كيفية اختيار مصدر الطاقة لأنظمة الاتصالات والشبكات والنقل

إن اختيار مصدر طاقة للاتصالات أو الشبكات أو معدات النقل يعني تحديد استمرارية الخدمة بدلاً من دورة العمل: لا ينطفئ الحمل أبدًا، ونادرًا ما يكون الإدخال نظيفًا، وكثيرًا ما يتم إغلاق الوحدة في خزانة لا يفتحها أحد لسنوات. وهذا يغير ترتيب الأولويات. يأتي نطاق الإدخال ووقت الانتظار قبل الكفاءة، وتأتي طوبولوجيا التكرار قبل تنسيق الهيكل، ويحدد خفض القدرة الكهربائية في البيئة الداخلية الحقيقية القوة الكهربائية في كثير من الأحيان أكثر بكثير مما يفعله تصنيف اللوحة. يحدد هذا الدليل المتطلبات التي تفرضها مجموعات التطبيقات الثلاث فعليًا، ثم يستعرض الأبعاد التي تحدد رقم الجزء الذي تطلب عرض أسعار له.

الوجبات السريعة الرئيسية

• استمرارية الخدمة هي هدف التصميم. تعمل هذه الأحمال بشكل مستمر، لذا فإن التوفر - وليس ذروة الكفاءة - هو الذي يحرك المواصفات.

• نطاق الإدخال هو الفلتر الأول. تتميز محطات الاتصالات DC وأنظمة المركبات والأنابيب الصناعية بنوافذ مختلفة؛ العرض الذي يناسب شخصًا نادرًا ما يناسب الآخر.

• وقت الانتظار هو مطلب، وليس مكافأة. يجب أن يغطي الوقت الذي يحتاجه حملك قبل أن يتم إيقاف تشغيله بأمان، ويتم قياسه عند الحمل الحقيقي.

• التكرار هو عنصر منفصل. يتم تحقيق 1+1 وN+1 باستخدام وحدة التكرار، وليس عن طريق موازنة الإمدادات وحدها.

• قم بخفض السرعة في محيط الخزانة المغلقة. درجة الحرارة الداخلية، وليس درجة حرارة الغرفة، هي التي تحدد المخرجات القابلة للاستخدام.

• تأكيد الامتثال من إعلان المورد نفسه. تنطبق المعايير على المعدات النهائية، ويجب التحقق من نطاقها بدلاً من افتراضه.

ما تتطلبه هذه الأنظمة من مصدر الطاقة

لماذا يغير الواجب المستمر المواصفات؟

يعمل حامل الاتصالات أو مفتاح التجميع أو خزانة الإشارات على مدار 24 ساعة في اليوم، لذا فإن كل ساعة توقف عن العمل هي حدث خدمة وليس إزعاجًا للجدولة. يؤدي ذلك إلى تحويل التركيز من كفاءة التحويل إلى الهامش الحراري وسلوك الحماية والقدرة على الاستمرار في التشغيل من خلال اضطراب المدخلات. تعتبر عتبات الحماية أكثر أهمية من منحنى الكفاءة: فالإمدادات التي تتعثر خلال فترة قصيرة من تراجع المدخلات قد فشلت في التطبيق حتى لو كانت كفاءة لوحة الاسم الخاصة بها ممتازة. يتم تناول الآليات الكامنة وراء هذه العلاقة في دليلنا لكيفية تحسين تبديل مصدر الطاقة لموثوقية النظام.

ما مدى اتساع التسامح مع الإدخال؟

أوسع مما يوحي به الرقم الاسمي. تحتوي محطة الاتصالات DC بجهد 48 فولت على ما يقرب من 48 فولت ولكن ليس بالضبط، وترتفع الحافلة الصناعية بجهد 24 فولت أثناء الشحن وتتدلى تحت الحمل. في وسائل النقل، قد يكون المصدر عبارة عن بطارية يتحرك جهدها الطرفي بشكل كبير عبر دورة الشحن والتفريغ. قم بتدوين الحد الأدنى والحد الأقصى الذي يمكن لنظامك تقديمه، ثم حدد مقابل تلك النافذة بهامش - سوف ينقطع مصدر الإمداد المحدد فقط بالجهد الاسمي في أقل لحظة مناسبة.

