Cosa deve essere preso in considerazione nella selezione di un alimentatore per applicazioni industriali?
Ciò che affascina dei sistemi industriali è l’esecuzione continua e ritmica dei loro compiti, un lavoro armonico di assemblaggio prodotti, preparazione cibi, costruzione di veicoli e gestione di materiali. Garantire che questi sistemi rimangano operativi 24 ore su 24, sette giorni su sette, non è affatto semplice. E, dietro ogni PLC, attuatore e sensore, è necessario un alimentatore per garantire che l’energia sia continuamente disponibile.
Le macchine industriali richiedono alimentatori robusti e affidabili per elaborare materiali e produrre merci
Fatta questa premessa, come si seleziona un alimentatore che possa funzionare in modo affidabile nelle condizioni critiche che devono affrontare i sistemi industriali?
Come specificare la tensione di ingresso richiesta?
Il punto di partenza per determinare l’alimentatore ottimale ruota attorno a tre parametri tecnici:
1. tensione di ingresso,
2. tensione di uscita,
3. potenza in uscita.
Se stai costruendo una macchina che è installata permanentemente nel tuo stabilimento, questi aspetti dipendono dall’alimentazione a cui la macchina è collegata, ad esempio, monofase 230 VAC a 50 Hz.
Tuttavia, se stai costruendo attrezzature da esportare in tutto il mondo, dovrai considerare tutte le diverse alimentazioni di rete che i tuoi clienti potrebbero trovarsi a dover utilizzare. In questo caso, potresti specificare un ingresso AC universale. Un ingresso, cioè, che varia da 85 VAC a 264 VAC, e supporta circa 47 a 60 Hz.
Sebbene la corrente alternata sia tipica nei sistemi industriali, potrebbero esserci casi in cui è disponibile solo un’alimentazione a corrente continua (DC). Alcuni alimentatori supportano inoltre un’entrata DC simile in gamma all’ingresso AC, consentendo di coprire tali eventualità.
Cosa deve essere considerato rispetto all’uscita dell’alimentatore?
Con le opzioni di tensione di ingresso chiarite, è il momento di esaminare i requisiti di uscita. Questi aspetti sono determinati dall’apparecchiatura alimentata, come sensori industriali, PLC e attuatori come i servomotori. Ad esempio, anche se la maggior parte dei PLC definisce una tensione di alimentazione di 24 VDC, possono generalmente sopportare una variazione, compresa l’ondulazione, di circa ±20%.
La serializzazione degli alimentatori può generare una tensione di uscita più elevata, ma diodi anti-parallelo sono consigliati per evitare tensioni inverse se i tempi di avvio sono diversi.[Fonte: https://www.emea.lambda.tdk.com/nextys/site/an/AN004_-_Parallel_and_Series_Connection_of_Power_Supplies_V2-0.pdf]
Alcuni alimentatori offrono due o tre tensioni di uscita diverse, mirando tipicamente a tensioni comuni o a uscite positive e negative. Se la tensione desiderata non è disponibile, è possibile far funzionare due alimentatori in serie per ottenere l’uscita desiderata. In questo caso, dovrebbero essere utilizzati due alimentatori dello stesso modello e specifiche di uscita.
La maggior parte dei carichi definisce un assorbimento di corrente tipico e massimo, come ad esempio 80 mA e 100 mA. Quando si alimentano più carichi, la somma delle correnti massime dovrebbe essere calcolata per condizioni peggiori. Sfruttando l’equazione per la potenza, P = I × V, sarà possibile definire l’uscita di potenza richiesta.
Ad esempio, se prevedi di alimentare cinque dei PLC descritti, stai guardando tra 400 mA e 500 mA, o un requisito di potenza tra 9,6 W e 12 W a 24 VDC.
Se non riesci a trovare un alimentatore che fornisca l’uscita necessaria, due o più possono essere utilizzati in parallelo per fornire la somma della potenza disponibile. Tuttavia, dovresti limitarti a prelevare l’80% della potenza totale disponibile.
Fattori come la temperatura e l’invecchiamento possono anche causare un deterioramento prematuro di un alimentatore, portando a un’unità stressata e possibili guasti. Scegli alimentatori dello stesso modello che operano alla stessa tensione o seleziona unità progettate per funzionare in parallelo. In caso di dubbio, vale la pena contattare il produttore per il loro consiglio.
