Niezawodna ochrona obwodów 24 VDC z wykorzystaniem modułów Lütze LOCC-Box

INTELIGENTNA OCHRONA

Fot. 1. Moduł LOCC-Box

Większość urządzeń automatyki i sterowania zasilana jest napięciem 24 V_DC. Konieczność ochrony obwodów zasilanych napięciem o takiej wartości jest bezsporna i nie wymaga argumentacji. Podstawowym problemem w zabezpieczaniu obwodów tego typu jest dostarczanie napięcia do kilku urządzeń z jednego zasilacza.

W przypadku wystąpienia zwarcia lub przeciążenia idealnym rozwiązaniem byłaby możliwość odłączenia tylko obwodu, w którym doszło do awarii, co w przypadku przeciążenia jest właściwie niewykonalne i wymaga wyłączenia całego systemu.

PRACA ZASILACZA

Zasilacze impulsowe i komponenty użyte do ich budowy są przystosowane do pracy w określonych warunkach (wartość napięcia, prądu itd.). Ich podstawową zaletą jest możliwość pracy w przypadku wystąpienia przeciążenia. Są one wyposażone w wewnętrze zabezpieczenia, które chronią je przed samozniszczeniem (zabezpieczenie przed zwarciem i przeciążeniem).

W zależności o modelu zasilacza uruchomienie zabezpieczenia wewnętrznego następuje w momencie przekroczenia wartości prądu znamionowego od 1,1 nawet do 2,5 razy. Niektóre modele zasilaczy wyposażone są w zabezpieczenia przed przeciążeniem, pracujące na zasadzie "praca-przerwa".

Fot. 2. Moduł zasilający

W przypadku wystąpienia przeciążenia zasilacz jest wyłączany i automatycznie włączany po krótkim czasie. Jeśli przeciążenie nie ustąpi, proces ten jest powtarzany do momentu rozwiązania problemu przez serwis. Oznacza to, że zabezpieczenie w obwodzie (wyłącznik instalacyjny MCB lub wkładka topikowa) nie jest wyzwalane.

Ponadto, wiele typowych zasilaczy DC wyposażonych jest w wewnętrzne zabezpieczenie przed zwarciem i przeciążeniem, które ogranicza prąd wyjściowy do 1,1÷1,2 wartości prądu znamionowego. Powoduje to dużą zwłokę czasową w wyzwoleniu wyłącznika instalacyjnego lub wkładki topikowej.

Negatywne efekty działania zabezpieczenia przeciążeniowego, w które wyposażony jest zasilacz, to obniżenie napięcia w zasilanych obwodach i niebezpieczeństwo przegrzewania się przewodów uszkodzonego obwodu (rezystancja przewodów może okazać się za duża, by przy obniżonym napięciu zadziałało zabezpieczenie zwarciowe zasilacza).

SELEKTYWNE WYŁĄCZENIE

Selektywne zabezpieczenie obciążenia oznacza, że w przypadku wystąpienia przeciążenia lub zwarcia wyłączony zostaje wyłącznie obwód, w którym doszło do uszkodzenia, a pozostałe obwody są nadal zasilane. Normy EN60204-1 i EN 61131-1, -2 mają również zastosowanie do oceny urządzeń zabezpieczenia nadprądowego w obwodach 24 V_DC. Oznacza to, że w przypadku zaniku zasilania w zabezpieczanym obwodzie zasilacz powinien zapewnić napięcie w swoim wyjściu do 10 ms. Ponadto, niebezpieczna wartość prądu przeciążenia powinna zostać zredukowana do bezpiecznej wartości w ciągu 5 s.

LÜTZE LOCC-BOX - INTELIGENTNY SYSTEM MONITOROWANIA PRĄDU

Fot. 3. Zestaw modułów LOCC-Box z modułem zasilającym

Idealnym rozwiązaniem byłby system zdolny do pracy z obciążeniem o charakterze pojemnościowym, do załączania dużych obciążeń, szybko wykrywający przeciążenie i odłączający jedynie uszkodzony obwód. Taki system powinien oczywiście przechowywać informacje o awarii, tak aby zapobiec niebezpieczeństwu ponownego załączenia obwodu po wyzwoleniu przed przeprowadzeniem diagnostyki.

