în paralel două surse de 24VDC/20A, cuplate la o linie de alimentare cu 24VDC. Se indică prin LED-uri și relee starea fiecărei surse.
Conectarea în serie
Sursele de alimentare pot fi conectate în serie pentru a mări tensiunea de ieșire. Trebuie utilizată numai sursa de alimentare din aceeași serie de produse și cu același curent nominal de ieșire. Curentul maxim de sarcină nu trebuie să depășească cel mai mic curent de ieșire nominal, atunci când selectați surse de alimentare cu diferite nivele de curent.
PRODUS NOU: Seria UHP-500R Mean Well: Sursă de AC/DC 500W de mare performanță, ieșire cu variante 4.2, 5, 12, 15, 24, 36, 48VDC, tensiune de ieșire ajustabilă, intrare 90 … 264VAC, PFC activă, eficiență maximă 95%, vârf de putere la ieșire 150%, conectare în paralel (500W sau 500W), semnal DC OK, protecții scurtcircuit și suprasarcină (110 … 140% de tip hiccup), supratensiune, supratemperatură, mediu -20…+70°C, rezistă la vibrații 5G, certificări de siguranță (UL, EN) și EMC, răcire fără ventilator, 3 ani garanție. Aplicații: industriale în medii grele, instrumentație, LED display.
Teoretic, orice număr de surse de alimentare poate fi conectat în serie, dar proiectanții de sistem trebuie să rețină că o tensiune de ieșire > 60VDC nu va satisface cerințele SELV și poate fi periculoasă. Verificați tensiunea totală care nu trebuie să depășească tensiunea de izolație a firele de legătură la sarcină. Vezi Nota 2. Se recomandă ca tensiunea totală să nu depășească 150VDC. Dacă tensiunea totală depășește limita SELV de 60VDC, trebuie instalată o barieră de protecție împotriva atingerii bornei de ieșire, împreună cu conectarea la sol a bornei de ieșire (-V2DC Return) a sursei de alimentare.
O diodă polarizată invers trebuie adăugată la bornele de ieșire ale fiecărei surse de alimentare. Acest lucru va preveni ca tensiunea de la o sursă să se aplice la altă sursă de alimentare în condiții de scurtcircuit în sarcină. În timpul unui scurtcircuit, – V1 și + V1 vor fi conectate la + V2 și respectiv -V2, adică cele două ieșiri de alimentare vor fi conectate în polaritate opusă, cauzând deteriorarea surselor de alimentare.
Cu diodă conectată în sens invers față de ieșire, tensiunea pe fiecare ieșire va fi limitată la căderea de tensiune pe diode la un curent mare, la tensiune de aproximativ 0.7V la 1.0V. Se recomandă să se asigure o tensiune inversă suficientă pentru diode, adică 2x tensiunea nominală a tensiunii de ieșire a surselor în serie.
Exemplu: Când două surse de alimentare de 24V sunt conectate în serie, tensiunea totală va fi de 48V. În timpul unui scurtcircuit, curentul prin diode va fi foarte ridicat, deci diodele trebuie să fie de putere mare și cu radiator. Utilizați diode cu o tensiune inversă de cel puțin 2 × 48 = 96V.
Criteriile de selecție pentru dioda individuală trebuie să fie:
• nivelul curentului de cel puțin 2x din curentul de sarcină (sau curentul limită al sursei)
• diodă barieră Schottky cu tensiune inversă de 2x tensiunea de ieșire.
WEB INFO: www.deltapsu.com/technical-articles
Seria TDR-960 Mean Well®: Sursă de AC/DC 960W, ieșire cu variante 24, 48VDC (ajustabile 24 … 28V, 48 … 55V), intrare în 2 sau 3 faze AC, 340 … 550VAC, PFC activă, eficiență maximă 94.5%, partajare curent 3840W (3+1), semnal DC OK, protecții: scurtcircuit și suprasarcină prin limitare la curent constant, supratensiune, supratemperatură, mediu -30 … +70°C, curent 100% la +50°C, certificări de siguranță (UL, IEC) și EMC, răcire fără ventilator, 3 ani garanție. Aplicații: industriale.
