SPAI KATOWICE PRO-SERW s.c. SOSNOWIEC NOWEMEX s.c. KATOWICE SPÓŁDZIELNIA PRACY AUTOMATYKÓW I INFORMATYKÓW 40-696 KATOWICE, ul. Asnyka 32 tel/fax. (32) 710 22 39 www.spai.com.pl e-mail: spai@spai.com.pl ul. Lipowa 11, 41-200 SOSNOWIEC, tel/fax (32) 269 81 18, tel. (32) 291 68 41, www.proserwsc.pl 40-696 KATOWICE, ul. Asnyka 32, e-mail: proserw.sc@gmail.com tel/fax (32) 710 22 39, spai@nowemex.com.pl SYSTEM ZASILANIA BUFOROWEGO SZB 4 Dokumentacja techniczno-ruchowa Nazwa dokumentu Str. Rys Data Zastępuje Opracował Sprawdził Wyd DTR SZB4 25.12.2010 DTR SZB4 25.06.2009 J.Ostrowski L.Hanak 1
SPIS TREŚCI 1. Wstęp 2. Zastosowanie 2 1. Przeznaczenie systemu SZB 4 2.2 Konstrukcja mechaniczna 2.3. Opis warunków eksploatacji. 2.4. Dane techniczne systemu SZB 4 3. Opis techniczny 3.1. Opis wyposażenia systemu SZB 4 3.2. Urządzenia zasilające 3.2.1. Zasilacz impulsowy DRP-240-24 3.2.2.Baterie akumulatorów 3.3. Urządzenia kontrolne 3.3.1.Moduł bateryjny DR-UPS40 zasada działania 3.3.2. Regulatory temperatury (tylko dla odmiany SZB 4A) 3.4. Urządzenia zabezpieczające 3.4.1.Zabezpieczenia i wyłączniki 4. Instalowanie, obsługa, eksploatacja. 4.1. Transport 4.2. Instalowanie 4.3. Uruchomienie 4.3.1. Odmiana SZB 4A i SZB 4B 4.4. Obsługa okresowa 4.5. Usuwanie uszkodzeń 5. Informacje dodatkowe 5.1. Uwagi producenta SPIS RYSUNKÓW Rys. 1. Schemat odmiany SZB 4A Rys. 2. Schemat odmiany SZB 4B SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 2
1. WSTĘP Niniejsza DTR jest przeznaczona dla użytkowników systemów zasilających typu SZB 4. Zawiera ona dane techniczno-eksploatacyjne oraz wskazówki niezbędne do poznania budowy, funkcjonowania i sposobu obsługi tych systemów. Podano w niej także niezbędne zalecenia dotyczące instalowania i eksploatacji urządzeń oraz postępowanie w przypadku usterek. 2. ZASTOSOWANIE 2.1. Przeznaczenie systemu SZB 4 System zasilania buforowego SZB 4 przeznaczony jest do bezprzerwowego zasilania urządzeń samoczynnych i półsamoczynnych sygnalizacji przejazdowych, a także innych urządzeń srk wymagających bezprzerwowego zasilania. System zawiera dwa, niezależne układy (A i B) zasilania prądem stałym o napięciu nominalnym 24V. Zasilanie buforowane jest przez baterie bezobsługowych akumulatorów kwasowych. Pierwotnym źródłem zasilania jest jednofazowa sieć prądu przemiennego 230V/50 Hz. Układy zasilania wyposażone są w systemy zabezpieczające przed przeładowaniem jak i nadmiernym rozładowaniem baterii oraz zwarciami w zasilanych odbiornikach. System SZB 4 produkowany jest w odmianach: SZB 4A przeznaczony do instalacji w szafach przytorowych SZB 4B przeznaczony do instalacji w pomieszczeniach (pozbawiony jest układów ogrzewania i wentylacji) 2.2. Konstrukcja mechaniczna. Wszystkie urządzenia systemu zabudowane są na stojaku o wymiarach 1450x800x300 mm (WxSxG) zespawanym ze stalowych kształtowników. Wymiary stojaka umożliwiają jego instalację w szafach zasilających o minimalnych wymiarach światła drzwi 800x1500 mm. System SZB-4 może być zabudowany: - w szafach stalowych: RS 1001 - (np. ssp COB63A) RS 1040 - (np. ssp SPA-1, SPA-2) - w szafie z laminatu: SK-10 2.3. Opis warunków eksploatacji. temperatura otoczenia szafy: -40 C +55 C wilgotność względna (bez kondensacji): 20% 90% udary w czasie pracy: niedopuszczalne SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 3
