Schakelende voedingen voor industriële toepassingen  

Schakelende voedingen voor industriële toepassingen

Tegenwoordig worden in bijna alle elektronische apparaten schakelende voedingen gebruikt: ze zijn geavanceerd in computers en televisies, maar ook in industriële apparatuur en systemen.

Vergeleken met analoog gestuurde voedingen scoren geschakelde voedingen op basis van hun hoge efficiëntie, lage verwarming en hoge betrouwbaarheid. Bovendien maakt de hoge klokfrequentie kleine onderdelenmaten en lage gewichten mogelijk, wat een positief effect heeft op de kosten.

Eigenschappen van industriële voedingen

Industriële voedingen zijn voorbestemd voor ruwe omgevingen omdat ze bestand zijn tegen hoge temperaturen en een zeer kleine omvang hebben.

Er zijn echter nog enkele andere belangrijke parameters waarmee rekening moet worden gehouden bij de beoordeling van de kwaliteit en betrouwbaarheid van schakelende voedingen. Deze omvatten het rendement, het thermisch beheer, de toegestane bedrijfstemperatuur, de derating curves voor de ingangsspanning en de omgevingstemperatuur en de overbruggingstijd in het geval van een stroomstoring.

Thermisch beheer

Een uitgekiend warmtebeheersysteem maakt het mogelijk de stroomvoorziening in alle richtingen te installeren. In een industriële omgeving moet een open voeding een constant vermogen leveren tot een omgevingstemperatuur van ten minste 70 °C. De voeding moet worden geïnstalleerd in een open circuit.

Doorslaggevend is echter de temperatuurderating-curve, die afhankelijk van de omgevingsomstandigheden het maximaal toegestane uitgangsvermogen aangeeft. Zo ontbreken bijvoorbeeld ook de nodige beschermingsmechanismen om het vermogen in het slechtste geval automatisch te beperken.

Drie soorten industriële voedingen in één oogopslag

In principe maakt de markt onderscheid tussen drie soorten industriële voedingen – afhankelijk van de toepassingseisen en het ontwerp.

DIN-rail voedingen

DIN-rail voedingen worden gebruikt voor eenvoudige installatie in technische schakelkasten. De grootte van de voedingseenheid is aangepast aan de prestatie-eisen. Hiervoor wordt de grootte van het apparaat of de behuizing in subeenheden (TE) gedefinieerd: Een TE komt overeen met 18 mm; krachtigere modellen hebben tot 4 TE.

Schakelende voedingen in gesloten uitvoering

Voor directe montage zijn schakelende voedingen in gesloten uitvoering (in de koffer) beschikbaar. Ze hebben meestal een zeer goede prestatie. De reden hiervoor is de grotere ruimte in de behuizing, die gebruikt kan worden om de hoge restwarmte te compenseren. Daarnaast zijn veel modellen van dit type voorzien van geïntegreerde ventilatoren.

De aansluitingen zijn vaak ontworpen voor grote kabeldoorsneden, zodat de gesloten schakelende voedingen in de behuizing dankzij de optimale toe- en afvoer optimaal geschikt zijn voor veeleisende toepassingen. Compactheid en kostenefficiëntie zijn voor deze schakelende voedingen net zo belangrijk als voor DIN-rail voedingen.

Open Frame schakelende voedingen

Voedingen zonder behuizingen, de zogenaamde open frame schakelende voedingen, zijn echter bijzonder rendabel. Hier worden alle componenten op een compacte printplaat geplaatst, die door zijn kleine afmetingen eenvoudig kan worden geïnstalleerd in apparaten met bestaande behuizingen.

Open Frame voedingen zijn bij uitstek geschikt voor miniaturisatie en flexibele installatie – waardoor ze ideaal zijn voor geïntegreerde (embedded) toepassingen in kleine apparaten.

De belangrijkste kwaliteitskenmerken en -parameters in één oogopslag

Nominaal vermogen: Het vermogen dat in continubedrijf kan worden geleverd.

Hoog rendement: Het bepaalt het af te voeren warmteverlies. Hoog rendement verlaagt de bedrijfskosten op lange termijn. In industriële omgevingen zijn voedingen meestal continu in bedrijf – in tegenstelling tot bijvoorbeeld in de gebouwentechniek. De hiervoor ontwikkelde voedingen zijn daarom geoptimaliseerd voor een bijzonder hoge efficiëntie tot 93 procent.

Lage kosten: Lage aanschafkosten, lage operationele kosten met een hoog rendement en een lange levensduur. Een hoog rendement resulteert in een lage vermogensdissipatie, wat resulteert in minder warmteontwikkeling.
Dit verlaagt op zijn beurt de belasting van de componenten, wat de levensduur en betrouwbaarheid verhoogt – wat resulteert in lagere totale kosten.

Klein formaat (volume) leidt tot een hogere vermogensdichtheid.

Derating van de ingangsspanning: Geeft aan welk vermogen bij welke ingangsspanning daadwerkelijk kan worden opgenomen.

Goed temperatuurgedrag: De toepassing bij bijzonder hoge of lage temperaturen moet mogelijk zijn (ca. -20 °C tot +80 °C).

Laag gewicht: vooral belangrijk voor mobiele toepassingen

Inbouwpositie: geeft aan welke uitlijningen van de netvoeding zijn toegestaan om het warmteverlies betrouwbaar te kunnen afvoeren.

Lage vermogensdissipatie: Een actieve PFC (correctie van de vermogensfactor) vermindert harmonischen en energieverlies.

