Phoenix Contact A/S

Tilgængelighed af 24 V DC forsyningen – omfattende tanker og tilgængelighed

Maskiner og systemer skal være fejlsikre. Med de rette komponenter sikres rådigheden for 24 V DC strømforsyningen

Stadig flere installationer forventes at være til rådighed med højere oppetid. Der er nogle enkelte tekniske ejendommeligheder, man bør være opmærksom på, når det handler om 24 V DC forsyningen. Det afgørende her er omfattende overvejelser – fra strømforsyningen, til sikringer og hele vejen til potentialdistribution. Systemets struktur og de anvendte komponenter spiller en vigtig rolle.

De krav, der stilles til systemets rådighed, er vidt forskellige. Da alle funktionerne på maskinen eller på anlægget normalt arbejder tæt sammen, kan hele maskinen eller anlægget gå i stå, hvis bare en komponent falder ud. For at undgå det skal enhver fejl lukkes sikkert ned. I de senere år er ønsket om højere rådighed blevet meget aktuelt. Derfor anses et 24 V DC forsyningssystem i dag som væsentligt mere differentieret, end det blev for få år siden.

Strømforsyning og beskyttelse

Hvad angår forsyning og beskyttelse er der flere trin

I systemer med høj rådighed taler vi forsyning på den ene side og beskyttelse på den anden side. Til forsyningen er det af stor vigtighed, at du vælger komponenter af høj kvalitet for at give en så problemfri drift som mulig – også på den lange bane. Det starter med forsyningen af systemer og udvides hele vejen til forbrugeren. Beskyttelse af systemet involverer sikring af driften og en pålidelig beskyttelse af de forskellige komponenter og kabler mod skader eller endda fejl. Her dækker betegnelsen beskyttelse forskellige fejlsituationer, som opstår under drift, og som kan føre til stilstand for hele systemet. Det omfatter emner som overspændingsbeskyttelse, overstrømsbeskyttelse og beskyttelse mod kortslutning. Men start af belastninger kan også være forstyrrende, fordi de sommetider kræver mere end 10 gange den nominelle strøm under opstart. Buffer af forsyningsspændingen hører også ind under beskyttelse, fordi buffering forebygger spændingsfald. Den tid, et forsynings udfald kan overkobles, afhænger af bufferstørrelsen.

 

Beskyttelse mod overstrømme og pålidelig forsyning

I ethvert system bør der tages højde for en passende overspændingsbeskyttelse. Hvis beskyttelsen er designet forkert, eller slet ikke er designet, kan det føre til fejl i systemet, som ofte resulterer i dyre reparationer. Derfor er det fornuftigt at anvende Type 1+2 og Type 3 overspændingsbeskyttelses komponenter. Kun disse kan forebygge dyre reparationer forårsaget af overspændinger. Switched-mode strømforsyninger er blevet standard for forsyning af koblingskomponenter. De forsyner altid en konstant spænding med en høj grad af effektivitet. Derudover tilbyder de relevante funktioner som power boost til pålidelig start af belastninger eller til at dække et pludseligt opstået højere behov for strøm ved kobling af ekstra belastninger.

I store anlæg kan en DC/DC konverter også benyttes som en udvidelse. Det er brugbart, når du har behov for at generere andre spændingsniveauer, regenerere spændingsfald, spændingsstabilisering eller afkoble forskellige systemdele fra hinanden. Afkobling forebygger uønskede følgevirkninger, som kan opstå i koblinger. Det forebygger også ”reverse voltage” til andre maskindele.

Energibuffer og redundans

Energibuffering hjælper med at bevare spændingen i systemet selv i kritiske situationer. I tilfælde af spændingsfald kan forsyningen til hele systemet ikke længere garanteres. Buffering modvirker spændingsfaldet, fordi systemet får ekstra forsyning med den gemte energi. Det gør det muligt for brugeren at overkoble forsyningsudfald i et kort periode for at få systemet tilbage i en sikker tilstand.

Systemrådigheden øges væsentligt, hvis du gør forsyningen redundant. For at gøre dette parallelkobles to strømforsyninger, der er afkoblet fra hinanden. Afkoblingen sker så med et aktivt redundansmodul eller med et diodemodul. Det vil sige, at hvis en strømforsyning fejler fuldstændigt, vil systemet fortsat blive forsynet af den anden strømforsyning. Her er det vigtigt, at hver strømforsyning udnyttes mindre end 50%, så den kan tage over i tilfælde af fejl. Aktive redundansmoduler har et væsentligt lavere effekttab og har derudover flere diagnose- og advarselsfunktioner. Det vil sige, at hele anlægget forsynes med energi fra en strømforsyning, hvis det bliver nødvendigt. Den defekte strømforsyning kan så udskiftes uden afbrydelse af driften.