2.4. Dane techniczne systemu SZB 4 maksymalne napięcie wyjściowe: 27,6V (bezobsługowe akumulatory kwasowe) maksymalny prąd obciążenia przy pracy bez baterii buforowych: 10A maksymalny prąd obciążenia przy pracy z bateriami buforowymi: 25A napięcie zasilania podstawowego (sieciowego): 230V(-20%,+10%)/50Hz maksymalny pobór prądu z sieci w stanie ustalonym: 3A napięcia wyjściowe stałoprądowe: 20,8 27,6V (baterie kwasowe) stosowane baterie kwasowe: 44, 55, 64, 72, 88, 100 Ah 3. OPIS TECHNICZNY. 3.1. Opis wyposażenia systemu SZB 4 System SZB 4 służy do zasilania urządzeń wykonywanych dwuobwodowo (dla uzyskania wymaganego poziomu bezpieczeństwa), stąd system dostarcza dwóch, niezależnych napięć 24V DC. Dla realizacji tego zadania większość elementów wyposażenia systemu również jest podwojona (układ A i układ B). Wyposażenie elektryczne SZB 4 podzielić można na następujące grupy urządzeń: - urządzenia zasilające (zasilacze impulsowe DRP-240-24, baterie akumulatorów), - urządzenia kontrolne (moduły bateryjne DR-UPS40, regulatory temperatury), - urządzenia zabezpieczające (wyłączniki instalacyjne, ogranicznik przepięć). 3.2. Urządzenia zasilające 3.2.1. Zasilacz impulsowy DRP-240-24 Zasilacz DRP-240-24 o napięciu zasilania 230V/50Hz i napięciu wyjściowym ustawionym fabrycznie na poziomie 27,6V działa na zasadzie impulsowego przetwarzania wejściowego napięcia stałego przy stałej częstotliwości modulacji współczynnika wypełnienia impulsów. Dzięki temu, osiągnięto małe tętnienia, wysoką sprawność, niewielkie wymiary oraz ciężar zasilacza. Ponadto zasilacz posiada układ korekcji współczynnika mocy PFC. Obudowa zasilacza posiada zaczep do montażu na szynie TS-35. SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 4
Specyfikacja zasilacza DRP-240-24 Wyjście Napięcie DC 24V Prąd znamionowy 10A Zakres prądowy 0 10A Moc znamionowa 240W Tętnienie i szum 80mVp-p Przedział regulacji napięcia 24 28V Stabilność napięcia +/-1% Korekcja obciążeniowa +/-1% Wejście Zakres napięcia 85 264VAC Zakres częstotliwości 47 63Hz Współczynnik mocy 0,96 przy pełnym obciążeniu Sprawność 84% Pobór prądu 1,4A Prąd upływu <3,5mA Zabezpieczenia Przeciążeniowe 105 150% mocy znamionowej, typ zabezpieczenia ciągłe ograniczanie prądowe do momentu usunięcia przyczyny Wysokie napięcie 30 36V, typ zabezpieczenia odłączenie napięcia wyjściowego oraz załączenie w celu przywrócenia prawidłowej pracy Przegrzanie 100 +/-5 0 C testowane na radiatorze tranzystora kluczującego, typ zabezpieczenia odłączenie napięcia wyjściowego oraz załączenie w celu przywrócenia prawidłowej pracy Warunki środowiskowe Temperatura pracy -10 70 0 C Dopuszczalna wilgotność pracy 20 90% nie kondensująca Wibracja 10 500Hz; 2G 10min./1cykl; 60min. dla osi X Y Z Bezpieczeństwo użytkowania Standardy bezpieczeństwa UL508, UL60950-1, TUV EN60950-1 Odporność napięciowa I/P-O/P 3kVAC, I/P-FG 1,5kVAC, O/P-FG 0,5kVAC Rezystancja izolacji I/P-O/P 100MU/500VDC, I/P-FG 100MU/500VDC, O/P-FG 100MU/500VDC Przewodzenie i emisja EMI EN55011, EN55022 (CISPR22), EN61204-3 Class B Odporność EMS EN61000-4-2/3/4/5/6/8/11, ENV50204, EN55024, EN61000-6-2 (EN50082-2) Inne Wymiary 125x125x100mm Waga 1,2kg SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 5