System Lütze LOCC-Box, charakteryzujący się modułową budową i wyposażony w inteligentne funkcje, spełnia te wymogi. Aby zaspokoić wymagania klientów dotyczące zabezpieczenia obwodu, Lütze LOCC-Box pozwala na zaprogramowanie do 10 charakterystyk przetwarzania t = f(I) lub umożliwia korzystanie z "fabrycznych" charakterystyk.

Rodzaj charakterystyki jest wybierany za pomocą przełącznika obrotowego. Nominalna wartość prądu wybierana jest przełącznikiem obrotowym z zakresu 1÷10A, ze skokiem co 1 A. Możliwość regulacji prądu i wybór charakterystyki to bardzo ważne cechy z uwagi na możliwość zmian w zabezpieczanym obwodzie.

Jako źródło dodatkowej informacji dla obsługi wykorzystywana jest dioda LED. Normalny stan pracy sygnalizowany jest ciągłym światłem w kolorze zielonym. Przekroczenie 90% ustawionej wartości prądu sygnalizowane jest migającym światłem zielonym. W przypadku zadziałania zabezpieczenia (w związku z wystąpieniem przeciążenia lub zwarcia) dioda LED świeci światłem czerwonym ciągłym.

Zabezpieczenie, po wyzwoleniu i usunięciu przyczyny usterki, może zostać ponownie załączone przy użyciu przycisku znajdującego się na obudowie lub zdalnie - z pomieszczenia obsługi lub serwisu.

W wersji z komunikacją, wykorzystując gateway, możemy przesłać informacje po CANopen, Profinet, Profibus DP lub EtherCAT do nadrzędnego obwodu sterowania. W ofercie firmy znajdują się również moduły do zabezpieczania: obwodów 48 V_DC lub styków pomocniczych przekaźników bezpieczeństwa.

LOCC-BOX PRAKTYCZNY I SKUTECZNY

Fot. 4. LOCC-Box - przykład zastosowania

Obok funkcji monitorowania, drugą z wymaganych ważnych cech jest odpowiednia budowa. Na rynku oferowane są często rozwiązania wielokanałowe, których stosowanie ma sens wyłącznie wtedy, gdy liczba dostępnych kanałów pokrywa się z potrzebami klienta.

W przeciwnym razie wiąże się to z koniecznością użycia kolejnego wielokanałowego modułu, który zajmie określoną ilość miejsca w rozdzielnicy. Inną wadą takiego rozwiązania jest ograniczenie prądu, który może płynąć na płytce drukowanej, do 40 A. Dodatkowo, w obszarze automatyki, od ponad 10 lat preferowane jest stosowanie urządzeń o konstrukcji modułowej.

System LOCC-Box wyznacza nowe standardy w tej dziedzinie. Konstrukcja jednokanałowa oferuje możliwie najwyższą funkcjonalność i elastyczność w porównaniu z innymi rozwiązaniami. Klient może zdecydować, ile obwodów chce zabezpieczać oraz czy moduły mają być zasilane każdy indywidualnie, czy ze zbiorczej, miedzianej szyny zasilającej.

Szczególnie istotną zaletą tego rozwiązania jest bezśrubowy zacisk, łączący moduł z szyną zasilającą. Pozwala to na wymianę pojedynczego modułu bez konieczności odłączenia od zasilania całego bloku. Maksymalny prąd obciążenia jest podyktowany terminalem przyłączeniowym (6 mm²) i wynosi 40 A. Szerokość pojedynczego modułu wynosi tylko 8,1 mm.

Krzysztof Zieliński
Product Manager
OEM Automatic Sp. z o.o
www.oemautomatic.pl