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艾默生電源模塊HD22010-3系列充電模塊是電力電源最主要的配置模塊，廣泛應(yīng)用于35kV到330kV的變電站電力電源中。
HD22010-3系列充電模塊采用自冷和風(fēng)冷相結(jié)合的散熱方式，在輕載時自冷運行，符合電力系統(tǒng)的實際運行情況。
型號說明
HD 220 10 - 3
HD -------- 充電模塊
220---------額定輸出電壓220VDC
10----------額定輸出電流10A
3---------版本
產(chǎn)品系列
產(chǎn)品系列見下表。
表一-1 訂貨信息
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名稱
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型號
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編碼
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單位
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定購指南
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備注
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充電模塊
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HD22010-3
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02130517
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PCS
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根據(jù)系統(tǒng)要求配置個數(shù)
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自然冷/風(fēng)冷結(jié)合防塵設(shè)計
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充電模塊
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HD11020-3
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02130553
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PCS
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根據(jù)系統(tǒng)要求配置個數(shù)
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自然冷/風(fēng)冷結(jié)合防塵設(shè)計
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HD22010-3充電模塊由三相無源PFC和DC/DC兩個功率部分組成。在兩功率部分之外還有輔助電源以及輸入輸出檢測保護電路。
前級三相無源PFC電路由輸入EMI和三相無源PFC組成，用以實現(xiàn)交流輸入的整流濾波和輸入電流的校正，使輸入電路的功率因素大于0.94，以滿足DL/T781-2001中三相諧波標(biāo)準(zhǔn)和GB/T 17794.2.2-2003中相關(guān)EMI、EMC標(biāo)準(zhǔn)。
后級的DC/DC變換器由PWM發(fā)生器控制前級PFC輸出的DC電壓、經(jīng)過
高頻變壓器輸出后再整流濾波輸出DC電壓等電路組成，用以實現(xiàn)將前級整流電壓轉(zhuǎn)換成電力操作系統(tǒng)要求的穩(wěn)定的直流電壓輸出。
輔助電源在輸入三相無源PFC之后，DC/DC變換器之前，利用三相無源PFC的直流輸出，產(chǎn)生控制電路所需的各路電源。
輸入檢測電路實現(xiàn)輸入過欠壓、缺相等檢測。DC/DC的檢測保護電路包括輸出電壓電流的檢測，散熱器溫度的檢測等，所有這些信號用以DC/DC的控制和保護。
結(jié)構(gòu)及接口
1．模塊外觀
HD22010-3充電模塊的外觀如下圖所示。
1）LED顯示面板
顯示模塊的電壓、電流或告警信息。
由顯示切換按鈕進行輸出電壓和電流的顯示切換。顯示3位數(shù)字，電壓顯示精度為±0.3V，電流顯示精度為±0.2A。
出現(xiàn)模塊告警時，閃爍顯示故障代碼。
2）指示燈
模塊面板上有3個指示燈，功能見下表。
表一-2 面板指示燈功能
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指示標(biāo)識
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正常狀態(tài)
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異常狀態(tài)
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異常原因
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電源指示燈（綠色）
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亮
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滅
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無輸入電壓以至模塊內(nèi)部的輔助電源不工作
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保護指示燈（黃色）
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滅
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亮
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直流輸入電壓或輸出電壓超出正常范圍
模塊內(nèi)部過熱
模塊未完全插好
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故障指示燈（紅色）
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滅
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閃爍
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風(fēng)扇故障，不轉(zhuǎn)動
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3）顯示切換按鈕
顯示切換按鈕用于切換LED顯示面板的顯示內(nèi)容。如果LED正顯示輸出電壓，按一下該按鈕則顯示輸出電流，再按一下該按鈕則又顯示電壓。
HD22010-3 調(diào)壓方法以及撥碼開關(guān)的使用
4）手動調(diào)壓按鈕
面板上嵌入的兩個按鍵用來調(diào)整模塊在手動狀態(tài)下的輸出電壓。按一下左邊按鈕輸出電壓降低1V，按一下右邊按鈕輸出電壓升高0.5V。注意只有在手動控制方式下，調(diào)節(jié)此按鍵才起作用。
5）撥碼開關(guān)
撥碼開關(guān)用于選擇控制方式和模塊通信地址。其定義如下圖所示。
①控制方式選擇撥碼
撥碼開關(guān)最左邊一位為控制方式選擇撥碼，用于選擇模塊的控制方式為自動控制還是手動控制。撥上為自動控制方式，撥下為手動控制方式，如圖2-4所示。
在自動控制方式下，模塊的輸出電壓、限流點、開關(guān)機均由監(jiān)控模塊進行控制，人工無法進行干預(yù)。如果模塊連接到合閘母線上對電池進行充電，一般應(yīng)設(shè)置為自動控制方式。
在手動控制方式下，模塊的輸出電壓由上述介紹的手動調(diào)壓按鈕進行調(diào)節(jié)。模塊的輸出電壓、限流點和開關(guān)機等均不受監(jiān)控模塊控制，但可以將模塊的運行參數(shù)上報給監(jiān)控模塊。如果模塊連接到控制母線上，則模塊需輸出單一的穩(wěn)定電壓，此時應(yīng)將模塊設(shè)置為手動狀態(tài)，模塊的輸出電壓由手動調(diào)壓按鈕調(diào)節(jié)，限流點全部放開，為110%。
注意 手動調(diào)壓按鈕可使充電模塊輸出電壓最高達(dá)到286V，因此在系統(tǒng)正常時請勿隨意調(diào)節(jié)該按鍵。由于不同用戶選擇蓄電池的節(jié)數(shù)有差異，為安全起見，充電模塊的輸出在出廠時已整定在浮充電壓值234V上。
②地址識別撥碼
