منبع تغذیه چیست؟ معرفی انواع و ویژگی آن

تامین برق مناسب و پایدار برای دستگاه ها و ماشین آلات صنعتی در صنایع مختلف، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. دستگاه هایی که برای این موضوع طراحی و ساخته شده اند، با نام ” منبع تغذیه ” شناخته می شوند و وظیفه تامین انرژی لازم را برای عملکرد صحیح و راه اندازی تجهیزات و مدار ها بر عهده دارند. هر تجهیزی که از قابلیت تامین کردن برق یک مدار برخوردار باشد را به عنوان یک منبع تغذیه می توان در نظر گرفت. اینگونه منابع انواع مختلفی داشته که در ادامه به بررسی دقیق تر انواع آن، نحوه عملکرد و کاربرد های آن خواهیم پرداخت.

منبع تغذیه چیست؟

به دستگاه های الکتریکی که برای تامین برق ماشین آلات صنعتی استفاده می شوند، منبع تغذیه می گویند. هر وسیله که ای که قابلیت تامین کردن برق یک مدار را داشته باشد، می تواند به عنوان یک منبع تغذیه در نظر گرفته شود. در بعضی از موارد، ممکن است برای تامین برق بارهای الکتریکی گوناگون از منبع تغذیه استفاده شود. منابع تغذیه بدون تنظیم، منابع تغذیه سوئیچینگ و منبع تغذیه خطی، سه نوع متداول منبع تغذیه صنعتی می باشند.

انواع منبع تغذیه

در مقدمه به این موضوع اشاره کردیم که  منبع تغذیه چیست و سه نوع منبع تغدیه وجود دارد که هرکدام متفاوت از دیگر منابع می باشند. در ادامه به معرفی بیشتر و تخصصی تر هر کدام خواهیم پرداخت.

1. منابع تغذیه بدون تنظیم

منبع های تغذیه بدون تنظیم، ساده ترین نوع ساخت را دارند و همچنین دارای ساختار محکمی هستند،اینگونه از منابع تغذیه در تابلو های صنعتی و سیستم کارخانه ها مورد استفاده قرار میگیرد. این منابع به صورت ولتاژ ثابت تولید شده و ولتاژ خروجی آن ها قابل تنظیم نمی باشد.

در زمانی که نیاز های بار و منبع تغذیه با یکدیگر مطابقت دارند، می توان به حداقل این میزان را رساند، اما اگر به اندازه کافی ولتاژ ریپل بزرگ باشد، می تواند بر دستگاه های متصل و مدارها تاثیر منفی بگذارد.

2.  منبع تغذیه dc یا خطی

یک زمانی منبع تغذیه خطی، گزینه مطلوب و مناسبی برای کاربردهای صنعتی بود. منبع های تغذیه خطی، یک نوع ولتاژ خروجی ثابت را فراهم می کنند که از جریان خروجی مستقل است. اصولا به عنوان یک منبع ولتاژ DC نیز شناخته می شوند، در حالی که دارای ولتاژ خروجی، امواج و نویز بسیار کم هستند. در هنگامی این منابع مفید هستند که سیستم یا مدار الکتریکی نیاز به برنامه هجومی بالا داشته باشد. با گذر زمان، منبع تغذیه خطی از نظر وزن، اندازه و کارایی از منبع تغذیه سوئیچینگ پیشی گرفته است.

3. منابع تغذیه سوئیچینگ

بیشتر استفاده در صنعت از منابع تغذیه سوئیچینگ است. این منابع دستگاه های کار آمد تر و کوچک تری هستند که ولتاژ ورودی AC  را می توانند به ولتاژ پایین DC تبدیل کنند. مزایای گفته شده در ارتباط با این منابع، این دستگاه را به بهترین و مناسب ترین انتخاب برای بیشتر کاربرد های صنعتی در حال حاضر تبدیل کرده است.

چگونه یک منبع تغذیه صنعتی انتخاب کنیم؟

در زمانی که صحبت از راه اندازی تجهیزات صنعتی و ماشین آلات پیچیده می شود، منابع تغذیه نقشی بسیار مهم و تاثیرگذاری دارد. ممکن است که انتخاب تغذیه مناسب برای تجهیزات صنعتی ساده باشد، اما باید گفت که واقعیت چیز دیگری است. این موضوع نیاز به درک کامل شما از منابع تغذیه و نیاز های شما دارد همانند ولتاژ تجهیزات، اندازه فیزیکی، حفاظت از ورود و …

خواندن مطلب معرفی انواع کلید های فشار ضعیف به شما پیشنهاد می شود.

