Problematika ochrany stejnosměrných zátěží v elektrických rozváděčích

Systém ochrany 1694 ECP s využitím zpětné vazby do PLC

Hodnoty napájení přístrojů a logických obvodů v elektrických rozváděčích se postupem času stále více přesouvají do bezpečnější napěťové hladiny 24 VDC. Tento trend, který byl původně nastartován v Evropě díky vyššímu napětí v elektrické distribuční soustavě, je spojen s masivním nasazováním moderních spínaných zdrojů napětí. Spínané zdroje, které v rozváděčích poměrně rychle vyřadily své předchůdce - lineární zdroje napájení, jsou v dnešní době samozřejmou součástí téměř všech elektrických rozváděčů.

Spínané napájecí zdroje jsou zpravidla vybaveny funkcí ochrany, která zabraňuje jeho přetížení s následným přehřátím a sebedestrukcí. Tato ochranná funkce, která činí spínaný zdroj de facto běžným způsobem nezničitelným, však také současně zvyšuje nároky na zajištění ochrany výstupních obvodů před zkratem a přetížením.

Standartním způsobem pro zajištění této ochrany bývá vřazení tavné pojistky nebo jističe, které však pro svou správnou funkci vyžadují průtok dostatečně nadměrného elektrického proudu v řádech několikanásobků základního (jmenovitého) proudu. Zde se bohužel použité pojistky a jističe dostávají do konfliktu se spínanými zdroji a jejich ochranou proti přetížení. V případě poruchy na sekundární straně zdroje vyžaduje jistič nebo pojistka pro rychlé a bezpečné vypnutí takto postiženého obvodu vysoký poruchový proud, který ale z ušlechtilých důvodů (vlastní ochrana zdroje před jeho sebedestrukcí) není spínaný zdroj ochotný poskytnout. V takových případech bývá velmi často ochrana 24 VDC obvodů částečně nebo zcela nefunkční (jistič nebo pojistka vybaví po velmi dlouhé době nebo nevybaví vůbec).

Systém ochrany 1694 ECP s komunikací IOLink

Dalším důvodem problematické ochrany 24 VDC obvodů bývá časté použití nevhodných vodičů, resp. jejich jmenovitých průřezů. V případě těsného dimenzování průřezů vodičů, které sice dostačuje pro průtok jmenovitého proudu, ale které je zároveň poddimenzované z hlediska průtoku poruchových proudů, vznikají na výstupním vedení nežádoucí úbytky napětí, které mohou v kombinaci s běžnými pojistkami nebo jističi opět vést k prodlužování doby reakce nebo zcela nefunkční ochraně.

Spolehlivou ochranu stejnosměrných ovládacích obvodů mohou poskytnout pouze speciální přístroje, jejichž ochranná funkce je vyhrazená pouze pro tyto z pohledu ochrany problematické stejnosměrné zátěže.

Systém ECP (electronic circuit protection) od společnosti Rockwell Automation s označením 1694 je již druhou generací elektronických ochran určených pro zapojení ve stejnosměrných obvodech. Tento modulární systém se skládá z několika částí - napájecí, ochranné a distribuční. Napájecí moduly slouží pro připojení a distribuci napájení do navazujících ochranných a distribučních modulů, přičemž maximální proudové zatížení je 40 A a maximální počet připojených ochranných modulů není omezen. Napájecí modul může být také vybaven integrovaným pomocným kontaktem pro vzdálenou signalizaci stavu ochranných modulů.

High-end řešením z pohledu vzdálené komunikace je varianta napájecího modulu s komunikačním rozhraním IO-Link. Tato specialita může po zaintegrování do prostředí Logix 5000 poskytovat mnoho dalších užitečných informací:

• monitorování aktuálních hodnot napětí a proudů ve všech větvích
• monitorování aktuální hodnoty vstupního napětí
• statistické vyhodnocení minimálních, maximálních a průměrných hodnot
• vzdálené vypnutí, zapnutí a reset jednotlivých modulů / kanálů
• vzdálené nastavení parametrů modulů, varování při lokálním zásahu do nastavení
• vzdálená diagnostika stavu ochranných modulů včetně napájecího modulu
• počítadlo vypnutí, důvod posledního vypnutí včetně poslední hodnoty poruchového proudu

Dalšími moduly, které se kaskádovitě připojují k napájecímu modulu, jsou ochranné moduly. Tyto jsou k dispozici v jednokanálovém nebo dvoukanálovém provedení s pevně nastavenými nebo nastavitelnými hodnotami jmenovitých proudů. Každý ochranný modul obsahuje vícebarevné indikační LED diody, které zároveň slouží jako tlačítko pro manuální zapnutí, vypnutí a reset příslušného kanálu. Díky této vizuální LED indikaci poskytují ochranné moduly detailní info o stavu každého kanálu:

• zelená nepřerušovaná: bezchybná operace, stav napájení i komunikace OK
• zelená přerušovaná: bezchybná operace, stav napájení OK, bez komunikace
• zelena / oranžová přerušovaná: dosažen limit výstrahy proudového zatížení (nad 90% jmenovitého proudu)
• oranžová nepřerušovaná: neplatná konfigurační data, detekce přetížení nebo zkratu
• oranžová přerušovaná: neplatná konfigurační data, bez komunikace
• červená nepřerušovaná: odpojený kanál z důvodu zkratu nebo přetížení
• bez indikace: manuálně odpojený kanál, bez napájení

V aplikacích pro americký trh najdou své uplatnění varianty ochranných modulů v provedení CL2. Tyto umožňují napájet výstupní zátěže s požadavkem na stupeň napájení dle standardu NEC Class 2. Toto řešení je velmi výhodné a v některých případech jediné možné, pokud z jakéhokoli důvodu nelze použít spínaný zdroj, který již díky své vlastní konstrukci vyhovuje požadavkům standardu NEC Class 2.

Poslední podskupinou z produktové řady 1694 jsou distribuční moduly. Ty jsou volitelné a slouží k redistribuci vysokoúrovňových signálů na větší počet signálů s nižší úrovní. Maximální proudové zatížení je 20 A a jejich maximální počet opět není omezen. Distribuční moduly umožňují také v rámci jednoho ochranného systému pohodlné rozdělení jednotlivých sekcí na nechráněné (např. pro kritické zátěže mimo rozváděč) a chráněné pro všechny ostatní přístroje v rozváděči.

 Více informací k systému 1694

Okolní teplota je důležitý faktor při návrhu systému 1694, stáhněte si kalkulátor pro úpravy jmenovitých proudů modulů v závislosti na oteplení v rozváděči (je nutné mít povoleno otevření vyskakovacího okna).

Pro další otázky a specifikace Táto e-mailová adresa je chránená pred spamovacími robotmi. Na jej zobrazenie potrebujete mať nainštalovaný JavaScript..