Veiligheid: Bescherming tegen kortsluiting, overbelasting, overspanning en oververhitting.

Elektromagnetische compatibiliteit: Volgens de EU-normen mogen elektrische apparaten elkaar niet storen.

De schakelende voedingen van Mean Well

Aan de hand van het voorbeeld van de fabrikant Mean Well presenteren wij u een breed overzicht van verschillende schakelende voedingen. Mean Well biedt uitgebreide oplossingen voor de stroomvoorziening. Voor industrieel gebruik biedt Mean Well een breed scala aan schakelende voedingen zoals DIN-rail, open frame en behuizingsmodellen en voedingen voor de medische sector.

De fabrikant richt zich met name op producten met een hoge toegevoegde waarde en uitgebreide functies. De schakelende voedingen hebben zich in de markt al vele malen bewezen in termen van kwaliteit, productdiversiteit en een zeer goede prijs/prestatieverhouding.

Sinds de oprichting in 1982 voert de fabrikant een uitgebreide marktanalyse uit, legt hij de eisen van de klant vast en ontwikkelt hij een kostenefficiënte standaard met de hoogst mogelijke dekking.

DIN-rail voedingen

Op het gebied van DIN-rail voedingen scoort de HDR serie met haar hoge prestaties in een bijzonder klein design, vooral in vergelijking met de eerste generatie, de DR serie.

De voedingen met 15W (HDR-15), 30W (HDR-30) en 60W (HDR-60) worden voornamelijk gebruikt in de gebouwautomatisering en huisbesturing, omdat ze alle voldoen aan beschermingsklasse II.

De HDR serie van Mean Well heeft een trapvormige kunststof behuizing, een ingangsspanningsbereik van 85 tot 264VAC en biedt modellen met 5V, 12V, 15V, 24V en 48V.

De hoogte van alle voedingen is slechts 90 mm, de breedte tussen 17,5 mm en 70 mm. De modellen kunnen op de standaard DIN-rails TS-35/7.5 en TS-35/15 gemonteerd worden.

Ze hebben ook een laag nullastverbruik van <0,3W, een hoog rendement tot 91%, een instelbare DC uitgangsspanning en een breed bedrijfstemperatuurbereik (-30 tot +70 °C).

Schakelende voedingen voor DIN-rails

Nieuw in het portfolio van Mean Well zijn de extra slanke schakelende voedingen met 150W voor DIN-rail montage. Ze zijn momenteel de kleinste op de markt en hebben een versterkte isolatie tot beschermingsklasse II.

Ze hebben een ingangsspanning van 85 tot 264VAC, een laag stroomverbruik bij nullast van minder dan 0,3W en een hoog rendement van 90,5 %.

Ze hebben ook een instelbare DC uitgangsspanning van ±10% en een breed bedrijfstemperatuurbereik van -30 tot +70 °C.

De serie is ontworpen voor overspanningscategorie III (OVCIII) toepassingen, waardoor een breed scala aan toepassingen mogelijk is. Deze omvatten gebouwautomatisering, huishoudelijke besturingssystemen, industriële besturingssystemen en elektromechanische apparaten.

HDR-150 voldoet aan de EU-norm EN61000-3-2 klasse A voor harmonische stromen, is gecertificeerd volgens de huidige veiligheidsvoorschriften en voldoet met een hoogte van 90 mm en een breedte van 105 mm (6TE) aan de EU-norm EN43880 voor DIN-rail installatie.

Directe montage voedingen

De UHP UHP-200/350/500 en UHP 1000 lijn van gesloten direct monteerbare voedingen zijn bijzonder gebruiksvriendelijk dankzij hun slanke U-beugelontwerp en vlakke profielhoogte. De serie heeft een hoog rendement tot 95% bij een hoge omgevingstemperatuur van -30 tot +70 °C met eenvoudige luchtconvectie.

Deze voedingen leveren een vermogensreserve van 150% (100 ms) van de nominale stroom voor piekbelastingen en kunnen tot 5000 meter boven de zeespiegel worden gebruikt.

Digitale voedingen

Voor een intelligente voeding biedt Mean Well de digitale, zeer efficiënte voedingen van de nieuwe 3200 Watt serie DBU, DBR, DRP en DPU. Ze zijn gebaseerd op één enkel digitaal platform, wat resulteert in voedingen en batterijladers voor de installatie van apparaten of montage in een rek.

De digitale apparaten in het slanke 1U-profiel hebben een hoge vermogensdichtheid van 37W/in³, een geoptimaliseerd rendementsgedrag afhankelijk van de belasting en daardoor een maximale efficiëntie van 94,5 procent.

De producten met een actieve PFC werken met een ingangsspanning van 90-264VAC en leveren de in de industrie meest gevraagde gelijkspanning.

De serie biedt een hoge mate van ontwerpvrijheid, omdat ze individueel kan worden geïntegreerd in toepassingen met verschillende geïntegreerde, analoge of digitale regelbare functies, zoals het programmeren van laadcurves, parametrisering van uitgangskarakteristieken en overbelastingsbeveiliging, of functie op afstand.

Het digitale ontwerp verbetert de prestaties en betrouwbaarheid. Het kleinere aantal analoge componenten, zoals vermogensbeheer-IC’s, maakt apparaten veel compacter en verhoogt de vermogensdichtheid.
Naast het gebruik in industriële 4.0-toepassingen of industriële automatisering is de serie ook geschikt voor telecommunicatieapparatuur.

Foto omslag: Fotolia 79427571

 

Wat vind jij van dit onderwerp? Geef een reactive:

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *