工業供電電源的好壞對於工廠設備管理和裝置的正常
、有效地運行具有重要的影響力
，因此工業電源的選擇與其他所有的工業控製係統的部件的選擇同樣重要。
   目(mu)前(qian)
，工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)日(ri)新(xin)月(yue)異(yi)，自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)更(geng)新(xin)的(de)周(zhou)期(qi)也(ye)愈(yu)來(lai)愈(yu)短(duan)了(le)。這(zhe)一(yi)方(fang)麵(mian)要(yao)求(qiu)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)者(zhe)更(geng)專(zhuan)注(zhu)於(yu)新(xin)的(de)自(zi)動(dong)係(xi)統(tong)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)挑(tiao)選(xuan),另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)
，電(dian)源(yuan)生(sheng)產(chan)廠(chang)家(jia)也(ye)必(bi)須(xu)提(ti)供(gong)更(geng)高(gao)質(zhi)量(liang)和(he)滿(man)足(zu)各(ge)種(zhong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)要(yao)求(qiu)的(de)工(gong)業(ye)電(dian)源(yuan)

，從(cong)而(er)使(shi)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)者(zhe)能(neng)放(fang)心(xin)地(di)采(cai)用(yong)這(zhe)些(xie)產(chan)品(pin)

，提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。
   基(ji)於(yu)這(zhe)個(ge)目(mu)的(de)，這(zhe)個(ge)講(jiang)座(zuo)將(jiang)著(zhe)重(zhong)地(di)講(jiang)授(shou)如(ru)何(he)選(xuan)擇(ze)正(zheng)確(que)的(de)工(gong)業(ye)電(dian)源(yuan)
，工(gong)業(ye)電(dian)源(yuan)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)理(li)及(ji)要(yao)求(qiu)
，同(tong)時(shi)對(dui)在(zai)生(sheng)產(chan)實(shi)際(ji)中(zhong)遇(yu)到(dao)的(de)問(wen)題(ti)作(zuo)了(le)詳(xiang)細(xi)的(de)討(tao)論(lun)。

1  工業控製開關電源的基本結構

   一般的工業控製開關電源按照其安裝的方法可以分成三類：插入式開關電源
、平板式開關電源和導軌式開關電源。
   ·  插入式開關電源  是按照IP00的保護等級進行設計的, 主要用於安裝在已有外殼內的單個供電電源的情況（如變頻器的內部電源等）。這(zhe)類(lei)設(she)備(bei)對(dui)於(yu)外(wai)來(lai)異(yi)物(wu)和(he)水(shui)的(de)進(jin)入(ru)不(bu)提(ti)供(gong)保(bao)護(hu)，同(tong)時(shi)也(ye)無(wu)抗(kang)衝(chong)擊(ji)和(he)振(zhen)動(dong)的(de)能(neng)力(li)。因(yin)此(ci)在(zai)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)領(ling)域(yu)裏(li)，這(zhe)種(zhong)形(xing)式(shi)的(de)電(dian)源(yuan)很(hen)少(shao)得(de)到(dao)應(ying)用(yong)，如(ru)圖(tu)1所示。
   ·  平板式開關電源  嚴格地講平板式開關電源需按照IP20的保護等級進行設計的，通常來說， 具有這一保護等級的電源可以直接安裝在幹燥的房間及控製箱裏，並且可以確保對帶電部件的觸碰保護和防止直徑在12.5毫米（0.5英寸）以上的外來異物的進入。 如有需要
，電源設備可以被安裝在一個本身就能確保足夠保護的控製箱內。同時平板式開關電源應有一個堅固支架能承受頻率範圍在10Hz~150Hz之間的2.3g的振動（g為重力加速度）。在工業應用

，必須能承受加速度峰值在30g，持續時為18ms的de衝chong擊ji的de防fang護hu能neng力li。平ping板ban式shi開kai關guan電dian源yuan采cai用yong螺luo絲si固gu定ding在zai背bei板ban的de攻gong絲si螺luo紋wen上shang
，它ta必bi須xu保bao證zheng通tong過guo測ce試shi的de電dian源yuan在zai控kong製zhi箱xiang內nei完wan全quan安an裝zhuang後hou，能neng夠gou被bei安an全quan的de運yun輸shu至zhi安an裝zhuang地di點dian而er不bu會hui出chu現xian從cong安an裝zhuang軌gui道dao上shang脫tuo落luo的de現xian象xiang。

