Zasilacz na szynę DIN 24 V DC dobierasz w 6 krokach: warunki pracy, wejście i wyjście, bilans prądu z rezerwą, derating temperaturowy, zachowanie przy przeciążeniu i zwarciu oraz diagnostyka z redundancją. Samo napięcie i moc z tabliczki to za mało, bo o tym, czy szafa sterownicza przetrwa rozruch elektrozaworu albo zwarcie przewodu, decydują parametry, których nie widać w nazwie produktu. Poniżej przechodzimy całą metodę na przykładzie zasilaczy impulsowych Finder seria 78 i testów, które zrobiliśmy na stole z obciążeniem elektronicznym.
Ten wpis skupia się na zasilaczu montowanym na szynie DIN w szafie automatyki. Ogólne podstawy, czyli dlaczego w układach sterowania stosuje się 24 V DC i czym różni się tani zasilacz od przemysłowego, opisaliśmy w artykule Dobierz zasilacz 24V DC do układu automatyki.
Czym jest zasilacz na szynę DIN i gdzie się go stosuje
Zasilacz na szynę DIN to przemysłowy zasilacz impulsowy w obudowie modułowej, którą zatrzaskuje się na standardowej szynie TS-35 (szyna 35 mm wg EN 60715) obok wyłączników, przekaźników i sterownika PLC. Zamienia napięcie sieciowe AC na stabilne napięcie stałe DC dla urządzeń sterowniczych, w systemach automatyki przemysłowej najczęściej 24V, rzadziej 12V lub 48V. Z jednej szyny zasilającej 24 V DC korzystają zwykle sterownik, panel HMI, moduły wejść i wyjść, czujniki, przekaźniki i elektrozawory, czyli wszystkie urządzenia obwodu sterowania maszyn.
Spotkasz je w szafach sterowniczych i rozdzielczych, w zasilaniu oświetlenia (taśmy LED), pomp i silników DC, w układach bateryjnych, windach, podnośnikach oraz w automatyce budynkowej z magistralą, np. KNX. Do oświetlenia Finder ma też zasilacze LED na szynę DIN, np. 78.12...2402 (24 V DC, 12 W) dedykowany do LED. Ten sam typ urządzenia, ale zupełnie inne wymagania, dlatego dobór zaczynamy od aplikacji, a nie od katalogu.
Finder seria 78: Basic, Medium i Premium
Finder dzieli przemysłowe zasilacze serii 78 na trzy poziomy wyposażenia. Wszystkie są przeznaczone do przemysłu, ale różnią się zakresem funkcji, sposobem zasilania i poziomem diagnostyki:
- Basic - podstawowe zasilacze do typowych aplikacji 24 V DC,
- Medium - dodaje bardziej rozbudowane funkcje, w tym tryb ładowania akumulatorów oraz, zależnie od wariantu, sygnalizację i dodatkowe wyjście diagnostyczne,
- Premium - najbardziej rozbudowana linia, także w wersjach zasilanych dwufazowo i trójfazowo, z feedbackiem z zasilacza: DC OK oraz sygnalizacją wyprzedzającą alarm przez diodę LED i zestyk pomocniczy.
Na stole mieliśmy m.in. wąski 78.12 (17,5 mm, 1 moduł, wersja slim), metalowy 78.J1 z diodą DC OK, boostem i hiccupem, 78.2E z wymiennym bezpiecznikiem i zestykiem pomocniczym oraz zasilacz trójfazowy z zestykiem DC OK. Najpierw wybieram poziom funkcji, potem konkretny indeks.
Krok 1: warunki pracy i montaż zasilacza na szynie DIN
Pierwsze pytanie brzmi: w jakich warunkach zasilacz będzie pracował. W typowej szafie automatyki sprawdzam:
- sposób montażu na szynie DIN i dostępne miejsce (szerokość w modułach, odstępy wentylacyjne nad i pod obudową),
- temperaturę w szafie przy zasilaczu, a nie temperaturę hali,
- wymagany zakres temperatury pracy (w serii 78 zależnie od typu np. od -20 do +60 °C albo do +70 °C),
- czy potrzebuję funkcji typowo przemysłowych: sygnału DC OK, pracy równoległej albo redundancji.
Sam montaż jest prosty: obudowę zaczepiasz górną krawędzią o szynę i dociskasz, aż zatrzask kliknie. Seria 78 ma zaciski śrubowe koszyczkowe, a większość modeli podwójny zacisk + oraz - po stronie 24 V DC, co ułatwia rozprowadzenie zasilania bez dodatkowej listwy. Diody LED na obudowie działają jak wskaźnik stanu pracy.
Krok 2: wejście AC i wyjście DC
Tu najłatwiej kupić niewłaściwy wariant. Po stronie wejściowej sprawdzam, czy mam 230 V jednofazowo, niższe napięcie sieci, czy zasilanie dwu- lub trójfazowe. Finder koduje to w indeksie: cyfra po literze mocy oznacza układ zasilania (1 = jednofazowy, 2 = dwufazowy, 3 = trójfazowy), a grupa 230 albo 440 zakres napięcia wejściowego. Jednofazowy zasilacz z wejściem 100-240 V AC podłączasz przewodem fazowym L, neutralnym N i ochronnym PE (najmniejsze modele mają tylko L i N).
Po stronie wyjściowej określam napięcie systemu, w automatyce przemysłowej prawie zawsze 24 V DC, i sprawdzam, czy jest regulowane. Większość modeli serii 78 ma potencjometr z regulacją 24-28 V, co pozwala skompensować spadek napięcia na długich przewodach. Modele dwu- i trójfazowe pracują w szerokim zakresie napięcia zasilania.
Przy obwodach sterowania dochodzą wymagania bezpieczeństwa. Układy SELV i PELV wymagają źródła z odpowiednim oddzieleniem od strony sieciowej, dlatego sprawdzam, czy producent deklaruje dany zasilacz do takich aplikacji (np. 78.12 ma w karcie wprost: do aplikacji SELV). Pamiętaj, że SELV dotyczy całego obwodu, a nie tylko samego zasilacza.
Krok 3: bilans prądu odbiorników i moc z rezerwą
Przy jednej szynie 24 V DC najwygodniej liczyć prąd. Biorę każdy odbiornik zasilany z tego zasilacza i zapisuję jego maksymalny pobór w wymaganym stanie pracy. Przykład z filmu:
| Odbiornik | Prąd maksymalny |
|---|---|
| Sterownik PLC | 0,8 A |
| Panel HMI | 0,6 A |
| Moduły I/O | 0,5 A |
| Czujniki | 0,4 A |
| Przekaźniki i elektrozawory | 1,2 A |
| Razem | 3,5 A |
Moc wynika z prostego wzoru P = U x I, czyli 24 V x 3,5 A = 84 W. To minimum, ale nie wybieram zasilacza dokładnie na granicy. W typowej szafie przyjmuję jako punkt startowy 20-30% rezerwy. To nie jest wymaganie Findera ani norma, tylko praktyczny zapas projektowy. Zasilacz z takim zapasem mocy pracuje chłodniej i ma miejsce na rozbudowę. Przy 30% wychodzi 3,5 A x 1,3 = 4,55 A, więc naturalnym kandydatem jest zasilacz 24V około 5 A, czyli 120 W.
Bardzo ważne: zapas 30% nie służy do pokrywania dowolnego prądu rozruchowego. Jeżeli masz duży elektrozawór, stycznik, silnik DC albo inny odbiornik o dużym prądzie chwilowym, jego charakterystykę startową sprawdzasz osobno w kroku 5. Zapas mocy i zdolność do krótkotrwałego przeciążenia to dwie różne rzeczy.
Krok 4: derating temperaturowy, czyli prąd w realnej szafie
Producent podaje prąd znamionowy dla określonych warunków. Powyżej pewnej temperatury otoczenia dopuszczalny prąd wyjściowy zaczyna spadać. Przykład z katalogu serii 78: zasilacz 78.12...2400 oddaje 0,63 A w zakresie do +40 °C, ale przy 50 °C już tylko 0,50 A. To spadek o około 20%. Zasilacz, który na papierze ma odpowiedni prąd, w gorącej zamkniętej szafie może być za mały.
Testowany w filmie 78.J1 (efektywność do 92% wg producenta) ma prąd znamionowy 3,2 A w zakresie od -20 do +50 °C, a powyżej 50 °C dopuszczalny prąd maleje liniowo aż do granicy pracy +70 °C. Wniosek praktyczny: przy szafie nagrzewającej się latem do 50-60 °C bierzesz prąd z wykresu deratingu dla tej temperatury, a nie z tabliczki.
Krok 5: boost, przeciążenie i zwarcie
Teraz zachowanie dynamiczne. W karcie szukam osobno: prądu znamionowego, boostu i jego czasu, zachowania przy przeciążeniu i przy zwarciu. To różne parametry, nie wolno ich traktować zamiennie.
Test 78.J1: boost do 130% prądu znamionowego
Finder deklaruje dla 78.J1 (24 V DC, 75 W, 3,2 A) prąd szczytowy większy maksymalnie o 30% względem znamionowego oraz odporność na przeciążenia 4,16 A przez 5 ms. Prąd zwiększony o 30% przez 3 sekundy producent zastrzega w zależności od wersji, więc dla swojego indeksu trzeba to potwierdzić w karcie.
W teście podłączyliśmy do zacisków wyjściowych sztuczne obciążenie elektroniczne, na którym ustawia się prąd i odczytuje napięcie oraz moc. Przy 2 A i 3,2 A (prąd znamionowy) napięcie 24 V jest stabilne, dioda DC OK świeci na zielono. Przy około 4 A zasilacz nadal trzyma napięcie. Dopiero powyżej około 30% przeciążenia dioda DC OK miga, a zasilacz próbuje ponownie wystawić napięcie. Po zmniejszeniu obciążenia sam wraca do pracy. Boost działa, ale tylko przez krótki czas, dlatego zawsze porównuj prąd rozruchowy odbiornika i jego czas trwania z charakterystyką konkretnego modelu.
Zwarcie i tryb hiccup
Hiccup (z ang. czkawka) to sposób ochrony zwarciowej z samoczynnym załączaniem. Według katalogu Findera przy zwarciu lub dużym przeciążeniu napięcie wyjściowe spada do zera, po około 2 sekundach zasilacz przez 30-100 ms sprawdza, czy anomalia ustąpiła, a jeśli nie, znów wyłącza wyjście na kolejne 2 s. Cykl powtarza się do usunięcia przyczyny.
Dokładnie to widać w filmie: zwieramy + i - na wyjściu 78.J1, napięcie znika, a po usunięciu zwarcia od razu wraca, bez wyłączania zasilania. Bez hiccupu trzeba by resetować zasilacz ręcznie albo wymieniać bezpiecznik. Hiccup chroni też przed długotrwałym przeciążeniem, a osobno działa zabezpieczenie termiczne. Uwaga na wyjątek z katalogu: 78.1B może pracować w trybie hiccup przez 15 s, potem przechodzi w tryb ochronny i wymaga odłączenia zasilania.
Hiccup to nie selektywność
Druga, ważniejsza rzecz projektowa: hiccup chroni zasilacz, ale nie daje selektywnego zabezpieczenia gałęzi obwodu 24 V DC. Jeżeli jeden zawór zrobi zwarcie, cały zasilacz wchodzi w ograniczenie i napięcie znika także z PLC i HMI. Jeśli potrzebujesz selektywności, projektujesz osobne zabezpieczenia poszczególnych gałęzi i koordynujesz je z charakterystyką źródła.
Fold-back i akumulatory
Hiccup nie jest jedynym sposobem reakcji na przeciążenie. W charakterystyce fold-back po przekroczeniu określonego obciążenia zasilacz ogranicza prąd liniowo wraz ze spadkiem napięcia, zamiast cyklicznie wyłączać wyjście, a przy ciężkim przeciążeniu lub zwarciu przechodzi w hiccup. Finder stosuje to w modelach do ładowania akumulatorów: 78.36, 78.50 i 78.60 dla kwasowo-ołowiowych (także żelowych) 7-24 Ah, a 78.1D dla ołowiowych 17-38 Ah. Katalog zaleca diodę szeregowo między + zasilacza i + akumulatora, a przy jednoczesnym ładowaniu i zasilaniu odbiorników moc zasilacza musi wynosić minimum 110% obciążenia. Tryb ładowania pojawia się od poziomu Medium. Wniosek: nie pytaj tylko, ile amperów ma zasilacz, sprawdź, co robi po przekroczeniu tej wartości.
Krok 6: diagnostyka do PLC, praca równoległa i redundancja
Gdy parametry elektryczne pasują, patrzę na funkcje dodatkowe. Dioda LED na obudowie wystarcza serwisantowi stojącemu przed szafą, ale w maszynie ciekawszy jest sygnał z zestyku pomocniczego podany na wejście PLC.
Test 78.2E: styk DC OK i lampka sygnalizacyjna
Drugi test zrobiliśmy na 78.2E.1.230.2414 (24 V DC, 240 W, wymienny bezpiecznik na wejściu, ochrona termiczna, hiccup, sprawność 93% przy 230 V AC). To wydajny zasilacz do większej szafy. Do zestyku pomocniczego podłączyliśmy zieloną lampkę. Przy obciążeniu 2,3 A świeci dioda DC OK i lampka, a regulacja potencjometrem podnosi napięcie wyjściowe. Po zwarciu wyjścia napięcie spada do zera, dioda DC OK miga, zestyk się rozwiera i lampka gaśnie. Ten sam sygnał możesz podać na wejście PLC, np. Finder Opta.
Ostatnia cyfra indeksu zmienia logikę zestyku. W wersji 24x4 (logika pozytywna) zestyk zwierny zamyka się po podaniu zasilania i otwiera przy poważnej usterce: przepalonym bezpieczniku, awarii zasilania, zwarciu lub zadziałaniu ochrony termicznej. W wersji 24x5 (pre-alarm) zestyk zamyka się przy anomalii: przeciążeniu, zwarciu lub zbliżaniu się do granicy termicznej, co Finder podaje jako sposób na załączenie alarmu albo wentylatora. Zasilacz przestaje być czarną skrzynką, a sygnał w PLC pozwala wygenerować alarm na HMI, zapisać zdarzenie, zatrzymać proces w kontrolowany sposób albo odłączyć mniej istotne odbiorniki. Jak taki obwód wygląda na schemacie elektrycznym, wyjaśnia wpis jak czytać schematy elektryczne.
Praca równoległa a redundancja
To nie jest to samo. Praca równoległa służy do zwiększenia dostępnego prądu, a redundancja ma utrzymać zasilanie po awarii jednego źródła. Przy redundancji każdy zasilacz musi sam udźwignąć całe obciążenie, a źródła rozdziela się diodą lub modułem OR. W katalogu serii 78 widać to wprost: dla 78.50/60 połączenie równoległe dopuszcza obciążenie do 2 x IN, a redundantne tylko do IN. Trójfazowe 78.Z3 można łączyć do 4 sztuk równolegle. Stosuj dokładnie taki układ połączeń, jaki producent dopuszcza dla danego modelu. Nie zakładaj, że dowolne dwa zasilacze 24 V DC można po prostu połączyć równolegle.
Zasilacz impulsowy Finder seria 78 - porównanie modeli z testów
Zestawienie parametrów z karty katalogowej dla modeli, które pojawiają się w artykule. Każdy z nich to zasilacz impulsowy do montażu na szynie DIN 35 mm. Wartości prądu podane dla warunków z katalogu, przy wyższej temperaturze obowiązuje wykres deratingu.
| Typ | Wyjście | Prąd znamionowy | Przeciążenie | Zwarcie | Sygnalizacja |
|---|---|---|---|---|---|
| 78.12...2400 | 24 V DC, 12 W | 0,63 A (do 40 °C), 0,50 A (50 °C) | 2 A przez 3 ms | hiccup | - |
| 78.J1.1.230.2402 | 24 V DC, 75 W | 3,2 A (-20...+50 °C) | +30% (4,16 A przez 5 ms) | hiccup | dioda DC OK (test) |
| 78.W1.1.230.2402 | 24 V DC, 120 W | 5 A (-20...+50 °C) | +30% (6,5 A przez 5 ms) | hiccup | wg karty |
| 78.1D.1.230.241x | 24 V DC, 130 W | 5,4 A (50 °C) | fold-back, ładowanie akumulatorów | hiccup | LED + zestyk |
| 78.2E.1.230.241x | 24 V DC, 240 W | 10,8 A (do 40 °C), 10 A (50 °C) | do 20 A, bez ograniczenia czasowego | hiccup | LED + zestyk DC OK / pre-alarm |
| 78.X3.1.440.2414 | 24 V DC, 240 W, 3 fazy | 10 A | 13 A przez 3 s | hiccup | zestyk DC OK |
Dla przykładu z kroku 3 (4,55 A z rezerwą) kandydatem jest 78.W1 o prądzie 5 A, pod warunkiem, że temperatura w szafie nie przekracza 50 °C, a rozruch odbiorników mieści się w boost. Pełne dane i aktualne indeksy znajdziesz na stronie serii 78 Findera.
Zasilacz na szynę DIN - najczęściej zadawane pytania
Jak podłączyć zasilacz na szynę DIN?
Po stronie wejściowej podłączasz przewód fazowy L, neutralny N i ochronny PE (zgodnie z oznaczeniem zacisków, niektóre małe modele nie mają PE). Po stronie wyjściowej podłączasz + i - 24 V DC do odbiorników, najlepiej przez osobne zabezpieczenia gałęzi (np. wyłącznik nadprądowy lub bezpiecznik na każdą gałąź). Zestyk pomocniczy DC OK, jeśli jest, prowadzisz na wejście cyfrowe PLC.
Jaki zasilacz na szynę DIN 24V wybrać do sterownika PLC?
Taki, który po zsumowaniu odbiorników i 20-30% rezerwy nadal ma wystarczający prąd w temperaturze szafy. Dla małego układu PLC z HMI i kilkoma zaworami często wychodzi 5 A (120 W).
Co oznacza funkcja boost w zasilaczu na szynę DIN?
Boost to zdolność zasilacza do oddania przez krótki czas prądu wyższego niż znamionowy, np. o 30% przez kilka sekund, żeby pokryć rozruch elektrozaworu, stycznika lub silnika DC. Nie zastępuje rezerwy mocy, a jego wartość i czas zależą od konkretnego indeksu.
Czym różni się tryb hiccup od fold-back?
W trybie hiccup przy zwarciu lub dużym przeciążeniu zasilacz cyklicznie wyłącza wyjście i sprawdza, czy problem ustąpił. W fold-back ogranicza prąd wraz ze spadkiem napięcia, co pozwala np. ładować akumulator, a przy ciężkim przeciążeniu i tak przechodzi w hiccup.
Podsumowanie
Dobierając zasilacz do szafy automatyki, nie zatrzymuj się na napięciu i mocy. Sprawdź 6 kroków: warunki pracy, wejście i wyjście, bilans prądu z rezerwą, derating, przeciążenie i zwarcie oraz diagnostykę. Dopiero wtedy masz zasilacz dobrany do aplikacji i bezawaryjną pracę szafy. Nasze testy Finder 78.J1 i 78.2E pokazały, że boost, hiccup i styk DC OK działają dokładnie tak, jak opisuje katalog, ale tylko w granicach podanych dla konkretnego indeksu. Jeśli chcesz pewnie projektować obwody zasilania i sterowania, czytać schematy i dobierać aparaturę do szafy, zajrzyj do kursu Podstawy projektowania automatyki - jak czytać schematy elektryczne. O tym, jak działa przekaźnik zasilany z tej samej szyny 24 V DC, przeczytasz w artykule Podstawy przekaźników.
