Ngày 24/03/2024 11:26:22 / Lượt xem: 432 / Người đăng: biendt

Nguồn cung cấp cho ứng dụng điện áp quá độ cấp III (OVC III)

Giới thiệu

Khái niệm về cấp điện áp quá độ được sử dụng cho các thiết bị được cấp điện trực tiếp từ mạng điện thấp áp (<1000Vac). Một khái niệm tương tự cũng có thể được sử dụng cho các thiết bị được kết nối với các hệ thống khác, ví dụ như hệ thống viễn thông và dữ liệu. Cấp quá điện áp (OVC) chỉ định một mức độ quá áp tạm thời từ các nguồn như sét đánh hoặc nguồn điện không ổn định để xác định vị trí mà thiết bị điện hoặc nguồn cung điện được lắp đặt. Nó được sử dụng để đảm bảo rằng điện áp tạm thời được xác định từ phía cấp điện chính không đi qua phía cấp điện phụ mà vẫn đảm bảo mức độ an toàn đủ cao như được thể hiện trong Hình 1. Nguồn cung điện của MEAN WELL được thiết kế dựa trên OVC II của tiêu chuẩn an toàn EN60950. Gần đây, có nhiều yêu cầu hơn về OVC III từ các ứng dụng khác nhau như điều khiển công nghiệp và tự động hóa tòa nhà. Do đó, bài viết này sẽ thảo luận về nguồn cung điện nào có sẵn để lựa chọn và các lý do đằng sau điều đó.

Hình 1: Cấp quá điện áp quá độ để cung cấp mức bảo vệ an toàn

Phân loại các cấp quá điện áp

Theo tiêu chuẩn IEC 60664-1(2007) về Cách điện cho thiết bị trong các Hệ thống Điện áp thấp – Phần 1: Nguyên tắc, yêu cầu và kiểm tra:

Thiết bị có cấp quá điện áp cấp I (OVC I)

Thiết bị được kết nối với mạch trong đó được thực hiện các biện pháp để giới hạn quá áp tạm thời hoặc ngắn hạn xuống mức thấp phù hợp. Các biện pháp này cần đảm bảo rằng các quá áp tạm thời có thể xảy ra được giới hạn đủ mạnh để giá trị đỉnh của chúng không vượt quá điện áp xung định mức tương ứng trong Bảng 1. Ứng dụng điển hình là thiết bị chứa các mạch điện tử được bảo vệ ở mức này. Trừ khi các mạch được thiết kế để tính đến quá áp tạm thời, thiết bị của OVC I không thể được kết nối trực tiếp vào lưới điện cung cấp.

Thiết bị có cấp quá điện áp cấp II (OVC II)

Đây là thiết bị tiêu thụ năng lượng được cung cấp từ lắp đặt cố định. Ứng dụng điển hình là các thiết bị, dụng cụ di động và các tải tương tự trong hộ gia đình. OVC II thường được kết nối với ổ cắm hoặc ổ cắm điện tại nhà hoặc nhà máy như được thể hiện trong Hình 2. Nếu các thiết bị như vậy phải tuân thủ các yêu cầu đặc biệt về độ tin cậy và khả dụng, thì quá độ điện áp cấp III nên được áp dụng.

Thiết bị có cấp quá điện áp cấp III (OVC III)

Đây là thiết bị trong các lắp đặt cố định và trong các trường hợp nơi độ tin cậy và sẵn có của thiết bị phải tuân thủ các yêu cầu đặc biệt. Ứng dụng điển hình là công tắc lắp đặt cố định và thiết bị cho việc sử dụng công nghiệp với kết nối lâu dài đến cố định.

Thiết bị có cấp quá điện áp cấp IV (OVC IV)

Ứng dụng điển hình là bộ đo điện và thiết bị bảo vệ quá dòng điện quá độ.

