Moduł MZ-01 służy do zasilania urządzeń elektronicznych wymagających niestabilizowanego napięcia dużej mocy. Głównym zastosowaniem jest zasilanie sterowników silników krokowych jak i elementów peryferyjnych stosowanych w systemach sterowania CNC. Posiada niestabilizowany zasilacz stopni końcowych oraz oddzielny stabilizowany 5 i 12 V. Przystosowany jest do współpracy z transformatorami o mocy znamionowej do 500W. Moduł posiada sygnalizację obecności każdego z napięć diodami LED. Urządzenie dostarczane jest bez transformatora zasilającego, który to dobieramy według własnych potrzeb.

Podstawowy blok MZ-01 wykonany jest na podstawie ogólnodostępnej aplikacji zasilacza niestabilizowanego. Składa się on z dwóch mostków prostowniczych KBU10M o parametrach 10A i maksymalnym napięciu 1000V oraz czterech kondensatorów filtrujących połączonych równolegle o pojemności 4700 µF/50V. Drugi blok niskonapięciowy wykonany jest z transformatora TS 15/A zasilanego przez bezpiecznik topikowy 0,5A, mostka prostowniczego o prądzie 1A i maksymalnym napięciu 1000V, kondensatorów filtrujących i dwóch stabilizatorów scalonych z serii 78XX. W obwodzie wejściowym stabilizatorów wykorzystano filtr składający się z kondensatora 470µF na napięcie 25V, zaś w obwodzie wyjściowym, kondensatorów 100µF na napięcie 25V. Układ połączeń wykonany został na podstawie noty aplikacyjnej producenta. Do wykonania połączeń z urządzeniami zewnętrznymi wykorzystano złącza typu ARK 1,5 mm² o maksymalnym napięciu 250V i prądzie przewodzenia 16A. Elementy elektroniczne narażone na wzrost temperatury struktury wewnętrznej umieszczone są na radiatorach aluminiowych. Komponenty, z których wykonany został moduł MZ-01 spełniają dyrektywę RoHS Unii Europejskiej (Restriction of use of certain Hazardous Substances) dotyczącą ochrony środowiska naturalnego. Urządzenie wykonuje się w technologii bezołowiowej. Spoiwo użyte do montażu urządzenia zawiera 99% cyny i 1% miedzi.

Zalety modułu zasilacza MZ-01:

  • wysoka wydajność,
  • niski koszt,
  • małe wymiary,
  • zasilanie 230 V AC, 50 Hz,
  • możliwość podłączenia transformatora o napięciu wyjściowym do 35VAC,
  • wyjściowy prąd 2 x 7A,
  • dodatkowy zasilacz niskonapięciowy.

Dane techniczne modułu zasilacza MZ-01

Parametry elektryczne modułu

Napięcie zasilania modułu 230 V AC, 50 Hz
Maksymalne napięcie wejściowe
(wyjściowe AC transformatora podłączonego do modułu)
35 VAC
Maksymalny prąd uzwojenia transformatora
- jedno uzwojenie
- dwa identyczne uzwojenia


7 A
2 x 7 A
Napięcie wyjściowe zasilacza stabilizowanego 5 V, 12 V + 10%
Maksymalny prąd zasilacza stabilizowanego
(wyjście 5 i 12 V mają obciążalność 1A każde, ale suma ich prądów nie może przekroczyć 1 A)
1 A

Parametry eksploatacyjne

Chłodzenie Pasywne lub wymuszony obieg
Środowisko Miejsce Unikać kurzu, oleju i gazów powodujących korozję
Temperatura otoczenia 0°C - 50°C
składowania 0°C - 50°C
Wilgotność 30% - 75% RH (bez kondensacji)

Parametry mechaniczne

Wymiary [mm] Długość 112
Szerokość 102
Wysokość 45 (wysokość zależna jest od zastosowanych kondensatorów 4700µF)
Waga [kg] ~ 0,645

Wymiary z tabeli zaznaczono na rysunku poniżej:

Budowa (opis złącz) modułu zasilającego MZ-01

Piny złącza zasilającego P1

PINFunkcja
N L Wejście zasilania 230VAC, 50Hz uniwersalnego modułu zasilającego. N-przewód neutralny, L-przewód fazowy.
L N Wyjście zasilania 230VAC, 50Hz do zewnętrznego transformatora części wysoko-prądowej uniwersalnego modułu zasilającego. L-przewód fazowy, N-przewód neutralny.
*AC Wejście pierwszego uzwojenia z zewnętrznego transformatora części wysoko-prądowej. Pin oznaczony kropką jest to początek uzwojenia.
*AC Wejście drugiego uzwojenia z zewnętrznego transformatora części wysoko-prądowej. Pin oznaczony kropką jest to początek uzwojenia.