3.2.2.Baterie akumulatorów W standardowym wykonaniu system przygotowywany jest do pracy z bateriami bezobsługowych akumulatorów kwasowych (BOSCH, VARTA, KOBE itp.). Bezobsługowe akumulatory kwasowe montowane są na stałych półkach stojaka. Napięcie końcowe ładowania baterii kwasowej jest ustawiane jest fabrycznie na wartość ok. 27,6V (w temperaturze otoczenia 20 0 C). 3.3. Urządzenia kontrolne 3.3.1.Moduł bateryjny DR-UPS40 zasada działania podczas pracy sieciowej układ DR-UPS40 zasila odbiory i ładuje akumulatory aby układ spełniał swoje zadanie, należy ustawić napięcie wyjściowe podłączonego zasilacza na wartość 27,6V gdy zaniknie zasilanie sieciowe, układ przełącza się na pracę bateryjną i zasila odbiory wprost z baterii praca bateryjna sygnalizowana jest zwarciem styku przekaźnika 1: BAT DISCHARGE oraz zapaleniem żółtej diody LED - stan ten pojawia się dopiero wtedy, gdy napięcie baterii spadnie poniżej 24V, a więc gdy baterie są naładowane powyżej 24V przejście na pracę bateryjną nie jest w żaden sposób sygnalizowane powrót zasilania sieciowego podczas pracy bateryjnej powoduje otwarcie styku przekaźnika 1: BAT DISCHARGE oraz zgaszenie żółtej diody LED podczas pracy bateryjnej, gdy napięcie baterii spadnie poniżej 21,9V, zwiera się styk przekaźnika 2: BAT FAIL i zapala czerwona dioda LED RGR Rozłączenie Głębokiego Rozładowania - funkcja, w którą wyposażono DR-UPS40 zapobiega głębokiemu rozładowaniu baterii, rozłącza baterie od odbiorów w sytuacji, gdy napięcie baterii spadnie poniżej 20,8V, stan ten sygnalizowany jest rozłączeniem wszystkich trzech styków przekaźników (w tym styku przekaźnika 3: DC OK) oraz zgaśnięciem wszystkich trzech sygnalizacyjnych diod LED SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 6
Specyfikacja modułu DR-UPS40 Wejście DC Wejście/wyjście bateryjne Sygnalizacja Środowisko Normy bezpieczeństwa i kompatybilności elektromagnetycznej Inne Napięcie DC 24 29V Prąd znamionowy 40A Zakres napięcia baterii 21 29V Zakres prądu 0 40A Prąd ładowania baterii 2A Parametry przekaźników 30VDC, 1A Styk przekaźnika: zwarty gdy napięcie DC zawiera się w przedziale 21 29V (±3%); Dioda LED: zielona DC BUS OK na przednim panelu DC BUS OK LED (zielony): gdy napięcie DC zawiera się w przedziale 21 29V: świeci się gdy napięcie DC jest poza przedziałem 21 29V: nie świeci się Styk przekaźnika: zwarty gdy napięcie baterii <21,9V; Dioda LED: czerwona na przednim panelu BATTERY FAIL LED (czerwony): gdy napięcie baterii <21,9V świeci się gdy napięcie baterii > 21,9V nie świeci się Styk przekaźnika: zwarty, gdy podczas pracy bateryjnej napięcie baterii <24V; Dioda LED: żółta na przednim panelu BATTERY DISCHARGE LED (żółty): gdy podczas pracy bateryjnej napięcie baterii <24V świeci się gdy podczas pracy bateryjnej napięcie baterii >24V nie świeci się Temperatura pracy -20 70 0 C Wilgotność podczas pracy 20 90% Wibracje 10 500Hz, 2G 10min./cykl, 60 min. w osiach X Y Z Wejście - Obudowa: 0,5KVAC, Wyjścia Napięcie przebicia przekaźnikowe zaciski wejściowe: 0,5KVAC Rezystancja izolacji Między zaciskami wejściowymi a obudową: >100M / 500VDC przy 25 C 70%RH Zakłócenia Urządzenie spełnia normy EN55022 elektromagnetyczne Odporność na zakłócenia Urządzenie spełnia normy EN61000-4- 2,3,4,5,6,8, ENV50204, Heavy industry level, criteria A Wymiary 55x125x100mm Waga 0,55kg SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 7
3.3.2 Regulatory temperatury (tylko dla odmiany SZB 4A) Dla polepszenia warunków pracy urządzeń systemu SZB 4 zainstalowanych w szafie zasilającej przy niskich temperaturach zewnętrznych (poniżej 10 0 C), zastosowano elektryczne ogrzewanie szafy, natomiast w warunkach nadmiernego nasłonecznienia zastosowano wymuszoną wentylację. Grzałka z radiatorem o mocy 100 W i wentylator zasilane są z sieci 230V/50Hz. Pracą grzałki steruje regulator temperatury zabudowany w jej puszce przyłączeniowej, a wentylatora regulator temperatury SK 3110 zabudowany na szynie montażowej TS-35 obok baterii akumulatorów. Regulatory temperatury posiadają pokrętło, którym można ustawić próg włączenia i wyłączenia. Fabrycznie są ustawione następujące progi temperatur: dla grzałki 10 0 C dla wentylatora 30 0 C 3.4. Urządzenia zabezpieczające 3.4.1. Zabezpieczenia i wyłączniki Jako zabezpieczenia przeciwporażeniowego zastosowano metodę samoczynnego wyłączenia zasilania. Polega ona na połączeniu części przewodzących, które powinny mieć zaciski ochronne z przewodem ochronnym PE. Dzięki temu przy uszkodzeniu izolacji podstawowej utworzona zostanie pętla zwarciowa, której impedancja zwarciowa powinna być skoordynowana z charakterystyką zwarciową zabezpieczenia obwodu, w którym powstało zagrożenie. Powoduje to, że prąd zwarciowy osiąga wartość umożliwiającą samoczynne zadziałanie zabezpieczenia wyłączającego w wymaganym czasie. Układ zasilania urządzeń SZB 4 przystosowany jest do podłączenia do sieci typu TN-S. W układzie TN-S funkcję przewodu neutralnego (N) i przewodu ochronnego (PE) spełniają osobne przewody. W układzie TN-S przy przyjętej ochronie przez samoczynne wyłączenie można stosować (urządzenie B na rysunku obok) bezpieczniki topikowe, wyłączniki instalacyjne i wyłączniki różnicowoprądowe. W SZB 4 zastosowano wyłącznik instalacyjny o charakterystyce typu B i prądzie I nom =10A. Zgodnie z zaleceniami normy PN-ICE 60364-4-41 najlepiej żeby zastosowany wyłącznik instalacyjny był w stanie rozłączyć obwód zasilania w czasie 0,2s. Dla wyłącznika użytego w SZB 4 z jego charakterystyki wynika, że jest on w stanie wyłączyć zasilanie w 0,2s dla prądów z przedziału 30-50A. Zgodnie z normą musi być spełniony następujący warunek: SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 8
