High End ИП MORNSUN на DIN-рейку для промышленной автоматизации – выгодная замена высококачественных западных ИП

4 апреля 2023

Сергей Миронов (КОМПЭЛ)

Специалистам по промавтоматизации и системным интеграторам, до недавнего времени применявшим в ответственных проектах высококачественные источники питания западного производства, после их ухода с российского рынка следует обратить внимание на высокотехнологичные DIN-реечные серии ИП LIMF, LIHF и LITF производства MORNSUN.

В промышленной автоматизации широко используются модули с креплением на DIN-рейку. Такие модули быстро и легко монтируются, при этом система смонтированных модулей имеет весьма эргономичный и эстетичный вид. Помимо этого, материальные затраты на подобный монтаж невысоки, поскольку не требуются дополнительные элементы для крепления, а все модули устанавливаются на уже существующую рейку.

Это же относится и к источникам питания (ИП) с креплением на DIN-рейку, к тому же, подобные источники питания не имеют встроенного вентилятора. То есть, данные ИП не производят акустический шум, и их не нужно периодически очищать от пыли и проводить техническое обслуживание, останавливая производство на регламентные работы, как в случае источников питания с креплением на шасси. Максимальная мощность безвентиляторных источников на DIN-рейку может достигать 960 Вт. При монтаже таких изделий необходимо обеспечить циркуляцию воздуха снизу вверх, предусмотрев соответствующие отверстия в монтажном шкафу, где они будут установлены, или выбрать шкаф соответствующего размера. При необходимости превышения значения мощности в 960 Вт, ИП некоторых моделей можно включать параллельно по выходу. Однако, предварительно следует проверить по даташиту, предусмотрено ли производителем такое включение.

В промышленной автоматизации востребованы и широко применяются различные источники питания как по мощности, так и по функциональному составу. Все их можно условно разделить на три группы: с базовым функционалом, со стандартным функционалом и с расширенным функционалом. Каждая из этих групп отличается наличием определенных функций (рисунок 1).

Рис. 1. Деление источников питания, монтируемых на DIN-рейку, по функциональному составу

В чем суть этих функциональных возможностей применительно к источникам питания на DIN-рейку?

Регулировка напряжения

В ИП на DIN-рейку имеется регулировка выходного напряжения от номинального значения и выше, а в редких случаях – как в меньшую, так и в большую сторону. Это связано с тем, что подобные ИП могут использоваться в системе низковольтного бесперебойного питания (ИБП), то есть, от них должна заряжаться АКБ, которой при заряде требуется напряжение выше номинального значения. Например для АКБ с номинальным напряжением 24 В требуется зарядное напряжение 27,6 В. В некоторых других случаях эта регулировка напряжения помогает скомпенсировать падение напряжения на проводах при удаленном расположении нагрузки.

LED-индикация работы

Служит для удобного визуального контроля работоспособности ИП.

ККМ (Коррекция коэффициента мощности; PFC)

Коэффициент мощности характеризует способность импульсного ИП к эмиссии дополнительных гармонических составляющих в сеть, что в итоге вносит вклад в искажение синусоидальной формы напряжения в этой сети. Максимальное значение этого коэффициента в идеале близко к 1 (ИП практически не вносит дополнительных гармоник). В реальности, если в ИП реализована активная схема ККМ, его значение достигает 0,95…0,99. Допустимое значение гармонических составляющих регламентируется ГОСТом 30804.3.2-2013 “Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе)”. Определенные требования на эмиссию гармонических составляющих имеются к ИП мощностью от 75 Вт (если это не область освещения, где требования более жесткие). Источник питания без каскада коррекции мощности всегда можно заменить аналогичным с этим каскадом; результат будет заведомо лучше. В принципе, возможна и обратная замена – система будет работать, но ухудшится электромагнитная совместимость. Такое известное понятие как косинус фи (Cos φ), сдвиг фаз без искажения формы, является частным случаем коэффициента мощности.

