DINレール電源のためのRECOMのインテリジェントな障害対応戦略

RECOM RACPRO electronic fuse modules for industrial power systems
スイッチモードチャネル保護:24VのDINレール制御盤には、幅広い産業用アプリケーションにおいて極めて重要な電源および電子ヒューズ(e-fuse)保護機器が搭載されています。電力供給の品質と信頼性は、システムにおける不可欠な要素です。しかし、保護が必要となるのは個々の電源故障だけではありません。1つの機器の故障が制御盤内の他の部分に影響を与えるのを防ぐことも、同様に重要です。システム内の障害が、制御盤全体の安定性を損なうことがあってはなりません。

制御盤内のモジュールから電力を供給されている1つの機器に重大な障害が発生した場合、適切に設計されたシステムは、システムの安定性を維持し、障害を影響を受けた電源内に封じ込めます。RACPRO1 DINレール電源は一般に、45℃で120%の電力余裕と、最大5秒間の150%パワーブースト性能を備えるように設計されています。これらは、高速ヒューズトリップ機能を備えており、迅速な障害対応と、電源および負荷の両方に対する保護性能を向上させています。

DINレール電源:直接比較

RECOMは、自社のRACPRO1 DINレール電源およびe-fuseを、他の主要メーカー2社(メーカーAおよびメーカーBと表記)の製品と比較しました。テストでは、短絡、過負荷、および容量性起動条件を対象としました。

短絡保護性能

適切な保護がない場合、短絡障害は連鎖的な影響を及ぼし、制御盤全体にわたるシステム規模の障害を引き起こす可能性があります。
電源出力のオシロスコープのリップル
図1:メーカーAの機器は、すべての出力でリップルを示しました
直接比較テストにおいて、RECOMは、メーカーAの機器が組み込まれた制御盤内での短絡が、すべての出力において電圧スパイクとリップルを引き起こすことを確認しました。RECOMのe-fuseは、他のチャネルの動作に影響を与えることなく、障害の発生したチャネルを分離します
電圧崩壊を示すオシロスコープ
図2: メーカーBの機器は完全な電圧崩壊を示しました。
メーカーBの機器を使用した同じテストでは、完全な電圧崩壊が発生し、すべてのチャネルがシャットダウンしました。 この事象が繰り返された後、1つのチャネルが恒久的な損傷を受けました。
チャネル障害の分離を示すオシロスコープ
図3:RECOMのRACPRO1では、影響を受けたチャネルのみが遮断されました
RECOMのRACPRO1機器は障害を隔離しました。 影響を受けたチャネルのみがシャットダウンし、他のチャネルでは電圧降下やリップルは発生しませんでした。

過負荷保護性能

この一連のテストでは、4つの出力にそれぞれ8Aの負荷をかけ、合計32Aにすることで、20A電源の過負荷障害をシミュレートしました。RACPRO1ユニットは、出力の優先順位を設定するように構成することができます。このシナリオでは、過負荷状態は最も優先順位の低い出力にのみ影響を与えます。 RACPRO1は予測不可能な反応をするのではなく、電力を能動的に管理することでダウンタイムを削減し、機器の不安定な動作を防止します。

メーカーAとメーカーBのどちらの製品もチャネルの優先順位付けはできません。このテスト条件下では、どちらも同じ結果、つまりランダムなチャネルがシャットダウンするという予測不可能な障害をもたらしました。

容量性起動と突入電流

容量性負荷は、起動時に大きな突入電流を引き込む可能性があります。 高い突入負荷に対する保護がない場合、電源が十分に調整されていない電力を供給したり、過負荷により障害が発生したり、回路ブレーカーがトリップしたりすることがあります。 RACPRO1は真の定電流モードで動作します。 定電流により起動時の負荷が制御されます。 RACPRO1はアンペアあたり最大4mFの容量に対応し、最大100msの適応型起動延長機能を備えています。

容量性負荷テストでは、40mFの静電容量と10Aの追加負荷を使用しました。RACPRO1-4SPは、このテスト条件下で、他のチャネルに影響を与えることなくスムーズな立ち上がりを実現しました。
障害のないスムーズな電圧の立ち上がり
図4:RACPRO1のスムーズな立ち上がりは、他のチャネルに影響を与えませんでした
RACPRO1は、電源の電流制限を超えることなく、直線的な電圧の立ち上がりを実現します。
大きなリップルを伴う電源障害
図5:メーカーAの機器では、障害または大きなリップルが発生しました
メーカーAの機器は、突入負荷期間全体にわたって大きなリップルを示しました。 メーカーBの機器は、わずかな容量性負荷でも故障しました。

RECOMのインテリジェントな障害保護戦略

最大6.4秒まで再試行間隔を延長するヒカップ保護のタイミング
図6: シンプルなデイジーチェーン接続と負荷配
RACPRO1に組み込まれたRECOMの対障害戦略は、熱ストレスを最小限に抑え、チャネル間での障害の連鎖を防ぎ、結果的にシステムの寿命と平均故障間隔(MTBF)を延ばします。

3つの柱は次のとおりです:

  • 短絡の即時分離
  • 過負荷状態での優先順位に基づくシャットダウン
  • 最大6.2秒のヒカップモードによる適応型再起動
さらに、真の定電流設計により、高容量の突入負荷などの動作条件が障害につながるのを防ぎます。これらのモジュールはデイジーチェーン接続や順次起動構成が可能であり、RACPRO1は安定性と拡張性に優れた制御盤アーキテクチャの基盤となります。
簡素化されたデイジーチェーンと配線の複雑さの軽減を示すDINレール配電の比較
図7: シンプルなデイジーチェーン接続と負荷配線

要約: 制御盤のシステム安定性

RACPRO1シリーズは、単なるe-fuseの役割をはるかに超え、予測可能で高い耐障害性を備えたシステム動作を実現するために設計されたインテリジェントな配電ユニットとして機能します。定電流起動、チャネルの優先順位付け、保証された選択遮断、そして真のチャネル間障害分離により、RACPRO1はすべての負荷が期待通りに動作することを保証します。
RACPRO AC/DC電源と組み合わせたインテリジェントe-ヒューズソリューション。
アプリケーション
  Series
1 RECOM | RACPRO1-4SP Series | AC/DC, DIN-Rail, 4 Channels Output
Focus
  • Push-in connectors for tool-less wiring
  • Start-Up delay adjustable by switch
  • NEC Class 2 limit switchable (for 5A module)
  • Adjustable power limit & load indication by LED