Parallell og redundans kobling av strømforsyninger - Hva er forskjellen?

Hvis du trenger mer total effekt for systemet eller maskinen din, eller ønsker å sikre en pålitelig drift uten avbrudd av systemet. Da kan vanlige løsninger som parallell kobling eller etablering av et redundant strømforsyningssystem være aktuelt. I denne INSPO artikkelen vil du lære mer om definisjonen, forskjellene og riktig bruk av begge systemtypene.

Få mest mulig ut av systemet versus minimering av nedetid

Ved å koble to eller flere strømforsyninger av samme type i parallell, deler de lasten av et system eller en maskin mellom seg. Parallell kobling gjør det mulig med høyere total effekt. Et redundant strømforsyningssystem øker derimot påliteligheten til systemet eller maskinen. Her installeres ekstra strømforsyninger i maskinen eller systemet som reserve. Hvis en av strømforsyningene svikter, opprettholder de gjenværende strømforsyningene driften av systemet. Redundansmoduler beskytter mot tilbakeføring av strøm til en mulig kortsluttet strømforsyningsutgang.

Mer total effekt - Hvordan fungerer en parallell kobling?

Ved å bruke strømforsyninger i parallell, leveres laststrømmen som kreves av systemet eller maskinen felles av flere strømforsyninger.

Hvilke typer parallell kobling finnes for strømforsyninger?

Generelt kan strømforsyninger som kan kobles i parallell, klassifiseres i to grupper: strømforsyninger med og uten lastfordeling. I tilfelle strømforsyninger uten lastfordeling, er det ikke mulig å sikre en balansert strømfordeling. Dette kan føre til overbelastning og overoppheting av en strømforsyning, som kan utvikle seg til en feil på enheten.

Strømforsyninger med lastfordeling sikrer derimot en balansert strømfordeling. Dette forhindrer overbelastning av en eller flere enheter. Det kan gjøres forskjell mellom aktiv og passiv lastfordeling. Ved aktiv lastfordeling sikrer tilkoblede kontrollkretser nøyaktig synkronisering av utgangsspenningsnivåene mellom strømforsyningene. Dette er imidlertid svært komplekst og følsomt for interferens. Hvis en 100% balansert fordeling ikke er avgjørende, kan passiv lastfordeling brukes. Her er utgangsspenningene innstilt for å være så sammenfallende som mulig. Når utgangsstrømmen øker (fra tomgangsspenning til full last), reduseres utgangsspenningen (skånende karakteristikk). Hvis en strømforsyning faller under utgangsspenningen til den andre, trer den andre enheten til. Se figur 2.

Kunnskap

Enkel parallellkobling strømforsyninger fra Puls

Figur 1: Enkel parallell kobling av 2 strømforsyninger.

Passiv lastfordelning strømforsyninger fra Puls

Figur 2: Passiv lastfordeling med skrånende karakteristikk

Jo mer samsvarende strømforsyningene er innstilt, jo mer balansert er strømfordelingen - for eksempel i en 40 til 60% ratio. Imidlertid vil en helt balansert 50 til 50% fordeling ikke oppnås her.
Passiv lastdeling er pålitelig og billig. For mange systemer og maskiner er denne driftsmodusen absolutt tilstrekkelig. PULS spesialiserer seg derfor på passiv lastdeling for de fleste strømforsyningsenheter med parallellfunksjonalitet.

Hvordan setter jeg opp en parallell kobling riktig?

For å oppnå en balansert belastning mellom strømforsyningene som er tilkoblet i parallell, må utgangsspenningene stilles inn så presist som mulig til samme verdi. Hver strømforsyningsprodusent designer sin utgangskrets annerledes. Det anbefales derfor å bruke identiske strømforsyningsenheter av samme merke. Dette muliggjør pålitelige justeringer og forhindrer uforutsette problemer under drift.
For å minimere risikoen for overoppheting av enheter, må strømforsyninger plasseres ved siden av hverandre og ikke monteres oppå hverandre. Ta hensyn til spesifikasjonene om minsteavstanden mellom enhetene i henhold til installasjonsmanualene.

Høyere tilgjengelighet - Hva er et redundant strømforsyningssystem?

I et redundant strømforsyningssystem brukes det flere strømforsyninger enn det som faktisk kreves for å levere belastningen. Enhetene deler den totale belastningen mellom seg selv (= parallell kobling). Hvis en av dem svikter, bæres den totale belastningen av de gjenværende strømforsyningene. Hvis den defekte strømforsyningsenheten har en kortslutning i prosessen, beskytter en redundansmodul den mot å mates tilbake i kortslutningen.
Denne pålitelige strømforsyningen sikrer dermed høy tilgjengelighet for maskinen eller systemet. Redundante strømforsyningssystemer brukes spesielt når et strømforsyningsfeil er uakseptabelt.
En applikasjon er i bilindustrien, der kostnaden for en produksjonsstans langt overstiger kostnaden for å sette opp et redundant strømforsyningssystem fra begynnelsen. Et annet eksempel er matindustrien: På grunn av hygieneregler må systemer som har stoppet, rengjøres helt før de kan settes i drift igjen. Dette vedlikeholdet er tidkrevende og kostbart og kan unngås med et redundanssystem.

hvilke typer redundans finnes det?

Det finnes flere typer redundans å velge mellom. Noen av de vanligste er 1+1 og N+1 redundans.

1+1 redundans

1+1 redundans krever tre komponenter: to identiske strømforsyninger og en redundansmodul.
Strømforsyningene deler belastningsstrømmen mellom seg. Hvis den ene av de to strømforsyningene svikter, tar den andre over 100% av den totale belastningen som skal leveres. For en belastningsstrøm på 10 A, trenger du to 10 A strømforsyninger.
Du kan sette opp dette 1+1 redundanssystemet med to CP10.241 strømforsyninger og en YR20.242 redundansmodul.

N+1 redundans

Ved N+1 redundans er én strømforsyning installert som reserve i tillegg til de nødvendige strømforsyningene (N = antall).
For en total belastning på 60 A, for eksempel, kreves det tre 20 A strømforsyninger. I dette tilfellet deles lasten på fire 20 A-enheter (ved 15 A hver). Hvis en strømforsyning svikter, kan de tre gjenværende strømforsyningene fortsatt levere den totale belastningen.
Du kan sette opp dette N+1 redundanssystemet med fire CP20.241 strømforsyninger og to YR40.241 redundansmoduler.

Redundans kobling strømforsyninger fra Puls

1 + 1 redundans

N + 1 redundans

I et redundanssystem for strømforsyning må du også følge reglene for parallellkobling som ble nevnt tidligere. Med N+1 redundans bør du kun bruke strømforsyninger som er tillatt å bruke i parallell. Når det gjelder 1+1 redundans, kan den totale belastningen leveres av en enkelt enhet, derfor blir en enkelt enhet aldri overbelastet. Av denne grunn kan strømforsyninger som ikke er eksplisitt merket som parallell-kompatible også brukes for 1+1 redundans.

Hva bør du være oppmerksom på når du bruker redundans?

For at det redundante strømforsyningssystemet skal tjene sitt formål, bør hver strømforsyning tilkobles forskjellig AC-kilder. Dette forhindrer total svikt i tilfelle feil på inngangssiden. Men en separat AC-strømforsyning er ofte vanskelig å implementere i kontrollskapet.
Et redundanssystem bør også gi en måte å overvåke strømforsyningene på. I tilfelle feil sender et eksternt signal en alarm til f.eks. en PLS som informerer vedlikeholdsteamet. Teknikeren kan deretter raskt erstatte den defekte strømforsyningen uten nedetid. Denne sømløse overvåkingen av enhetene muliggjør jevnt vedlikehold.

Konklusjon

En parallell kobling av strømforsyninger brukes primært for å øke den totale strømmen. Her gir strømforsyninger den nødvendige lasten som kreves for å drive en maskin eller et system sammen.
Et redundant strømforsyningssystem fokuserer på påliteligheten til strømforsyningen. I dette tilfellet gir flere strømforsyninger sammen strøm til en maskin eller et system. I motsetning til parallell tilkobling, kan den totale belastningen i et redundant system leveres uten avbrudd, selv om en strømforsyningsenhet svikter. For å oppnå dette brukes flere strømforsyninger enn det som faktisk kreves for laststrømmen. Redundansmoduler beskytter mot tilbakeføring til en mulig kortsluttet strømforsyningsutgang. Denne løsningen brukes når nedetid må unngås.
Ikke nøl med å kontakte oss for ytterligere informasjon.