撥碼開關(guān)左邊第二位為廣播地址識別撥碼，用于模塊識別廣播數(shù)據(jù)包。撥到上端時，模塊認(rèn)為只有地址為255的數(shù)據(jù)包是廣播數(shù)據(jù)包。撥到下端時，模塊認(rèn)為只有地址為254的數(shù)據(jù)包是廣播數(shù)據(jù)包。如果配套艾默生監(jiān)控模塊，該撥碼必須撥到上端，及廣播地址必須設(shè)置為255。
③地址設(shè)置撥碼
撥碼開關(guān)右邊四位為模塊通信地址設(shè)置撥碼，用于設(shè)置模塊的通信地址。
在模塊上設(shè)置的通信地址為二進制數(shù)，每一位撥碼向上撥代表二進制數(shù)0，向下?lián)艽矶M制數(shù)1。四位地址設(shè)置撥碼中最左邊一位為最高位，最右邊一位為最低位。
充電模塊HD22010-3的地址設(shè)置撥碼為4位，因此模塊的地址設(shè)置范圍為0～15，也就是說，連接到監(jiān)控模塊的同一個串口上的模塊數(shù)最大為16個。當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量大于16時，需要將多余模塊獨立分組且從監(jiān)控單元的另一個串行口進行通信連接。
模塊地址是監(jiān)控模塊識別各充電模塊的唯一標(biāo)志，同一系統(tǒng)中模塊的地址設(shè)置不能相同。對于同一個模塊，模塊通信地址設(shè)置必須與監(jiān)控模塊中的模塊地址設(shè)置相同，否則將出現(xiàn)通信異常。
在監(jiān)控模塊中設(shè)置的模塊地址為十進制數(shù)，他們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系見下表。
表一-3 模塊地址撥碼狀態(tài)和地址對應(yīng)表
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模塊地址撥碼狀態(tài)
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撥碼二進制值
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對應(yīng)模塊地址
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1
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2
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3
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4
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0
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0
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0
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0
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0000
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0
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0
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0
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0
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1
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0001
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1
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0
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0
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1
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0
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0010
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2
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0
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0
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1
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1
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0011
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3
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0
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1
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0
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0
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0100
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4
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0
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1
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0
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1
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0101
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5
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0
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1
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1
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0
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0110
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6
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0
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1
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1
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1
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0111
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7
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1
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0
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0
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0
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1000
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8
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1
