Stromversorgung 24 V-Stromkreis präzise freischalten

In einem fehlerhaften 24V-DC Stromkreis lösen Leistungsschutzschalter gar nicht oder relativ spät aus. Kapazitätsmodule von Weidmüller gewährleisten ein zuverlässiges Auslösen.

Anbieter zum Thema

FAULHABER Antriebssysteme

Maxon Motor GmbH

Actronic-Solutions GmbH

Weidmüller Interface GmbH & Co. KG

Im Maschinen- und Anlagenbau kommen in den 24 V Steuer- und Versorgungskreisen Standard-Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) mit verschiedenen Charakteristika zum Einsatz. Werden Nennstrom und Charakteristik des LS-Schalters an die Last, den verschiedenen Leitungen und deren Verlegung angepasst, so gilt die Verdrahtung als thermisch sicher. Dabei öffnet der LS-Schalter innerhalb einiger Millisekunden via elektromagnetischem Auslöser oder auch im Sekunden- bzw. Minutenbereich via thermischen Auslöser. Maßgeblich hierfür ist die anstehende Überstromhöhe. Um Fehlauslösungen durch Einschaltspitzen von Verbrauchern zu vermeiden, werden LS-Schalter mit verschiedenen Auslösekennlinien angeboten. Die gebräuchlichsten sind die B- und C-Kennlinien mit Auslöseströmen zwischen dem 4- und 15-fachen des Nennstromes. In der Norm EN / IEC61131-2 werden die Anforderungen an die Spannungsversorgung von Speicherprogrammierbaren Steuerungen beschrieben. Danach muss die SPS eine Spannungsunterbrechung von 10 ms überbrücken können. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass im Fehlerfall eines Lastkreises der betreffende LS-Schalter in max. 10 ms auslösen muss. Genau darin liegt das Problem bei der Absicherung von 24 V-DC-Stromkreisen mit Leitungsschutzschaltern. Bei ihnen will man eine schnelle Abschaltung innerhalb von 10 ms erreichen und dafür musste der Anwender bisher hochpreisige Netzgeräte mit großen Stromreserven einsetzen. Darüber hinaus muss die Impedanz der Fehlerschleife entsprechend klein sein, damit der Strom fließen kann.

Applikationsgerechter Einsatz von Stromversorgungen für sicheren Betrieb

In der industriellen Automatisierung ist ein steigender Automatisierungsgrad zu verzeichnen. Es werden immer mehr elektrische und elektronische Automatisierungs- und Fertigungsmodule zusammengefasst. Sie alle müssen zuverlässig und kostengünstig mit Energie versorgt werden. Verfügbarkeit und Funktion von Maschinen und Anlagen sind gerade in industriellen Bereichen von existenzieller Bedeutung, denn nur so lassen sich hohe Ausbringmengen bei gleichbleibender Qualität sicherstellen. Sollten Automatisierungsmodule, Aktoren und Sensoren wegen fehlender Spannungsversorgung ausfallen, dann hat das Auswirkungen auf die gesamte Produktionsanlage. Fehlfunktionen bis hin zum kompletten Ausfall der Produktion mit entsprechenden finanziellen Schäden sind die Folge. Ebenfalls fordert die neue Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Risiokoanalysen in Bezug auf Störungen der 24V Steuerspannung. Ein Szenario mit Gefährdungen an Mensch und Maschine unvertretbar. Die richte Auswahl und der applikationsgerechte Einsatz einer zuverlässigen Stromversorgung ist für einen sicheren Betrieb von besonderer Bedeutung. Weidmüller hat sich dieser Problematik angenommen und bietet für eine sichere Versorgung aller Automatisierungskomponenten ein- oder dreiphasige primär getaktete Schaltnetzgeräte mit hohen Netzausfallüberbrückungszeiten an. Sie stellen „zentral“ die benötigte 24 V DC Spannung für die Last- und Steuerstromkreise bereit, die in einer Parallelstruktur zu den einzelnen Verbraucherzweigen verteilt wird

Auslösung von LS-Schaltern bei Kurzschluss dauert zu lang

Für die selektive Absicherung der Verbraucher in den 24-V-Stromkreisen werden als wirtschaftslichste Lösung Leitungsschutz-(LS-)Schalter verwendet, welche die Leitungen bei zu hohem Stromfluss vor Beschädigungen durch Erwärmung schützen. Ein solches Konzept funktioniert in der Regel problemlos – solange kein Fehler an einer Last auftritt. Im Kurzschlussfall kann die Auslösung des LS-Schalters bis zu einige Minuten in Anspruch nehmen. Die Folge ist ein Zusammenbruch der kompletten Steuerspannung, was wiederum gefährliche Maschinenzustände nach sich ziehen kann.

Teil 2: Elektromagnetische Leistungsschutzschalter als einfache und kostengünstige Alternative

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