Отримання найкращої продуктивності від джерел змінного та постійного струму в жорстоких умовах Magna-Power
Вступ
Джерела змінного та постійного струму можна знайти в додатках, де енергію потрібно обробляти від мережі змінного струму до навантажень, що вимагають постійної або змінної напруги постійного струму або струму. Хоча таке обладнання має мало вхідних і вихідних з'єднань, інженери часто борються за те, щоб отримати надійну роботу в їх конкретних умовах. Проблемні проблеми можуть варіюватися від якості джерела змінного струму, обмежень охолодження, електропроводки, якості повітря або розуміння користувачем продукту перетворення енергії. Ця стаття описує деякі загальні підводні камені та дає уявлення про те, як отримати максимальну продуктивність для конкретних програм.
Якість лінії електропередач
Мережа змінного струму
Підключення змінного струму до джерела живлення постійного струму до електромережі, як не дивно, є загальним джерелом проблем. Напруги мережі у всьому світі різняться в різних частинах слова: від 200 В змінного струму в Японії до 696 В змінного струму в Нідерландах. Частота лінії також коливається в межах від 50 до 60 Гц, але при сьогоднішніх імпульсних джерелах живлення частота, як правило, мало впливає на продуктивність.
Щороку Magna-Power Electronics отримує дзвінки в службу підтримки про те, що електроживлення замовника вийшло з ладу через підключення до неправильної мережі змінного струму. Зчитування специфікації на задній кришці блоку живлення та вимірювання прикладеної напруги можуть запобігти катастрофічним та дорогим збоям.
Якість електроенергії або чистота напруги, що подається на джерело живлення, може бути джерелом якоїсь дивовижної поведінки. Системи розподілу електроенергії, з відповідними трансформаторами та імпедансами розподілу, можуть спричиняти падіння напруги або стрибки при інших навантаженнях на енергомережі; ці навантаження можуть циркулювати гармонійні струми та збуджуючі резонанси між індуктивними та ємнісними компонентами. Промислові джерела живлення з 6-імпульсними формами сигналу мають сильні компоненти 5-ї та 7-ї гармонік. Поновлювані джерела енергії з відповідним обладнанням для перетворення енергії також можуть впливати на напругу, що подається на джерело живлення.
Гармоніки, як описано вище, та перехідні напруги на мережі змінного струму можуть пошкодити передній кінець схеми перетворення енергії. Перехідні процеси напруги можна придушити варісторами або іншими пристроями для затиску напруги, але ці пристрої також мають свої обмеження; вони можуть поглинати лише обмежену кількість енергії. Гармоніки ліній електропередач можуть бути більш руйнівними, оскільки ці відхилення напруги відбуваються протягом більш тривалого періоду часу. Щоб подолати подібні проблеми, Magna-Power Electronics використовує компоненти інтерфейсу, розраховані на напругу 1600 В, що є достатнім для подолання більшості ліній електропередач, за винятком ударів блискавки.
Поворот фази - це відношення фази напруги лінії трифазного джерела живлення. Хоча існують стандарти, співвідношення фаз на промислових об'єктах може змінюватися. При неправильному фазуванні двигуни можуть працювати назад, а джерела живлення з використанням SCR можуть перерватися. Сучасне обладнання для обробки потужності SCR обходить проблеми ланцюга спрацьовування SCR, виявляючи та виправляючи зміни обертання фази.
Заземлення
Проблеми із заземленням часто зустрічаються в промислових установках. Багато підрядників не розуміють належного заземлення, і в багатьох випадках часто можна зустріти несуміжні заземлення. Основне призначення заземлення джерела живлення - це безпека та придушення ЕМІ. Заземлення розміщує захисний кожух на безпечному або майже нульовому перепаді напруги від будь-якого оточуючого обладнання. Внутрішнє джерело живлення, заземлювальне з'єднання використовується з фільтрами EMI для направлення високочастотних компонентів струму подалі від вхідних і вихідних з'єднань і перебування в межах корпусу джерела живлення.
За електричним кодом та з точки зору безпеки, має бути лише одне підключення до заземлення; підключення до землі слід проводити біля електричного входу в будівлю, місця розташування вимірювального обладнання. Саме в цей момент земля і нейтраль з'єднані між собою, а заземлювальний стрижень забивається в землю. Якщо обладнання закладу підключено належним чином, на ґрунтовій трасі повинен протікати лише невеликий струм. У разі удару блискавки весь об'єкт піднімається до однакового потенціалу напруги, захищаючи об'єкти або персонал від небезпечних перепадів напруги.
На жаль, не всі енергосистеми підключені до коду, і загальною проблемою є те, що основи, що використовуються для комп'ютерів та контрольно-вимірювального обладнання, не мають такий самий потенціал напруги, як енергетичне обладнання. Поки джерела живлення Magna-Power Electronics намагаються налаштуватись на такі умови, іноді поганий наземний зв’язок між користувачем та енергетичним обладнанням може спричинити дивну поведінку джерела живлення. Найпоширенішою проблемою є втрата зв'язку між джерелом живлення та комп'ютерним обладнанням. У більшості випадків зв'язок між обладнанням інтерфейсу користувача та джерелом живлення виправляє цю проблему.
Деякі програми вимагають підключення до зовнішньої схеми контролю або управління. Багато, якщо не більшість, джерел живлення мають схеми помилок та зворотного зв'язку, що посилаються на вихідні клеми. Без відповідної ізоляції, як оптичні ізолятори, заземлювальні петлі можуть розвиватися, якщо зовнішні схеми та навантаження джерела живлення заземлені. Помилки управління можуть виникнути, якщо зовнішня схема заземлена, а навантаження джерела живлення залишається плаваючою. У цьому випадку проведена ЕМІ направляється на заземлювальні провідники зовнішньої схеми.
Magna-Power Electronics обійшла багато проблем із заземленням, поставивши весь свій контроль на близький потенціал землі. Посилання на землю встановлюється через підключення резистора та паралельно підключеного конденсатора. Ці компоненти забезпечують захист блоку живлення та зовнішньої підключеної схеми від поганого заземлення, проте забезпечують належний опір для придушення ЕМІ.
Навіть при належній заземленні енергосистеми можуть виникнути проблеми з джерелом електромагнітних сполук, що створює потенціал напруги в ланцюзі заземлення. Опір ланцюга заземлення збільшується з частотою, і джерело ЕМІ, залежно від його розташування в енергосистемі, може вводити напруги між зовнішніми схемами контролю та управління. Як і погані умови заземлення, підключення зовнішнього обладнання до джерела живлення пом'якшує такі проблеми з електричним шумом.
Навколишнє середовище
Джерела живлення містять компоненти, що виробляють тепло: трансформатори, індуктори, силові напівпровідники тощо. Якими б ефективними не були, всі ці компоненти потребують охолодження. Менші джерела живлення іноді покладаються на природну конвекцію, але велике обладнання вимагає примусового повітряного або водяного охолодження. Агрегати з водяним охолодженням ідеально підходять для застосувань з низькою якістю повітря або для установок з високою щільністю монтажу в стійку, які не можуть задовольнити вимоги повітряного потоку. Проблеми охолодження, представлені користувачем, є основною причиною повернення відмов у полю Magna-Power Electronics.