ATENȚIE!: Când două surse de alimentare sunt conectate în serie, este posibilă o pornire non-monotonă (în trepte) fiindcă sursa de alimentare cu timpul de pornire și timpul de creștere cel mai rapid va porni prima. Ansamblul de surse de alimentare utilizate în operații paralele și seriale va avea diferiți parametrii EMI (vezi Nota 1), curentul de pornire, curentul de scurgere, timpul de pornire și PARD (Abaterea periodică și aleatorie a tensiunii de zgomot și riplu suprapuse peste ieșirea DC, specificată la sarcină maximă, ce este exprimată în volți vârf-vârf sau RMS pe o lățime de bandă dată) în comparație cu o sursă de alimentare independentă. Proiectantul sistemului trebuie să ia în considerare acești parametri la nivel de sistem.
Explicații ale parametrilor legați de surse găsiți la: https://en.globtek.com/glossary
PRODUS NOU: Seria DLP-04 Mean Well®: Sursă AC/DC 4W, de mare performanță, ieșire 16VDC/240mA (15.3 … 18.7V), intrare 90 … 264VAC, consum în standby < 0.5W, protecții: scurtcircuit cu limitare la curent constant, supratensiune, mediu -20 … +60°C, curent 100% la +50°C, izolare clasă II, certificări de siguranță (EN, IEC) și EMC, răcire fără ventilator, 3 ani garanție. Aplicații: alimentare unități DALI.
Alte probleme
Izolarea sursei în carcasă metalică. În toate sursele, carcasa metalică este conectată la GND-ul sursei de alimentare (adică firele negre care ies din PCB, în cazul sursei de PC). Prin urmare, cu sursele conectate în serie, cele două carcase nu ar avea același potențial. Aceasta ar fi o neplăcere, deoarece trebuie să aveți grijă ca incintele metalice să nu se atingă reciproc. Abordarea cea mai directă pentru a rezolva această problemă este izolarea fiecărei carcase față de GND de pe PCB (dacă se poate deschide carcasa metalică) și apoi conectarea celor două carcase împreună.
Componente în plus. Când alimentările sunt conectate în serie, pe lângă diode de protecție sunt necesare la ieșirile surselor și condensatoare ceramice (min. 220nF) și unul electrolitic (min. 2200 µF) pentru a reduce zgomotul electric rezidual.
15. Care sunt diferențele majore între scurtcircuit și suprasarcină?
Scurtcircuit: (1) se produce din cauza contactului nedorit dintre linii conductoare sau linie conductoare la pământ, (2) tensiunea la punctul de defect scade la zero și curentul fără control are un nivel mare și curge prin punctul defect al rețelei.
Supraîncărcare: (1) sarcina e mai mare decât valoarea impusă sistemului de alimentare, (2) tensiunea devine scăzută, dar nu poate fi zero, iar curentul are un nivel mai scăzut în comparație cu scurtcircuitul.
Termenul de supraîncărcare se referă la circuit sau dispozitive. Se spune că circuitul a fost supraîncărcat atunci când este subdimensionat față de puterea pe care trebuie să o conducă la sarcina dorită. Suprasarcina apare din cauza funcționării defectuoase a echipamentului sau a circuitelor defecte. Un exemplu de suprasarcină este conectarea la o priză de rețea AC a multor consumatori (aparate, radiator, mașina de spălat) ce solicită un curent total mare. Dacă nu intervine o siguranță-întrerupător, priza poate lua foc. În timp ce condiția de scurtcircuit are loc atunci când firele metalice vin în contact unul cu celălalt sau din cauza unor defecțiuni de izolație (plastic izolator subțiat prin încălzirea firelor parcurse de un curent mare) sau prin acțiuni mecanice (frecare sau tensionare) care fisurează izolația. Rezistența dispozitivelor în timpul scurtcircuitului devine zero, iar curentul poate crește prin conexiuni cât timp nu este limitat sau întrerupt prin siguranțe sau distrugerea circuitului.
Seria PB-600 Mean Well®: Încărcător de baterii Pb-Acid și Li-ion, putere 600W, ieșire cu variante 12, 24, 48VDC, intrare 90 … 264VAC, PFC activă, eficiență maximă 89%, încărcare în 2/3/8 faze, sesizare tip baterie, control ON-OFF de la distanță, protecții la polaritate inversă, scurtcircuit, supratensiune, supratemperatură, compensarea temperaturii bateriei, mediu -20 … +60°C, certificări de siguranță (UL, EN) și EMC, răcire forțată variabilă, 3 ani garanție.
