전원 공급장치의 첨두 부하 - 용량과 지속 시간

전원 제어 시스템 주요 이미지
전원 공급장치를 선택할 때는 단순히 정격 출력이 예상 부하보다 크다는 것을 확인하고 “이것으로 충분하다”라고 생각하시면 안 됩니다. 예상 부하는 전체 중 일부에 불과합니다. 대부분의 응용 분야에는 일반 부하, 최대 부하, 그리고 일반 부하와 최대 부하 모두를 초과하는 단기간 첨두 부하가 있습니다. 이를 수용하기 위해 전원 공급장치는 제한된 시간 동안 최대 정격을 초과하는 첨두 부하를 공급할 수 있습니다. 전원 공급장치의 효율성은 낭비와 열 발생을 최소화하여 에너지 소비를 줄이고 전반적인 성능을 향상시키기 때문에 매우 중요합니다.

전원 공급장치 환경

AC/DC와 DC/DC 전원 공급장치는 모두 주위 온도, 습도, 입력 스파이크, 출력 스파이크 등, 전원 출력 능력에 영향을 미칠 수 있는 여러 조건을 충족하도록 설계됩니다. 전원 공급장치에서는 효과적인 에너지 관리가 중요하며, 에너지 절약의 중요성이 강조됩니다. 최대 정격 작동 조건에서 공급장치는 즉시 정격 출력을 제공해야 하며, 듀티 사이클 정격이 허용하는 한 해당 출력을 계속 제공해야 합니다.

안전한 온도를 보장하고 성능 및 안정성을 유지하려면 전원 공급장치의 작동을 모니터링해야 합니다. 그러나 대부분의 부하는 일정한 전력 소비로 작동하지 않습니다. 모터의 기계적 부하, 역기전력, 돌입 전류, 가동 부하 스파이크는 모두 부하 변동에 영향을 미칩니다. HVAC 시스템은 에너지 소비와 기본 부하 수요에 큰 영향을 미치므로 효율적인 업그레이드 및 개보수의 필요성이 강조됩니다.

첨두 부하 고려

대부분의 전원 공급장치는 특히 전력 소비가 급증하는 고수요 기간에 정격 최댓값보다 높은 규제 전류를 공급할 수 있습니다. 그러나 부품이 과열되기 시작하여 결과적으로 열적 손상의 위험이 있습니다. 그러므로 공급장치는 종종 정격 연속 부하와 함께 첨두 부하 사양을 명시합니다. 작동 조정을 통해 첨두 부하를 관리하는 것은 서비스를 유지하고 비용을 통제하는 데 중요합니다. 첨두 부하를 고려할 때 중요한 다른 두 가지 요소는 첨두 부하의 최대 지속 시간과 첨두 간 냉각 시간입니다.
첨두 부하 지속 시간 및 사이클 시간 그래프
그림 1. RECOM RACPRO1-T480 시리즈 DIN 레일 전원 공급장치의 첨두 부하 지속 시간 및 사이클 시간 그래프
엔지니어는 공급장치를 설계할 때 예상 작동 환경을 살펴보고, 첨두 부하를 수용하기 위한 여유 용량 또는 정격 출력 이상의 초과 용량을 설계합니다. 여유 용량은 일시적인 부하 스파이크를 수용하기 위해 짧은 기간 동안 사용할 수 있습니다. 첨두 수요는 사용 시간에 따른 가격 책정 및 부하 관리 전략에 영향을 미치므로 소비자가 전력 소비 습관을 변경하도록 유도합니다. 이는 사용자에게 부과되는 첨두 수요 요금으로 인해 재정적인 문제를 초래할 수 있습니다. 고첨두 전력 응용 분야에서 전원 공급장치의 성능은 이 기간에 전력망 부담을 줄이는 데 필수적입니다.

첨두 부하 용량이 적절하면 더 작고 저렴한 공급장치가 설치 수명 동안 안정적으로 작동할 수 있습니다. 그림 1은 RACPRO1-T480 시리즈 AC/DC DIN 레일 전원 공급장치의 첨두 부하 용량(“부스트 전력”이라고도 함)을 나타낸 것입니다. 제품 데이터 시트의 그래프는 두 가지 다른 첨두 부하 용량을 보여줍니다.

