Выбор трансформатора цепей управления и вспомогательного питания 24 В
трансформатор цепей управления: Трансформатор цепей управления отделяет цепи реле, катушек контакторов и сигналов внутри щита от силовой цепи и питает их, как правило, напряжением 230 или 24 В. Определяющей при выборе является не длительная мощность удержания, а пиковая мощность при втягивании катушек: вторичное напряжение в этот момент не должно опускаться ниже 85 % номинала катушки.
Содержание
- Почему вспомогательное напряжение выполняется отдельной цепью?
- Как рассчитывается трансформатор цепей управления?
- Управление 230 В переменного или 24 В постоянного тока?
- Вторичная защита, заземление и падение напряжения
- Резервирование, управление отказами и контроль
- Главное
- Частые вопросы
- Похожие статьи
Вспомогательное питание — цепь, о которой в щитовом деле говорят меньше всего и которая создаёт больше всего отказов. Контактор, который не втягивается, вход ПЛК, который случайно дребезжит, или реле безопасности, которое неожиданно срабатывает, чаще всего берут начало не в силовой цепи, а в питании управления. В статье рассматриваются расчёт трансформатора управления, выбор между 230 В переменного и 24 В постоянного тока, правила вторичной защиты и заземления и расчёт падения напряжения.
Почему вспомогательное напряжение выполняется отдельной цепью?
Отделение цепи управления от силовой служит трём целям: безопасности при прикосновении, помехоустойчивости и локализации повреждений. Цепь управления, питаемая через разделительный трансформатор, не подвержена влиянию замыкания на землю в силовой части и сохраняет собственную точку отсчёта заземления. Кроме того, коммутационные помехи силовой цепи реже проникают в сигнальные цепи, что заметно в щитах с аналоговыми измерениями и линиями связи. Наконец, отдельная защита цепи управления означает, что сработавший предохранитель выводит из работы только соответствующую функцию, а не весь щит.
Как рассчитывается трансформатор цепей управления?
Значимы две величины мощности: длительная мощность удержания катушек и пиковая мощность при втягивании. Катушки контакторов при втягивании потребляют ток, кратно превышающий ток удержания, и этот ток вызывает резкую просадку напряжения на вторичной обмотке. Критерий приёмки: в наименее благоприятном случае, то есть при втягивании самого крупного контактора при максимальной загрузке, вторичное напряжение не должно опускаться ниже 85 % номинального напряжения катушки. Поэтому в каталогах рядом с длительной мощностью указывают пусковую, и трансформатор выбирают по второй величине. Суммирование катушек, способных втянуться одновременно, с коэффициентом совмещения позволяет избежать излишнего запаса.
Управление 230 В переменного или 24 В постоянного тока?
Управление на 230 В переменного тока остаётся распространённым, поскольку не создаёт проблемы падения напряжения на длинных линиях и соответствует классической релейной логике; однако оно требует дополнительных мер безопасности при прикосновении и не совместимо напрямую с современными модулями входов ПЛК. Напряжение 24 В постоянного тока является естественным рабочим для ПЛК, датчиков, реле безопасности и устройств связи, а нахождение в диапазоне безопасного сверхнизкого напряжения снижает риск прикосновения. Взамен сечения кабелей растут из-за падения напряжения, а поведение импульсного источника при коротком замыкании усложняет селективность предохранителей. Смешанные решения широко распространены: силовая коммутация катушками 230 В, а логика и сигналы на 24 В.