Z gdzie: Z s impedancja pętli zwarcia I a prąd zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego w czasie 0,2s U 0 napięcie fazowe sieci energetycznej Dla użytego zabezpieczenia w SZB 4 warunek ten spełnia: Z s I < Wynik ten należy pomniejszyć o 25%, a zatem impedancja pętli zwarcia dla SZB 4 powinna być Z s 5Ω. Napięcie jednofazowej linii 230V/50Hz wprowadzone jest do systemu poprzez listwę przyłączeniową znajdującą się w dolnej części stojaka. Napięcie to podawane jest do skrzynki rozdzielczej na główny wyłącznik instalacyjny B1, z którego zasilane są obwody zmiennoprądowe zasilaczy. Wyłącznik instalacyjny B3 (tylko dla odmiany SZB 4A) zabezpiecza obwody grzejnika i wentylatora. Gniazdo sieciowe służące do podłączenia dodatkowego odbiornika zabezpieczone jest wyłącznikiem instalacyjnym B2. Za głównym wyłącznikiem B1 podłączony jest ogranicznik przepięć chroniący system zasilania przed przepięciami, które mogą pojawić się w sieci energetycznej od wyładowań atmosferycznych lub prądów łączeniowych. Każdorazowe zadziałanie ogranicznika powoduje jego częściowe zużycie, dlatego ogranicznik posiada wizualną sygnalizację uszkodzenia elementu termicznego. Pojawienie się w przezroczystym okienku na przedniej ściance ogranicznika czerwonej dźwigni oznacza jego uszkodzenie i natychmiastową wymianę. Dlatego wymagane jest kontrolowanie stanu ogranicznika raz na miesiąc lub po każdej burzy z silnymi wyładowaniami atmosferycznymi. Zasilacze DRP wyposażone są w zabezpieczenie nadprądowe powodujące przejście zasilacza przy przeciążeniu ponad I nom na pracę z charakterystyką stałoprądową tzn. stabilizację prądu na poziomie 105 150% I nom przy jednoczesnym obniżeniu napięcia wyjściowego. Obwody wyjściowe zabezpieczone są standardowo przed zwarciem wyłącznikami instalacyjnymi B4 i B5. Mogą one służyć również do odłączenia w razie konieczności obwodów obciążenia od obwodów zasilających. Obwód wyjścia kontrolnego K zabezpieczony jest wkładką topikową B6. Jej przepalenie jest sygnalizowane zapaleniem się diody czerwonej LED w module bezpiecznikowym. U s a 0 230V < < 7, 66Ω 30A SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 9
4. INSTALOWANIE, OBSŁUGA I EKSPLOATACJA. 4.1. Transport. Kompletny system SZB 4 podlega kontroli w zakładzie produkcyjnym. Do transportu systemu demontowane są akumulatory. Szczególnej ostrożności wymaga transport akumulatorów bezobsługowych. Akumulatory te dostarczane są fabrycznie w stanie wypełnienia elektrolitem i naładowania. W czasie transportu należy je chronić przed przewróceniem, gwałtownymi wstrząsami, uderzeniami oraz przed zwarciem biegunów. Bieguny dodatnie akumulatorów powinny być osłonięte plastikowymi kapturkami. 4.2. Instalowanie Konstrukcja stojaka systemu SZB 4 umożliwia jego montaż w terenie w już zabudowanej szafie zasilającej. Po ustawieniu szafy na fundamencie należy dołączyć do niej uziom, a następnie przeprowadzić montaż stojaka w następującej kolejności: przymocować stojak do tylnej ściany szafy wykorzystując jego odpowiednie elementy, ustawić wszystkie wyłączniki instalacyjne skrzynki rozdzielczej w położenie WYŁ, na półkach baterii ustawić akumulatory, połączyć akumulatory linkami połączeniowymi (linka z oznaczeniem + z dodatnim biegunem akumulatora, a linka z oznaczeniem z ujemnym), przyłączyć do listwy przyłączeniowej uziom i przewód sieci 230V/50Hz zgodnie ze schematem umieszczonym w DTR przyłączyć do listwy napięć wyjściowych 24VDC odbiory układu A i B. SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 10