Beskyttelse og distribution

Forskellige automatsikringer – fra modulære 1-kanals komponenter (til venstre) til de kompakte multikanals beskyttelseskredsløb (til højre) – øger maskiner og systemers fejlsikrede performance

For at opnå en meningsfuld beskyttelse bør strømkredsene bag en strømforsyning opdeles og om muligt beskyttes selektivt. Derved beskyttes de enkelte strømkredse effektivt. I tilfælde af fejl kan de lukkes ned separat. Her er det vigtigt også at beskytte forsyningsspændingen for at undgå, at den falder ud, hvis der opstår en fejl under drift. Det vil udgøre en fare for hele systemets drift.

Ofte er beskyttelsen allerede opnået med elektroniske sikringer. De kræver meget mindre strøm end standard miniature automatsikringer i tilfælde af fejl, hvilket betyder, at de kan udløses sikkert. Parallelle kredsløb kan fortsætte med at køre uden begrænsninger.

Med komponenter i forskelligt design tilbyder Phoenix Contact den rigtige beskyttelse til alle applikationer. Fleksibel beskyttelse kan for eksempel opnås med modulære 1-kanals automatsikringer. Det præcise antal af beskyttelseskredsløb kan hurtigt og nemt installeres. De kompakte multi-kanals automatsikringer tilbyder også det passende beskyttelsesniveau. De kan installeres hurtigt og næsten uden kablingsarbejde under drift. Firmwaren i baggrunden spiller også en vigtig rolle for automatsikringen, hvad angår sikker systemdrift.

Elektroniske automatsikringer er ikke kun nemme at slukke; deres intelligens i baggrunden opdager fejl rettidigt.

Intelligent firmware skaber nye muligheder

Da intelligent software kan reagere på selv den mindste ændring i strømmen, er det meget nemmere at planlægge systemdriften. Og fordi den mulige strøm i tilfælde af fejl er lavere, kan reservekapaciteten i strømforsyningen tilpasses optimalt. Firmwaren anvender state-of-the-art målemetoder til at analysere strømmen meget mere præcist. Det gør systemoperatører og serviceteknikere i stand til altid at reagere korrekt og rettidigt afhængigt af den respektive strøm. Der skal skelnes mellem de følgende strømme: normal driftsstrøm, 80% udnyttelse, overbelastning og kortslutning. Hvis en kapacitet opdages, startes den sikkert, selvom den ligner en kortslutning. De elektroniske automatsikringer fra Phoenix Contact tilbyder disse funktioner, som sikrer drift af systemet med intelligent analyse af strømmen.

Sikring og beskyttelse giver sikker drift

Der er mange forskellige forbrugere i systemautomation. For at opnå pålidelig drift skal automatsikringerne tilpasses til den forbruger, som skal beskyttes. Men elektriske komponenter er ofte meget forskellige fra hinanden, hvilket betyder, at der tidligere var behov for meget forskellige karakteristikkurver til effektiv beskyttelse. Det kunne skyldes, at der blev anvendt mekaniske automatsikringer, men der var behov for høje udløsestrømme. Det bragte den afbrydeslesfri drift af elektriske systemer i fare. Kun strømme 8-15 gange over normal kunne udløse dem.

Siden elektroniske automatsikringer er blevet standard, er udløsningen blevet væsentlig mere præcis. En vigtig grund til det er, at strømme måles og analyseres, og fejlstrømme genkendes. Det tillader sikker udløsning selv inden for 1,3 – 2 gange den nominelle strøm. Systemet er derfor designet betydeligt mere enkelt; overdimensionering er ikke længere nødvendigt. Og det giver mulighed for bedre planlægning af strømforsyningens output.

Pålideligt strømforsyningssystem

I de senere år er ønsket om højere rådighed steget betydeligt. Derfor betragtes 24 V DC forsyningssystemet også med større opmærksomhed. Selv hvis næsten alle installationer kræver maksimal rådighed, er de tekniske detaljer i 24 V forsyningen specifikke. Det afgørende er grundige overvejelser – fra overspændingsbeskyttelse over den valgte strømforsyning og valget af forskellige sikringer og hele vejen til potentialedistributionen.

En sund forståelse af de mange strategier – med emner som redundans, energilagring og valg af beskyttelse af belastningen – gør brugeren i stand til at lave den bedste overordnede løsning til deres formål, også når økonomiske faktorer medtages.

Overblik

Hvis vi kan drage en konklusion efter disse betragtninger, bliver det hurtigt tydeligt, at et fungerende 24 V DC strømforsyningssystem består af mange individuelle komponenter. Hver komponent gør sin del for at øge rådigheden. Den rigtige planlægning af systemet og professionel udførelse er vigtigt for problemfri drift. Systemplanlæggere og leverandører kan finde alle de komponenter og løsninger, de har brug for til dette formål samt gode råd fra eksperter i det omfattende produktprogram fra Phoenix Contact.

Læs mere om strømforsyninger og UPS.