Novinky | Rockwell Automation distributor

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