圖1  插入式開關電源

圖2  平板式開關電源

   ·  導軌式開關電源  導軌式開關電源與平板式開關電源相同，電源的外部采用IP20等級的罩殼。在安裝的技術上使用DINbiaozhundedaoguishidefangfa，zheyangyilaikejichajiyong，anzhuangzaikeyidongdejiayongdianqishanghuozheanzhuangzaibiaozhundaoguishangdegongyekongzhiguili，wanquanmanzugongyeyongdiansheshidegongdiananzhuangdexuqiu。yuyibandepingbanshikaiguandianyuanxiangbijiao
，juyouanzhuangjiandan
、可靠性強、散熱性能好及維修保養方便的優點。隨著工業控製係統對電源要求越來越高的情況下， 導軌式開關電源將在工業領域裏得到越來越廣泛的應用。

圖3  導軌式開關電源(德國PULS電源公司產品)
*在本文中,所提到的電源均為導軌式開關電源

2  導軌式開關電源的電參數和防護要求

2.1  導軌式開關電源的電參數
   衡量一個導軌式開關電源性能的好壞主要是由它的的輸入/輸出變量來決定的
，為了更加便於理解，用圖4來說明。

圖4  電源技術數據參數分配

   (1)  輸入端變量
   Input voltage    輸入電壓                            
   Frequency     工作頻率                                  
   Inrush current    突變電流(瞬間峰值電流)              
   Current consumption   耗電流        
   Input fuse     輸入保險絲                           
   Power factor    功率因數
   Mains buffering    幹線緩衝                     
   Harmonic filter    諧波濾波器                       
   PFC     功率因數校正
   Primary grounding    初級端電源接地                       
   (2)  輸出端變量
   Output voltage    輸出電壓
   Output current    輸出電流
   Output fuse    輸出端保險絲
   Start-up delay    啟動延遲時間
   Control deviation    偏移控製
   Rise time     脈衝響應時間
   Residual ripple    餘紋波
   Reverse voltage    反向電壓
   Second grounding   次級端電源接地
   (3)  工作環境條件
   周圍溫度，濕度，海拔高度，振動和衝擊強度。
2.2  導軌式開關電源的防護要求
   chucierwai，weilebaozhengdianyuandanyuandegongzuoanquan，keyongxingjiduirenyuandebaohu，dianyuanjuyoubutongdebaohujibieheanzhuangdeyaoqiu。genjuguojibiaozhundeyixieguiding，dianzishebei（包括電源）的保護級別分為等級0，1
，2和3。僅具備等級0的設備被禁止使用。導軌式開關電源單元通常被設計為符合保護級別I和II。
   (1)  具備一級保護級別的設備
   對於保護級別Ideshebeilaishuo


，dianjifanghubingfeijinjinxianzhiyujibendejueyuansheshi。ciwai，dianyuanbixuyushebeidebaohudaotixianglianjie
，yinci
，jishishizaijueyuansheshifashengwentishiyebuhuiyoudianyajiang。cileishebeidoujuyoujiedibaohuxian（PE）。
   導軌式開關電源一般符合一級保護級別。此類單元通常使用電源輸入端的PE連接線接地。電源單元通過導軌安裝適配器通電地連接到導軌上。如果安裝導軌已經接地，則通過端點的PE連接並不再是必需的。
   (2)  具備二級保護級別2的設備
   對於保護級別IIdeshebeilaishuo，dianjifanghuchuleyoujueyuansheshi
，haishiyongyizhongshuangzhonghuojiaqiangjueyuanti。yinweizhezhongdianyuanmeiyouyubaohujiedilianjiedekenengxing。weileanquanqijian
，cileishebeiyuanzhuangtiaojianwuguan。jiezhulianghaodejueyuanfanganhefeidaotidewaike，yibanerjibaohujibieshebeidedaoguikaiguanshidianyuanyaocaiquhengaodekangganraocuoshi
，PULS公司的導軌式開關電源都采用一級保護級別的接地方式。
   (3)  電隔離裝置
   對dui於yu導dao軌gui式shi開kai關guan電dian源yuan電dian隔ge離li裝zhuang置zhi是shi一yi個ge重zhong要yao的de要yao求qiu，這zhe在zai本ben質zhi上shang是shi由you絕jue緣yuan體ti，變bian壓ya器qi和he一yi個ge設she計ji合he理li的de閉bi環huan控kong製zhi電dian路lu決jue定ding的de。具ju備bei電dian隔ge離li裝zhuang置zhi的de電dian源yuan在zai從cong設she備bei輸shu入ru到dao輸shu出chu之zhi間jian不bu存cun在zai電dian壓ya和he電dian流liu的de連lian接jie。在zai設she計ji絕jue緣yuan功gong能neng時shi，製zhi造zao商shang的de任ren務wu便bian是shi選xuan擇ze一yi種zhong合he適shi的de絕jue緣yuan材cai料liao及ji提ti供gong足zu夠gou大da的de空kong隙xi。除chu其qi它ta參can數shu外wai絕jue緣yuan電dian壓ya和he設she備bei的de最zui大da安an裝zhuang高gao度du還hai取qu決jue於yu絕jue緣yuan空kong隙xi大da小xiao的de選xuan擇ze。
   (4)  安裝高度
   依據DIN VDE 0110規範第一部分設計的電源適合安裝的最小海拔高度為2 000米（6 562英尺）。
   (5)  安全隔離
   如果一個供電回路的電壓與另一個的電壓無關的話

，那麼依據DIN VDE 0106 規範，101部分這2個供電回路是安全隔離的。 這涉及到絕緣措施的選擇，使用安全的變壓器以及完全的隔離裝置，其中包括利用光電耦合器進行隔離的控製電路。PULS 所有的導軌開關電源 SilverLine強力型、MiniLine 迷你型和Dimension概念型電源都根據DIN VDE 0100-410，DIN VDE 0106-1010 和EN 61558-2-17規範進行和通過了安全隔離的測試。德國 VDE 0555/EN 60742規範規定了隔離變壓器以及額定頻率超過500Hz的變壓器的電安全性指標。由於這些電源被很安全地隔離，不再有必要為了符合DIN VDE 0551規範而使用昂貴的隔離變壓器。
2.3  導軌式開關電源輸出端接地的分析
   輸shu出chu電dian壓ya端duan的de接jie地di裝zhuang置zhi保bao證zheng了le直zhi流liu電dian壓ya電dian路lu在zai接jie地di發fa生sheng故gu障zhang情qing況kuang下xia得de到dao可ke靠kao的de保bao護hu。避bi免mian由you於yu接jie地di故gu障zhang引yin起qi對dui人ren員yuan和he機ji器qi的de危wei險xian發fa生sheng。所suo謂wei接jie地di故gu障zhang是shi指zhi一yi根gen電dian源yuan線xian與yu地di線xian可ke允yun許xu的de連lian接jie
，例li如ru，由you於yu導dao線xian絕jue層ceng導dao致zhi裸luo線xian和he一yi個ge接jie地di的de外wai殼ke相xiang接jie觸chu。
   如圖5suoshi
，dangjiediguzhangfashengzaiweiyushuchuduanbaoxiansidehoumianzhijiezaifuzaidianluzhongshi
，shifeichangweixiande。zaizhegequyuli，ruguofashengshuangzhongjiediguzhang，zheyanghuidaozhizaiqidongkaiguanweizhideduanlu，congeryinqijiqidewuqidong，fashengrenweideshigu。
   為了避免由於接地故障引起的誤動作
，可以通過在輸出端附加一個與地線相連的安全低電壓輸出接地來實現，如圖6suoshi。lixiangqingkuangxia，shuchudianyaduandejiedizhijiefangzaidianyuandeshuchuduanshang。zaizhezhongqingkuangxia
，ruguozaishuchudianhuilumougeweizhichuxianfeiguyidejiediguzhang，zheyangfeiguyiyinqidejiediguzhanghuidaozhirongsiheshuchudianyafuzaihuiludeduanlu，jinerdaozhirongsirongduan，qidongjidianqibuhuifashengwudongzuo，caozuorenyuanhejiqinenggoudedaoanquanshangdebaohu。

圖5  電源輸出端無接地措施

圖6  電源輸出端帶有接地措施

   圖7為根據德國標準0100-410規範的開關電源輸出電壓端的安全低電壓的接地連接到PE地線的方式。

圖7  電源輸出端接地與PE的連接方法