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Stromversorgungs-Technologie SFB maximiert Anlagenverfügbarkeit

| Autor/ Redakteur: Anja Moldehn-Kleinesdar* / Ute Drescher

Wer im Produktionsalltag Wert auf besondere Sicherheit legt, kann jetzt auf Quint Power Stromversorgungen mit SFB-Technology (Selective Fusebreaking Technology) zurückgreifen. Mit dem sechsfachen Nennstrom für 12 ms lassen sich erstmalig auch Standard-Leitungsschutzschalter zuverlässig und schnell auslösen.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Weltweit versorgen Schaltnetzteile in allen Industriezweigen parallel angeschlossene Lasten, die jeweils mit einem Leitungsschutzschalter selektiv abgesichert sind. Im Kurzschlussfall löst dieser aus und trennt den fehlerhaften Pfad von der Stromversorgung. Bei derzeitigen Lösungen erfolgt in der Regel ein thermischer Auslösevorgang, der mehrere Sekunden oder sogar Minuten dauern kann. In dieser Zeit bricht die Spannung ein ein Anlagenstillstand ist die Folge.

Um im magnetischen Bereich der Sicherungskennlinie auszulösen, also innerhalb weniger Millisekunden, benötigen Leitungsschutzschalter einen deutlich höheren Strom als ihren angegebenen Nennstrom. Im Vergleich zu AC-Anwendungen sind die Werte bei DC sogar um den Faktor 1,5 höher. Beispielsweise löst ein Leitungsschutzschalter mit 6 A Nennstrom und B-Charakteristik bei Gleichstrom erst dann zuverlässig im magnetischen Bereich, also innerhalb weniger Millisekunden aus, wenn rund 60 A zur Verfügung stehen.

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Eine 10-A-Stromversorgung müsste im Fehlerfall folglich ihren sechsfachen Nennstrom zur Verfügung stellen, damit eine Last bei Kurzschluss zuverlässig selektiv abgeschaltet wird und die anderen Verbraucher unterbrechungsfrei weiter arbeiten. Die Netzteile Quint Power mit SFB-Technology von Phoenix Contact können diesen hohen Nennstrom für eine ausreichende Zeit bereitstellen, ohne dass die Spannung einbricht (Bild 1). Zum Beispiel liefert die Stromversorgung Quint Power 24 V/10 A einen Strom von 60 A für 12 ms.

Der fehlerhafte Strompfad wird selektiv abgeschaltet

Damit können die Leitungsschutzschalter aus dem genannten Beispiel im Fehlerfall zuverlässig im magnetischen Bereich der Sicherungs-Kennlinie auslösen. Der fehlerhafte Strompfad ist innerhalb weniger Millisekunden selektiv abgeschaltet, der Fehler ist eingegrenzt und wichtige Anlagenteile bleiben in Betrieb (Bild 2).

Bei einer großen Maschine oder Anlage lässt sich nicht vorhersagen, welche Verbraucher zeitgleich einschalten. Darüber hinaus sollten auch hohe Einschaltströme kapazitiver Lasten ohne Spannungseinbruch abgefangen werden können.

Befindet sich parallel zur Steuerung eine Last mit hohem Einschaltstrom würde eine Stromversorgung ohne Leistungsreserve diese Last nicht starten, weil nicht ausreichend Leistung zur Verfügung steht. Schlimmer noch: Das Netzteil wird überlastet, die Ausgangsspannung bricht ein und die Steuerung fällt aus. Eine Leistungsreserve des Netzteils ist folglich unumgänglich.

Die Netzteile Quint Power liefern mit der statischen Leistungsreserve Power Boost bei gleich bleibender Spannung den höheren Strom im Einschaltmoment. Bei Umgebungstemperaturen bis +40 °C steht der Power Boost dauerhaft, bei höheren Temperaturen für rund zehn Minuten zur Verfügung.

