№2 / 2014 / статья 9

Стабильная работа в любых условиях: источники питания SITOP Power

SITOP Power – обширная линейка стабилизированных источников питания от Siemens, предназначенная для работы в самых разных областях промышленности – в химической, машиностроительной, робототехнической и других. Данные источники питания подойдут практически для любых задач благодаря мощному функционалу, широкому диапазону рабочих температур, работе с нестандартными напряжениями и многим другим преимуществам.

Ни для кого не секрет, что оборудование компании Siemens широко применяется на промышленных предприятиях России и ближнего зарубежья и по количеству установок занимает первое место. И это естественно, ведь промышленное оборудование производства Siemens отличается высочайшим качеством, и это доказано временем. Если «мозгом» любой автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) является программируемый логический контроллер (ПЛК), то «сердцем» будет источник питания.

Чтобы правильно подобрать источники питания, необходимо понимать принципы работы блоков питания.

Как устроен стабилизированный блок питания

Стабилизированный источник питания – это источник питания, который содержит аналоговую, импульсную или цифровую схему регулирования, благодаря которой поддерживаются постоянные выходные параметры – ток и напряжение при скачках входного напряжения. Также схема обеспечивает защиту от короткого замыкания и перегрузок.

В нестабилизированном источнике питания такая схема отсутствует. Он состоит из входного и выходного фильтров, входного и выходного выпрямителей, генератора импульсов и трансформатора, защищающего нагрузку только от перенапряжений (рисунок 1). Как видно из этого рисунка, выходное напряжение получается неустойчивым. Его параметры очень сильно зависят от качества питающей электросети. Но при этом КПД выше, чем у стабилизированного источника питания, а нагрев ниже, так как нет контура регулирования, который требует дополнительной энергии.

Серия SITOP Power относится к стабилизированным импульсным блокам питания (рисунок 2).

Рис. 1. Структурная схема простейшего блока питания

Рис. 1. Структурная схема простейшего блока питания

Рис. 2. Структурная схема стабилизированного блока питания

Рис. 2. Структурная схема стабилизированного блока питания

В таких блоках входное переменное или постоянное напряжение (Uвх) выпрямляется и преобразуется в импульсы высокой частоты. Эти импульсы подаются на первичную обмотку трансформатора. Соответственно, на вторичной обмотке появляются импульсы такой же частоты, но другого напряжения. Это напряжение снова выпрямляется и подается на блок стабилизации, и уже потом – на выход блока питания. Автоматическое регулирование заключается в коррекции номинального (Uвых.ном) и реального (Uвых) выходных напряжений.

Диапазон входных напряжений. Чем больше данный диапазон – тем надежней работа блока питания, например, при повышенном или пониженном напряжении. Линейка SITOP Power имеет очень широкий диапазон – 85…264 В постоянного тока и 400…500 В переменного тока. При этом, номинальное напряжение у однофазных блоков питания выбирается с помощью перемычки – 120 или 220 В.

Допустимое перенапряжение – кратковременный всплеск напряжения, при котором выходной ток (Iвых) все еще равен номинальному току (Iвых.ном). У семейства SITOP Power эта величина равна Uвх*2,3 в течение 1,3 мс.

Допустимый перерыв в питании – исчезновение входного тока (Iвх) до 3 мс, при которой Iвых = Iвых.ном.

Предельный импульсный ток включения. В момент включения блока питания происходит зарядка емкостей входного фильтра. Величина входного тока при этом может превышать номинальный в 3…4 раза. Если ток при запуске установки превышает значение импульсного тока включения, рассчитанный для конкретной модели – необходимо применять ограничитель пускового тока. Его отсутствие в таких случаях может привести к периодическому срабатыванию автоматического выключателя из-за больших пусковых токов.

Ограничитель пускового тока. Он необходим для уменьшения импульсных токов включения емкостей во входных цепях до безопасного уровня. Ограничитель устанавливается в разрыв цепи после автомата и перед одним или несколькими блоками питания и ограничивает их пусковые токи.

Корректор коэффициента мощности (PFC) или компенсатор реактивной мощности предназначен для снижения реактивной мощности, потребляемой блоком питания. Классическая схема выпрямления переменного тока состоит из диодного моста и конденсатора. Проблема в том, что ток заряда конденсатора представляет собой импульс и имеет очень большое значение. Например, сетевой ток импульсного источника питания при 300 Вт и 220 В будет примерно 1 А, импульсный – 4 А. А если источников будет несколько и большей мощности – скорее всего, начнутся проблемы с проводкой, розетками, поступят огромные счета за электричество. Для решения данной проблемы применяют специальный электрический модуль – корректор коэффициента мощности, который уменьшает импульсы. Он располагается между конденсатором и выпрямителем и обрезает амплитуду тока.

Коэффициент мощности – отношение активной мощности (потребляемой источником питания безвозвратно и уходящей в тепло) к полной. То есть, коэффициент мощности – отношение полезной к полученной мощности. Чем он ближе к единице – тем лучше.

Выходной номинальный ток. Величина номинального выходного тока является важнейшей характеристикой при подборе источника питания. Следует очень внимательно подсчитать потребляемый ток всех элементов, запитываемых от этого блока. Также необходимо обратить внимание на температуру, при которой будет работать блок питания. Линейка SITOP Power выдает номинальные параметры при температурах -25…70°С, в отличие от остальных производителей, когда ухудшение характеристик начинается уже с 40°С.

КПД. Величина КПД влияет на тепловыделение. Чем выше КПД – тем лучше, так как блок питания выделяет меньше тепла.

Диапазон настройки уровня выходного напряжения. Большинство моделей блоков питания SITOP Power позволяет регулировать величину номинального выходного напряжения. Это позволяет обеспечить электричеством оборудование с нестандартным питанием или компенсировать падение напряжения в распределенных линиях.

Возможность параллельного включения. Параллельное включение блоков питания дает возможность использования «горячего» резервирования или сложения мощностей. Серия SITOP Power поддерживает до двух параллельно включенных источников питания.

Диапазон рабочих температур. При выборе модели блока питания необходимо учитывать, при какой температуре он будет эксплуатироваться. Одно дело, если они находятся в обогреваемых помещениях, другое – если в шкафах наружной установки. Большая часть серии SITOP Power обеспечивает нормальную работу при температурах -20…70°С. Соответственно, если температура выходит за эти рамки – в шкаф необходимо будет поставить или охлаждающий вентилятор, или нагреватель.

Индикация и сигнализация. В основном, используются транзисторные нормально открытые выходы для дистанционного наблюдения за работой блока питания и светодиоды состояния, расположенные непосредственно на приборе.

Основные преимущества

Блоки питания семейства SITOP Power отличают следующие особенности:

  • высокая степень точности выходного напряжения при скачках входного напряжения обеспечивает непрерывное и стабильное выходное напряжение, сглаживая возмущения входной цепи;
  • низкий уровень пульсаций выходного напряжения (<0,4%) позволяет работать с чувствительными к напряжению нагрузками, обеспечивая их током до 40 А;
  • встроенная защита от коротких замыканий экономит на дополнительных устройствах защиты в цепях 24 В постоянного тока;
  • встроенная защита от перегрузок и работы на «сухом» ходу
  • гальваническое разделение входящих и исходящих цепей гарантирует отсутствие опасного напряжения на выходе;
  • благодаря высокому КПД до 93% SITOP Power обеспечивает низкий ток потребления и слабый нагрев. Блокам не нужно дополнительного охлаждения;
  • легкий и быстрый монтаж, осуществляющийся благодаря компактным размерам и малому весу при высокой мощности;
  • увеличение срока службы и эксплуатационной надежности.