Gli alimentatori possono essere messi in parallelo. È importante assicurarsi che entrambe le uscite abbiano la stessa tensione[Fonte: https://www.emea.lambda.tdk.com/nextys/site/an/AN004_-_Parallel_and_Series_Connection_of_Power_Supplies_V2-0.pdf]
Scelta delle opzioni di montaggio, raffreddamento e terminazione dell’alimentatore
In alcune situazioni, l’applicazione definisce i requisiti di montaggio e raffreddamento per il tuo alimentatore. Ad esempio, i DIN rail o Hutschienen sono un’opzione di montaggio standard per i PLC e le attrezzature correlate, quindi un alimentatore su DIN rail è la tua opzione migliore.
Sono disponibili unità che forniscono fino a 600 W e che si basano sul raffreddamento a convezione, quindi non c’è bisogno di preoccuparsi di una ventola di raffreddamento. Infatti, gli alimentatori di grado industriale evitano il raffreddamento forzato poiché potrebbe rappresentare un altro potenziale punto di guasto. Tuttavia, sarà necessario garantire un adeguato flusso d’aria per la convezione naturale, con 20 LFM (piedi lineari al minuto) come specifica tipica.
Altri alimentatori sono forniti in un case metallico completo di supporti per il telaio, consentendo l’installazione utilizzando fissaggi a vite. Infine, se stai costruendo un’applicazione industriale a livello di componente, vorrai guardare agli alimentatori montati su circuito stampato (PCB). Questi possono essere a telaio aperto senza alcun involucro, oppure essere racchiusi in un involucro di plastica con un composto di impregnazione.
Il case degli alimentatori varia dalle versioni montate su DIN rail (estrema sinistra) e montate sul telaio (sinistra) alle versioni montate su PCB a telaio aperto (destra) e in plastica (estrema destra).
Il tipo di montaggio e l’applicazione target spesso porta a specifiche opzioni di terminazione. Gli alimentatori montati su DIN rail e sul telaio di solito offrono terminali a vite, consentendo ai tecnici di cablare facilmente l’unità. Sono disponibili anche adattatori per fissare gli alimentatori montati sul telaio alle DIN rail.
Per le unità montate su PCB, sarà necessario fare riferimento ai disegni del datasheet per lo spaziamento dei pin e le dimensioni. Indipendentemente dal tipo che si seleziona, la maggior parte dei fornitori fornisce anche disegni CAD che possono essere importati nel software di progettazione, aiutando a evitare eventuali problemi di posizionamento durante la costruzione dell’attrezzatura.
Garantire che l’Alimentatore soddisfi condizioni ambientali e standard industriali
Se il tuo sistema è soggetto a vibrazioni regolari o urti fisici, vorrai controllare quali standard sono stati soddisfatti. Questi fattori ambientali sono coperti da normative come la EN 61373 e parti della IEC 60068-2. Vorrai anche verificare l’intervallo di temperatura operativa e l’umidità relativa non condensante specificata. Potrebbe anche essere definita una riduzione della potenza a temperature più elevate e tensioni di ingresso più basse.
La UL 61010 è un altro standard importante per l’attrezzatura di controllo industriale. Lo standard garantisce il soddisfacimento dei test di sovraccarico, tenuta dielettrica, corto circuito e corrente di guasto standard, oltre a una serie di altri criteri essenziali. Conformarsi a tali normative assicura che l’alimentatore soddisfi le esigenze di sicurezza, affidabilità e longevità delle applicazioni industriali.
Per maggiori dettagli, sul sito TRACO Power sono presenti note applicative con informazioni sulle considerazioni termiche, risultati dei test EMC, regolazione della tensione di uscita e curve caratteristiche. [https://www.tracopower.com/de/deu/media/1693/download?attachment]
Le note applicative forniscono maggiori dettagli rispetto al datasheet dell’alimentatore, come ad esempio l’efficienza in funzione del carico/tensione, le caratteristiche di avvio e di mantenimento.
Per specificare un alimentatore industriale che sia adatto alle tue esigenze, ci possono essere casi in cui ciò di cui hai bisogno non è disponibile. In questi casi, ci sono due possibilità. A volte, è possibile adattare un design esistente o intraprendere una certificazione aggiuntiva per soddisfare le tue esigenze. In alternativa, si può considerare una progettazione personalizzata. In questa seconda opzione, dovrai inviare tutte le tue esigenze [https://tracopower-netzteile.de/individuelle-loesung/] e condividerle con il partner scelto per avviare il processo di progettazione.