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0
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0
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1
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1001
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9
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1
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0
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1
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0
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1010
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10
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1
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0
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1
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1
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1011
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11
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1
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1
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0
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0
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1100
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12
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1
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1
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0
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1
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1101
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13
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1
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1
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1
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0
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1110
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14
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1
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1
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1
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1
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1111
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15
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例如：地址設(shè)置撥碼處于如圖2-4所示的位置（黑色為撥碼位置）。表示二進制1010，從表中可查出十進制地址為10。
6）拉手蓋板
模塊拉手隱藏在蓋板后面。將蓋板向下平移，就會露出模塊拉手。模塊工作時應(yīng)將拉手蓋板恢復(fù)到圖2-3位置，否則將影響模塊的散熱。
7）風(fēng)扇罩及防塵網(wǎng)
風(fēng)扇罩用于防止外部物件被風(fēng)扇吸入充電模塊中造成模塊損壞。防塵網(wǎng)用于過濾灰塵以延長模塊壽命。
3．后面板
HD22010-3充電模塊的后面板主要是輸入輸出一體化插座，如下圖所示。
圖一-1 HD22010-3充電模塊后面板
HD22010-3充電模塊采用輸入輸出一體化插座，可熱插拔，因此模塊安裝維護極為方便。
一體化插座安裝尺寸和管腳分布如下圖所示。
圖一-2 一體化插座管腳分布
管腳詳細(xì)說明見下表。
表一-4 一體化插座管腳說明
信號名稱 引腳號 信號定義 特性說明
1 V相輸入
交流輸入 2 U相輸入 模塊的交流電源輸入端，輸入方式為三相三線制
3 W相輸入
```````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````
4 保護地PE 為模塊的保護地引出端，內(nèi)部已經(jīng)和模塊外殼連接
``````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````
12 DATA+
弱信號端，模塊和上級設(shè)備的通訊接口，為串行異步傳輸模式，通信方式為RS485
15 DATA－
`````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````
21 SHARE+
弱信號端，兩個或者兩個以上的模塊輸出并聯(lián)時，需要將此端并聯(lián)，以實現(xiàn)模塊均分負(fù)載功能
24 SHARE－
``````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````
26 輸出正極
模塊的直流輸出端，輸出和機殼之間隔離
29 輸出負(fù)極
主要功能
編輯
保護功能
1）輸入過/欠壓保護
模塊具有輸入過/欠壓保護功能。當(dāng)輸入電壓小于313±10Vac或者大于485±10Vac，模塊保護，無直流輸出，保護指示燈（黃色）亮。電壓恢復(fù)到335±10Vac～460±15Vac之間后，模塊自動恢復(fù)工作。
報功能警
2）輸出過壓保護
欠壓告警
模塊具有輸出過壓保護欠壓告警功能。當(dāng)輸出電壓大于325±5Vdc時，模塊保護，無直流輸出，保護指示燈（黃色）亮。模塊不能自動恢復(fù)，必須將模塊斷電后重新上電。
當(dāng)輸出電壓小于198±1Vdc時，模塊告警，有直流輸出，保護指示燈（黃色）亮。電壓恢復(fù)后，模塊輸出欠壓告警消失。
3）短路回縮
模塊具有短路回縮功能。當(dāng)模塊輸出短路時，輸出電流不大于40%額定電流。短路因素排除后，模塊自動恢復(fù)正常輸出。
4）缺相保護
模塊具有缺相保護功能。當(dāng)輸入缺相時，模塊限功率，可半載輸出。在輸出電壓為260V時輸出5A電流。
5）過溫保護
模塊的進風(fēng)口被堵住或環(huán)境溫度過高導(dǎo)致模塊內(nèi)部的溫度超過設(shè)定值時，模塊會過溫保護，模塊面板的保護指示燈（黃色）亮，模塊無電壓輸出。當(dāng)異常條件清除、模塊內(nèi)部的溫度恢復(fù)正常后，模塊將自動恢復(fù)為正常工作。
6）原邊過流保護
異常狀態(tài)下模塊整流側(cè)出現(xiàn)過流，模塊保護。模塊不能自動恢復(fù)，必須將模塊斷電后重新上電。
其它功能
1）風(fēng)扇溫度控制
模塊采用溫度和電流聯(lián)合控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)動的方式。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速分為停轉(zhuǎn)、半轉(zhuǎn)和全轉(zhuǎn)三檔，通過對輸出電流和模塊溫度綜合考慮進行風(fēng)扇調(diào)速控制。
故障顯示
模塊告警信息以故障代碼的形式在LED上實時的閃爍顯示。這時LED顯示內(nèi)容改為故障代碼，按下顯示切換按鈕后顯示電壓。故障代碼如下表所示。
表一-5 故障代碼顯示含義
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故障代碼
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E31
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E32
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E33
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E34
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E35
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E36
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代碼含義
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輸出欠壓
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模塊過溫
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交流過欠壓
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交流缺相
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原邊過流
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輸出過壓
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通信功能
模塊可以RS485方式與上位機通信。將模塊輸出電壓和電流、模塊保護和告警信息發(fā)送給上位機，接受并執(zhí)行上位機下發(fā)的控制命令。見下表。
表一-6 HD22010-3系列充電模塊通信功能
遙信
指標(biāo)：將模塊的保護信號（交流過、欠壓，缺相，輸出過、欠壓，模塊過溫等信號）和故障信號傳遞給監(jiān)控單元
搖側(cè)
根據(jù)監(jiān)控單元的命令，調(diào)節(jié)模塊的輸出電壓
根據(jù)監(jiān)控單元的命令，在10%～100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)充電模塊的輸出電流限流點
備注：
同時具備手動控制功能，可以屏蔽監(jiān)控單元的控制
性能參數(shù)
編輯
環(huán)境要求
HD22010-3系列充電模塊環(huán)境要求見下表。
表一-7 HD22010-3充電模塊環(huán)境要求
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項目
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指標(biāo)
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工作溫度
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－10℃～40℃
|
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儲存溫度
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－25℃～55℃
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相對濕度
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≤95%
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大氣壓力
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70～106kPa
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冷卻方式
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自然冷、風(fēng)冷結(jié)合
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輸入特性
HD22010-3系列充電模塊輸入特性見下表。
表一-8 HD22010-3充電模塊輸入特性
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項目
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指標(biāo)
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輸入電壓
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323V～475V（三相三線制）
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輸入電流
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≤10A
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交流輸入頻率
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45Hz～65Hz
|
|
效率
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≥92%
|
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輸入功
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≥0.94
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3輸出特性
HD22010-3系列充電模塊輸出特性見下表。
表一-9 HD22010-3系列充電模塊輸出特性
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項目
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HD22010-3
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HD11020-3
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輸出電壓范圍
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176V～320V
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87V～160V
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額定輸出電流
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10A
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20A
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最大輸出電流
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11A（輸出電壓260V）
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22A（輸出電壓130V）
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電壓上升時間
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3～8秒（軟啟動時間）
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輸出恒流范圍
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10%～110%
|
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穩(wěn)流精度
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≤±0.5%（20%限流測試）
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負(fù)載電壓紋波系數(shù)
|
≤0.1%
|
|
穩(wěn)壓精度
|
≤±0.5%
|
|
溫度系數(shù)（1/℃）
|
≤0.2‰
|
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均流不平衡度
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≤±5%（50%～100%額定負(fù)載）
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機械參數(shù)
模塊外形尺寸（長×寬×高）：413mm×110mm×257mm
模塊重量：<8kg
5．音響噪音：<55dB
6．絕緣電阻與絕緣強度
1）絕緣電阻
輸入端、輸出端對外殼之間以及輸入對輸出之間的絕緣電阻>10MΩ（試驗電壓500Vdc）。
2）絕緣強度
輸入端、輸出端短接后，在輸入/輸出端與外殼之間施加50Hz、有效值為2000V的交流電壓1分鐘，無擊穿或飛弧現(xiàn)象。
保護特性
HD22010-3系列充電模塊告警及保護特性見下表。
表一-10 HD22010-3系列充電模塊告警及保護特性
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項目
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HD22010-3
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HD11020-3
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備注
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輸出短路回縮
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回縮電流≤40%額定電流，可自恢復(fù)
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輸出過壓保護
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325±5Vdc
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155±5Vdc
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保護后無DC輸出，不可恢復(fù)，需要重新上電啟機
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輸出欠壓告警
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198±1Vdc
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99±1Vdc
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保護后有DC輸出，可恢復(fù)
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輸入過壓保護點
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485±10Vac
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保護后無DC輸出，可恢復(fù)，恢復(fù)點460±15Vac
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輸入欠壓保護點
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313±10Vac
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保護后無DC輸出，可恢復(fù)，恢復(fù)點335±10Vac
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缺相保護
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5A/260V
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10A/130V
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輸出限功率1300W
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過溫保護
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過溫保護點：80℃，恢復(fù)點60℃
|
精度：±5℃
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風(fēng)扇溫度控制
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采用溫度或者溫度和電流聯(lián)合控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)動的方式
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溫度控制時，溫度≥55℃時風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，溫度≤45℃時風(fēng)扇停轉(zhuǎn)
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等級標(biāo)準(zhǔn)
8．安規(guī)及EMC的標(biāo)準(zhǔn)等級
符合CE安全標(biāo)準(zhǔn)，EMC滿足表2-11標(biāo)準(zhǔn)等級。
表一-11 安規(guī)及EMC的標(biāo)準(zhǔn)等級
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序號
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項目
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標(biāo)準(zhǔn)
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標(biāo)準(zhǔn)等級
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1
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靜電放電抗擾性要求
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GB/T 17626.2-1998 表2
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Level 3 判據(jù)B
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|
2
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振蕩波抗擾性要求
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GB/T 17626.12-1998 表2
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Level 3 判據(jù)B
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|
3
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傳導(dǎo)輻射干擾
|
EN 55022
|
Class A
|
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4
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快速瞬變電脈沖群抗擾性要求
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GB/T17626.4-1998
|
Level 3判據(jù)B
|
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5
|
浪涌抗擾性要求
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GB/T17626.5-1998
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Level 3判據(jù)B
|
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6
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由射頻場感應(yīng)引起的傳導(dǎo)騷擾抗擾性要求
|
GB/T17626.5-1998
|
Level 3判據(jù)B
|
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7
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工頻磁場抗擾性要求
|
GB/T17626.8-1998
|
Level 4判據(jù)B
|
|
8
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阻尼振蕩磁場抗擾度
|
GB/T17626.10-1998
|
Level 4判據(jù)B
|
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9
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射頻電磁場輻射抗擾度
|
GB/T17626.3-1998
|
Level 3判據(jù)B
|
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10
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電壓暫降、短時中斷和電壓漸變抗擾性要求
|
IEC61000-4-11
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95% 0.5 Period 判據(jù)B
|
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>30% 25 Period 判據(jù)B
|
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>90% 250 Period 判據(jù)B
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9．MBTF>300,000小時
安裝尺寸
HD22010-3充電模塊安裝尺寸見下圖。
圖一-1 充電模塊安裝尺寸（單位：mm ）
包裝維護
編輯
注意 未經(jīng)許可，嚴(yán)禁擅自打開模塊外殼。否則，由此造成的設(shè)備損壞以及人身傷害艾默生公司概不負(fù)責(zé)。同時，由此造成的技術(shù)秘密的泄漏，艾默生公司保留追究相關(guān)法律責(zé)任的權(quán)利。
運輸包裝 因模塊在系統(tǒng)上是靠一個M4的面板螺釘固定以防止模塊滑脫，沒有與機柜緊固連接。在運輸時，模塊必須取下，單獨包裝發(fā)運。嚴(yán)禁模塊安裝于機柜上運輸，否則將造成系統(tǒng)機柜和模塊損壞。
維護 1．清洗防塵網(wǎng)
HD22010-3充電模塊在灰塵較大的環(huán)境下長時間工作后，防塵網(wǎng)內(nèi)會堆積大量灰塵�；覊m太多會影響模塊散熱，應(yīng)及時清洗防塵網(wǎng)。清洗方法如下：
1）取下位于模塊前面板上的格狀風(fēng)扇罩。
2）從取下的格狀風(fēng)扇罩中取出防塵網(wǎng)（注意方向），用清水洗滌，待干燥后，按原方向裝入風(fēng)扇罩即可。
3）將格狀風(fēng)扇罩裝回到模塊的前面板，復(fù)原。
2．更換風(fēng)扇
模塊風(fēng)扇不需要做特別維護，損壞后，及時更換即可。更換方法如下：
1）取下位于模塊前面板上的格狀風(fēng)扇罩（注意風(fēng)扇罩內(nèi)裝有一個長方形的防塵網(wǎng)）。
2）取下2顆M3*35的風(fēng)扇定位螺釘，取出風(fēng)扇，從拉手底部取出風(fēng)扇轉(zhuǎn)接頭，拔下2芯電源插頭（2顆M4的自攻螺釘用來固定風(fēng)扇金屬網(wǎng)罩，不用取下）。
3）更換風(fēng)扇。將2芯電源插頭放入拉手底部，安裝M3*35的風(fēng)扇定位螺釘。
4）安裝風(fēng)扇罩，同時應(yīng)注意防塵網(wǎng)方向，方向錯誤時，風(fēng)扇罩將不能裝入面板。
一.1.3 模塊使用注意事項
模塊均流 均流指的是連接到同一母線上的模塊輸出相同電流以均分負(fù)載。模塊出廠前已經(jīng)經(jīng)過嚴(yán)格的均流調(diào)試，在模塊工作于自動控制方式下，任何模塊設(shè)置為相同輸出電壓時，不需要作任何均流調(diào)整，模塊也不提供外部調(diào)整的器件。
系統(tǒng)存在控制模塊（采用34、35接線方案）時，控制模塊和合閘模塊之間只能連接通信電纜，不能連接均流電纜。任何情況下，充電模塊和監(jiān)控模塊之間只連接通信電纜。
如果發(fā)現(xiàn)模塊之間嚴(yán)重不均流，采用下述的排除方法，將故障模塊更換。確認(rèn)模塊是否均流損壞的方法如下：
首先，逐個模塊檢查均流母線是否連接好，均流線是否連接正確，充電模塊是否在自動工作狀態(tài)下。如果都正常，按以下步驟查找故障模塊。
1．徹底斷開模塊的均流電纜和通訊電纜，單獨開啟一個充電模塊。
2．待充電模塊開啟以后，給充電模塊加額定負(fù)載1/3～2/3的額定電流。
3．用萬用表的直流電壓檔測量充電模塊的正負(fù)均流母線的之間的電壓，正常情況下應(yīng)為0.6～1.2V左右。
4．逐個檢查每個充電模塊在負(fù)載情況下的均流母線電壓，有電壓為正常，如果負(fù)載狀態(tài)下測量無此電壓，則充電模塊的均流電路已經(jīng)損壞。
注意 當(dāng)模塊連接到不同母線上（如系統(tǒng)采用34、35接線方式）時，嚴(yán)禁在控制模塊和合閘模塊之間連接均流線！同時，嚴(yán)禁將均流線連接到監(jiān)控模塊上！
輸出電壓設(shè)定范圍 模塊在手動工作方式下，輸出電壓由面板上的手動調(diào)壓按鈕調(diào)節(jié)。按一下左邊按鈕輸出電壓降低1V，按一下右邊按鈕輸出電壓升高0.5V。在自動方式下，模塊電壓由監(jiān)控模塊指令控制。
故障查看
編輯
模塊告警現(xiàn)象及處理
模塊常見故障表現(xiàn)有：電源指示燈（綠色）滅、保護指示燈（黃色）亮、故障指示燈（紅色）亮。同時數(shù)碼管閃爍，指示故障代碼（電流顯示）。各狀態(tài)所指示常見故障及處理措施見下表。
表一-1 模塊告警及處理措施
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異�，F(xiàn)象
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異常原因
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處理建議
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電源指示燈（綠色）滅
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輸入交流斷電
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檢查輸入是否正常
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模塊內(nèi)部故障
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返回維修
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保護指示燈亮（黃色）
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輸出欠壓E31
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檢查輸出電壓是否正常
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模塊過溫E32
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環(huán)境溫度過高。系統(tǒng)熱設(shè)計不合理
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交流過欠壓E33
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檢查交流輸入電壓是否正常
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交流缺相E34
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檢查交流輸入電壓是否缺相正常
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原邊過流E35
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檢查模塊是否過熱，防塵網(wǎng)是否堵塞，拉手蓋板是否復(fù)位
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故障指示燈亮（紅色）
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輸出過壓E36
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斷開交流電，重新上電
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