اهمیت منابع تغذیه در تجهیزات صنعتی

می توان گفت قلب هر کدام از سیستم های صنعتی، منبع تغذیه آن می باشد. منابع تغذیه یک بخش حیاتی است که اغلب قابلیت اطمینان، عملکرد و طول عمر سیستم را تعیین می کند. نقش یک منبع تغذیه در یک محیط صنعتی بیشتر از یک منبع برق است و ستون فقرات تمامی ماشین آلات الکترونیکی و الکتریکی است. منابع تغذیه به شما این تضمین را می دهد که عملیات به صورت قابل اطمینان و روان ادامه یابد.

فراتر از تامین انرژی، نقش منبع تغذیه می باشد. همچنین با محافظت در برابر اضافه بار، تنظیم سطح ولتاژ و جریان و افزایش ولتاژ و نوسانات برق از تجهیزات گران شما محافظت می کند. این منبع در برابر خطاهای الکتریکی بالقوه به عنوان سنگر عمل می کند که در غیر اینصورت به ماشین آلات شما ممکن است آسیب برساند و باعث خرابی شود.

تاثیر انتخاب منبع تغذیه مناسب بر عملیات سیستم های صنعتی

انتخاب یک منبع تغدیه مناسب و خوب برای تجهیزات صنعتی، تاثیر قابل توجه و مستقیمی بر عملیات تجاری شما دارد. یک منبع تغدیه خوب، باعث تضمین تداوم عملیاتی یکپارچه شما می شود، هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد و همچنین باعث به حداقل رساندن خطر خرابی غیر متظره ماشین آلات می شود.

می توانید خرابی عملیات صنعتی خود را با انتخاب درست و دقیق مشخصات منبع تغذیه با نیازهای تجهیزات خود، به حداکثر برسانید. این مرحله لازم و ضروی است زیرا اگر منبع تغدیه شما نامناسب باشد، می تواند منجر به گرمای بیش از حد، عملکرد ضعیف، پارگی و افزایش سایش و در بدترین حالت می تواند به خرابی فاجعه بار منجر شود.

انتخاب صحیح منبع تغذیه علاوه بر مواردی که گفته شد به افزایش ایمنی در محیط صنعتی و برآورده کردن الزامات قانونی نیز کمک می کند. رعایت استانداردهای ایمنی و الکتریکی را منبع تغذیه با کیفیت خوب خود تضمین می کند و آسیب به پرسنل و خطر آتش سوزی برق را کاهش می دهد.

نکات کلیدی در انتخاب منبع تغذیه برای تجهیزات صنعتی

با توجه به موارد گفته شده، ما به چه منبع تغذیه ای نیاز داریم؟ همانطور که گفته شد، انتخاب منبع تغذیه مناسب در صنعت کلید هایی مانند کلید هوایی پارس فانال از اهمیت بالایی برخوردار است. در این بین برای انتخاب این منبع به یک سری نکات کلیدی باید توجه کنید که در ادامه به بیان این نکات می پردازیم.

1.درک نیازهای برق تجهیزات صنعتی شما

درک نیازهای برق تجهیزات صنعتی شما اولین قدم در هنگام انتخاب است. این مورد شامل تجزیه و تحلیل دقیق مشخصات الکتریکی تجهیزات از جمله جریان، ولتاژ و مصرف برق آن است. منبع تغذیه باید این قابلیت را داشته باشد تا نیاز کاربر را به صورت قابل اعتماد و مداوم برآورده کند. منبع تغذیه بالاتر از رنج مورد نیاز یا کم تر از جریان مورد نیاز مدار می تواند به نقص در عملکرد تجهیزات، ناکار آمدی و آسیب منجر شود.

2.منبع تغذیه مطابق با تجهیزات: وات، ولتاژ (ورودی/خروجی)

جریان خروجی و ولتاژ منبع تغذیه باید مطابقت با نیاز تجهیزات صنعتی شما باشد. عدم تطابق منبع تغذیه می تواند به آسیب به تجهیزات و عدم عملکرد بهینه منجر شود.