첫째, 공급장치는 20밀리초 동안 장치 정격 출력의 250%에 해당하는 첨두 전력을 공급할 수 있습니다. 차트는 150% 이상(보라색으로 표시)이 되면 퓨즈 트립 조건이 쉽게 발생할 수 있다고 경고합니다. 공급장치 최대 정격 부하의 최대 150%까지의 첨두 펄스는 7.5초 동안 안정적으로 작동합니다.

차트를 자세히 살펴보면, 최대 지속 시간의 첨두 부하 이후 52.5초 동안 부하가 100% 이하로 떨어져야 한다는 것을 알 수 있습니다. 첨부 부하는 60초마다 발생할 수 있으며, 250%에서 20밀리초 또는 150%에서 7.5초 이상 지속될 수 없습니다. 250%에서 듀티 사이클은 0.03%, 150%에서 듀티 사이클은 12.5%입니다.

복수 첨두 부하

특정 응용 분야에서는 여러 개의 첨두 부하를 발생시킵니다. 예를 들어 컨베이어 모터는 일정한 부하로 작동하지만, 간헐적인 과부하에 반응할 때는 첨두 부하로 작동할 수 있습니다. 배터리는 저수요 기간에 전기를 저장하고 필요할 때 이를 공급하여 첨두 수요 기간에 전력망을 안정시키는 데 중요한 역할을 합니다.

여러 개의 첨두를 위한 공급장치를 선택할 때, 듀티 사이클(첨두 간 시간)은 첨두 부하 값만큼 중요합니다. 또한 V2G(차량-전력망) 기술은 전기차가 분산형 에너지 저장 장치로 기능할 수 있도록 하여 첨두 부하 관리 및 전력망 안정성을 향상시키므로 이러한 맥락에서 매우 중요합니다. 평균 전력의 개념은 여기에도 적용됩니다. 많은 상황에서 필요한 평균 전력은 일반적으로 첨두 수요보다 훨씬 더 낮습니다. 따라서 안정성을 저해하지 않으면서도 더 작고 비용 효율적인 전원 공급장치를 제공할 수 있습니다.

요약

정격 부하는 전원 공급장치가 환경적 한계 내에서 작동하면서 중단 없이 공급할 수 있는 최대 전력량입니다. 첨두 부하는 공급장치를 손상하거나 수명 기대치에 영향을 미치지 않고 공급장치가 공급할 수 있는 최대 전략입니다. 이는 최대 연속 부하의 2~3배가 될 수 있으며, 첨두 전력의 최대 지속 시간과 듀티 사이클에 따라 달라집니다. 첨두 부하는 가동 시 돌입 전류, 모터 시작 전류 급증, 일정한 전력 소비를 초과하는 전력 부하에서 발생할 수 있는 비정상적인 조건에서 비롯됩니다. 전원 공급장치는 첨두 부하를 처리하도록 설계되었으므로 더 작은 공급장치도 장기간 안정적인 서비스를 제공할 수 있습니다.

시스템 설계자는 장비 연속 부하뿐만 아니라 첨두 부하, 첨두 부하 지속 시간, 첨두 간 시간도 전원 공급장치와 일치시켜야 합니다. 공급 및 부하 장치 데이터 시트에 시간이 더 걸릴 수 있지만, 이러한 정보는 수명 기대치와 안정성에 중요합니다. 에너지 효율적인 가전제품은 에너지 소비를 관리하고 첨두 부하 수요를 줄이는 데 중요한 역할을 합니다.
용도
  Series
1 AC/DC, 480 W, Single Output, DIN-Rail RACPRO1-T480 Series
Focus 신규
  • Slim Design (52mm) with 25° Push-In connectors
  • Fast tool-less mounting and demounting
  • PFC >0.9 and Active Inrush Current Limitation
  • DC-Input Range 430V to 815V/850V 10s