Die Funktion des Netzteils präventiv überwachen

Im Anlagen- und Sondermaschinenbau ist stets eine präventive Funktionsüberwachung zur Ferndiagnose des Netzteils sinnvoll. Durch die permanente Überwachung von Ausgangsspannung und Ausgangsstrom werden kritische Situationen via LED, potenzialfreiem Relaiskontakt sowie aktivem Signalausgang visualisiert und der Steuerung gemeldet, bevor ein Problem auftritt.

Liefert die Stromversorgung mehr als den angegebenen Nennstrom, befindet sie sich im Power Boost-Betrieb. Die Stromversorgung sowie die angeschlossenen Verbraucher arbeiten normal, die Ausgangsspannung beträgt 24 V DC. Kommt es während dieses Power Boost-Betriebs zu einer weiteren Lasterhöhung, würde die 24 V-Versorgung einbrechen. Mit der präventiven Signalisierung kann frühzeitig reagiert werden und zwar bevor Fehler auftreten. Verursacht beispielsweise ein defekter Lüfter die Überlast, lässt sich dieser austauschen, noch bevor andere Verbraucher Spannungseinbrüche verzeichnen müssen.

Alle Netzteile erfüllen die hohen Anforderungen der Halbleiter-Industrie in Bezug auf Netzspannungseinbrüche Semi F47-200. Für zusätzliche Betriebssicherheit sorgen die dreiphasigen Netzteile durch ihre einwandfreie Funktion auch bei dauerhaftem Ausfall einer Phase sowie durch ihre hohe Überspannungsfestigkeit bis 6 kV dank eines integrierten Gasableiters.

Weitbereichseingänge sichern weltweiten Einsatz

Wer eine Maschine oder Anlage entwickelt, weiß oft nicht, wo diese später zum Einsatz kommt. Aus diesem Grund sind Weitbereichseingänge der Netzgeräte wichtig: Bei Stromversorgungen mit Weitbereichseingang muss keine Auswahl der Eingangsspannung getroffen werden. Nur auf diese Weise lässt sich die komplette Anlage an jedem Fertigungsstandort der Welt testen und ohne fehlerbehaftetes Umschalten der Eingangsspannung weltweit ausliefern.

Dies gelingt mit hochwertigen Bauteilen, insbesondere im Bereich der Schalttransistoren. Bei Geräten mit höherer Leistung ist zudem eine komplexere Schaltungstechnik notwendig. Die belastbaren Bauelemente sind für einen ausgedehnten Eingangsspannungsbereich ausgelegt, der die wichtigsten weltweiten Versorgungsnetze abdeckt: bei einphasigen Stromversorgungen Spannungen von 85 bis 264 V und bei dreiphasigen Stromversorgungen Spannungen von 3 x 320 bis 575 V sowie einem Frequenzbereich von 45 bis 65 Hz.

Die schmale Bauform der Netzteile spart teuren Platz im Schaltschrank: Die 3,5-A-Stromversorgung ist 32 mm schmal, die 5-A-Geräte 40 mm, die 10-A-Netzteile 60 mm, das einphasige 24 V/20-A-Modul benötigt 90 mm auf der Tragschiene und das dreiphasige 24-V/20-A-Modul 69 mm. Durch ein robustes Metallgehäuse sowie einen weiten zulässigen Temperatureinsatzbereich von -25 bis +70 °C sind alle Netzteile für den industriellen Einsatz optimiert. Die servicefreundlichen Combicon-Steckverbinder sind ein weiterer Vorteil.

Kommt es aufgrund langer Leitungswege zum Spannungsfall, zum Beispiel bei Verpackungsmaschinen, lässt sich dies über die einstellbare Ausgangsspannung von 18 bis 29,5 V ausgleichen. Dabei erweist sich die einfache Einstellung von der Vorderseite der Geräte als zeitsparend.

*Dipl.-Ing. Anja Moldehn-Kleinesdar ist Mitarbeiterin im Produktmarketing Stromversorgungen bei der Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont.

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