Дополнительный (сухой) контакт реле

Дополнительный контакт реле используется для удаленного контроля работоспособности ИП (DC OK) и в случае его выхода из строя или пропадания выходного напряжения сигнализирует об имеющихся неполадках в системе питания объекта. Эта функция может быть реализована и с помощью сигнала (открытый коллектор). На практике контакт реле более предпочтителен.

Перегрузочная способность/функция селективной защиты SFB

Источники питания промышленного оборудования и автоматизации часто используются для питания каких-либо исполнительных устройств и механизмов, которым требуется повышенный ток в момент включения (запуска). Это могут быть задвижки, пускатели, двигатели постоянного тока. В этом случае очень важной является способность ИП к кратковременной (до 3…5 сек) перегрузки примерно до 150% от номинальной мощности (тока).

Дальнейшее развитие перегрузочной способности – это функция селективной защиты (SFB). Источники питания могут использоваться для формирования централизованного напряжения шины (24/48 В) или питать несколько отдельных устройств, каждое из которых подключено через индивидуальный автоматический выключатель (рисунок 2). Чтобы в случае короткого замыкания по цепи питания в одном из таких устройств не пропало общее напряжение шины, в источниках питания требуется функция селективной защиты.

Суть этой защиты состоит в том, что ИП может кратковременно (не менее 15 мсек) выдать шестикратное превышение номинального выходного тока (+600%), которое приведет к отключению автомата в проблемной цепи, а само напряжение шины останется в допустимых пределах, и остальные устройства этого не заметят.

Рис. 2. Схема подключения нагрузки к ИП с функцией селективной защиты

Выбор изделий с этой функцией на рынке источников питания достаточно узок, хотя она востребована в определенных приложениях. В частности, функция есть в продукции Phoenix Contact из серии QUINT, но в настоящий момент имеются трудности с поставкой этой продукции в Россию, и потребители ищут адекватную замену. Забегая вперед, скажем, что аналогичная продукция теперь имеется в линейке MORNSUN. Это новое семейство источников питания – LIHF.

Дистанционное управление

Дистанционное управление требуется в автоматизированных системах питания. Как правило, это простое включение-выключение внешним сигналом или замыканием/размыканием управляющего входа. В более сложных источниках питания это может быть реализовано через цифровой интерфейс (MODBus или CANBus), который дополнительно позволяет управлять расширенным набором параметров ИП.

Специфические особенности

Как правило, наличие тех или иных специфических возможностей определяется непосредственно тем приложением, где должен использоваться источник питания. Это может быть требование к взрывозащищенности (ATEX), наличие мягкого запуска (с низким пусковым током по первичной цепи), возможность питания устройств медицинского назначения (определенные требования по изоляции, токам и путям токов утечки) и другие требования.

В общем плане источники питания на DIN-рейку различаются еще и конструктивом (размерами корпуса), как на рисунке 3.

Рис. 3. Разновидности источников питания на DIN-рейку по конструктиву

Как видно на рисунке, имеются малогабаритные источники питания в пластиковом корпусе Home Automation (для автоматизации зданий и сооружений/для домашней автоматизации) и в металле или в пластике – форм-фактор Industrial.

Источники питания в форм-факторе Home Automation имеют габаритные размеры, сопоставимые с габаритными размерами обычных автоматических выключателей, и предназначены для установки в щитки небольшой глубины. Кроме того, у этих источников даже ширина измеряется в STEP UNIT как у автоматических выключателей, при этом 1SU=17,5 мм. Источники питания этого класса подключаются к внутренним сетям здания и работают в довольно щадящей помеховой обстановке. Практически все такие ИП относятся к группе с базовым функционалом без ККМ.

Источники питания в форм-факторе Industrial – напротив, более габаритные по глубине и высоте изделия, использующиеся в более сложных условиях и, соответственно, имеющие более высокий уровень устойчивости к помеховой обстановке и предназначенные для монтажа в промышленных шкафах большого размера.