منبع تغذیه باید فرکانس ورودی و ولتاژ موجود در سیستم الکتریکی را کنترل کند. یکی از ملاحضات مهم ولتاژ خروجی و جریان خروجی منبع تغذیه است که باید توانایی تامین حداکثر توان مورد نیاز سیستم الکتریکی و یا تجهیزات صنعتی را دارا باشد.

برای تجهیزات صنعتی، 3 ورودی معمولی AC  وجود دارد که یکی از این سه مورد را باید انتخاب کنید:

• ورودی سه فاز: 340~430VAC
• ورودی جهانی: 90~26VAC
• فقط خط بالا  : 180~264VAC

3. در نظر گرفتن بارهای پیک بالا برای تجهیزات مبتنی بر موتور

تجهیزات صنعتی با موتور، اغلب در زمانی که تحت بار سنگین هستند و یا در هنگام راه اندازی، به اوج بالایی نیاز دارند؛ این به این خاطر است که برای غلبه ر اینرسی اولیه، موتور ها جریان بیشتری را می کشند.

منبع تغذیه برای اینگونه تجهیزات باید این بارهای اوج را بدوت تاثیر بر طول مر آن ها یا عملکرد آن ها تحمل کند. اگر برای حمل بار های عملیاتی استاندار واحد شما  مجهز باشد و نه بارهای اوج، می تواند باعث به خطر انداختن طول عمر منبع تغذیه شود.

4. اهمیت اندازه فیزیکی

یکی دیگر از عوامل مهم و حیاتی، انداز فیزیکی منبع تغذیه می باشد، مخصوصا در صنایعی که فضا در آن ها برتر می باشد. در داخل محفظه تجهیزات باید منبع تغذیه قرار بگیرد و فضای کافی برای نگهداری و خنک سازی باقی بماند. در چنین سناریوهایی، منابع تغذیه فشرده ترجیح داده می شوند، اما این نباید قابلیت اطمنیان دستگاه و کارای آن را به خطر بیاندازد.

5. حفاظت از ورودی: محافظت از منبع تغذیه شما در برابر عوامل محیطی

محیط های صنعتی به خاطر ویژگش خشن بودنی که دارند، می توانند برای منبع تغذیه چالش های مختلفی را ایجاد کنند. از جمله این چالش ها رطوبت، گرد و غبار، دمای شدید، مواد شیمیایی و تداخل الکترومغناطیسی است.

درجه حفاظت از نفوذ (IP) منبع تغذیه نشانه چیست؟ این درجه نشان دهنده سطح حفاظت آن در مقابل این عناصر است. معمولا برای محیط های صنعتی، رتبه IP بالاتر ترجیح داده می شود. در انتحاب این واحد ها به این موضوع فکر کنید در معرض چه چیزی واحد شما است

عوامل دیگری که در انتخاب منبع تغذیه باید در نظر گرفته شوند عبارتند از قابلیت اطمینان، راندمان، هزینه و طول عمر آن.

یک منبع تغذیه صنعتی چه ویژگی ها و پارامترهایی دارد؟

به یک سری ویژگی ها و پارامترها در زمان انتخاب منبع تغذیه باید توجه کرد که عبارتند از:

• توان نامی: به مقدار توانی که در عملیات مداوم منبع تغذیه می تواند ارائه دهد توان نامی می گویند.
• راندمان خروجی: به صورتی این منابع صنعتی طراحی و ساخته شده اند که دارای راندمان بالایی هستند که در دراز باعث عملکرد بهتر سیستم می شوند.
• قیمت مناسب: در زمان انتخاب منبع تغذیه قیمت آن از موارد حائز اهمیت بوده که بستگی به برندهای موجود در بازار می توان منبع تغذیه را تهیه کرد.
• ثبات ولتاژ خروجی: این به معنای این است که ولتاژ خروجی منبع تغذیه در دراز مدت ثابت و متغییر نباشد.
• تهویه مناسب منبع تغذیه: این منابع باید در دماهایی که در سیستم الکتریکی وجود داشته بتواند به طور مداوم کار کنند.بعضی از منابع تغذیه دارای فن بر روی خود بوده که این موضوع در عملکرد بهتر آن ها تاثیر می گذارد.
• نحوه نصب: نحوه منابع تغذیه به دو صورت انجام می شود که شامل نصب بر روی ریل مینیاتوری کلید مینیاتوری ال اس و یا قابل نصب کف سیستم الکتریکی هستند.