Вторичная защита, заземление и падение напряжения
| Критерий | Трансформатор управления 230 В | Источник 24 В постоянного тока |
|---|---|---|
| Безопасность при прикосновении | Нужны дополнительные меры и маркировка | Остаётся в диапазоне безопасного сверхнизкого напряжения |
| Длинные линии | Падение напряжения не проблема | Сечение увеличивается, падение рассчитывается |
| Совместимость с ПЛК и датчиками | Нужно промежуточное реле или преобразователь | Совместим напрямую |
| Поведение при втягивании | Определяет пусковая мощность катушек | Определяет пиковая токовая способность источника |
| Резервирование | Второй трансформатор или цепь переключения | Диодный модуль, буферный модуль или аккумулятор |
Вторичная цепь защищается автоматическим выключателем или предохранителем на выходе трансформатора, выбранным так, чтобы охватить и короткое замыкание, и перегрузку трансформатора. Заземление цепи управления в одной точке обеспечивает срабатывание защиты при повреждении изоляции и не позволяет цепи с неопределённым потенциалом нести скрытый дефект; заземление выполняется в единственной точке, поскольку несколько точек создают циркулирующие токи. В цепях 24 В расчёт падения напряжения критичен: катушка клапана в конце длинного полевого кабеля может не получить достаточного напряжения, даже если у источника измерено 24 В. Практическое правило — удерживать падение ниже пяти процентов на самой удалённой нагрузке и учитывать обратный проводник.
Резервирование, управление отказами и контроль
В критичных применениях два источника питания включают параллельно через диодный модуль либо буферный модуль перекрывает кратковременные перерывы. В решениях с аккумуляторами выпрямитель, аккумуляторную группу и защиту от глубокого разряда планируют вместе, а состояние батарей периодически проверяют. Вспомогательный контакт или дискретный вход на выходе источника превращает потерю питания в аварийный сигнал через ПЛК — это самый простой способ вовремя заметить незаметно отключившуюся функцию безопасности. При вводе в работу вторичное напряжение следует измерить и зафиксировать без нагрузки и при полной нагрузке.
Главное: трансформатор цепей управления
- Трансформатор выбирают по пусковой мощности — длительная мощность удержания сама по себе недостаточна.
- Вторичное напряжение должно оставаться выше 85 % — иначе контакторы не втягиваются или дребезжат.
- Цепь управления заземляют только в одной точке — несколько заземлений создают циркулирующие токи и скрытые дефекты.
- В цепях 24 В рассчитывают падение напряжения — пять процентов на самой удалённой нагрузке — практичная цель.
- Источник стандарта — каталог публикаций IEC: iec.ch.
Частые вопросы
Контактор иногда не втягивается, может ли причиной быть трансформатор?
Да, это одна из самых частых причин. Пиковый ток катушек при втягивании вызывает просадку вторичного напряжения, и втягивание становится ненадёжным, как только напряжение падает ниже 85 % номинала катушки. Сложите катушки, способные втянуться одновременно, и проверьте пусковую мощность трансформатора.
Обязательно ли заземлять цепь управления?
Не обязательно, но настоятельно рекомендуется. В незаземлённой цепи управления первое повреждение изоляции остаётся незамеченным, а второе может вызвать непредусмотренное действие. В качестве альтернативы на объектах с устройством контроля изоляции цепь намеренно оставляют изолированной и защищают контролем.
Может ли один источник 24 В питать весь щит?
Технически да, но последствия отказа возрастают. Разделение функций безопасности, полевых датчиков и устройств связи на отдельные цепи с отдельной защитой не даёт одному короткому замыканию остановить весь щит. В критичных применениях добавляют резервирование источника.
Похожие статьи
- Проектирование шкафа автоматики с ПЛК: структура входов и выходов, питание 24 В и разделение сигналов
- Щит постоянного тока: выпрямитель, аккумуляторная батарея и питание 110/220 В
- Внутренний монтаж щита: сечения, цветовая маркировка и лотки
- Независимый расцепитель (MX) и расцепитель минимального напряжения (MN): что выбрать
- Все технические статьи
В щитах Devpan архитектура вспомогательного питания проектируется с расчётом пусковых мощностей контакторов и длин полевых кабелей, а вторичная защита и заземление показываются на схеме. Мы можем спланировать архитектуру ваших цепей управления вместе. Связанное решение Devpan: проектирование электрощитов.
