Jei kada nors praleidote laiką gamyklos valdymo spintoje, galbūt pastebėjote, kad relėms, kontaktoriams ir kitiems automatikos įrenginiams valdyti / maitinti naudojama 24 voltų nuolatinė srovė. Automatikos pramonėje ši 24 V nuolatinė srovė naudojama kaip žemos įtampos maitinimo ir signalizacijos standartas, bet kodėl būtent ši įtampa ir kodėl nuolatinė srovė? Kas daro 24 V nuolatinę srovę tokią ypatingą, kad ją galima naudoti tiek daug skirtingų pritaikymų?Šiame straipsnyje nagrinėsime įvairias 24 V nuolatinės srovės naudojimo priežastis ir palyginsime šį standartą su kitomis įtampomis, kurias galime rasti savo valdymo skydelyje.Sauga valdymo spintojeNe tik operatoriai, bet ir valdymo spintoje esantys įrenginiai turi būti saugūs, o vienas iš būdų užtikrinti šių įrenginių saugą – naudoti įtampos diapazoną, kuris laikomas itin žema įtampa (ELV). ELV yra įtampa, mažesnė nei 120 V nuolatinė ir mažesnė nei 50 V kintamoji. Įtampa šiame diapazone laikoma mažiau tikėtina, kad sukels elektros smūgį, jei kas nors savo kūnu nutrauks grandinę. Labai žemos įtampos klasifikaciją apibrėžia IEC 60038 ir JK IET.Taigi, tai yra pirmoji priežastis, kodėl verta rinktis 24 V nuolatinę srovę: ji užtikrina saugesnę darbo aplinką.Įtampos kritimasJei kada nors mokykloje lankėte elektros teorijos pamokas ar žiūrėjote vaizdo įrašus internete, tikriausiai esate girdėję apie Omo dėsnį, kuris apibrėžia įtampos, srovės ir varžos santykį. Įtampos kritimas yra įtampos nuostolis dėl srovės, tekančios per varžą, o dažnas varžos šaltinis yra pats laido ilgis. Kuo ilgesnis laidas, tuo didesnė varža grandinėje, taigi, tuo didesnis bus įtampos kritimas.Norint sumažinti kabelio varžą, reikėtų padidinti kabelio skerspjūvio plotą (iš esmės naudoti didesnio skersmens kabelį), tačiau tai brangu ir nepraktiška esant dideliam lankstumui.Alternatyva – padidinti įtampą. Tai sumažina apkrovai reikalingą srovę (tai įrodo Vato dėsnis, paaiškinantis įtampos, srovės ir galios santykį) ir todėl sumažina įtampos kritimą (tai įrodo Omo dėsnis).Atlikę tyrimus, inžinieriai nustatė, kad 24 voltai yra ideali įtampa, norint ištiesti gana ilgus kabelius nenaudojant didelio skersmens laidų.Triukšminga aplinkaTriukšminga pramoninė aplinka reiškia ne girdimą triukšmą, o elektros triukšmą.Bet kokia įranga su dažnio keitikliu, servo pavaromis arba dideliais kontaktorius elektros sistemoje generuos didelį elektrinį triukšmą arba elektromagnetinius trikdžius. Jei jūsų valdymo įtampa yra maža, pavyzdžiui, 5 V nuolatinė, dėl šio elektrinio triukšmo imtuvai gali interpretuoti triukšmą kaip suveikimo signalą.Esant 24 voltų valdymo lygiui, mažesnė tikimybė, kad elektrinis triukšmas pasieks pakankamai didelę amplitudę, kad imituotų valdymo signalą.Tad galima paklausti: „Kodėl nepadidinus valdymo įtampos, kad ji būtų dar mažiau jautri triukšmui ir įtampos kritimui?“ Tai tiesa, tačiau artėjant prie nesaugaus (ne ELV) 120 V nuolatinės įtampos lygio, pradėsite rizikuoti gauti elektros smūgį.24 V nuolatinės srovės maitinimo šaltinis, prijungtas prie relės plokštės. Paveikslėlis panaudotas „Unsplash“ sutikimu.Kodėl DC?Elektros sistemoje yra dviejų tipų įtampa: kintamoji srovė (AC) ir nuolatinė srovė (DC).Kintamosios srovės sistemoje srovės kryptis keičiasi tarp teigiamos ir neigiamos, o nuolatinė srovė teka tik viena kryptimi – iš teigiamos į neigiamą (įprastai). Būtent kintamasis kintamosios srovės dažnis daro ją pavojingą, jei kas nors būtų ištrenktas sistemos. Yra žinoma, kad kintamoji įtampa, net ir esant žemam lygiui, sukelia raumenų spazmus arba sutrikdo širdies ritmą.Kita kintamosios įtampos problema yra ta, kad dauguma šiuolaikinių valdymo įtaisų (PLC, VFD ir kt.) veikia naudodami puslaidininkinius įtaisus, kurie veikia tik nuolatine srove. Jei spintelės maitinimas yra kintama srove, kiekviename iš šių valdymo įtaisų turi būti AC-DC keitiklis, o tai padidina kainą. Vietoj to, nuolatinės srovės keitimas atliekamas tik vieną kartą, o tai naudinga visiems puslaidininkiniams įtaisams.Dėl saugumo ir projektavimo efektyvumo žemos įtampos valdymui ir signalizacijai pramonės standartu pasirinkta nuolatinė įtampa.Kada naudoti oro kondicionieriųNors nuolatinė srovė gali būti standartinė įtampa, tai nereiškia, kad kintamajai srovei nėra vietos.Didelės apkrovos įrenginiaiKai kuriais atvejais, kai reikia valdyti didelę apkrovą, 24 V nuolatinė srovė sunaudotų per daug srovės, todėl reikia naudoti kitokią valdymo įtampą. Dėl šios priežasties kai kurie dideli variklio kontaktoriai naudoja 120 arba net 220 V kintamąją įtampą. Ši įtampa jau yra variklio valdymo spintoje, todėl prasminga ją naudoti šiems didesniems valdikliams.Vietos ir išlaidų taupymasKita priežastis naudoti kintamosios srovės valdymo įtampą yra tada, kai valdymo spintelėje tiesiog nėra pakankamai vietos maitinimo šaltiniui. Pagrindinį maitinimą reikia konvertuoti į 24 V nuolatinę srovę, o jei fiziškai nėra vietos maitinimo šaltiniui įrengti, gali tekti apsvarstyti kintamosios srovės kontaktoriaus galimybę. Be to, jei nėra valdymo įrenginių, kuriems reikalinga nuolatinė srovė, gali būti pigiau tiesiog atsisakyti maitinimo šaltinio ir naudoti kintamosios srovės reles ir solenoidus.StandartizacijaKaip ir programinės įrangos ar programavimo kalbų atveju, standartizacija yra raktas į sėkmę. Elektros pramonė standartizavo 24 V nuolatinės įtampos valdymo įtampą. Tai reiškia, kad galite įsigyti vienos įmonės PLC, pagamintą Kinijoje, ir įvesties/išvesties bloką iš kitos, pagamintą Brazilijoje, ir abu veiks su 24 V nuolatine įtampa.Standartizuodami, projektuotojai ir inžinieriai sutaupo laiko, nes jiems nereikia ieškoti skirtingų maitinimo šaltinių ar užtikrinti, kad jie naudotų tinkamą įtampą.Elektros įtampos matavimas tarp kontaktorių valdymo spintoje. Paveikslėlis panaudotas „Unsplash“ leidimu.Įtampa: ne tik savavališkas skaičiusKaip matote, yra daug priežasčių, kodėl signalizavimui ir įrenginių valdymui naudojame 24 voltus. 24 V nuolatinės srovės įtampa yra saugi naudoti, patikima triukšmingoje aplinkoje ir gali būti naudojama dideliais atstumais.Nors gali prireikti naudoti kintamąją įtampą, dažniausiai pageidaujamas metodas yra naudoti valdymo įtampą, pvz., 24 V nuolatinę srovę. Kaip visada, dirbdami su elektros komponentais, perskaitykite dokumentaciją ir žinokite, kokios įtampos reikia jūsų įrenginiams.
