생산 라인, 산업용 로봇 시스템, 에너지 인프라, 정유소, 반도체 제조 라인 등 열악하고 폭발 가능성이 있는 환경을 위한 산업 시스템의 자동화가 증가하고 있습니다. 시스템 설계자가 선택한 산업용 전원 공급 장치는 높은 피크 전력 및 전원 역류 보호 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라 신뢰성, 내구성, 안전성, 높은 전력 밀도, 고효율 및 다양하고 복잡한 규제 준수 요구 사항도 충족해야 합니다.
이 문서에서는 까다로운 자동화 애플리케이션을 위해 전력 시스템 설계자가 직면한 과제에 대해 설명합니다. 그런 다음 TRACO Power용 DIN 레일 전원 공급 장치가 제시되어 설계자가 이러한 과제를 해결하는 데 어떻게 도움이 되는지 설명합니다.
산업용 전원 공급 장치의 과제
전자 장비 및 시스템은 제조 라인, 재생 에너지 시스템, 유통 창고, 화학 처리 시설 등 가혹한 산업 환경에 노출되어 있습니다. 전자 장비는 극한의 온도, 습도, 기계적 충격, 전자기 간섭(EMI), 진동, 먼지, 화학적 접촉 및 폭발성 대기에 노출될 수 있습니다. 전자 장치는 전력, 제어, 모니터링에 널리 사용되므로 이러한 모든 애플리케이션은 정확성, 정확성, 신뢰성 및 안전성을 보장하도록 설계되어야 합니다.
전원 공급 장치가 중요합니다. 산업용 전자 장비의 핵심 구성 요소인 산업용 전원 공급 장치는 AC 및 DC 조정 전원 공급 장치를 지원합니다. 출력은 연결된 장비의 기본 에너지 소비 요구 사항을 충족해야 하며 충분한 안전 여유를 확보해야 합니다. 예를 들어, 모터, 펌프, 모션 제어 드라이브와 같은 전기 기계 시스템은 시동 시 매우 높은 피크 전류를 요구하며 산업용 전원 공급 장치는 이러한 전류를 제공할 수 있어야 합니다. 일반적으로 산업용 전원 공급 장치에는 과전압, 과전류 및 과열 보호 기능도 있어야 합니다.
전원 공급 장치는 부하나 라인이 변경될 때 전압 조절 능력이 좋아야 하며 높은 효율을 보장해야 합니다. 이는 효율성이 낮으면 과도한 열 축적으로 이어질 수 있는 소형 인클로저에 설치된 전원 공급 장치의 경우 특히 중요합니다.
산업용 전원 공급 장치의 개요 사양도 중요합니다. 산업용 전원 공급 장치는 공간이 제한된 기계나 제어 캐비닛에 설치할 수 있어야 합니다. 또한 산업 응용 분야에서는 결함이 있는 장비를 신속하게 교체해야 하므로 장비 제거 및 교체가 용이하도록 설치해야 합니다. 산업용 전원 공급 장치는 안전 및 전자파 적합성(EMC) 인증을 받는 것이 중요합니다.
위험 장소 인증
위험 장소(HazLoc)는 특정 인증 영역입니다. NEC(National Electrical Code)에서는 위험 장소를 가연성 가스나 증기, 가연성 액체, 가연성 먼지, 가연성 섬유 또는 날아다니는 보푸라기가 있으면 화재나 폭발 위험이 발생할 수 있는 영역으로 정의합니다. 산업용 전원 공급 장치 및 기타 전자 장비는 HazLoc 환경에서 작동하도록 특별히 인증되어야 합니다.
UL(Underwriters Laboratories)은 유럽 연합의 ATEX(폭발성 대기 장비 지침)와 함께 위험한 장소에서 사용되는 구성품에 대한 테스트 표준을 확립합니다. 이러한 인증은 인증된 장비가 지정된 위험 지역에서 사용하는 데 필요한 최소한의 관련 안전 표준을 충족했음을 입증할 수 있습니다.
인증에서는 휘발성 물질의 유형과 존재 가능성이라는 두 가지 요소를 고려합니다. 폭발 가능성이 있는 유형에 따라 인증 카테고리가 결정됩니다. 클래스 1에는 가연성 증기 및 가스가 포함됩니다. 카테고리 2에는 밀가루와 같은 가연성 먼지가 포함됩니다. 카테고리 3은 가연성 섬유 및 비산물(직물과 같은 소량의 가연성 입자)입니다.
휘발성 위험 물질의 존재 확률에 따라 위험 지역의 구역 유형이 결정됩니다. Division 1은 일반적으로 위험 물질이 존재하는 환경을 다룹니다. Division 2는 위험 물질이 일반적으로 존재하지 않지만 특정 조건에서는 존재할 수 있는 환경을 다룹니다.
