適用於輔助電源電壓的備用設計

適用於輔助電源電壓的備用設計

安全至上

從電源到負載,執行持續監控。

您的優勢

  • 電源為各個負載供應穩定的備用輔助電壓
  • 通過持續監控輸入電壓、輸出電流和去耦區段,實現備用監控
  • 通過 LED 和訊號接點發送及顯示清晰訊息
  • 電壓穩定,負載使用壽命長
  • 負載分配均衡,電源裝置和 DC/DC 轉換器的使用壽命長

應用

在很多過程工程系統中,可用性至關重要。系統部件甚至個別組件出現短暫中斷,都可能造成長時間停機或調試啟動,進而導致生產故障持續時間長、維修成本高。

因此,在很多情況下,備用系統是避免單點故障的有效方法。除此之外,24 V DC 的輔助電源也是解決方法之一。為實現適用於 24 V 電源的備用,並行切換兩個輔助電網,並利用並聯備用模組相互去耦。輸出電壓通過相應的保險絲分配器分配到各個負載。

仔細觀察過程工業中的常見負載,您會發現 DCS 系統(分配控制系統)、遠端 I/O 站和有源跳線板都由兩個相互去耦的電源端子供電。此外,您還會發現訊號調節器、繼電器、4 線發射機等多種負載只有一個電壓輸入。

在此有以下問題值得探討:

  • 輔助電源採用哪種結構為這兩種不同的負載類型供電,並確保高度可用性?
  • 兩個電源裝置並行切換是否足夠?
  • 如何監控備用?

解決方案

對 QUINT ORING 的備用監控  

備用監控提高可用性

根據您希望實施的備用設計,菲尼克斯電氣可提供完美的解決方案:

備用供電網路
考慮採用備用輔助電壓時,首先需要考慮的問題是低電壓網路發生電源故障時,是否會導致控制技術失效。

如果答案是否定的,則應當採用兩個網路分別為輔助電網供電。這兩個網路可以是兩個獨立的低電壓系統,也可以是一個低電壓系統,外加一個蓄電池系統等。

備用電源裝置

必須將當前連接的兩個獨立網路進行合理分配,並在合適的位置上組合。

通過開關室中的現代化開關模式電源裝置,將低電壓網路轉換為輔助電壓網路水平。在蓄電池裝置中,長電纜路徑上的負載波動導致電壓波動,進而損害負載的功能並縮短其使用壽命。
因此,應當通過 DC/DC 轉換器將電池裝置中的電壓穩定在所需的電壓等級,然後方可分配和加載。

備用電源範例  

通過去耦模組前端的 2 個低電壓網路供電(見左圖)
通過去耦模組前端的低電壓網路和蓄電池網路供電(見右圖)

電流強度、電源裝置和 DC/DC 轉換器的位置(及因此產生的負載距離)在選擇合適的電壓等級和導體橫截面時起關鍵作用。

與電池裝置類似,以下規律在此同樣適用:最終輔助電壓的轉換越集中,長電纜路徑上負載的電壓降風險就越大。
通常採用 28 V DC 來實現規定的 24 V DC 負載。在這類情況下,我們通常選擇較大的導體橫截面,以最大限度減小電壓降。

如果兩條備用輔助電壓路徑隨之並行切換,則應使用合適的二極體去耦,以防止產生補償電流。

QUINT ORING 二極體模組  

並聯備用模組訊號正常

為此,必須確保在整個系統的使用週期內,僅當所有負載的總電流不大於單個電源裝置的最大電流時,備用方可啟用。這是在某一路徑失效的情況下,確保另一條路徑可完全接管供電的唯一方法。

在電流消耗過高時,智慧二極體模組(例如 QUINT ORING)就會接管總電流和輸出警報的監控功能。這樣便於擴展,并可識別出潛在錯誤(預見性維護)。此外,這些智慧模組還利用有源電流平衡 (ACB) 功能,確保兩條網路路徑均勻負載,盡量延長了電源裝置或 DC/DC 轉換器的使用壽命。

如設備過度偏離輸出電壓側,就會及時報告這一行為。去耦二極體之後通常連接有保險絲分配器。從此處起,供電鏈不再具有備用裝置,即使是帶有兩根不同的保險絲,並通過備用電源端子為負載供電也如此。這種情況下,如果網路或保險絲分配器發生錯誤,仍會導致系統故障。

完全備用的輔助電壓電源

通過去耦模組連接負載  

通過去耦模組連接負載

優質的備用設計統一帶有兩個獨立網路,採用兩個帶有智慧並聯備用模組的電源裝置(或 DC/DC 轉換器)連接成級聯形式。實際上,這也是向所有負載提供備用供電的唯一方法,可以保證加在各個單獨輔助電壓網路上的電壓均勻
并監控備用。

每個負載均引出兩條獨立的供電電纜:一條從第一電位分配器接出,另外一條從第二電位分配器接出。通過這種方式,無論是從 1 型負載,還是在 2 型負載前方直接連接備用電源端子,然後另外採用一個去耦模組將兩條單獨的輔助電壓路徑合併,形成一個電源。

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