Обзор источников питания SITOP Power

Блоки питания SITOP Power включает в себя несколько семейств:

Рис. 3. Семейство SITOP Lite

Рис. 3. Семейство SITOP Lite

Рис. 4. Семейство SITOP Compact

Рис. 4. Семейство SITOP Compact

Рис. 5. Семейство SITOP Smart

Рис. 5. Семейство SITOP Smart

SITOP Lite

Это бюджетная серия (рисунок 3), предназначенная для запитывания нагрузок со стандартным напряжением питания 24 В, оснащенная стандартной функционалом. Несмотря на низкую цену, качество блоков питания на высоте. Поддерживается однофазное питание 110 или 230 В АС. Блок питания имеет небольшую ширину, поэтому не занимает много места на DIN-рейке. Встроенная защита от короткого замыкания и перегрузки, сертификация по UL позволяют использовать серию SITOP Lite в любых условиях.

Основные характеристики:

  • выходное напряжение: 24 В;
  • выходной номинальный ток: 2,5; 4, 10 А;
  • Входное напряжение: ~120/230 В;
  • диапазон входных напряжений: ~85…132 В/~170…264 В;
  • компактность;
  • диапазон рабочих температур: 0…60°С
  • наличие светового индикатора «нормальная работа».

SITOP Compact

Блоки питания данной серии (рисунок 4) имеют небольшую ширину и съемные клеммные блоки, поэтому они идеальны для монтажа в небольших шкафах управления и контроля, предназначены для работы с маломощным оборудованием. Блоки питания характеризуются хорошим КПД 87% и, соответственно, низкими потерями даже на холостом ходу, поэтому серия идеально подходит для использования в производствах с частыми простоями нагрузок.

Основные характеристики:

  • выходное номинальное напряжение: 5, 12, 15, 24 В;
  • выходной номинальный ток: 0,6…2 А;
  • входное напряжение: ~120…230/=110…300 В;
  • диапазон входных напряжений: ~86…264/=110…300 В;
  • компактность;
  • диапазон рабочих температур: -20…55°С;
  • наличие светового индикатора «нормальная работа».

SITOP Smart

Представители этой серии хорошо подходят для самого широкого спектра задач (рисунок 5), могут подключаться к однофазным и трехфазным сетям. Блоки имеют маленькие размеры, при этом – высокую мощность и привлекательную цену. Могут использоваться при маленьких сечениях проводов и в условиях вибрации. Отличаются от остальных блоков питания повышенной устойчивостью к перегрузкам, превышающим номинальные на 20%, и способностью запитывать приборы в течение длительного времени. Эта особенность делает данную серию одной из самых надежных. Обладая всеми возможными сертификатами, SITOP Smart может работать в самых неблагоприятных условиях работы.

Основные характеристики:

  • выходное номинальное напряжение: 24; 48 В;
  • выходной номинальный ток: 2,5; 5, 10, 20 А;
  • входное напряжение: ~110/~230 В;
  • диапазон входных напряжений: ~85…132/~170…264 В;
  • диапазон рабочих температур: 0…70°С;
  • наличие светового индикатора «нормальная работа»;
  • наличие нормально открытого релейного контакта.

SITOP Modular

Рис. 6. Семейство SITOP Modular

Рис. 6. Семейство SITOP Modular

Рис. 7. Семейство LOGO!Power

Рис. 7. Семейство LOGO!Power

Как видно из названия серии, эти блоки собираются из модулей (рисунок 6). Металлический корпус имеет степень защиты IP20. Базовые модули могут использоваться как отдельно, так и с дополнительными модулями, улучшая эксплуатационные характеристики.

Большой диапазон входных напряжений позволяет использовать SITOP Modular в любой точке мира. Базовые блоки имеют одно- и трехфазное питание, выход 24 В постоянного тока 5…40 A. Однофазные блоки рассчитаны на токи нагрузки 5 и 10 А.

Вся линейка имеет регулировку выходного напряжения, высокий предельный ток отключения (выдает номинальные параметры даже при краткосрочном трехкратном превышении нагрузки), имеются два варианта реакции на короткое замыкание – отключение или стабилизация тока.