لماذا تقود العمليات العابرة والارتفاعات المفاجئة المواصفات؟

لأن العرض هو أول مكون يصل إليه الاضطراب. المواصفات المنشورة في هذه المجموعة تضع تيارًا مفاجئًا عند 20 أمبير عند 115 فولت تيار متردد و40 أمبير عند 230 فولت تيار متردد، مع سلوك التدفق الذي يجب أن تتحمله الحماية الأولية. يساعد كل من التسامح الأوسع للمدخل والواجهة الأمامية لـ PFC: ينشر مصدر PFC القابل للتعديل بقدرة 1000 واط للاتصالات نطاق إدخال يتراوح بين 110-240 فولت تيار متردد عند 47-63 هرتز، وطاقة خرج قصوى تبلغ 1008 واط، ونطاق تيار إخراج من 6.7 أمبير إلى 42 أمبير عبر نافذة تعديل 24 فولت-150 فولت، وكفاءة تحويل من 88.3% إلى 91%، وMTBF على الأقل 720,600 ساعة. على جانب التيار المستمر، ينطبق نفس المنطق: يجب أن يتحمل المحول المتدرج الذي يغذي سكة الاتصالات العناصر العابرة الموجودة على الحافلة دون نقلهم إلى الحمل.

أبعاد الاختيار

ما مقدار وقت الانتظار الذي يحتاجه حملك فعليًا؟

وقت الانتظار هو الفاصل الزمني الذي يحافظ فيه العرض على مخرجاته بعد إزالة المدخلات، عند حمل محدد. يحدد أحد الأمثلة المنشورة وقت توقف قدره 60 مللي ثانية عند 230 فولت تيار متردد و12 مللي ثانية عند 115 فولت تيار متردد عند التحميل الكامل. الرقم المهم هو المدة التي يحتاجها التحميل لإكمال إيقاف التشغيل الآمن أو تسليمه إلى تغذية زائدة عن الحاجة - وليس الرقم الأكبر المتاح في ورقة البيانات. قم بقياس هذا المتطلب أو حسابه أولاً، ثم قارنه بالرقم المنشور عند التحميل الفعلي، نظرًا لأن فترة التوقف تقصر مع زيادة التحميل.

1+1 أو N+1 — ما هي طوبولوجيا التكرار التي تناسبها؟

يستخدم 1+1 حجمين من الإمدادات بحيث يمكن لأي منهما حمل الحمولة الكاملة، مما يوفر الحماية ضد فشل واحد باستخدام أسلاك بسيطة. يستخدم N+1 إمدادات N للتحميل بالإضافة إلى قطعة احتياطية واحدة، وهو الاختيار المعتاد عندما يتم توزيع الحمل عبر عدة محولات أو عندما يتعين على النظام أن يتحمل فشلًا واحدًا دون انقطاع في عملية تثبيت أكبر. يتطلب كلاهما وحدة احتياطية لفصل المخرجات: وحدة DIN-rail 20A مخصصة تعمل من 12 فولت أو 24 فولت أو 48 فولت تيار مستمر تدعم تكوينات 1+1 وN+1. لا يوفر مصدران متصلان بالتوازي بدون هذا الفصل العزلة التي تفترضها الهيكل.

كيف تتحلل داخل خزانة مغلقة؟

اقرأ منحنى خفض السرعة في البيئة الداخلية، ثم تحقق مما إذا كان المنحنى مقتبسًا مع أو بدون تدفق هواء قسري. يوضح أحد الأمثلة المنشورة في هذه المحفظة درجة حرارة التشغيل من -25 درجة مئوية إلى +50 درجة مئوية مع انخفاض درجة الحرارة فوق 50 درجة مئوية، مما يخبرك أن الرقم ليس حدًا للعمل ولكنه منحنى يجب قراءته. في الخزانة الخارجية المغلقة، قد يكون المحيط الداخلي أعلى بكثير من الهواء الخارجي، لذا فإن الإدخال الصحيح للحساب هو درجة حرارة الخزانة المقاسة في موضع التركيب. بالنسبة إلى تصميمات الخزانات ذات الأرفف، تتبع مصادر طاقة السكك الحديدية DIN الخاصة بتصميمات الخزانات نفس المنطق وتشكل في كثير من الأحيان طبقة توزيع التيار المستمر.

ما الذي تتغيره متطلبات العزل والتداخل الكهرومغناطيسي (EMI)؟

تنبع متطلبات العزل من الترتيب الأرضي للمعدات، وليس من التفضيل. عندما لا يجب أن يشارك الحمل مرجعًا مع المصدر، يلزم وجود محول معزول؛ حيث يوفر الحامل بالفعل مرجعًا مشتركًا، فإن المحول غير المعزول هو الخيار الاقتصادي ويمكن أن تذهب المدخرات إلى حماية العلبة بدلاً من ذلك - محول DC-DC للاتصالات من 48 فولت إلى 13.8 فولت هو النمط القياسي لهذا الواجب. على جانب EMI، يقدم العرض مع تصحيح عامل الطاقة ملف تعريف تيار توافقي أقل، مما يبسط الحجة على مستوى المعدات النهائية، وتغطي إمدادات الطاقة من الدرجة الصناعية والاتصالات في هذه المحفظة كلاً من ترتيبات إدخال التيار المتردد ومدخل التيار المستمر.

