Питаем системы управления: преобразователи MEAN WELL для промышленной автоматики

6 апреля 2011

За последние пять лет тайваньская компания MEAN WELL осуществила феноменальный прорыв и стала одним из безусловных лидеров среди производителей стандартных источников питания как на мировом, так и на российском рынках.

Это международное признание было отмечено и на родине компании. В 2010 году MEAN WELL получила престижные национальные награды «Taiwan Superior Brand» за высокое качество продукции и развитие бренда и «Taiwan Excellence Selection» за инновационную серию источников питания для светодиодного освещения HLG.

Награду «Taiwan Superior Brand» присудило компании MEAN WELL Бюро внешней торговли Тайваня. Эта правительственная организация выбрала 17 компаний из 70 кандидатов в восьми отраслях экономики (информационное, коммуникационное или домашнее оборудование; высокотехнологичное сельское хозяйство; машиностроение; спорт и досуг; здравоохранение и биотехнологии; мода; культура; энергосбережение). Цель ежегодного конкурса — найти выдающиеся компании, у которых доход от продажи продукции, выпускаемой под собственным брендом, превышает 20% оборота и общий объем продаж превышает 1 млрд. новых тайваньских долларов (более 30 млн. долларов США). Награда присуждается на основе анализа финансовой стабильности компании, достижений в создании, развитии бренда, его стратегии и конкурентных преимуществах бренда. Эта высокая награда воодушевила всю компанию и воодушевляет ее на новые усилия по развитию продукции и бренда MEAN WELL.

Компания MEAN WELL хорошо известна на рынке как поставщик стандартных источников питания. Основную часть продаж компании составляют источники питания для промышленной автоматизации. Эта доля достигает 35%. Компания предлагает широчайшую линейку модулей для монтажа на DIN-рейку:

• Серия MDR мощностью 10…100Вт в узком корпусе для шкафов с плотной компоновкой;
• Серия SDR 120…480Вт в узком корпусе, с высоким КПД 94%, с повышенной перегрузочной способностью для запуска электродвигателей;
• Серия WDR 120…480Вт в узком корпусе, с ультрашироким входом, для питания от одной/двух фаз или при обрыве одного провода;
• Серия DR 15…100Вт с двойной изоляцией для применения в системах домашней автоматизации, охранных системах;
• Серии DRT 240…960Вт для работы в трехфазных сетях;
• Модули DR-RDN20 и DR-UPS40 для организации горячего резервирования и UPS с напряжением 24В;
• Серия преобразователей постоянного напряжения 12, 24, 48, 110В (DC/DC-преобразователей ) SD мощностью 15…1000Вт.

Обзор источников питания MEAN WELL на DIN-рейку для промышленной автоматики приведен на рис. 1.

Рис. 1. Схема выбора источников питания MEAN WELL для промышленной автоматики

Основные параметры

AC/DC-преобразователи MEAN WELL для монтажа на DIN-рейку в широком диапазоне мощностей от 10 до 960 Вт имеют выходные напряжения 5; 12; 15; 24 или 48 В в зависимости от модели. Изделия со стандартным для оборудования промышленной автоматики напряжением 24 В имеются во всех сериях (рис. 1). Для питания датчиков в системах промышленной автоматики используется напряжение 5 В, модели с таким выходом выпускаются до мощности 50…100 Вт в зависимости от серии.

Все модели преобразователей MEAN WELL имеют одинаковые или близкие основные параметры:

• Варианты входного напряжения:
  • 85…264 В переменного тока или 120…370 В постоянного тока (модели MDR, DR, DRP-240, SDR),
  • 180…264 В переменного тока или 250…370 В постоянного тока (модели DRP-480),
  • 90…132 В или 180…264 В переменного тока (переключатель у модели DRP-480S),
  • 340…550 В переменного тока, 3 фазы, 4 провода (модели DRT);
  • 340…550 В переменного тока, 2 фазы (DRH-120);
  • 180…550 В переменного тока, 1 или 2 фазы (модели WDR);
• Комплекс защит: от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения, перегрева;
• Ограничение пускового тока, мягкий старт;
• Механическая подстройка Uвых: ±10% (MDR-20, DR-30, DR-45, DR-60); Uвых: +20% (MDR-40/60/100); 12В (12…14В), 24В (24…28В), 48В (48…53В) у остальных моделей;
• Электрическая прочность изоляции «вход-выход»: 3кВ переменного тока,
• Диапазон рабочих температур: -10…60°C или -30…70°C (в зависимости от модели).