Piny złącza wyjściowego części wysoko-prądowej P2

PINFunkcja
- Wyjście. Masa zasilania części wysoko-prądowej. Wszystkie piny oznaczone znakiem „-” podłączone są równolegle.
+ Wyjście. Plus zasilania DC części wysoko-prądowej. Wszystkie piny oznaczone znakiem „+” podłączone są równolegle.

Piny złącza dodatkowego zasilacza niskonapięciowego P3

SygnałFunkcja
-12V+ Wyjście dodatkowego zasilacza niskonapięciowego 12VDC. „+” oznacza wyjście układu, „-” to masa.
+5V- Wyjście dodatkowego zasilacza niskonapięciowego 5VDC. „+” oznacza wyjście układu, „-” to masa.

Diody sygnalizacyjne

Diody sygnalizują stan pracy zasilacza. Każda z trzech czerwonych diod sygnalizuje obecność poszczególnych napięć (5V, 12V i wysokie zależne od zastosowanego transformatora).

Opis budowy uniwersalnego modułu zasilającego MZ-01

Eksploatacja modułu zasilacza MZ-01

Podłączenie zasilacza do sieci 230V, 50Hz

Uniwersalny moduł zasilający MZ-01 może pracować samodzielnie, generując napięcie 5 i 12 VDC z wbudowanego zasilacza stabilizowanego.

Uwaga!!!
Należy zwrócić szczególną uwagę na sumaryczny prąd bloku niskonapięciowego, który nie może przekroczyć wartości 1A. Oznacza to, że I5VDC + I12VDC < 1A


Do zastosowania urządzenia w konfiguracji opisanej powyżej wystarczy podłączyć napięcie zmienne 230V do złącza NL (opis w rozdziale 4. Budowa modułu zasilającego MZ-01-> Piny złącza P1).
Drugą, ważniejszą funkcją modułu jest blok wysoko-prądowy zbudowany na podstawowej aplikacji zasilacza niestabilizowanego. Głównym zastosowaniem produkowanego przez naszą firmę urządzenia jest dystrybucja prądu w szafach sterowniczych obrabiarek numerycznych, więc dalsza część instrukcji będzie opierać się na wymogach im stawianych.
Aby uruchomić oba bloki MZ-01 należy tak jak w opisie powyżej podłączyć zasilanie 230VAC i zastosować dodatkowy transformator zewnętrzny.

Dobór transformatora

Prawidłowo dobrany zasilacz pozwoli w pełni wykorzystać możliwości silników krokowych. Transformator dobieramy na podstawie napięcia zasilania stopni końcowych sterowników i prądu jaki zostanie wygenerowany do silników. Aby obliczyć podstawowe parametry transformatora posłużmy się poniższym tokiem myślenia:
Maksymalne napięcie zasilania sterowników: np. 50VDC. Musimy zwrócić uwagę na to, że jest to graniczna wartość. Napięcie EMF (generowane przez cewki silnika podczas nawrotów) może osiągnąć 5-10% wartości potencjału przyłożonego do pinów zasilania sterownika. Należy uwzględnić to przy doborze źródła. Sugerując się tym stwierdzeniem odejmujemy UEMF od UVCC(max)

50V – (10% z 50V) = 50V – 5V = 45V

Sugeruje się użycie zasilacza z napięciem wyjściowym nie większym niż +45V, pozostawiając zapas na skoki zasilania i powrót EMF. Wyższy potencjał może uszkodzić sterownik.
Napięcie strony wtórnej transformatora.
Aby obliczyć wymaganą wartość napięcia uzwojenia wtórnego transformatora należy wynik powyższych obliczeń podzielić przez pierwiastek liczby dwa (w przybliżeniu 1,41).

45V / 1,41 = 31,92V

W ten sposób otrzymaliśmy przybliżoną wartość napięcia uzwojenia wtórnego transformatora. Jeżeli nie posiadamy urządzenia o takim potencjale stosujemy najbliższy z szeregu wartości. Producenci standaryzują produkcję i nie zawsze możemy kupić produkt identyczny do obliczeń. W naszym przypadku mamy do wyboru 32VAC lub 28VAC. Zastosujemy pierwszy.

Uwaga!!!

Należy pamiętać, że wartość napięcia uzwojenia wtórnego transformatora nie może przekroczyć 35VAC. Wyższy potencjał może uszkodzić kondensatory w module zasilacza.


Dobór mocy transformatora

Źródło zasilania może mieć niższy prąd niż znamionowy silnika (zazwyczaj 50% ~ 70% prądu silnika). Wynika to z tego, że sterownik pobiera prąd z kondensatora zasilacza tylko w czasie gdy cykl PWM jest w stanie ON, a nie pobiera, gdy cykl jest w stanie OFF. Tak więc średni pobór prądu ze źródła zasilania jest znacznie niższy niż prąd silnika. Na przykład trzy silniki 3A mogą być bez problemu zasilane ze źródła o prądzie 6,3A.
Zasilanie kilku sterowników z jednego źródła zasilania jest dozwolone pod warunkiem, że źródło to posiada odpowiednią wydajność prądową. Poniżej zamieszczono wzór na obliczenie wydajności prądowej źródła.