ما هي وظائف الإنذارات والمراقبة المهمة؟

بالنسبة للمواقع غير المراقبة، فإن الإجابة هي الوظائف التي تسمح للمشغل عن بعد بالتمييز بين خطأ الإمداد وخطأ التحميل. تشتمل مجموعات الحماية المنشورة في هذه المجموعة على ماس كهربائى، والحمل الزائد، والجهد الزائد، ودرجة الحرارة الزائدة، وفشل المروحة، وانخفاض الجهد الكهربي، وعلامة عطل المروحة أو انخفاض الجهد الكهربي هي ما يخبرك ما إذا كانت الوحدة تتدهور أو فشلت تمامًا. حدد أيًا من تلك الإشارات التي يمكن لنظام المراقبة الخاص بك استهلاكها قبل الانتهاء من رقم الجزء.

ما هي المعايير وخطوات الامتثال المطبقة؟

تنطبق المعايير على المعدات النهائية بدلاً من التوريد بشكل منفصل، لذلك يبدأ سؤال الامتثال بفئة منتجك - على سبيل المثال IEC/EN 62368-1 لمعدات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، أو المعيار الطبي IEC/EN 60601-1 حيثما ينطبق ذلك، مما يضيف قيود تيار التسرب. تندرج انبعاثات التيار التوافقي للمعدات المتصلة بمصدر الجهد المنخفض العام ضمن المواصفة IEC 61000-3-2. في كل حالة، اطلب من المورد إعلانه الخاص واحتفظ به مع ملف المشروع بدلاً من استنتاج الامتثال من ملخص ورقة البيانات.

الجدول 1: ملف تعريف المتطلبات حسب التطبيق

الجدول 2: تغطية المنتج والتقييم

الأرقام أعلاه مقتبسة من تسميات السلسلة المنشورة وجداول المواصفات. تأكد من النموذج الدقيق ونافذة الإدخال ومنحنى التخفيض في ورقة البيانات قبل الطلب.

مثال عملي: تحديد حجم وقت الانتظار والتكرار

ضع في اعتبارك تغذية حامل اتصالات بجهد 48 فولت والتي يجب أن تنجو من فشل إمداد واحد دون إسقاط الحمل، حيث يحتاج الحمل إلى 15 مللي ثانية لإكمال إيقاف التشغيل المتحكم فيه ويسحب 20 أمبير عند 48 فولت.

الخطوة 1 - تحويل الحمل إلى طاقة. عند 48 فولت و20 أمبير يكون الحمل 960 واط.

الخطوة 2 - إنشاء نافذة الإدخال. تأكد من الحد الأدنى والحد الأقصى الذي يمكن لمحطة التيار المستمر تقديمه، ثم حدد الإمداد الذي يغطي نطاق مدخلاته المنشور كلا الطرفين بهامش.

الخطوة 3 - مقارنة وقت الانتظار بالمتطلبات. يتم اقتباس التعليق المنشور عند التحميل الكامل وعند جهد دخل محدد، ويقصر عند التحميل الأعلى. إذا كان الرقم المنشور عند التحميل الخاص بك لا يغطي الـ 15 مللي ثانية التي يتطلبها الحمل، فإما قبول مصدر أكبر قليلاً أو إضافة سعة عند الحمل - ولكن قم بتغيير حجم الهامش من ورقة البيانات، وليس من الرقم الرئيسي.

الخطوة 4 - اختر طوبولوجيا التكرار. مع حمل واحد يتطلب تشغيلًا متواصلًا، فإن 1+1 مع كل مصدر تم تصنيفه لكامل 960 وات هو الحل المباشر؛ يصبح N+1 ذا صلة عندما يتم تقسيم الحمل عبر عدة خلاصات.

الخطوة 5 - إضافة مكون الفصل. حدد وحدة احتياطية مصنفة أعلى من 20 أمبير لكل مصدر، وتأكد من انخفاض الجهد المنشور وكفاءتها عند الحمل الخاص بك بحيث لا يستهلك الانخفاض الهامش الذي حسبته في الخطوة 3.

طريقة توضيحية فقط؛ ليست مواصفات منتج SMUN.

قائمة التحقق من المصادر قبل أن تطلب عرض أسعار

1. نافذة الإدخال - الحد الأدنى والحد الأقصى الذي يمكن للمصدر تقديمه، مع هامش.