Bảng 1 cho thấy mức điện áp tạm thời hoặc điện áp xung định định mức cho OVC III là 4000V, xem xét mạng điện 230Vac ở châu Âu trong khi mức độ cho cùng một danh mục chỉ là 2500V ở Bắc Mỹ nơi mạng điện là 120Vac. Điều này cho thấy nguồn cung điện dưới cùng một danh mục quá áp có thể tuân thủ tiêu chuẩn Châu Âu có thể tuân thủ với Bắc Mỹ miễn là xung điện áp định mức nghiêm ngặt hơn được áp dụng. Đáng lưu ý ở đây là xung điện áp định mức không phải là điện áp chịu được hoặc điện áp cách điện được chỉ định trong tài liệu kỹ thuật của nguồn cung điện mặc dù có một mối quan hệ toán học √2 giữa chúng, nghĩa là 4000V điện áp xung định mức là bằng với 2800V điện áp chịu được. Bảng 1 chỉ hiển thị mức cho cách điện cơ bản. Trong trường hợp nguồn cung điện được thiết kế để có cách điện gấp đôi hoặc cách điện củng cố, điện áp nên xem xét cao hơn một cấp. Hơn nữa, nguồn cung điện với OVC III tương thích xuống với OVC II, I và môi trường.

Bảng 1: Điện áp xung danh định cho thiết bị kết nối trực tiếp nguồn lưới thấp (IEC 60664-1)

Hình 2: Cách điện cấp quá điện áp (OVC)

Ứng dụng của cấp điện áp quá độ III (OVC II) trong bộ nguồn

Với việc ngày càng tăng nhu cầu mới của công nghiệp 4.0, một số sản phẩm điều khiển robot để đáp ứng tiêu chuẩn IEC60204-1 cần có một bộ biến áp AC bổ sung nối tiếp giữa lưới điện và nguồn cung điện như được thể hiện trong Hình 3.

Hình 3: OVC II hoặc III nguồn cung cấp cho ứng dụng Robot

Tuy nếu nguồn cung điện chính nó có thể đáp ứng yêu cầu OVC III, thì bộ biến áp AC có thể được loại bỏ trong khi hệ thống vẫn tuân thủ các yêu cầu của tiêu chuẩn IEC60204-1, điều này không chỉ tiết kiệm không gian và trọng lượng trong hệ thống, mà còn giảm chi phí tổng thể của sản phẩm để tăng tính cạnh tranh của sản phẩm cuối cùng.

Một ứng dụng khác cho nguồn cung điện OVC III là sử dụng cho thiết bị công nghiệp hoặc lắp đặt lâu dài đến cố định của thiết bị.

Một số tiêu chuẩn/norms khác yêu cầu OVC III là:

IEC/EN50178:  Electronic equipment for use in power installations

IEC 60204-1: Safety of machinery – Electrical equipment of machines – Part 1: General requirements

IEC 62103: Electronic equipment for use in power installations (replaced by IEC 62477-1)

IEC/EN62477-1: Safety requirements for power electronic converter systems and equipment – Part 1: General

Mean Well sự lựa chọn nguồn cung cấp có cấp điện áp quá độ III (OVC II)

MEAN WELL cung cấp một loạt rộng các nguồn cung điện OVC III đã được chứng nhận với tiêu chuẩn EN61558-1, mặc dù báo cáo CB hiện tại chưa được nêu rõ trực tiếp. Theo phiên bản hiện tại của tiêu chuẩn IEC 61558-1: 2005 + AMD1: 2009, đã ghi rõ rằng khoảng cách trượt, khoảng cách xóa và khoảng cách thông qua cách điện được quy định dựa trên yêu cầu OVC III trong trường hợp nguồn cung điện có cách điện gấp đôi hoặc cách điện củng cố giữa phần cấp và phần phụ như được trích dẫn trong Hình 4. Phiên bản tiếp theo (phiên bản thứ ba) của IEC 61558-1 sẽ rõ ràng quy định sự khác biệt kiểm tra OVC giữa các loại để cải thiện thông tin được cung cấp bởi phiên bản tiêu chuẩn hiện tại. Tuy nhiên, rõ ràng rằng nguồn cung điện phù hợp theo EN61558 tuân thủ các yêu cầu OVC III theo tiêu chuẩn hiện tại.