(Ilość silników * prąd znamionowy silnika) * 70% = prąd znamionowy źródła

Dobrze jest dodać jakiś zapas mocy, czyli plus 5 - 10% wartości, która nam wyszła powyżej.


Obliczenie dla przykładu z tekstu powyżej:

(3 * 3A) * 70% = 6,3 A

6,3 A * 1,1 = 6,93 A


(zaokrąglamy w górę do 7A)


W ten sposób obliczyliśmy potrzebny prąd do zasilenia trzech sterowników silników krokowych. Aby obliczyć wymaganą wartość mocy transformatora mnożymy przez siebie wyliczone napięcie i prąd uzwojenia wtórnego:
32V x 7A = 224 VA

Po otrzymaniu wyniku po raz kolejny posiłkujemy się znormalizowanymi wartościami mocy transformatorów. Wyliczone 224 VA zaokrąglamy w górę. W zależności od producenta będzie to 240, 250 VA. Należy pamiętać o tym, że jedne wejście AC zasilacza maksymalnie może przewodzić prąd 7A. W przypadku kiedy chcemy z modułu zasilacza uzyskiwać większe prądy należy zastosować transformator z dwoma takimi samymi uzwojeniami wtórnymi (identyczne napięcia wyjściowe strony wtórnej) - wtedy to prąd wyjściowy będzie sumą prądów z dwóch uzwojeń. Takie rozwiązanie zwiększa nam wydajność nawet do 14A.

Uwaga!!!
Przy równoległym podłączaniu uzwojeń należy pamiętać o tym, aby miały one identyczne napięcia i były prawidłowo podłączone do płyty zasilacza (zgodnie z fazami).

Podłączenie transformatora do modułu zasilacza MZ-01

Przy podłączaniu transformatora do modułu MZ-01 należy zwrócić uwagę na właściwe podłączenie uzwojeń:
a) w przypadku transformatora z jednym uzwojeniem podłączamy je do jednego z wejść AC,
b) przy podwójnym uzwojeniu wtórnym transformatora należy zwrócić uwagę na polaryzację faz. Podłączając sugerujemy się oznaczeniami na transformatorze i płytce zasilacza. Sprawdzamy Poszczególne fazy i odnajdujemy początki uzwojeń. Po zlokalizowaniu wyżej wymienionych, instalujemy je w pinach złącza AC. Początki lub końce obu uzwojeń należy podłączyć do wejść AC oznaczonych kropką.

Schemat poglądowy umieszczono poniżej.



Uwaga!!!

Odwrotne lub złe podłączenie przewodów strony wtórnej transformatora spowoduje zwarcie na mostkach
prostowniczych. Doprowadzić to może do nieodwracalnego uszkodzenia urządzenia i/lub transformatora.


W celu zabezpieczenia transformatora należy zastosować na wejściu zasilania uzwojenia pierwotnego bezpiecznik o prądzie zadziałania odpowiednim dla jego mocy.
Przy stosowaniu transformatorów powyżej 200 W system należy zasilać za pomocą układu miękkiego startu. SOFT START start zapobiega powstawaniu w uzwojeniach impulsu prądowego, który pojawia się podczas włączania go do sieci. Duża moc transformatora, zastosowanie w układzie prostownika i kondensatorów filtrujących o dużej pojemności, powoduje, że przy włączeniu do sieci takiego układu prąd przez niego pobierany jest większy niż jego prąd znamionowy, powodując zadziałanie bezpieczników, które to odłączą nam zasilanie. Jest to szczególnie uciążliwe w przypadku, gdy pod jedną listwę zasilającą mamy podłączony komputer i sterownik maszyny. Przy zadziałaniu bezpiecznika wyłączy nam się komputer, powodując utratę nie zapisanych danych. Stosując układ SOFT STARTU eliminujemy taką sytuację i bez obaw możemy pracować na komputerze i sterowniku maszyny wpiętych w jedną listwę zasilającą (jeden bezpiecznik).

Schemat instalacji SOFT START-> moduł MZ-01-> transformator umieszczono poniżej.

Podłączenie sterowników silników krokowych do modułu zasilacza MZ-01

Przy podłączaniu należy pamiętać o tym, aby przekroje przewodów zasilających sterowniki
silników krokowych były odpowiednio dobrane do prądów jakie będą pobierane z modułu. Zalecane jest również użycie bezpieczników na wyjściach zasilających poszczególne osie uniwersalnego sterownika numerycznego. Do grupowego rozdziału zasilania w różnego rodzaju systemach niskonapięciowych (dystrybucja zasilania) możemy wykorzystać produkowany przez naszą firmę moduł FM-01. Posiada jedno wejście realizowane sześciopinowym złączem ARK. Trzy z nich łączymy z „+” zasilania, pozostałe z „-”. Moduł posiada cztery niezależnie zabezpieczone wyjścia. Każde z nich posiada bezpiecznik i sygnalizację obecności napięcia. Uszkodzenie bezpiecznika topikowego wizualizowane jest poprzez zgaszenie odpowiedniej diody LED. Moduł akceptuje napięcie z zakresu: 5 V÷ 80 V DC.

Aby uniknąć zakłóceń nie należy łączyć szeregowo sterowników do
zasilacza. Każdy sterownik powinien być podłączony osobnymi przewodami
(równoległe podłączenie).


Sposób podłączania modułu z zestawem sterowników.


UWAGA!!!

Nigdy nie należy odwracać polaryzacji zasilania, ponieważ uszkodzi to sterownik!!!

 



ObjawyPrawdopodobna przyczyna usterkiPostępowanie




Brak napięcia
5 i 12V
Brak zasilania 230VAC

Uszkodzony bezpiecznik na płytce modułu MZ-01






Brak połączenia z odbiornikiem
Wizualnie sprawdzamy świecenie się poszczególnych diod LED sygnalizujących obecność napięć na urządzeniu. W przypadku stwierdzenia braku jakiegoś napięcia należy odłączyć zasilanie szafy sterowniczej i sprawdzić działanie poszczególnych bezpieczników. Uszkodzone wymieniamy na nowe zgodne z aplikacją systemu.








Sprawdzamy okablowanie i podłączenia systemu
Brak napięcia zasilania sterowników silników krokowych Uszkodzony bezpiecznik na zasilaniu transformatora

Uszkodzony bezpiecznik w zasilaniu sterownika




Brak połączenia z odbiornikiem
Wizualnie sprawdzamy świecenie się poszczególnych diod LED sygnalizujących obecność napięć na urządzeniu. W przypadku stwierdzenia braku jakiegoś napięcia należy odłączyć zasilanie szafy sterowniczej i sprawdzić działanie poszczególnych bezpieczników. Uszkodzone wymieniamy na nowe zgodne z aplikacją systemu.









Sprawdzamy okablowanie i podłączenia systemu
Wysoka temperatura radiatora stabilizatora Zbyt duże obciążenie zasilacza niskonapięciowego Wykonujemy obliczeń i sporządzamy bilans prądów pobieranych z zasilacza. Korygujemy i usuwamy zbędne obciążenie.

 
Wysoka temperatura radiatora mostków prostowniczych części wysoko-prądowej Zbyt duże obciążenie zasilacza wysoko-prądowego




Duża wartość pobieranego prąd
Wykonujemy obliczeń i sporządzamy bilans prądów pobieranych z zasilacza. Korygujemy i usuwamy zbędne obciążenie.





W przypadku pobierania prądów większych niż 5 A, zaleca się wymuszenie ruchu powietrza wokół mostków prostowniczych w celu lepszego odprowadzania nadmiaru ciepła.

Porady

W przypadku kiedy moduł zasilacza nie pracuje poprawnie, pierwszym krokiem powinno być sprawdzenie czy problem jest natury elektrycznej czy mechanicznej (brak połączeń). Ważne jest, aby dokumentować każdy krok przy rozwiązywaniu problemu. Być może będzie konieczność skorzystania z tej dokumentacji w późniejszym okresie, a szczegóły w niej zawarte w wielkim stopniu pomogą pracownikom naszego Wsparcia Technicznego rozwiązać zaistniały problem. Wiele błędów w systemie sterowania ruchem może być związanych zakłóceniami elektrycznymi, błędami oprogramowania urządzenia sterującego lub błędami w podłączeniu przewodów.
Poniżej przedstawiono tabelę z najpopularniejszymi problemami, z którymi zgłaszają się klienci do naszego Wsparcia Technicznego.

Na płytce modułu wysteruje niebezpieczne napięcie sieci 230VAC
Napięcie wtórne z transformatora może sięgać 35 VAC co po wyprostowaniu daje 50 VDC i przy dużej wydajności prądowej napięcie to jest równie niebezpieczne jak napięcie sieci
Po wyłączeniu zasilania na kondensatorach filtrujących przez pewien czas utrzymuje się napięcie co w przypadku zwarcia wyjścia zasilania może spowodować iskrę i/lub uszkodzenie modułu.
W przypadku pobierania prądów większych niż 5 A, zaleca się wymuszenie ruchu powietrza wokół mostków prostowniczych w celu lepszego odprowadzania nadmiaru ciepła.