Seria PSP-600 Mean Well®: Sursă de AC/DC 600W, ieșire cu variante 5, 12, 13.5, 15, 24, 27, 48VDC, intrare 88 … 264VAC, PFC activă, eficiență maximă 87%, tensiune de ieșire ajustabilă, partajare curent 2400W (3+1), sesizare tensiune la sarcină (remote sense), control ON-OFF de la distanță, semnal DC OK, protecții: scurtcircuit și suprasarcină prin limitare la curent constant, supratensiune, supratemperatură, mediu -20 … +60°C, curent 100% la +40°C, certificări de siguranță (UL, EN) și EMC, răcire forțată, 3 ani garanție.
16. Ce sunt limitările de protecție la curent constant, curent foldback și hiccup?
În cazul scurtcircuitării la GND sau în condiții de încărcare excesivă, sursa de alimentare este forțată să livreze un curent de ieșire foarte mare. Pentru a proteja atât aplicația, cât și sursa de alimentare de daune, se limitează curentul de ieșire.
Protecția prin “limitare permanentă a curentului”. Aceste surse de alimentare vor continua să dea curent complet chiar la scurtcircuit, dar vor limita puterea curentă la cea a puterii maxime de ieșire a sursei de alimentare.
Două tipuri de protecție ar putea fi implementate: (1) limitare la curent constant sau (2) limitare foldback sau limitarea de putere. Scopul principal al limitării curentului foldback (întoarcere) este de a menține etajul de ieșire în limita sa de siguranță a puterii disipate.
În condiții de supraîncărcare, tensiunea de ieșire scade și diferența (Vin – Vout) devine mai mare, având tendința de a crește disiparea. Foldback rezolvă parțial acest lucru, ajutând la menținerea etajului de ieșire în zona de operare sigură, în condiții de defecțiune și de suprasarcină. În plus, se face reducerea semnificativă a disipării de putere în sarcină în condiții de defecțiune, care pot reduce riscurile de incendiu și căldură. Foldback în sursele de alimentare cu comutare are dezavantajul că se pot declanșa condiții de “blocare” cu dispozitive non-ohmice care trag un curent constant independent de tensiunea de alimentare (cum ar fi amplificatoarele operaționale) deci beneficiul de a reduce disiparea de putere nu se aplică în orice aplicație. Dacă sarcina cere un curent oriunde de-a lungul curbei de întoarcere după îndepărtarea condiției de defect, ieșirea nu va fi niciodată restabilită la tensiunea inițială.
O limitare la curent constant va depăși problemele de blocare ale metodei de limitare foldback.
Protecția “hiccup”. Dacă sursa de alimentare Mean Well are protecție împotriva suprasarcinii în modul “hiccup”, sursa de alimentare se va opri momentan dacă va apare o supraîncărcare, iar după o secundă va porni din nou. Dacă suprasarcina este încă prezentă, se va opri din nou. Deci la ieșire va fi o oscilație ca un … sughiț. Alimentarea cu energie se va relua continuu numai după rezolvarea situației de supraîncărcare.
17. Cum aleg o sursă de alimentare adecvată pentru încărcarea bateriei?
Mean Well oferă serii de încărcătoare (1) staționare: pentru baterii Pb-Acid și Li-Ion: PB, HEP, RPB, RCB cu putere 300W – 1600W, (2) desktop: ENP, ENC, ESP, ESC cu putere 120W – 360W, (3) portabile: GC, PA, PB cu putere 30W – 330W. Dacă aceste serii nu corespund cerințelor dvs., se poate alege o sursă de alimentare ca încărcător, dar recomandăm să selectați sursa cu modul de protecție la suprasarcină (OLP – Over Load Protection) care are limitare la curent constant. În funcție de sursa de alimentare Mean Well, aceasta va trece într-unul din două moduri de protecție la ieșire, dacă apare o situație de supraîncărcare:
• modul “Limitarea curentului permanent”
• modul “Hiccup”
Modelele cu OLP oferă curent constant chiar și atunci când circuitul de protecție este declanșat.
A doua opțiune este un model cu limitare foldback a curentului sau limitare la o putere constantă. În acest model, când bateria este descărcată, curentul de ieșire al sursei de alimentare va crește ușor. Nivelul de creștere depinde de capacitatea bateriei și de gradul de epuizare.
Sursele cu limitare în modul hiccup sau oprire prin cădere la zero (shutdown) nu pot fi folosite, deoarece vor înceta să genereze curent când apare OLP.
WEB INFO: Detalii despre utilizarea și montarea surselor Mean Well: www.meanwell.com/manual.html
Constantin Savu
Director General
Ecas Electro
ECAS Electro | www.ecas.ro
ECAS Electro este distribuitor autorizat pentru sursele de alimentare Mean Well®
Detalii tehnice: ing. Emil Floroiu emil.floroiu@ecas.ro, Asistent tehnic
Detalii tehnice și comerciale: birou.vanzari@ecas.ro
Nota 1.
