DC 전원공급장치의 접지 및 영향

산업용 DC 전원 공급 장치는 제어 캐비닛에서 일반적으로 사용되며 릴레이, 접촉기, 센서 및 많은 경우 컨트롤러 및 I/O 단자를 포함한 필드 장치에 전원을 공급하는 데 가장 자주 사용됩니다. 이러한 DC 공급 장치 중 가장 일반적인 것은 DIN 레일 실장 24V 모델로, 전력 출력 범위는 몇 와트에서 수백 와트에 이릅니다.

이러한 시스템에는 플로팅 및 접지의 두 가지 연결 구성이 있습니다.

 

1. 플로팅 DC 전압

플로팅 DC 제어 시스템은 DC 전원 공급 장치에 라인 전압(베어 어스 접지 포함)으로 전원이 공급되고 출력에 DC 포지티브(+) 및 DC 네거티브(-)만 포함됨을 의미합니다. 

 

이 플로팅 시스템은 전선 사이에 24V를 유지하기 때문에 이러한 전압이 필요하고 추가 연결이 필요하지 않은 모든 장치에 충분한 전력을 공급합니다.

 

DC 전원 공급 장치는 AC 입력을 사용하며 포지티브(+) 및 네거티브(-) 출력을 제공

 

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2. 접지된 DC 전압

접지된 DC 제어 시스템의 경쟁 모델에는 DC(-) 단자에서 건물 AC 공급 장치의 접지로의 연결이 포함됩니다.

 

접지 루프 간섭

적절하게 설치된 시스템에서는 녹색 나사 단자가 모든 장비(PLC, VFD 등)를 근처의 금속 본체에 장착합니다.  이것은 활성 라인 전압이 느슨해져서 금속 장비 케이스에 닿는 경우 접지 경로를 제공하는 역할을 합니다. 접지 경로에서 단락으로 인해 차단기가 즉시 트립되거나 퓨즈가 끊어져 사용자와 장비를 보호합니다.

 

DC(-) 공급 장치도 전원 공급 장치 근처의 접지에 연결된 경우 이제 모든 전원 공급 장비에서 접지에 두 개의 연결이 있습니다. 두 개의 연결점을 사용하면 '접지 루프'라고 하는 완전한 원이 생성됩니다. 유도 간섭이 금속 장비(컨베이어 벨트 프레임 포함)에 전압을 가하면 이제 낮은 저항 경로가 있고 전류가 이동합니다. 이로 인해 접지 루프가 차단기 또는 퓨즈의 경로에 있지 않을 수 있으므로 장비에 간섭이나 손상이 발생할 수 있습니다.

 

아날로그 전압

간섭은 다양한 아날로그 제어 신호에 대해 다양한 방식으로 처리될 수 있습니다. 차동 쌍 신호는 아날로그 센서와 통신하기 위해 일반적으로 한 쌍으로 함께 꼬인 두 개의 전용 와이어를 사용합니다. 한 라인의 간섭은 다른 라인에도 나타납니다. 실제 신호는 전선 쌍 간의 차이이기 때문에 전압이 두 번 갑자기 점프하는 것은 전혀 점프하지 않는 것처럼 보입니다.

 

 

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차동 쌍 와이어 세트

 

그러나 많은 아날로그 전압 시나리오에서 각 0-10V 신호는 입력 단자에서 측정되며 단일 공통 와이어는 모든 아날로그 입력 채널에 대한 기준을 제공합니다. 이 하나의 공통 기준선에 전압 변동이 발생하면 모든 아날로그 판독값이 왜곡됩니다. 이 기준을 제공하는 전원 공급 장치가 접지에 연결되어 있으면 접지 루프 간섭으로 인해 판독 오류가 발생합니다.

 

이러한 이유로 공통 기준 와이어가 있는 아날로그 전압 장치를 사용하는 경우 DC 전원 공급 장치를 부동 상태로 유지하고 접지 루프에서 격리하는 것이 좋습니다.

그러나 공급 장치를 접지하는 것이 올바른 조치인 경우에 대한 절대적인 규칙은 없습니다. 플로팅 DC 시스템조차도 간섭을 경험할 수 있으며 실제로 단일 접지 연결을 통해 간섭이 무해하게 접지로 전달될 수 있습니다.

 

격리된 시스템을 측정하면 간섭 위치를 정확히 찾아내는 데 도움이 될 수 있습니다. DC 제어 시스템에 도입되는 경우 DC(-) 전원을 접지에 연결하여 간섭 효과를 최소화하는 것이 유리할 수 있습니다. 간섭이 오히려 근처의 장비로 유입되면 DC 시스템을 접지에 연결하는 것이 유용하지 않을 수 있습니다.

 

 

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접지로의 전류 누설

DC 공급 장치에서 접지 연결이 바람직하지 않을 수 있는 마지막 이유는 많은 DC 전원 공급 장치가 포함된 시스템에서 분명할 수 있습니다. 많은 스위칭 전원 공급 장치 내부에는 입력 라인 전압에 의해 발생하는 불규칙성을 제거하는 데 사용되는 EMI 필터링 커패시터가 있습니다. 이 커패시터는 스위칭 전원의 입력에서 출력단까지 뻗어 있으며, 그 효과는 DC 전압 위에 작은 불규칙한 전압이 가해지는 것으로 측정할 수 있습니다.

 

전원 공급 장치에서 접지로의 전류 누출로 인해 원치 않는 차단기가 트립

 

 

하나의 전원 공급 장치에서는 커패시터를 통한 누출이 매우 작기 때문에(밀리암페어 미만) 소량의 전류만 발생합니다. 이러한 전원 공급 장치 중 많은 수가 시스템에 병렬로 연결된 경우 상당한 전류가 있을 수 있습니다. 이 전류가 출력에서 접지된 DC 시스템으로 오면 접지선을 통해 반환되어 지락 차단기가 트립됩니다.