В этой серии стоит особое внимание обратить на мощнейшие модели SITOP PSU100M и SITOP PSU300M на токи 20 и 40 А. Выдавая такие токи, блоки являются самыми маленькими в своем классе. Также преимуществом являются наличие сигнального контакта о работе блока, самый высокий КПД – 93%, и нормальная работа в условиях краткосрочного увеличения мощности на нагрузке на 50%.

Основные характеристики:

  • выходное номинальное напряжение: 24; 48 В;
  • выходной номинальный ток: 5…40 А;
  • входное напряжение: ~120…230/~230…500 В;
  • диапазон входных напряжений: ~85…264/~176…550 В;
  • компактные размеры;
  • выбор варианта поведения при коротком замыкании;
  • диапазон рабочих температур: -25…60°С;
  • наличие трех световых индикаторов состояния блока;
  • возможность подключения дополнительных модулей для увеличения функциональности.

LOGO!Power

Компактные блоки питания этой серии (рисунок 7) предназначены, прежде всего, для запитывания ПЛК серии LOGO!. Обновленная серия обладает очень компактными размерами, повышенной производительностью, широкими входным и выходным диапазонами токов. Благодаря малым размерам серия идеально подходит для монтажа в небольшие слаботочные шкафы автоматики. Высокая рабочая температура до 70°С и максимальная сертификация позволяют применять LOGO!Power в различных условиях эксплуатации.

Теперь LOGO!Power можно подключать к электросетям с постоянным током. Улучшены характеристики при работе с емкостными нагрузками.

Основные характеристики:

  • выходное номинальное напряжение: 5; 12; 15; 24 В;
  • выходной номинальный ток: 1,3…6,3 А;
  • входное напряжение: ~120…230/110…300 В;
  • диапазон входных напряжений: ~86…264/110…300 В;
  • компактные размеры;
  • диапазон рабочих температур: -20…70°С;
  • наличие светового индикатора «нормальная работа».

SITOP PSU100D

Рис. 8. Семейство PSU100D

Рис. 8. Семейство PSU100D

Рис. 9. Семейство PSA100E

Рис. 9. Семейство PSA100E

Дешевые блоки питания (рисунок 8) предназначены для монтажа на стену или монтажную плиту и могут эксплуатироваться как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Диапазон рабочих температур -20…70°С. Имеют съемные клеммные блоки с винтовыми зажимами.

Основные характеристики:

  • выходное номинальное напряжение: 12; 24 В;
  • выходной номинальный ток: 2,1…12,5 А;
  • входное напряжение: ~120…230 В;
  • диапазон входных напряжений: ~86…264 В;
  • небольшая глубина корпуса;
  • диапазон рабочих температур: 0…60°С;
  • наличие светового индикатора «нормальная работа».

SITOP PSA100E

В зависимости от величины выходного тока, представители этого семейства (рисунок 9) имеют сверхмалую высоту или глубину, что позволяет применять данную серию в шкафах с небольшими габаритами. Серия используется для стандартных промышленных нагрузок мощностью до 284 Вт.

Основные характеристики:

  • выходное номинальное напряжение: 24 В;
  • выходной номинальный ток: 2,5; 4; 6; 12 А – у блоков с малой высотой корпуса;, 5; 10 А – у блоков с минимальной глубиной корпуса;
  • входное напряжение: ~230 В;
  • диапазон входных напряжений: ~187…264 В;
  • диапазон рабочих температур: -10…70°С;
  • наличие светового индикатора «нормальная работа».

SITOP PSU300B

Рис. 10. Семейство PSU100B

Рис. 10. Семейство PSU100B

Эта специальная серия блоков питания (рисунок 10) была разработана для зарядки аккумуляторных батарей.

Основные характеристики:

  • выходное номинальное напряжение: 12; 24 В;
  • выходной номинальный ток: для 12 В – 20 А, для 24 В – 30 А;
  • входное напряжение: ~400…500 В;
  • диапазон входных напряжений: ~320…575 В;
  • диапазон рабочих температур: -20…70°С;
  • наличие световых индикаторов «нормальная работа», «перегрузка», «отключение».