Sursele de alimentare de calitate, cum sunt cele de la Mean Well, au menționate în specificațiile tehnice încadrarea în cerințele unor standarde referitoare la perturbații: emise (EMI) și imunitate (EMC). Nu neglijați aceste aspecte de sistem ce pot afecta buna funcționare.
EMI (ElectroMagnetic Interference) se referă la energia, emanată de un dispozitiv fabricat sau un fenomen natural, care poate degrada performanțele sau poate obstrucționa funcționarea altui dispozitiv. Producătorii de surse de alimentare sunt obligați să protejeze aparatele la perturbații electromagnetice și să producă perturbații în jurul lor cât mai mici.
EMC (ElectroMagnetic Compatibility) arată abilitatea unui dispozitiv electric de a funcționa suficient de bine în mediul electromagnetic fără a genera interferențe neintenționate către alte echipamente Un echipament electric care preia putere de la o sursă de alimentare distribuită AC sau DC ce este conectată și la alte echipamente trebuie să aibă influență minimă asupra acestei surse. Influențele prin conducție pe firele de alimentare (aproximativ 9kHz … 30MHz) se reduc folosind filtre, iar influențele prin radiații electromagnetice (aproximativ 30MHz … 1GHz), datorită firelor de conectare care ajung să fie antene, se reduc folosind ecranarea și împământarea.
Nota 2.
Tensiunea obținută prin înseriere nu trebuie să depășească tensiunea de izolație a firelor de legătură și nici tensiunea de izolație între bornele +,- și borna de împământare (Earth). Deși o sursă este certificată de tip SELV (Siguranță prin Tensiune Foarte Joasă) adică are la ieșire tensiunea sub 60VDC, prin înseriere, ansamblul poate să nu mai îndeplinească condiția SELV, respectiv certificările de siguranță. Mean Well specifică certificările de siguranță conform Standardului IEC 61140 (Protecția contra șocului electric). Echipamentele electrice sunt împărțite în clase individuale care indică gradul de izolare, în funcție de conectarea de protecție la pământ și de tensiunea de operare. Echipamentele din Clasa I funcționează la 70V sau mai puțin și necesită doar o izolație de bază și împământare de protecție pentru toate componentele accesibile. Echipamentele din Clasa II, funcționează la tensiuni peste 70V și necesită o izolație întărită sau dublă, fără a necesita împământare. Echipamentele din Clasa III sunt folosite la nivele de tensiune sub 25VAC sau 60VDC și se menționează că au Siguranță prin Tensiune Foarte Joasă (SELV). Categoria de echipamente din Clasa III nu necesită izolare. Important! Sursele de alimentare de Clasa 2 și sursele de alimentare de Clasa II sunt două lucruri complet diferite!
Sursele de alimentare conforme cu Clasa 2 sunt de obicei certificate pentru standardul UL1310, având legătură cu respectarea normelor NEC (National Electric Code) în SUA, pentru sursele AC/DC industriale, cu ieșirea limitată la 100W pentru a preveni supraîncălzirea cablurilor electrice și provocarea unui incendiu electric. Mean Well nu oferă surse de alimentare încadrate în UL1310.
Clasa II se referă la sursele de alimentare care pot intra în contact cu un utilizator. De exemplu: Drivere LED, Adaptoare de alimentare, Încărcătoare de baterii. Alimentatoarele de Clasa II nu au nevoie de o conexiune de împământare pentru a proteja împotriva pericolelor de electrocutare. Deci, ele vor fi livrate de obicei cu un conector de alimentare AC cu 2 pini, în loc de 3 pini.
Mean Well oferă un mare număr de surse de alimentare Clasa II.
Nota 3.
O rețea DALI constă dintr-un controler și unul sau mai multe dispozitive de iluminat (de exemplu, balasturi electrice și variatoare) care au interfețe DALI. Controlerul poate monitoriza și controla fiecare dispozitiv de iluminat prin intermediul unui schimb de date bi-direcțional.
Protocolul DALI permite dispozitivelor să fie abordate în mod individual și se încorporează, de asemenea, mesaje de grup și de scenă, pentru a aborda simultan mai multe dispozitive. Fiecărui dispozitiv de iluminat i se atribuie o adresă statică unică, în intervalul 0-63, făcând posibilă conectarea a până la 64 de dispozitive într-un sistem independent.