Такое деление ИП по конструктиву и функционалу позволяет достаточно легко подобрать замену продукции одного производителя у другого. В текущих реалиях рынка ИП это актуально, поскольку продукция некоторых брендов стала труднодоступной. Понимая, с какими функциями, требуется источник питания и для чего он предназначен, можно успешно найти замену продукции ушедшего с рынка производителя на доступную.

Далее в статье мы рассмотрим новинки источников питания производителя MORNSUN для промышленной автоматизации со стандартными и расширенными функциональными возможностями. Про источники питания для автоматизации зданий и сооружений, а также источники питания с базовым функционалом для промышленной автоматизации можно прочитать в [1].

Компания MORNSUN существует с 1998 года и более 15 лет известна на нашем рынке как производитель качественных DC/DC-преобразователей и AC/DC-источников питания. Общая линейка продукции включает в себя семейства для промышленного, телекоммуникационного и железнодорожного применения и соответствует необходимым отраслевым стандартам и требованиям (там, где это необходимо). Компания является одной из крупнейших в Китае, ее продукция применяется в различных государственных проектах.

В конце прошлого года специалисты компании MORNSUN разработали линейку продукции, которую по совокупности технических и конструктивных особенностей можно смело отнести к классу High-End, и которая без дополнительных условий может заменить аналогичную продукцию известных европейских производителей в таких применениях как газо- и нефтедобыча/переработка, химическое производство, энергетика и другие ответственные приложения (таблица 1).

Источники питания High-End со стандартным функционалом

К источникам питания нового поколения, имеющим стандартный набор функциональных возможностей относится семейство LIMF (рисунок 4а, таблица 1). Источники питания этого семейства обладают подстройкой выходного напряжения, активной схемой коррекции коэффициента мощности (λ>0,98), сухим контактом реле для контроля работоспособности (DC OK) и перегрузочной способностью до 150%.

Конструктивно источники питания выполнены в металлическом корпусе, устойчивом к коррозии в соответствии с требованиями ANSI/ISA 71.04-2013 G3, а печатная плата с компонентами покрыта лаком, устойчивым к соляному туману. В целом изделия соответствуют нормам ATEX для взрывоопасных зон.

В моделях реализованы все необходимые для этого вида продукции типы защит. ИП семейства LIMF можно эксплуатировать в широком температурном диапазоне -40…85°С и в широком диапазоне входного напряжения 85..277 В AC. Гарантийный срок их эксплуатации составляет до 5 лет.

Рис. 4. Внешний вид серий ИП нового поколения на DIN-рейку от Mornsun (а – LIMF240; б – LIHF480; в – LITF480)

Таблица 1. Основные параметры ИП на DIN-рейку

Если необходимы более интеллектуальные источники питания с управлением по цифровому протоколу или с функцией селективной защиты, можно рассмотреть другую группу продукции.

Источники питания High-End с расширенным функционалом и селективной защитой (SFB)

В группе источников питания с расширенным функционалом имеется новое семейство LIHF (рисунок 4б; таблица 1). Наиболее важной функцией, отличающей это семейство от остальных, является функция селективной защиты (перегрузка до 600% длительностью 15 мсек.). По другим параметрам эти источники питания в основном соответствуют ранее рассмотренному семейству LIMF. В семействе LIHF также имеется каскад коррекции коэффициента мощности (λ>0,98), контакт реле DC OK и дополнительно сигнал AC OK. Кроме того, эти источники питания выдерживают долговременную перегрузку до 125% и динамическую перегрузку до 150…200% (длительностью до 5 секунд), а также имеют возможность дистанционного включения-выключения и возможность контроля и управления по цифровому протоколу MODBus.

Температурный рабочий диапазон составляет -40…85ºС (с зависимостью мощности от температуры на границах диапазона).