В источниках питания имеется возможность подстройки выходного напряжения с помощью потенциометра, который выведен на переднюю панель корпуса. Можно несколько увеличить выходное напряжение на клеммах источника, что позволяет при необходимости компенсировать падение напряжения на длинных проводниках между источником питания и нагрузкой.

На передней панели преобразователей находится также светодиод «DC OK», который служит для индикации наличия постоянного напряжения на выходе модуля. Отдельный выход «DC OK» («сухой контакт» или TTL) позволяет организовать дистанционный мониторинг состояния преобразователя или дистанционное управление внешними устройствами. Это позволяет визуально контролировать наличие выходного напряжения при закрытой дверце шкафа, когда светодиод на корпусе модуля не виден. Отдельный светодиод можно разместить на передней дверце шкафа, на панели управления или на удаленном пульте управления.

Источники питания сертифицированы по международным стандартам электробезопасности и электромагнитной совместимости UL, CUL, TUV, CB, CE.

Встроенный корректор коэффициента мощности (ККМ) в соответствии с требованиями стандарта EN61000-3-2 (ГОСТ Р 51317.3.2-2006) имеют модели DRP, WDR мощностью 240 или 480 Вт, SDR 120, 240, 480 Вт, MDR-100 мощностью 100 Вт. Применение ККМ в составе источника питания уменьшает потери энергии, снижает уровень гармоник в сети и увеличивает эффективность применения.

Ряд серий источников питания MEAN WELL имеют защиту от перегрузки с ограничением постоянного тока. Это позволяет преобразователям работать на большую емкостную нагрузку, например, питать удаленный датчик по длинному кабелю.

Модели в узких корпусах для шкафов
с плотной компоновкой

Источники питания в узких корпусах применяются в шкафах промышленной автоматики с ограниченным внутренним пространством и высокой плотностью размещаемого оборудования и приборов. В узких корпусах в диапазоне малых мощностей 10, 20, 40, 60 и 100 Вт компания MEAN WELL выпускает серии MDR-10, MDR-20, MDR-40, MDR-60 и MDR-100. В диапазоне мощностей до 500 Вт представлены серии SDR, WDR. Модули серии MDR-100 имеют корпус шириной 55 мм, серий MDR-40 и MDR-60 — шириной 40 мм, а серии MDR-20, MDR-10 — всего 22,5 мм (рис. 2).

Рис. 2. Внешний вид источников питания MDR в узких корпусах

Узкий корпус помогает экономить драгоценное свободное место на DIN-рейке. В частности, ширина корпуса SDR-480 составляет всего 85,5 мм, что более чем в 2 раза меньше ширины корпуса предыдущей модели DRP-480.

Модули серий MDR весьма экономичны: имеют высокий КПД 86% и низкое, менее 0,75 Вт (менее 1 Вт у MDR-100), собственное энергопотребление при отсутствии нагрузки. Наличие таких параметров позволяет применять MDR не только в системах промышленной автоматизации, но и в системах передачи данных, IT-оборудовании, где экономичность источника питания является важным требованием. Источники питания серии MDR мощностью 20…100 Вт имеют защиту от перегрузки с ограничением постоянного тока.

Модели с повышенной перегрузочной способностью
для запуска электродвигателей

Серия источников питания SDR выпущена в ответ на растущую потребность рынка в современных источниках питания с высоким КПД и в компактном корпусе. Серия SDR состоит из трех семейств мощностью 120, 240 или 480 Вт (см. табл. 1).

Таблица 1. Источники питания MEAN WELL серии SDR с повышенной перегрузочной способностью для монтажа на DIN-рейку 

Отличительные особенности источников питания SDR:

• Весьма высокий КПД: 94%;
• Пиковая мощность на выходе до 150% от номинальной мощности в течение 3 с;
• Более узкий корпус по сравнению с предшествующими сериями DR и DRP.

