Urządzenia MEAN WELL dedykowane do systemów zasilania gwarantowanego

Chwilowy zanik napięcia w trakcie procesu produkcyjnego może spowodować nawet kilkugodzinny przestój w zakładzie pociągając jednocześnie za sobą spore straty finansowe dlatego też w systemach automatyki nieodłącznym elementem są zasilacze UPS / buforowe, moduły redundancji itp.. Wykorzystuje się je w celu zapewnienia ciągłości zasilania chronionych urządzeń i co za tym idzie, ochrony przed skutkami ewentualnego zaniku napięcia. W poniższym artykule opisano dostępne rozwiązania tego typu problemów przy wykorzystaniu urządzeń marki MEAN WELL. Do wyboru są zarówno moduły / zasilacze buforowe jak i urządzenia redundancji czy też zaawansowane układy wykorzystujące superkondensatory.

• Moduł buforowy DUPS20/DUPS40

Przy wykorzystaniu modułu DUPS20/DUPS40 użytkownik ma możliwość budowy systemu redundantnego zasilania z wykorzystaniem dodatkowego akumulatora oraz zasilacza tworząc tym samym system zasilania bezprzerwowego 24-29 VDC. Maksymalna moc takiego systemu może wynosić do 480 W dla modelu DUPS20, oraz 960 W dla DUPS40. Jest to wartość wystarczająca do podtrzymania zasilania np.: systemów telekomunikacyjnych czy teleinformatycznych. Przykładowy schemat takiego rozwiązania przedstawiono na Rys.1

Rys.1 Sposób podłączenia modułu DUPS40

Zasilacz podłączony jest równolegle z obciążeniem oraz modułem DUPS40. W trakcie normalnej pracy zasilacz jednocześnie dostarcza prąd odbiornikowi oraz następuje doładowywanie akumulatora. Stan pracy układu sygnalizowany jest za pomocą złącz przekaźnikowych umieszczonych w górnej części modułu, dzięki czemu operator systemu może być natychmiast powiadomiony o przełączeniu zasilania na pracę akumulatorową (z ang. battery discharge), rozładowaniu akumulatora poniżej 21,9 V lub jego uszkodzeniu (z ang. battery fail), oraz o prawidłowym napięciu (z ang. dc bus ok). Istotną kwestią o której warto wspomnieć jest sposób działania samego układu. Otóż oczywistym jest fakt że akumulator nie może być ładowany jedynie napięciem 24V, ponieważ jest to wartość zbyt niska by był w pełni naładowany. W zależności od rodzaju – przyjmuje się że napięcie ładowania powinno wynosić od ok. 27.6 – 28.8 V dlatego też niezwykle istotnym jest podniesienie napięcia wyjściowego na zasilaczu  do wspomnianej wcześniej wartości gdyż sam moduł DUPS20/DUPS40 nie posiada przetwornicy DC/DC podwyższającej napięcie. Oczywiście jeśli chronione urządzenie musi być zasilane stałym napięciem o wartości dokładnie 24VDC wówczas do takiej aplikacji można zastosować dodatkową przetwornicę DC/DC na szynę DIN serii DDR.

Produkty: DUPS20, DUPS40, DR-UPS40

• Zasilacze buforowe

Ważną rolę w systemach zasilających odgrywają również zasilacze buforowe. W tej kwestii MEAN WELL ma do zaproponowania kilka serii m.in. AD, SCP, DRC i DRS. Pierwszym modelem o którym warto wspomnieć jest SCP. Zasilacze te przeznaczone są do pracy w systemach monitoringu, kontroli dostępu, systemach alarmowych itp.. W połączeniu z zewnętrznym akumulatorem zapewniają nieprzerywalne zasilanie przy zastosowanej mocy 35/50/75W. Podczas normalnej pracy zasilacz ładuje podłączony akumulator, a w przypadku zaniku napięcia sieciowego korzysta ze zgromadzonej w nim energii do zasilenia odbiornika. Dodatkowo urządzenie posiada złącze do podłączenia termistora w celu kompensacji napięcia w zależności od temperatury otoczenia, oraz złącze przewodowe sygnalizujące zanik napięcia. Seria ta jest najczęściej stosowana w prostych aplikacjach gdzie nie ma potrzeby bieżącego monitorowania statusu.

Kolejną nieco bardziej złożoną konstrukcję prezentuje seria AD/ADD. W porównaniu do SCP jest ona dodatkowo wyposażona w zabezpieczenie chroniące akumulator przed nadmiernym rozładowaniem oraz występuje w wersjach do 155W. Zarówno AD/ADD jak i SCP mogą być montowane na szynie DIN zaś ich konstrukcja jest oparta na solidnej metalowej obudowie. Przykładem kompleksowego rozwiązania łączącego zasilacz buforowy wraz z dodatkowymi wyjściami monitorującymi jest seria DRC. Zasilacze oprócz wyjścia podstawowego/ do podłączenia akumulatora posiadają również  wyjście sygnału alarmowego AC OK informujące o ewentualnym braku napięcia sieciowego AC 230V, oraz wyjście BAT.LOW aktywowane w przypadku zbyt niskiego napięcia baterii. Dodatkowo wbudowane zabezpieczenia przed rozładowaniem, odwrotnym podłączeniem akumulatora zwiększają bezpieczeństwo całego układu. Modele występują w wersjach o mocy 40, 60, 100 oraz 180W zaś napięcia wyjściowe są dostosowane do pracy w systemach 12 oraz 24 V DC. 

Najbardziej zaawansowanymi zasilaczami buforowymi w ofercie MEAN WELL jest seria DRS. Modele występują w wersjach o mocy 240 i 480W oraz z napięciem wyjściowym 24, 36 i 48V. Poza sygnalizacyjnymi wyjściami przekaźnikowymi i zabezpieczeniami urządzenia oferują możliwość regulacji prądu ładowania. Dzięki temu modele serii DRS mogą współpracować z szeroką gamą akumulatorów o pojemnościach od ok. 10Ah do nawet 200Ah. Poza regulacją prądu ładowania możliwa jest również zmiana charakterystyki ładowania. Zasilacze DRS posiadają zaprogramowane charakterystyki ładowania 2 i 3-stopniowe dedykowane do różnych typów akumulatorów (żelowe, AGM, LiFePO4, kwasowe). Wyboru charakterystyki dokonuje się w prosty sposób za pomocą przełącznika na obudowie. Dzięki wbudowanemu protokołowi MODBus możliwe jest również stałe monitorowanie i diagnostyka urządzenia.

Seria DRS znajdzie zastosowanie w systemach podtrzymywania zasilania (np. oświetlenia), centralach alarmowych, urządzeniach monitoringu oraz szeroko pojętej automatyce przemysłowej.

Produkty: SCP-35, SCP-50, SCP-75, AD-55, ADD-55, AD-155, ADD-155, DRC-40, DRC-60, DRC-100, DRC-180, DRS-240, DRS-480

• Moduły redundantne

Jeśli użytkownik ma do dyspozycji dwa niezależne źródła zasilania, lub chce uniezależnić działanie systemu od ewentualnej awarii zasilacza, wówczas przy pomocy modułu DRDN20/DRDN40 można jeszcze bardziej zwiększyć niezawodność przy wykorzystaniu redundancji 1+1 (zastosowanie dwóch zasilaczy spośród których w razie awarii wystarczy jeden by przejąć pełne obciążenie) lub 1+N (podział pewnej części obciążenia na kilka zespołów oraz zapewnienie tylko jednego zespołu rezerwowego). Schemat  układu z dwoma niezależnymi zasilaczami przedstawiono na Rys.2

Rys. 2 Przykładowe wykorzystanie DRDN20/DRDN40

Moduły serii DRDN mogą pracować w systemach 12/24/48V z prądami do max. 40A (przeciążalność 5s do 60A).

Oprócz modułu DRDN w ofercie producenta znajdziemy również propozycje modułów redundantnych do zabudowy. Chodzi o serię ERDN20/ERDN40. Urządzenia mają możliwość pracy w systemach 5/12/24/48 VDC z prądami do max. 40 A (60A peak przez 5s), więc maksymalna moc systemu może wynosić aż do 1920W. Wszystkie urządzenia posiadają odpowiednie wyjścia sygnałowe w celu komunikacji z innymi elementami systemu.

Produkty: DRDN20, DRDN40, ERDN20, ERDN40

• Moduły potrzymania napięcia z zasobnikiem superkondensatorowym
  
  

Jedną z nowości w ofercie MEAN WELL są moduły buforowe wykorzystujące superkondensatory. Standardowe zasilacze UPS potrzebują zazwyczaj od kilku do kilkudziesięciu milisekund na przełączenie się na pracę bateryjną. Ponadto w urządzeniach tych nieodłącznym elementem są akumulatory, które jak wiemy nie lubią pracy w niskich temperaturach. Niektóre przemysłowe systemu UPS większej mocy muszą natomiast stosować dodatkowe wentylatory rozpraszające ciepło przez co generują dodatkowy hałas. W odpowiedzi na tego typu niedogodności wraz z rozwojem nowych technologii magazynowania energii  producenci zaczęli budować nowe układy podtrzymania napięcia bazujące na możliwych do uzyskania zaletach przy zastosowaniu superkondensatorów. Kluczowym aspektem jest brak jakiejkolwiek, nawet milisekundowej przerwy w zachowaniu przepływu prądu ze względu na równoległe połączenie chronionego odbiornika wraz z kondensatorem. Jest to szczególnie istotne w aplikacjach branży telekomunikacyjnej gdzie jakikolwiek zanik napięcia nawet na ułamek sekundy może powodować nieprawidłową transmisję danych. Kolejnym aspektem jest szeroki zakres temperatury pracy takiego urządzenia (-25 do +75 stopni C) co nie jest możliwe w przypadku tradycyjnych systemów wykorzystujących akumulator. Czas pracy urządzenia w trybie podtrzymania napięcia jest uzależniony od wartości pobieranego prądu – taką charakterystykę przedstawiono poniżej.

Moduły DBUF można również łączyć równolegle wydłużając tym samym czas pracy buforowej. Inną bardzo przydatną funkcjonalnością jaką posiada urządzenie jest możliwość zdalnego przełączenia na pracę buforową poprzez podanie sygnału wyzwalającego (szczególnie przydatne w zaawansowanych systemach monitoringu i kontroli gdzie dodatkowy komputer steruje pracą systemu). Ponadto dostępny jest również sygnał gotowości (Ready), oraz wyjście Buffering informujące o przejściu w tryb pracy buforowej. Zasadę działania całego urządzenia przedstawia poniższa charakterystyka.

Produkty: DBUF20, DBUF40

Podsumowanie

Portfolio marki MEAN WELL obejmuje szeroki zakres urządzeń wspierających nieprzerwaną pracę systemów automatyki. Każde z wcześniej zaprezentowanych urządzeń posiada indywidualne cechy determinujące ich wykorzystanie lub nie w odpowiedniej aplikacji, dlatego też niezwykle istotnym jest odpowiednie dopasowanie urządzenia bazując na dokładnej specyfikacji każdego z nich. Firma Elmark Automatyka jako Autoryzowany Dystrybutor urządzeń MEAN WELL zapewnia wsparcie techniczne naszych inżynierów zarówno w zakresie doboru urządzenia jak i jego późniejszej eksploatacji