Rozwój transformatorów na szynę i ich bezobsługowe zabezpieczenie

Transformatory do montażu na szynie DIN stosowane są głównie w nowoczesnym budownictwie, gdzie coraz częściej spotyka się rozbudowane systemy alarmowe, sterowania i kontroli parametrów budynku. Mówimy tu zarówno o budownictwie mieszkaniowym jak i budynkach przemysłowych, galeriach handlowych i wszystkich nowopowstających wielkopowierzchniowych obiektach. Transformatory te są również stosowane w systemach zasilania maszyn i urządzeń energetycznych oraz w przemysłowych instalacjach sterowania maszyn lub w sygnalizacji stanu obwodów. Dzięki temu obserwuje się najszybszy rozwój nowych rozwiązań i najszybciej przybywającą liczbę nowych urządzeń właśnie w tej kategorii sposobu montażu.

1. Transformatory na szynę - montaż

2. Seria transformatorów PSZ

3. Seria transformatorów PSS

4. Seria transformatorów PSSN

Transformatory na szynę - montaż

Rozwój samych transformatorów jest znacznie wolniejszy, jeśli spojrzymy na ich zasadę działania czy wykorzystywane materiały, ale staje się widoczny, jeśli zwrócimy uwagę na ich obudowy oraz różne ułatwienia dla montażystów i projektantów.

Początkowo montaż transformatorów na szynę polegał na zamocowaniu w standardowym transformatorze EI specjalnego adaptera umożliwiającego montaż na szynie. Do dzisiaj takie rozwiązanie wykorzystywane jest w niskobudżetowych instalacjach. Z czasem jednak okazało się, że taki sposób montażu jest niewygodny. Przez adapter transformator mocno odstawał od szyny i znacznie odbiegał wymiarami od innych urządzeń, a jego waga i odsunięty środek ciężkości oddziaływały dużym momentem siły na zaczepy szyny montażowej wpływając negatywnie na ich trwałość. Oprócz tego taki transformator wymagał odrębnego aparatu w postaci gniazda na bezpiecznik. Takie rozwiązanie nie było zbyt optymalne również pod względem cieplnym, a co za tym idzie ograniczało, bardziej niż późniejsze rozwiązania, możliwe do osiągnięcia moce.

Seria transformatorów PSZ

Kolejnym etapem konstrukcyjnym była adaptacja istniejących na rynku obudów, które umożliwiały zmianę pozycji transformatora względem szyny, poprawę jego chłodzenia przez zalewanie żywicą oraz zamocowanie zabezpieczenia. Przykładem takiego rozwiązania jest seria transformatorów PSZ. Niestety również to rozwiązanie nie zaspokajało wszystkich potrzeb rynku, ponieważ wymiary jakie osiągały takie transformatory, niejednokrotnie przeszkadzały innym aparatom. Presji nie poddały się jednak wykonania większych mocy, które nadal są używane, co więcej, pojawiają się też nowe, ciekawe wersje obudów, jak np. w serii transformatorów PTM.

Seria transformatorów PSS

Wzrost sygnałów z rynku o potrzebie zmiany, zmobilizował producentów do tworzenia własnych, dedykowanych obudów. Tak powstały transformatory z serii PSS. Ta linia produktów zdobyła bardzo szybko uznanie w skali europejskiej. Ich budowa i parametry zbliżyły się całkowicie do stawianych wtedy oczekiwań, a obudowy wyprzedzały ówczesny design przemysłowy. Z wymiarów zadowoleni byli instalatorzy, projektantów cieszyła duża liczba gabarytów mocy, czy też wbudowane we wnętrzu obudów gniazda bezpiecznikowe, które to zwalniały ich z konieczności zabezpieczania transformatorów dodatkowym zewnętrznym aparatem.

Seria transformatorów PSSN

Transformatory tej serii nadal mają powodzenie, jednak rynek „nie śpi” i szybko okazało się, że aparaty na szynę wykreowały swój własny standard wymiarowy. Wszechotaczające nas zabezpieczenia typu „S”, mnogość obudów dopasowanych do nich maskownicami itp., spowodowały presję, by dopasowywać kształt i wymiary urządzenia do nowych standardów. Za jednostkę zajętości szyny przyjęto „moduł”, który oznacza szerokość standardowej „S-ki”. Konstruktorzy i projektanci transformatorów, we współpracy z nowo powstałymi firmami zajmującymi się „designem przemysłowym”, podjęli się ponownego spojrzenia na transformator na szynę. Uwzględniono szereg oczekiwań, m.in.: wymiary, łatwość montażu i demontażu, wielkości gabarytów mocy, łatwość przyłączania przewodów, skuteczność oddawania ciepła, bezobsługowość zabezpieczeń czy też możliwości dalszego rozwoju w kierunku dodatkowych uzwojeń i odczepów napięciowych. Po uwzględnieniu wszystkich wymienionych, a także innych, nie podanych wyżej kryteriów, powstała seria transformatorów PSSN. Czym wyróżniają się te urządzenia na tle konkurencji? 

Zacznijmy od tego, że seria PSSN zawiera następujące moce gabarytowe:16-20-30-50-63-80VA. W dziedzinie całej rozpiętości mocy wykonań transformatorów niskiego napięcia jest to dość skromny przedział, ale za to absolutnie wystarczający do zastosowań na szynie DIN. Na szczególną uwagę zasługuje natomiast kwestia zabezpieczeń zastosowanych w serii PSS N. Wcześniej do zabezpieczania takich transformatorów służyły bezpieczniki topikowe, jednak z racji wymaganych tu małych wartości prądu musiałyby to być tzw. bezpieczniki „radiowe” - takie używane są w serii PSS. Niestety obsługa tego typu bezpieczników przysparza wielu problemów, zwłaszcza w sytuacji gdy bezpiecznik się przepali i trzeba go wymienić. Z tego powodu postanowiono, że w nowej serii zostanie wbudowane zabezpieczenie termiczne na bazie elementu PTC. Właściwości takiego elementu byłyby jednak niewygodne, gdyby był on zainstalowany na stronie pierwotnej transformatora, ponieważ aby transformator powrócił do stanu pracy, oprócz jego ostygnięcia wymagane byłoby odłączenie jego zasilania na kilka sekund. Z tego powodu zabezpieczenie PTC znajduje się na stronie wtórnej. Przeciążenie trwale blokuje transformator uniemożliwiając jego ponowne załączenie bez zdjęcia zasilania, a więc daje szansę na bezawaryjne usunięcie błędu, natomiast zwarcie za transformatorem blokuje urządzenie do czasu jego usunięcia. A co jeśli zwarcie powstanie w samym uzwojeniu pierwotnym? Producent zadbał o to, by taka sytuacja nie miała miejsca dzięki zastosowaniu odpowiedniej klasy izolacji drutu nawojowego.

Przeczytaj więcej o zastosowaniu drutów nawojowych >

Seria PSSN zdobywa zwolenników w całej Europie szybciej, niż się tego spodziewano, co potwierdza słuszność decyzji konstrukcyjnych i projektowych. Czy to koniec rozwoju? Z pewnością nie. Na razie nie wiadomo czego rynek będzie oczekiwał. Być może indywidualności kolorystycznej, być może odejścia od standardów napięciowych w celu minimalizacji zużycia energii. Pytanie o przyszłe oczekiwania i kierunki rozwoju są czymś normalnym w biznesie. Jedno jest pewne – będzie ciekawie.

Mgr inż. Krzysztof Majewski 
BreveTufvassons Sp. z o. o.