2. البيئة الداخلية - يتم قياسها داخل الخزانة المغلقة في موضع التركيب.

3. ملف تعريف الحمل - التيار المستمر، والتدفق، والمدة التي يحتاجها الحمل عند فقدان المدخلات.

4. طوبولوجيا التكرار — 1+1، أو N+1، أو لا شيء، بالإضافة إلى تصنيف وحدة الفصل.

5. إشارات المراقبة - ما هي إشارات الخطأ التي يمكن أن يستهلكها نظامك.

6. نطاق الامتثال — المعيار الذي يحكم معداتك النهائية وإعلان المورد الذي تحتاجه.

خاتمة

يتم اختيار مصادر طاقة الاتصالات والشبكات والنقل للتوافر، ويتم بناء التوفر من أربعة قرارات بترتيب ثابت: نافذة الإدخال التي يقدمها المصدر، ووقت الانتظار الذي يتطلبه الحمل، وطوبولوجيا التكرار التي يتطلبها مستوى الخدمة، والهامش الحراري الذي يتركه المحيط المثبت. الكفاءة والتكلفة تتبع تلك القرارات بدلا من قيادتها.

الخطأ الأكثر شيوعًا في المواصفات في هذه الفئة هو التعامل مع تصنيف اللوحة على أنه مخرجات متاحة. وحدة 2000 واط مصنفة إلى +50 درجة مئوية في خزانة خارجية محكمة الغلق ليست وحدة 2000 واط في البيئة الداخلية التي تصل إليها الخزانة. إن قراءة منحنى الانحدار عند درجة الحرارة المقاسة هو ما يحول لوحة الاسم إلى رقم قابل للتسليم.

قبل طلب عرض أسعار، تأكد من نافذة الإدخال والبيئة الداخلية ومتطلبات التعطيل وما إذا كانت هناك وحدة تكرارية في النطاق. أجب عن هؤلاء الأربعة وعادةً ما تتكون القائمة المختصرة من رقمين أو ثلاثة أرقام.

التعليمات

س: ما هو مقدار وقت الانتظار الذي يجب أن أحدده؟

ج: يكفي لتغطية كل ما يجب أن يكتمل تحميلك بعد فقدان الإدخال - إيقاف التشغيل المتحكم فيه، أو التسليم إلى تغذية زائدة عن الحاجة، أو تجاوز اضطراب قصير. قارن الرقم المنشور بالحمل الفعلي وجهد الإدخال، لأن فترة التوقف تقصر مع ارتفاع التحميل.

س: هل يمكنني موازاة موردين متطابقين للتكرار؟

ج: ليس عن طريق توصيل النواتج معًا مباشرة. يتطلب التكرار فصلًا بحيث لا تتمكن الوحدة الفاشلة من سحب السكة المشتركة لأسفل؛ توفر وحدة التكرار المخصصة التي تم تصنيفها أعلى من التيار لكل إمداد هذه الوظيفة لتكوينات 1+1 وN+1.

س: هل يعني تصنيف القوة الكهربائية الأعلى دائمًا هامشًا حراريًا أكبر؟

ج: لا. يتم تحديد التصنيف وفقًا لحالة محيطة وتحميل محددة، وينخفض ​​الخرج الذي يمكن تحقيقه مع ارتفاع درجة الحرارة الداخلية. في الخزانة المغلقة، يحدد منحنى الانحدار في البيئة الداخلية المقاسة - وليس شكل اللوحة - ما يمكن للوحدة تقديمه.

س: هل الواجهة الأمامية لـ PFC مطلوبة لمعدات الاتصالات؟

ج: تعتمد قابلية التطبيق على فئة المعدات، وتيار الإدخال، وإصدار حدود التيار التوافقي التي تحكم منتجك؛ تتناول المواصفة القياسية IEC 61000-3-2 انبعاثات التيار التوافقي للمعدات المتصلة بمصدر الجهد المنخفض العام. تعد الواجهة الأمامية لـ PFC طريقًا شائعًا لتلبية هذه الحدود، كما أنها تخفض تيار الإدخال بنفس طاقة الخرج.

س: ما هي إشارات الخطأ التي يجب أن أبحث عنها؟

ج: تلك التي تسمح للمشغل عن بعد بفصل خطأ الإمداد عن خطأ التحميل. تشتمل مجموعات الحماية المنشورة في هذه المجموعة على ماس كهربائى، والحمل الزائد، والجهد الزائد، ودرجة الحرارة الزائدة، وفشل المروحة، وانخفاض الجهد، وعادةً ما تكون إشارات فشل المروحة وانخفاض الجهد هي الأكثر فائدة للمواقع غير المراقبة.