Возможность кратковременной перегрузки по мощности в импульсном режиме является важнейшей особенностью преобразователей серии SDR, особенно при работе на реактивную нагрузку. Выходная мощность может превышать номинальную на 50% в течение 3 секунд при соответствующей скважности. Это свойство особенно важно при питании электродвигателей, которые в момент запуска требуют от источника питания повышенной мощности по сравнению с установившимся номинальным режимом работы. Конкретные значения уровней выходных мощностей для источников питания SDR разной мощности и допустимые интервалы между импульсами допустимой перегрузки приведены в фирменных описаниях. На рисунке 3 показаны эти параметры на примере источника питания SDR-480. Длительность требуемого интервала зависит от выходной мощности до момента перегрузки: чем меньше выходная мощность до перегрузки, тем меньше требуется времени до разрешенного момента следующего импульса перегрузки. Таким образом, при КПД более 94% источники питания этой серии могут выдать 480 Вт в непрерывном режиме или пиковую мощность 720 Вт в течение 3 секунд (это 50% дополнительной мощности!) при температуре окружающей среды до 60°С и естественном конвекционном охлаждении.

Рис. 3. Графики допустимой перегрузки по мощности (на примере серии SDR-480)

Максимальная температура, при которой источник питания выдает полную мощность, составляет 60°С. Расширить допустимую верхнюю границу рабочей температуры до 70°С можно, снизив выходную мощность до уровня 75% от номинального значения. Иметь запас по мощности рекомендуется всегда, чтобы исключить срабатывание защит и обеспечить надежную работу источника питания и питаемого оборудования в течение длительного времени.

Изделия SDR удовлетворяют не только требованиям сертификатов UL, CUL, TUV и CE, но и стандартам GL (морская аппаратура) и SEMI F47 (оборудование для изготовления полупроводников), поэтому их можно применять как в оборудовании промышленной автоматизации, так и в полупроводниковой промышленности и электронном оборудовании, устанавливаемом на морских судах.

Модели с ультрашироким входом

Серия WDR-120/240/480 выпускается в таких же узких корпусах, что и серия SDR. Основное отличие источников питания WDR от модулей SDR заключается в ультрашироком входе 180…550 В. Модули WDR могут применяться для питания от одной или двух фаз в трехфазных сетях без нулевого провода или при обрыве одного провода. Источники питания WDR имеют более широкий диапазон рабочих температур -30…70°С, но не обладают повышенной нагрузочной способностью серии SDR.

Модели с трехфазным входом

Для питания оборудования от трехфазных электрических сетей MEAN WELL выпускает источники питания мощностью 240, 480 или 960 Вт серии DRT, которые имеют диапазон входного напряжения 340…550 В и предназначены для включения по четырехпроводной схеме. Имеются модели с выходом 24 В для систем промышленной автоматики и с выходом 48 В для телекоммуникационного оборудования.

Модели с двойной изоляцией по классу II

Модели серий DR-15, DR-30, DR-60 и DR-100 мощностью 15…100 Вт в пластмассовых корпусах имеют класс защиты II (двойная изоляция, не требуют заземления), что обеспечивает пользователю безопасную работу. Наличие пластмассового корпуса исключает возникновение опасных токов утечки (рис. 4). Модули этих серий отличаются малым временем включения, высоким КПД до 86% и широким диапазоном рабочих температур от -20 до 50°C.

Рис. 4. Источники питания с изоляцией класса II

Источники питания серии DR-15 мощностью 12…15 Вт реализованы в узком корпусе шириной всего 25 мм, за счет чего достигается значительная экономия пространства, занимаемого в шкафу управления. Источники питания DR-15 и DR-100 отличаются низким собственным энергопотреблением при работе на холостом ходу: менее 0,5 Вт и менее 1 Вт соответственно. Это свойство становится все более востребованным в новых системах промышленной и домашней автоматизации, где важно обеспечить низкое энергопотребление. В соответствии с требованиями EMC UL60950-1, TUV EN60950-1, и EN55022/EN61204-3 Класса B, эти компактные источники питания подходят для применения в системах распределенного питания, в шкафах управления электроприводом, системах безопасности и приборах домашней автоматизации.

Горячее резервирование и UPS-функция

Горячее резервирование требуется в системах обеспечения электропитанием ответственной аппаратуры.

В сериях DRT и SDR имеются интересные модели DRT-960P-XX и SDR-480P-XX мощностью 960 и 480 Вт соответственно, которые в отличие от стандартных изделий DRT-960-XX и SDR-480P-XX имеют встроенные цепи токораспределения. Это позволяет организовать «горячий резерв» или увеличить выходную мощность путем параллельного включения двух модулей. Источники питания DRT-960P-XX можно включать по схеме «1+1», а модули SDR-480P-XX — по схеме «7+1».