HazLoc 애플리케이션용 산업용 전원 공급 장치
TRACO Power의 DIN 레일 TIB-EX 계열 고효율 전원 공급 장치(그림 1)는 가혹한 환경과 위험한 위치를 위해 설계되었습니다. DIN 레일은 장비 랙이나 패널 캐비닛에 산업용 제어 장비를 설치하는 데 널리 사용되는 일종의 금속 레일입니다. 이 시리즈는 패널 장착 요구 사항에 맞게 더 낮은 장착 프로필을 위한 측면 장착 옵션도 제공합니다. 이 전원 공급 장치 시리즈는 UL HazLoc Class 1, Division 2(C1D2) 및 ATEX(EN60079-0, EN60079-7 및 EN60079-15) 안전 표준을 준수하며 EMC 인증을 받았습니다.
TRACO Power용 TIB-EX DIN 레일 전원 공급 장치
그림 1: TIB-EX 계열 DIN 레일 전원 공급 장치는 HazLoc C1D2 인증 및 EMC 인증을 받았으며 정격 80W, 120W, 240W 및 480W입니다(출처: TRACO Power)
HazLoc C1D2 전원 공급 장치는 일반적으로 가연성 가스나 증기가 포함되어 있지만 누출, 장비 고장 또는 환기 시스템 고장과 같은 비정상적인 조건이 발생할 경우 누출될 수 있는 구역에서 안전하게 작동하도록 설계되었습니다.
C1D2 장비의 가장 중요한 특징은 정상 및 우발적 작동 조건에서 발화원이 되지 않는다는 것입니다. 이러한 장비는 휘발성 폭발성 대기를 점화하기에 충분한 전기 에너지나 열을 방출하지 않도록 설계되어야 합니다. 따라서 이러한 장비는 정상 작동 중에 아크나 전기 스파크를 발생시키지 않으며 인클로저 구조는 휘발성 위험 물질의 유입률을 제한할 수 있습니다.
HazLoc 인증 외에도 이러한 대류식 냉각식 전원 공급 장치는 88% ~ 95%(모델에 따라 다름)의 효율을 가지며 -40°C ~+60°C(최대 부하)의 온도에서 작동할 수 있습니다. 정격 전력 80W, 120W, 240W 및 480W, 출력 전압 12V, 24V 또는 48V, 작동 전압 85VAC ~ 264VAC, 주파수 50/60Hz.
TIB-EX 시리즈 전원 공급 장치는 출력 과전압 및 단락 보호를 포함한 포괄적인 작동 보호 기능을 갖추고 있어 산업 환경에 매우 적합합니다. 입력단에서 이 전원 공급 장치 시리즈는 전원 라인의 전압 강하를 방지할 수 있습니다. 즉, 전압이 정격 값의 90% 미만으로 떨어지지만 완전히 연결이 끊어지지는 않습니다. 일반적인 지속 시간은 3~10사이클 또는 50ms~167ms입니다. 전원 공급 장치 시리즈는 SEI F47 Sag Immunity 사양을 준수합니다.
또한 TIB-EX 전원 공급 장치는 단기 전력 과부하를 견디고 150% 과부하에서 최대 4초 동안 출력을 유지합니다. 이 시리즈는 초기 전원 공급 시 고전류 서지를 생성하는 부하인 스테퍼 모터, 솔레노이드 밸브 또는 액추에이터가 있는 시스템 설계에 이상적입니다.
산업 환경에서 흔히 발생하는 또 다른 현상은 인덕터 및 감속 모터와 같은 부하가 전원 공급 장치에 전압을 피드백하는 역전력입니다. TIB-EX 시리즈 전원 공급 장치에는 전원 공급 장치 역류 보호라는 중요한 기능이 있어 이러한 부하로 인해 발생하는 종료나 오류를 방지하는 데 도움이 됩니다.
SMPS(스위칭 모드 전원 공급 장치)는 초기에 입력 커패시터를 충전해야 하므로 전원 공급 장치가 처음 라인에 연결될 때 큰 돌입 전류가 발생할 수 있습니다. 대부분의 SMPS 전원 공급 장치(예: TIB-EX 시리즈)는 서지 전류 제한기를 사용하여 이 서지 전류를 제어합니다. 이 공급 장치의 정격 서지 전류는 30A(230VAC 입력), 15A(115VAC)입니다.
모든 모델은 전면 및 측면 패널의 DC-OK 접점 폐쇄 및 DC-OK LED 표시기를 통해 출력 상태를 보고합니다.
80W TIB 080-12EX AC/DC DIN 레일 전원 공급 장치(그림 2)는 정격 출력 전압이 12V이고 최대 전류가 6.7A입니다. 전원 공급 장치는 3.71"x 1.26" x 4.50mm" 크기로 컴팩트합니다.