منابع تغذیه صنعتی برای کاربردهای صنعتی چگونه طراحی می شوند؟

برای کاربرد های صنعتی مقاوم در محیط هایی با دمای بالا و سخت، منابع تغذیه طراحی شده اند. اصولا این منابع تغذیه صنعتی به صورت فشرده هستند و از نظر دمای کارکرد مجاز، بازده، مدیریت حرارتی عملکرد خوبی خواهند داشت.

منابع تغذیه ای که از کیفیت مناسب برخوردار باشند، دارای سیستم های مدیریت حرارت هستند که در هر جهتی امکان نصب منبع تغذیه را فراهم می کند. این سیستم اجازه می دهد تا منبع تغذیه را حتی در دماهای بالاتر نیز عمل کنند. منابعی که  کیفیت پایینی دارند، خروجی ولتاژ با ثباتی نداشته و سیستم تهویه آنها نیز مناسب نمی باشد.

منابع تغذیه صنعتی چقدر قابل اعتماد هستند؟

یکی از راه هایی که می توان قابلیت اطمینان منبع تغذیه را به درستی اندازه گیری کرد، میانگین زمان بین خرابی (MTBF) است. بخش میانی طول عمر منبع تغذیه  را این اندازه گیری در نظر می گیرد.

بر اساس استانداردهای مختلفی مانند MIL HDBK 217F، SN29500 و Bellcore/Telcordia TR-332 یک MTBF  تعیین می شود. از ان جایی که در روش های محاسباتی هر استاندار متفاوت است، مقایسه  کردن مقادیر MTBF، فقط باید بین مقادیر اندازه‌گیری شده در شرایط آزمایش و استاندار مشابه انجام شود.

از مجموع مقادیر هر جزء، MTBF منابع تغذیه حالت سوئیچ محاسبه می شود. این به این معنی است که تأثیر مستقیمی بر MTBF آن، تعداد اجزای منبع تغذیه دارد.

منابع تغذیه صنعتی چگونه تست می شوند؟

از نظر قابلیت اطمینان و عملکرد، منابع تغذیه صنعتی به روش های گوناگون آزمایش می شوند و یکی از روش های محاسبه عمر تخمینی برای منابع تغذیه، تست استرس با سرعت بالا (HAST) در یک زمان 96 ساعته می باشد. در تست HAST، منبع تغذیه در یک محفظه می گیرد که به عنوان آزمایش ذخیره سازی در شرایط تشدید( دما، رطوبت و ارتعاش بالا) تنظیم شده باشد قرار می گیرد.

بعد از آن عملکرد منبع تغذیه قبل از انجام تست HAST آزمایش می شود و مقایسه با پارامترهای صفحه داده آن انجام می شود. برای محاسبه عمر کلی، تفاوت مقادیر بین عملکرد قبل و بعد تست HAST می تواند استفاده شود. سپس می توان با استفاده از آزمایش عمر یا آزمایش ذخیره سازی 1000 ساعته، نتایج این آزمایش را تایید کرد.

نتیجه گیری

در نهایت می توان اینگونه نتیجه گرفت که یکی از اجزای ضروری و مهم در هر سیستم صنعتی و الکترونیکی، منبع تغدیه است. این دستگاه ها تامین جریان و ولتاژ مناسب، امکان عملکرد پایدار و ایمن تجهیزات را فراهم می کنند. انتخاب این منبع با توجه با نیاز های سیستم، نقش کلیدی در عمر مفید و افزایش کارای دستگاه دارد. هر کدام از منابع تغذیه سوئیچینگ، DC  و بدون تنظیم برای کاربرد های متفاوت با ویژگی های خاص خود طراحی شده اند.  شناخت دقیق این منابع نه تنها باعث بهبود عملکرد دستگاه می شود، بلکه موجب کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری و صرفه جویی در مصرف انرژی نیز می شود.