4.3. Uruchomienie 4.3.1. Odmiana SZB 4A i SZB 4B załączyć napięcie 230V/50Hz głównym wyłącznikiem instalacyjnym B1 oraz napięcie do gniazda sieciowego wyłącznikiem B2 i napięcie do regulatorów temperatury wyłącznikiem B3, w zasilaczach i modułach bateryjnych powinny zapalić się wskaźniki DC OK, zmierzyć napięcie sieci w gniazdku sieciowym w skrzynce rozdzielczej (nie powinno przekraczać 250V AC), zmierzyć napięcie na zaciskach modułów bateryjnych oznaczonych DC (powinno wynosić 27,6V +/-1%), wyłącznikami instalacyjnymi B4 i B5 przyłączyć obwody obciążenia pod napięcie, wyłączyć układ zasilania wyłącznikiem B1 żeby sprawdzić czy zasilane urządzenia nadal są pod napięciem (zasilane z baterii akumulatorów), powtórnie załączyć układ zasilania wyłącznikiem B1. 4.4. Obsługa okresowa Zgodnie z wytycznymi Instrukcji utrzymania i sprawdzania urządzeń zabezpieczenia ruchu na przejazdach kolejowych E-4, urządzenia zasilające srk powinny być sprawdzane raz na miesiąc. Zakres okresowych sprawdzeń i konserwacji zależy głównie od rodzaju użytych baterii. Przy wykonywaniu sprawdzenia urządzeń szafy zasilającej z systemem SZB 4 należy: dokonać oględzin stanu uziemienia szafy, dokonać oględzin zewnętrznych stanu baterii ze sprawdzeniem pewności mocowania linek dołączeniowych, wybrzuszenia obudów akumulatorów bezobsługowych - świadczą o zbyt dużym napięciu końcowym ładowania, wycieki elektrolitu w bateriach kwasowych - świadczą o poważnych uszkodzeniach akumulatorów powodujących konieczność ich wymiany, dokonać pomiarów napięć poszczególnych akumulatorów baterii, dokonać zgrubnego sprawdzenia ustawienia napięcia wyjściowego zasilaczy (powinno wynosić 27,6V +/-1%, dla systemu SZB 4A sprawdzić sprawność układów wentylacji i ogrzewania. SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 11
4.5. Usuwanie uszkodzeń Naprawy gwarancyjne i pogwarancyjne podzespołów elektrycznych systemu SZB-4 wykonuje służba serwisowa producenta lub wyspecjalizowana jednostka serwisowa upoważniona przez producenta. Ze względu na złożoną konstrukcję zasilacza i występowanie w jego obwodach niebezpiecznych napięć, nie zaleca się wykonywania napraw przez użytkowników. Wszelkie naprawy powinny być wykonywane przez wysokokwalifikowany personel, zaznajomiony z zasadami bezpieczeństwa pracy. W trakcie napraw i związanych z nimi badań należy zachować szczególną ostrożność. 5. INFORMACJE DODATKOWE. 5.1. Uwagi producenta. Producent zastrzega sobie prawo do wprowadzania zmian konstrukcyjnych i technologicznych, nie pogarszających jakości systemu zasilającego SZB 4. Wyłączniki napięcia wyjściowego 24VDC wyłącznik główny zasilania ogranicznik przepięć SZB-4B widok górnej płyty SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 12
zdjąć pokrywę kanału aby doprowadzić przewód zasilający zaciski wyjścia 24V DC układ A zaciski wyjścia 24V DC układ B zacisk wyjścia kontrolnego zacisk fazowy zacisk neutralny zacisk uziomu NIE ZAMIENIAĆ! Opis zacisków wyjściowych napięcia 24V DC i wejściowych 230V AC SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 13
Rys. 1. Schemat odmiany SZB 4A SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 14
Rys. 2. Schemat odmiany SZB 4B. SZB 4_www.doc PRO-SERW SOSNOWIEC 15