USB-power i fordelingssystemet

Av:

Daniel Diekmann, Produktmarketing Phoenix Contact Power Supplies, Paderborn

Nadine Schneider, Marketing Communication Phoenix Contact Power Supplies, Paderborn

Plug-and-Play-strømforsyninger for bygningsautomatisering

Smart Meter Gateways, Raspberry Pis eller mobilt sluttutstyr kan nå helt enkelt tilkobles og forsynes trygt via USB – med den nye generasjonen Step Power-strømforsyninger fra Phoenix Contact.

Fordelen: Strømforsyningene sparer plass i automasjonsskapet grunnet bruk av en USB-lader med bredde på bare 1 delingsenhet (1 TE = 18 mm). Den klassiske kombinasjonen av stikkontakt og kontaktstrømforsyning hører dermed historien til.

Effektiv og kompakt

Digitaliseringen i bygninger skrider fremover. Med høyere energikostnader og med tanke på klimanøytralitet spiller effektivitet i automasjonsskap og installasjonsfordelere en stadig viktigere rolle. Med særdeles lave tap ved bruk uten last og høy virkningsgrad sørger den nye generasjonen strømforsyninger for effektiv bruk av energien, helt tilpasset behovene innen bygningsautomatisering. Utover dette oppfyller strømforsyningene de strenge kravene til sikkerhet i elektriske enheter – i både industrielle applikasjoner og private husholdninger.

Nye systemer forutsetter effektive og kompakte strømforsyninger. Automasjonsskapet og installasjonsfordeleren utgjør her "hjernen" i automatiseringsløsningene. Konfigureringen av denne, samt systemoppsett og godkjenning, kan utgjøre utfordringer. Alt må gjøres raskere, men også gunstigere, uten at kvaliteten blir redusert av den grunn. Effektiviteten i hver enkelt enhet er nå også synlig.

De nye Step Power-strømforsyningene for bygningsautomatisering i rekkemonteringsformat etter DIN 43880 har en meget høy virkningsgrad, med opptil 94,5 %. Tap uten last er optimalisert til et forbruk på <0,1 W (≤ 49 watt nominell utgangseffekt) eller <0,21 W. Dette tilsvarer 98 % reduksjon i strømforbruket sammenlignet med en eldre ringetransformator. Dette gir betydelige sparepotensialer med hensyn til energibalanse og lavere oppvarming av de andre enhetene i installasjonsfordeleren. Enhetene imøtekommer de for tiden strenge kravene i effektivitetsstandardene, og oppnår dermed Efficiency Level VI. De oppfyller også de europeiske EcoDesign requirements, som er utformet med mål om å gi bedre effektivitet ved energibruk og forbedre miljøkompatibiliteten.

Før tiden med USB-DIN-skinnestrømforsyninger

Den klassiske strukturen i en USB-strømforsyning i det industrielle automasjonsskapet eller installasjonsfordeleren krever minst en DIN-skinnekontakt med en bredde tilsvarende 2 TE og en USB-strømforsyning som er plugget inn på forsiden, som, avhengig av effekt, opptar ytterligere plass i form av dybde og bredde. I tillegg kreves det mer plass til USB-utgangen, som vanligvis er plugget rett inn. Dette kan sette minsteavstanden på 2,5 mm mellom automasjonsskapdøren og de monterte komponentene i fare. I tillegg oppfyller ikke alle DIN-skinnekontakter standarden DIN EN 60439-1 for lavspennings-koblingsapparatkombinasjoner. Denne standarden definerer kravene til sikkerhet, pålitelighet og beskyttelsesklasse. I denne sammenheng er det viktig at stikkontaktene er godkjent for permanent drift. Det betyr at de har lang levetid og imøtekommer kravene til sikkerhet og pålitelighet. Uegnede stikkontakter kan føre til problemer ved automasjonsskapbygging, for eksempel overoppheting, kortslutninger eller feilfunksjoner. Også effektivitet spiller en helt avgjørende rolle ved strømforsyninger. Varmeoppsamlingen som oppstår i enhetshus, som vanligvis er lukket, i en pluggbar USB-strømforsyning, kan ikke avledes. Dette skaper oppvarming i tilgrensende deler og tap av effektiviteten i disse.

USB-applikasjoner i automasjonsskapet

USB-tilkoblingen har blitt uunnværlig. I både husholdning og industrielle omgivelser kommer stadig mer last på markedet med et stort mangfold med USB-applikasjoner. Der man tidligere investerte mye tid og arbeid med å kable opp og skru, kan mange enheter med lavt effektnivå i dag helt enkelt og trygt tilkobles hverandre og driftes via Plug-and-Play. For å forebygge feilfunksjoner er de forskjellige USB-applikasjonene i automasjonsskapet tilordnet en stabil og tilstrekkelig strømforsyning. Noen eksempler på dette:

• Smart Meter Gateway, for uavhengig overføring av strømforbruket til energileverandøren. For at overføringen av data skal forløpe kontinuerlig, er det viktig at strømforsyningen forblir pålitelig og stabil
• Raspberry Pi, for programvarebaserte applikasjoner som ofte er ømfintlige, som innenfor automatisering i hjem, som IoT-Gateway i omgivelsene Internet of Things og innen kunstig intelligens (AI) for Machine Learning
• IoT-enheter - for kommunisering av driftstilstandene eller fjerntilgang og fjernvedlikehold av anlegget må disse enhetene alltid være tilgjengelig
• Mobilt sluttutstyr som smarttelefoner og nettbrett, som brukes rett på maskinen for å sette opp eller endre maskininnstillinger, for eksempel via Augmented Reality
• Andre eksempler på enheter som bruker USB er vifter, lyskilder og kameraer på/i automasjonsskapet
• Den tilkoblede USB-kabelen kan føres under dekselet til installasjonsfordeleren.
• Strekkavlastningen som er implementert i huset kan brukes som opsjon og gir ytterligere sikkerhet.

Det er likevel viktig å merke seg at disse USB-grensesnittene for strømforsyning i automasjonsskapet må imøtekomme bestemte krav. Det inkluderer overholdelse av standarder for sikkerhet og pålitelighet, beskyttelsesklassen og nødvendige godkjenninger.

Den første industrielle strømforsyningen med USB-tilkobling

Med en byggbredde på bare 1 TE har Phoenix Contact satt en ny standard for USB-strømforsyninger på DIN-skinnen. De nye Step Power-enhetene sørger for pålitelig strømforsyning for mange forskjellige USB-applikasjoner. Det store inngangsspenningsområdet og beskyttelsesfunksjonene mot overstrøm, kortslutning og overspenning tilrettelegger for integrering av USB-grensesnitt i industri- og styringsapplikasjoner. DC OK-LED visualiserer driftstilstanden til USB-enhetens utgangsspenning. Det betyr at du ser umiddelbart om den tilkoblede komponenten forsynes med ladestrøm. Videre kombinerer det integrerte kabelsporet i huset og USB-pluggen med 90° vinkling, to ekstra fordeler:

Med sin robuste design og beskyttelsesklasse IP20 mot støv og berøring er USB-DIN-skinnestrømforsyningene egnet for bruk i industrielle omgivelser. De har en USB-A- eller USB-C-tilkobling. Begge tilrettelegger for hurtiglading. Den begrensede ladeeffekten til USB-A-tilkoblingen kan ved hjelp av USB-A-kabelen fra Phoenix Contact økes fra 1,5 A til 3 A, analog USB-C-standarden.

Oppsummering

Med sin høye virkningsgrad og lave tap uten last forbedrer Step Power-strømforsyningene fra Phoenix Contact energieffektiviteten og økobalansen.

De monteres plassbesparende og danner en pålitelig strømforsyning for mange forskjellige USB-enheter. Videre tilrettelegger de for integrering av USB-grensesnitt i industri- og styreapplikasjoner, da de oppfyller respektive standarder for sikkerhet og pålitelighet. Push-in-tilkoblingsteknikken på AC-siden forenkler installasjonen. Fordi USB-kabelen er så enkel å sette inn, forløper kablingen sikkert, enkelt og uten bruk av verktøy: en praktisk og allsidig løsning for strømforsyning av USB-enheter i bygningsinstallasjoner og industrielle applikasjoner.

Faktaoversikt:

• Fleksibilitet med USB-A- og USB-C-tilkobling
• Push-in-tilkoblingsteknikk med doble tilkoblingspunkter i 45°-vinkel
• Integrert kabelspor med strekkavlastning
• Tap uten last: <0,1 W
• Efficiency Level VI
• Inngangsspenning 85 V AC … 264 V AC
• Utgangseffekt maks. 3 A @ 5 V DC
• b x h x d [mm]: 18 x 90 x 61
• DC OK LED-driftsstatus
• Stort temperaturområde: -10 °C … +70 °C,
  -25 °C start-up
• Monteringsskinne- og direktemontering
• MTBF >1.100.000 h ved +40 °C
• UL Listed UL 61010
• § UL Listed ANSI/ISA (Hazardous Locations)
• NEC-Class-2-utgang, etter UL 1310
• CB-Scheme-sertifisering
• Overspenningskategori (OVC) III
• Transformatorstandard EN 61558-2-16
• Husholdningsstandard DIN EN 60335-1