При параллельном включении модулей DRT-960P-XX или SDR-480P-XX необходимо оставлять запас по мощности каждого модуля около 10%, а разница между выходными напряжениями отдельных модулей не должна превышать 2%. Перед включением в параллель выходное напряжение каждого модуля нужно выровнять с помощью потенциометра на передней панели. Максимальный выходной ток системы параллельно включенных модулей рассчитывается по формуле:

Iпаралл. = Iвых.модуляґNґ0,9,

где N — количество модулей. Например, при параллельном включении DRT-960P-24 можно получить выходной ток 80 Аґ0,9 = 72 А, что соответствует 72 Аґ24 В = 1728 Вт.

При параллельном включении модулей SDR-480P-XX требуется обеспечить минимальную нагрузку, которая должна быть более чем 3% от общей номинальной мощности системы.

Для корректной работы каждого модуля сначала надо подстроить выходные напряжения обоих источников питания таким образом, чтобы разница между номиналами не превышала ±2%. Далее их выходы «+Vout» и «-Vout» нужно соединить друг с другом, а затем — с нагрузкой по схеме, указанной в фирменном описании (рис. 5).

Рис. 5. Схемы параллельного включения: а) DRT-960P-XX, б) SDR-480P-XX

Источники питания других серий мощностью до 240 Вт можно включить параллельно с помощью вспомогательного модуля DR-RDN20. Он предназначен специально для источников питания промышленной автоматики с выходом 24 В и содержит 20-амперные ORing-диоды, размещенные на мощных теплоотводах. Конструктивно модуль оформлен в том же корпусе (см. рис. 6а), что и суперпопулярные источники питания серии DR-75.

Модуль DR-RDN20 имеет два входа на 21…28 В, максимальный выходной ток составляет 20 А, максимальный ток на каждом входе 20 А, диапазон рабочих температур: -20…70°C. Схема параллельного включения для целей горячего резервирования источников питания приведена на рис. 6б. Модули DR-RDN20 содержат встроенные реле, с помощью которых можно реализовать функции мониторинга, сигнализации или аварийного отключения.

Рис. 6. Модуль DR-RDN20: а) внешний вид, б) схема параллельного включения источников питания с помощью модулей DR-RDN20

На базе модулей MEAN WELL можно построить источник бесперебойного питания (ИБП, UPS). Модуль DR-UPS40 представляет собой контроллер заряда свинцово-кислотной аккумуляторной батареи. Он рассчитан на работу с батареями на 24В емкостью 4, 7 или 12Ач. Модуль DR-UPS40 применяется совместно с источниками питания серий MDR, DR, DRP, DRT и реализует функции проверки состояния аккумуляторной батареи и защиты батареи от обратного напряжения. DR-UPS40 имеет светодиодную индикацию и выходы сигналов:

• напряжение шины питания в норме (DC BUS OK);
• аккумуляторная батарея исправна (BAT OK);
• батарея разряжена (BAT DISCHARGE).

Контроллеры серии DR-UPS40 могут применяться как отдельно, так и вместе с модулями DR-RDN20. Варианты применения приведены на рис. 7, 8.

Рис. 7. Резервный источник питания на основе модуля DR-UPS40

Рис. 8. Источник бесперебойного питания на основе модулей DR-UPS40 и DR-RDN20

Заключение

Широкая линейка источников питания и вспомогательных модулей для монтажа на DIN-рейку компании MEAN WELL позволяет оптимальным образом организовать электропитание систем и приборов промышленной автоматики, выбрать нужное изделие в зависимости от требуемой нагрузки и перспектив развития системы, построить резервированную систему.

Подробная информация об этих и других источниках питания имеется на специализированном сайте официального дистрибьютора MEAN WELL компании КОМПЭЛ http://www.compel.ru/ в разделе «Источники питания». На сайте реализованы параметрический поиск, автоматическое определение аналогов и постоянное обновление информации о технических параметрах, а также о цене и наличии на складе. Все эти серии поддерживаются в достаточных количествах на складе «КОМПЭЛ» в Москве, и их можно оперативно заказать у менеджеров по продажам.

Приведенный краткий обзор модулей питания и вспомогательных модулей монтажа на DIN-рейку предназначен разработчикам систем промышленной автоматизации, сотрудникам снабжающих и ремонтных подразделений промышленных предприятий.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: automation.vesti@compel.ru