Для увеличения общей мощности эти источники питания можно включать параллельно по выходу до 5+1 шт.

Конструкция данного семейства соответствует конструкции ИП LIMF. Они также изготавливаются в металлическом корпусе с антикоррозийным покрытием (в соответствии с ANSI/ISA 71.04-2013 G3), имеют двухстороннее лаковое покрытие печатной платы с компонентами, устойчивое к соляному туману. Их можно использовать во взрывоопасных средах (ATEX, IECEx). Изделия обладают всеми необходимыми видами защит и имеют гарантийный срок эксплуатации 5 лет.

В системе питания промышленной автоматизации часто используется трехфазное напряжение. В этом случае удобно использовать источники питания с трехфазным входом. Особенно это важно при мощной нагрузке. При этом не создается перекос фаз. Компания MORNSUN разработала и такую группу продукции (рисунок 4в; таблица 1).

Источники питания High-End расширенного функционала с трехфазным входом

Источники питания LITF имеют трехфазный вход (3х320…600 В AC), активную схему коррекции коэффициента мощности (λ>0,95), 150% перегрузочную способность (до 5 сек.) и сухой контакт реле для удаленного контроля работоспособности.

Для увеличения общей мощности данные ИП поддерживают возможность параллельного включения по схеме (2+1). Кроме того, эти источники можно использовать в системе питания с цифровым управлением; они имеют возможность управления по цифровому протоколу с функцией дистанционного включения-выключения.

Печатная плата покрыта лаком, устойчивым к соляному туману, а покрытие корпуса устойчиво к коррозии (по ANSI/ISA 71.04-2013 G3). Изделия работоспособны в температурном диапазоне -30…70ºС, причем до 60ºС – на полной мощности. Продукция обладает основными видами защиты: от короткого замыкания, перегрузки, превышения выходного напряжения, перегрева. Гарантийный срок эксплуатации этого семейства составляет 3 года.

Как видим, новые источники питания MORNSUN с креплением на DIN-рейку обладают всеми необходимыми функциями, востребованными в промышленной автоматизации, имеют высокий КПД (более 93%) и возможность цифрового управления. Причем в зависимости от требований приложения можно выбрать как однофазную модель, так и трехфазную; кроме того, можно выбрать модель по стоимости и функциональной насыщенности.

В настоящей статье мы с вами рассмотрели источники питания со стандартным и расширенным функционалом, а также трехфазные. Однако продукция этого производителя не ограничивается рассмотренными моделями [1].

Для облегчения выбора конкретной модели можно воспользоваться рисунком 5, где показана расшифровка наименования источников питания MORNSUN.

Рис. 5. Расшифровка наименования моделей ИП MORNSUN

Заключение

С выпуском продукции нового поколения компания MORNSUN делает шаг к тому, чтобы встать в один ряд с известными европейскими брендами, производящими современные продвинутые ИП. Косвенно это подтверждает и заявляемый срок гарантийной эксплуатации 5 лет. Это весьма высокий показатель, учитывая, что большинство изделий других производителей имеет меньшие гарантийные сроки. В связи с этим можно посмотреть и некоторые замечания по надежности в [2].  Рассмотренная продукция предназначена для эксплуатации на важных и серьезных объектах в жестких условиях. Это могут быть добывающие/перерабатывающие отрасли, энергетика, химическое производство. Причем в зависимости от решаемых задач можно подобрать наиболее оптимальный вариант источника питания.

Узнать подробнее об ИП MORNSUN на DIN-рейку класса High End можно на вебинаре «Источники питания MORNSUN: новинки для промавтоматики и оптимальные решения для телекоммуникации«. Зарегистрироваться.

Дополнительная информация

• Источники питания MORNSUN: новинки для промавтоматики и оптимальные решения для телекоммуникации (материалы вебинара)
• ИП MORNSUN для промышленной и домашней автоматизации: сочетание надежности, компактности и ценовой доступности