Hình 4: Nguồn cung điện với cách điện gấp đôi hoặc cách điện tăng cường giữa phần cấp và phần phụ sẽ đáp ứng thiết kế OVC III theo văn bản được trích dẫn từ tiêu chuẩn IEC 61558-1: phiên bản 2.1 năm 2009.

Các sản phẩm trong họ sản phẩm đã nhận được sự chấp thuận theo tiêu chuẩn EN61558-1 bao gồm: LRS-35/50/75/100/150/150F, RSP-75/100/150, HDR-15/30/60/100, KNX-20E. Thông số kỹ thuật của sản phẩm được thay đổi và bổ sung để hiển thị thông tin về OVC III như được thể hiện trong Hình 5. Dòng sản phẩm OWA không có thay đổi về thông số kỹ thuật sản phẩm là vì chúng được thiết kế như sản phẩm hoàn chỉnh với ổ cắm AC. Do đó, việc áp dụng OVC II nói chung là đủ.

Hình 5: Kỹ thuật cho nguồn cung cấp OVC III

Thông số kỹ thuật sản phẩm cập nhật chỉ ra rằng nguồn cung điện đáp ứng các yêu cầu của OVC III cho một độ cao lên đến 2000m, trong khi nó quay trở lại OVC II trong trường hợp vượt quá 2000m. Mặc dù sản phẩm đã đủ khe hở không khí cho 5000m (tăng 1.48 lần so với 2000m), nhưng sản phẩm cũng cần phải chịu kiểm tra điện áp xung tương ứng theo tiêu chuẩn IEC61558. Điện áp kiểm tra tối đa dưới OVC III chỉ được cung cấp và kiểm tra đến 2000m và tiêu chuẩn không chỉ định điện áp kiểm tra trên 2000m. Do đó, cần phải giảm xuống OVC II (điện áp xung kiểm tra thấp hơn) khi vận hành nguồn cung điện vượt quá 2000m để điện áp xung yêu cầu tương ứng sẽ không bao giờ vượt quá điện áp xung thực tế đã kiểm tra do hệ số độ cao.

Nguồn cung cấp OVC II cho ứng dụng OVC III

Một nguồn cung điện không có chứng chỉ an toàn EN61558-1 làm thế nào có thể được sử dụng trong ứng dụng OVC III? Có hai giải pháp: 1) Sử dụng một bộ biến áp AC trước nguồn cung điện OVC II để tăng khe hở không khí tương ứng; 2) Sử dụng một bộ bảo vệ/sốc phản lực phù hợp. Ví dụ, sử dụng bộ bảo vệ/sốc phản lực loại 2/3* phía trước để kiểm soát mức điện áp xung đầu vào để các nguồn cung điện sau có thể đạt được tiêu chuẩn OVC II. Mặc dù cả hai giải pháp đều sẽ tăng chi phí và không gian thiết bị, tuy nhiên vẫn có thể là một giải pháp chấp nhận được dưới sự xem xét của hệ thống.

Kết luận

Nguồn cung điện được thiết kế theo quy định an toàn EN61558-1 là phù hợp cho các ứng dụng OVC III. So với giải pháp trước đó, lợi ích của việc sử dụng nguồn cung điện OVC III là kích thước và chi phí của hệ thống cuối cùng có thể được giảm thêm và do đó tăng tính cạnh tranh trên thị trường. Dải sản phẩm OVC III hiện tại bao gồm: LRS-35/50/75/100/150/150F, RSP-75/100/150, HDR-15/30/60/100, KNX-20E, dòng sản phẩm OWA (mặc dù không được hiển thị với thông số kỹ thuật). Trong khi đó, MEAN WELL sẽ tiếp tục đảm bảo tuân thủ quy định về thiết kế OVC III cho các sản phẩm mới được phát triển để tăng cường mức độ tích hợp hệ thống và cung cấp một loạt rộng các sản phẩm trong ngành nguồn cung cấp điện tiêu chuẩn.

(Bài viết được dịch từ hãng Mean Well)