SITOP Dual

Интересная модель. Имеет двуполярный выход 2×15 В при 3,5 А (рисунок 11)

SITOP Flexi

В модели можно регулировать выходное напряжение в диапазонах 3…57 В, и выходные токи в диапазонах 2…10 А соответственно (рисунок 12).

Рис. 11. Семейство Dual

Рис. 11. Семейство Dual

Рис. 12. Семейство Flexi

Рис. 12. Семейство Flexi

Дополнительные модули к блокам питания SITOP Power

Даже самый надежный и многофункциональный блок питания не может обеспечить бесперебойное питание электрооборудования. Всегда существует вероятность отключения или возникновения проблем с внешним питанием, неисправности нагрузки, что может привести к серьезным простоям, а то и поломкам оборудования. Дополнительные модули предназначены для предотвращения или уменьшения последствий таких аварийных ситуаций.

Сигнальный модуль позволяет удаленно управлять блоком питания, а также визуализировать наличие входного и выходного напряжений с помощью релейных выходов 6 А/220 В.

Буферный модуль подключается параллельно блоку питания SITOP Modular и выполняет функцию локального автоматического ввода резерва. При кратковременных (до 3 секунд) проблем с электроснабжением блока питания буферный модуль принимает на себя роль резервного за счет использования конденсаторов.

Модуль резервирования объединяет два блока серии SITOP Modular и обеспечивает полноценное горячее резервирование. При отказе основного блока питания в работу включается резервный и наоборот.

Модуль SITOP Select 4×10 A предназначен для параллельной работы от двух до четырех цепей от одного источника питания с выходным напряжением 24 В. Модуль распределяет выходной ток между несколькими цепями и позволяет селективно управлять любыми из них. В случае перегрузки или короткого замыкания в одной из цепей модуль отключит ее, никак не повлияв на работу остальных.

Подобрать модель блока питания семейства SITOP Power по номинальным характеристикам вы можете, воспользовавшись таблицей 1.

 

