Kapcsoló üzemű táp vs. Toroid
A kapcsoló üzemű tápok térhódítása megállíthatatlan. De vajon megéri-e ilyen elven működő tápot használni a CNC technikában?
A telefontöltő ezen technológia által lesz pihekönnyű, a televízió emiatt lesz ultravékony.
Jelenléte, szükségessége megkérdőjelezhetetlen. De vajon miért nem felel meg számunkra a vezérléstechnikában?
(Természetesen használhatunk kapcsolóüzemű tápegységeket a CNC gépen, de nem érdemes a léptetőmotoros rendszer tápjaként alkalmazni.)
Mi a kapcsolóüzemű táp elve?
Ha egyszerűen kellene elmagyarázni, akkor egy érdekes hasonlattal élnék:
Nézzünk egy olyan példát, hogy a szobai termosztátot beállítod egy adott hőfokra. Ha alámegy a hőmérséklet, akkor bekapcsol a fűtés és pár perc múlva emelkedik a hőmérséklet. Ha eléri a kívánt hőfokot, akkor lekapcsol a fűtés és elkezd csökkenni a hőmérséklet megint.
Ha ezt másodpercenként többször, esetleg többezerszer kapcsolgatnánk, akkor a hőmérsékletet egyenletesnek mondhatnánk a szobában. Ugyanez zajlik le a kapcsolóüzemű tápon belül is, csak itt a hőmérséklet helyett a feszültség állandó értéken tartása a cél.
Remélem érthető példát hoztam fel a szemléltetésre.
Vizsgáljuk meg, hogy mi a gyenge pontja ennek a működésnek!
Ha a szobában nyitva hagyjuk résnyire az ablakot, az megfelel a tápegységnél egy fogyasztónak. Például egy ventilátor, marómotor, világítás. Ezt a veszteséget a fűtési rendszer könnyen pótolni tudja, mert csak annyi a dolga, hogy többet fűt a kazán, mint eddig.
Na de mi a helyzet akkor, ha valaki kimegy vagy bejön a szobából a hideg lépcsőházba/kültérre? A rendszer kap egy impulzus terhelést. (Aki az ajtó mellett ül, kap egy hideg szellőt.) Ezt a fűtési rendszer már nehezen tudja pótolni. Azaz a pótlás nem okoz gondot, csak időbe telik újra visszaállítani a hőfokot.
Elektromos rendszernél ezt olyankor tapasztalhatjuk, ha a porszívó, flex, fúrógép bekapcsolásánál hunyorint egyet a világítás, vagy megsercen a tv. (Nem a folyamatos sercegés, mert az hálózati zavar. Az más témakör.) Viszont ezt csak bekapcsoláskor észleljük.
Hogy miért gond egy ilyen impulzus terhelés?
Egy impulzus nem gond. De a léptetőmotor vezérlésnél sok-sok impulzus lép fel.
Előszőr is van a tartóáram frekvenciája, ami magasabb frekvenciájú, mint a hallható tartomány, és sokszor a léptetőmotor induktivitásától is függ. Másodszor pedig van a léptetés frekvenciája. Ami folyamatosan változik a megmunkálástól függően.
Ám ez még csak egy tengely! Ne feledkezzünk meg a többiről! 3-4 tengelyes rendszernél nem csak ezen frekvenciájú impulzusos fogyasztással kell számolni, hanem ezek "összegerjedéséről", zavaráról is.
A kép illusztráció!
Kezd már zsongani a fejed? A léptetőmotorok is zsonganak, mint egy dühös méhkas.
És ezt ennek a kapcsolgatós áramforrásnak kell leküzdenie. Igen komoly munka árán sikerül fenntartania a tápegységnek a stabil feszültséget. Persze ez nem vészes, hiszen van már tapasztalata az iparnak ebben. Csakhogy a minőségi kapcsolóüzemű tápnak elkérik az árát manapság. És valljuk be: a kínai tömegtermékek nem a magas árról híresek. Egyben nem is az ipari minőségről.
Mit fogsz a fentiekből tapasztalni?
Nem fog falnak menni a tápegység amikor ráakasztasz egy 3tengelyes léptetőmotoros rendszert. Nem fog elfüstölni.
Amit tapasztalni fogsz: átlagos elérhető sebesség. Egy tengely mozgatása esetén meghatározott stabil elérhető sebesség csökkenése több tengely mozgatása esetén. Nagyobb folyamatos áramfelvételű fogyasztó esetén méginkább csökkenő léptetőmotoros sebesség.
Persze ez nem azonnali használhatatlanság. Elérhető egy stabil 2000mm/min-es gyorsjárati sebesség.* Tökéletesen használható folyamatos üzemre.
Mi a különbség toroidos táplálás esetén?
A toroidos táplálás a fűtési hasonlatban szerepeltetve olyan, mint egy nagyteljesítményű elektromos fűtőventillátor. Ha kinyitod az ajtót, a meleg akkor is folyamatosan ömlik az eszközből. Ilyenkor nem igazán lehet teljesen kihűteni a szobát, mivel így közvetlen fűtést alkalmazunk, amit akár szabad térben is használhatunk melegedésre.
A toroid előnye, hogy túlterhelhető! Valóban. Egy 150VA-es tápegységből nyugodtan ki lehet venni akár 200VA-t is. Persze nem hosszútávon, de impulzusüzemben ez rengetegszer jól jön. Főként ha ennyi impulzus találkozik egy helyen, mint fent. Megfelelő méretezés esetén a pufferkondi is jócskán lendít a rendszeren, ráadásul a pufferkondi sokszorozható a fogyasztók közvetlen bemenetén is.
Toroiddal elérhető akár az 5000mm/min-es sebesség is.* Ami nem elhanyagolható sebességkülönbség az előző rendszerhez képest.
Nem mellékes, hogy egy kiforrott rendszerről van szó, melynek az alapja nem néhány elektronikai alkatrész, hanem egy ferritgyűrű. Melyik fog elromlani ezek közül?
Mit lehet tenni a kapcsolóüzemű rendszer minőségének javítása érdekében?
Jónevű, ipari kivitelű tápegységet kell venni. Sajnos ezek szinte megfizethetetlenek annak, aki hobbiként gondol ezen területre.
A kapcsolóüzemű tápegység kimenetét lehet turbózni pufferkondikkal. Esetleg diódahíddal és pufferkondival is elláthatjuk, de ekkor már a következő lépés, hogy a tápegységet egy toroid trafóra cseréljük, és tádáám, kész is a jó öreg, megbízható toroidos rendszer.
* Ezen példák valós kisérlet alapján létrejött személyes tapasztalatok egy könnyű aluminium gépen. Acél tengelyekkel és trapézmenetes orsókkal. Mikor előszőr tapasztaltam a sebességnövekedést, nem hittem el, hogy csak a tápegységen ennyi múlik, és többször újra megcseréltem a tápokat... :)