Таблица 1. Подбор блоков питания семейства SITOP Power

Uвых/Iвых, В/А Uвх, B Серия Код для заказа
Однофазные с выходным напряжением =24 В
=24/1,3 ~100…240 LOGO!Power 6EP1331-1SH03
=24/2,1 ~85…264 SITOP PSU100D 6EP1331-1LD00
=24/2,5 ~85…132/170…264 SITOP PSU100L 6EP1332-1LB00
~100…240 LOGO!Power 6EP1332-1SH43
~120/230 SITOP PSU 100S 6EP1332-2BA20
=24/3,1 ~85…264 SITOP PSU100D 6EP1332-1LD00
=24/4 ~100…240 LOGO!Power 6EP1332-1SH52
=24/4,1 ~85… 264 SITOP PSU100D 6EP1332-1LD10
=24/5 ~85…132/170…264 SITOP PSU100L 6EP1333-1LB00
~120/230…500 SITOP Modular 6EP1333-3BA00
~120/230 SITOP PSU 100S 6EP1333-2BA20
SITOP Power 6EP1333-1AL12
=24/6,2 ~85…264 SITOP PSU100D 6EP1333-1LD00
=24/10 ~85…132/170…264 SITOP PSU100L 6EP1334-1LB00
~120/230 SITOP PSU 100S 6EP1334-2BA20
~120/230…500 SITOP Modular 6EP1334-3BA00
~120/230 SITOP Power 6EP1334-1AL12
=24/12,5 ~85…264 SITOP PSU100D 6EP1334-1LD00
=24/20 ~120/230 SITOP Modular 6EP1336-3BA00
SITOP PSU 100S 6EP1336-2BA10
=24/40 SITOP Modular 6EP1337-3BA00
Трехфазные с выходным напряжением =24 В
=24/8 ~400…480 SITOP PSU300P, IP67 6EP1433-2CA00
=24/5 ~400…500 SITOP PSU300E 6EP1433-0AA00
=24/10 SITOP PSU300S 6EP1434-2BA10
=24/17 SITOP PSU300B 6EP1436-3BA20
=24/20 SITOP PSU300M 6EP1436-3BA10
SITOP PSU300S 6EP1436-2BA10
SITOP Modular 6EP1436-3BA00
=24/30 SITOP PSU300B 6EP1437-3BA20
=24/40 SITOP PSU300S 6EP1437-2BA20
SITOP Modular 6EP1437-3BA00
SITOP PSU300M 6EP1437-3BA10
Трехфазные с входным напряжением постоянного или переменного тока и выходным напряжением =24 В
=24/0,37 ~30…187/=48…220 SITOP PSU100C 6EP1731-2BA00
=24/0,6 ~85…264/=110…300 SITOP PSU100C 6EP1331-5BA00
=24/1,3 6EP1331-5BA10
=24/2,5 6EP1332-5BA00
=24/3,7 6EP1332-5BA20
=24/4 6EP1332-5BA10
=24/2 =48/60/110 SITOP Power, DC/DC 6EP1732-0AA00
=24/20 ~120/230/=88…350 SITOP PSU100M 6EP1336-3BA10
=200…900 SITOP PSU400M 6EP1536-3AA00
Стабилизированные блоки питания с нестандартными выходными напряжениями
=5/3 1x ~100…240 LOGO!Power 6EP1311-1SH03
=5/6,3 1x~100…240 LOGO!Power 6EP1311-1SH13
=12/1,9 1x~100…240 LOGO!Power 6EP1321-1SH03
=12/2,0 ~85…264/=110…300 SITOP PSU100C 6EP1321-5BA00
=12/2,5 =24 SITOP Smart, конвертор DC/DC 6EP1621-2BA00
=12/3 ~85…264 SITOP PSU100D 6EP1321-1LD00
=12/4,5 1x~100…240 LOGO!Power 6EP1322-1SH03
=12/6,5 ~85…264/=110…300 SITOP PSU100C 6EP1322-5BA10
=12/7 ~120/230 SITOP PSU100S 6EP1322-2BA00
=12/8,3 ~85…264 SITOP PSU100D 6EP1322-1LD00
=12/14 ~120/230 SITOP PSU100S 6EP1323-2BA00
=12/20 3x~400…500 SITOP PSU300B 6EP1424-3BA00
=15/1,9 1x~100…240 LOGO!Power 6EP1351-1SH03
2x=15/3,5 1x~120/230 SITOP dual 6EP1353-0AA00
=15/4 1x~100…240 LOGO!Power 6EP1352-1SH03
=48/10 3x~400…500 SITOP PSU300M 6EP1456-3BA00
=48/20 SITOP Modular 6EP1457-3BA00
=3…57/2…10 1x~120/230 SITOP flexi 6EP1353-2BA00
Модуль батареи 1,2 А•ч для DC UPS 6 A
4x=24/3 1x=24 (общая диагностика цепей питания) SITOP PSU200U 6EP1961-2BA11
4x=24/10 6EP1961-2BA21
SITOP Select 6EP1961-2BA00
4x=24/3 1x=24 (поканальная диагностика цепей питания) SITOP PSU200U 6EP1961-2BA31
4x=24/10 6EP1961-2BA41
Примечания:~ – переменный ток= – постоянный ток

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

Siemens_Logo_Power _NE_opt

Наши информационные каналы

О компании SIEMENS

Основанная в Германии в 1847 году компания Siemens AG является сегодня крупнейшим электротехническим концерном, одним из мировых лидеров в области инженерных решений для широкого спектра отраслей промышленности. Концерн представлен в более 190 странах мира и объединяет свыше 405 тысяч сотрудников. Компания является сегодня крупнейшим электротехническим концерном, мировым лидером в области инженерных решений для различных отраслей промышленности, транспорта и связи. Слово «Siemens» являетс ...читать далее