In zahlreichen Applikationen sind parallel zur Steuerung mehrere Sensoren und Aktoren an die Stromversorgung angeschlossen. Um Stillstandszeiten zu reduzieren, sollte jeder dieser sekundärseitigen Strompfade einzeln abgesichert sein. Kommt es zu einem Kurzschluss, wird nur der fehlerhafte Pfad von der Stromversorgung getrennt, während die anderen Verbraucher unterbrechungsfrei weiterarbeiten (Bild 1). Alle Vorteile in einem Gerät Für primär- und sekundärseitige Absicherungen erweisen sich handelsübliche Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) als die wirtschaftlichste Lösung. Früher wurden Kleinspannungstransformatoren verwendet, um 24VDC als Schutzkleinspannung für die Steuerungsebene zur Verfügung zu stellen. Mit dieser Technik ließen sich LS-Schalter innerhalb weniger Millisekunden auslösen, da sie den notwendigen hohen Strom bereitstellen konnten. In den letzten Jahren sind die Trafos von primärgetakteten Stromversorgungen verdrängt worden, die folgende Vorteile bieten: – weltweiter Einsatz durch den Weit- bereichseingang – sehr hoher Wirkungsgrad von bis zu typ. 90% – kompaktere Bauform – geregelte Ausgangsspannung, die für alle Steuerungen unverzichtbar ist. Die Schaltnetzteile waren jedoch bislang meist nicht in der Lage, im Kurzschlussfall den erforderlichen Strom zum Auslösen eines handelsüblichen LS-Schalters zu liefern. Primärgetaktete Stromversorgungen vom Typ Quint Power SFB von Phoenix Contact vereinen nun erstmalig die Vorteile der Schaltnetzteile mit dem hohen Kurzschlussstrom eines Trafos. Durch Verwendung der SFB-Technologie ermöglichen sie das magnetische Auslösen von LS-Schaltern in wenigen Millisekunden. Die Geräte stellen für 12ms ihren sechsfachen Nennstrom bereit (Bild 2). Hohe Leistungsreserve Eine Stromversorgung Quint Power SFB mit den Nennwerten 24V und 20A versorgt beispielsweise eine Steuerung sowie drei weitere Lasten. Jeder Strompfad ist mit einem LS-Schalter mit 16A und B-Charakteristik abgesichert. Im Fall einer Wechselspannung würde der 16A-Automat bei 80A magnetisch auslösen. Bei DC-Anwendungen muss ein Korrekturfaktor von 1,5 beachtet werden, so dass der LS-Schalter 120A benötigt, um sicher auszulösen. Kommt es in diesem Beispiel aufgrund eines durchgescheuerten Kabels zu einem Kurzschluss am Display, liefert das 20A-Netzteil über die SFB-Technologie für 12ms den sechsfachen Nennstrom, also 120A. Die SFB-Technologie versetzt das Netzteil mit 20A Nennstrom in die Lage, eine hohe dynamische Leistungsreserve von 120A zur Verfügung zu stellen. Der LS-Schalter löst auf jeden Fall im magnetischen Bereich seiner Kennlinie innerhalb von 3 bis 5ms aus, während alle anderen Verbraucher weiter arbeiten. Die Steuerung wird durchgängig versorgt und läuft trotz des aufgetretenen Sensor-Kurzschlusses unterbrechungsfrei weiter. Flexibel in der Anwendung Eine große Maschine oder Anlage ist keine statische Lösung. Obwohl nach genauen Zielvorgaben konstruiert wird, erfordern komplexe Aufgabenstellungen eine hohe Flexibilität in der Projektierungsphase. Hinzu kommen kontinuierliche Optimierungen und Erweiterungen des Produktionsprozesses. Hier eignet sich Quint Power SFB als universelle Stromversorgung mit umfangreicher Produktpalette und hoher Leistungsreserve. Die Netzteile liefern mit der statischen Leistungsreserve Power Boost bei gleichbleibender Spannung einen bis zu 50% höheren Strom. Während der Power Boost bei Umgebungstemperaturen bis +40°C dauerhaft zur Verfügung steht, beträgt der Zeitraum bei höheren Temperaturen rund zehn Minuten. Hohe Einschaltströme kapazitiver Lasten werden damit ohne Spannungseinbrüche abgefangen. Präventive Funktionsüberwachung Um eine maximale Anlagenverfügbarkeit zu erreichen, ist die präventive Funktionsüberwachung zur Ferndiagnose des Netzteils sinnvoll. Durch die permanente Überwachung von Ausgangsspannung und -strom werden kritische Situationen via LED, potenzialfreiem Relaiskontakt und aktivem Signalausgang visualisiert und der Steuerung gemeldet, bevor eine Störung auftritt (Bild 3). Liefert die Stromversorgung mehr als den angegebenen Nennstrom, befindet sie sich im Power-Boost-Betrieb. Die Stromversorgung und die angeschlossenen Verbraucher arbeiten normal, die Ausgangsspannung beträgt 24VDC. Kommt es im Power-Boost-Betrieb zu einer weiteren Lasterhöhung, würde die 24V-Versorgung einbrechen. Mit der präventiven Signalisierung kann der Anwender frühzeitig reagieren, bevor Fehler auftreten. Ist z.B. ein schwergängiges Förderband lokalisiert worden, kann es repariert werden, bevor andere Verbraucher Spannungseinbrüche verzeichnen. Alle Netzteile erfüllen die hohen Anforderungen der Halbleiter-Industrie in Bezug auf Netzspannungseinbrüche Semi F47-200. Diese Vorgabe fordert die einwandfreie Arbeitsweise der Geräte bei einem Spannungseinbruch von 50% für 200ms, der in Versorgungsnetzen außerhalb Europas alltäglich ist. Zusätzliche Betriebssicherheit bieten die dreiphasigen Netzteile aufgrund ihrer fehlerfreien Funktion auch bei dauerhaftem Ausfall einer Phase sowie ihrer hohen Überspannungsfestigkeit. An Stelle eines Varistors wird ein verschleißfreier, gasgefüllter Ableiter verwendet. Statt der von der Norm EN 61000-4-5 geforderten 2kV sind diese Bauteile bis 6kV nutzbar, so dass die dreiphasigen Netzteile die Anlagenverfügbarkeit weltweit signifikant erhöhen. Weltweit flexibel einsetzbar Maschinen- und Anlagenbauer wissen in der Entwicklungsphase häufig noch nicht, in welchem Land ihre Applikation eingesetzt wird. Deshalb sind die Weitbereichseingänge der Netzgeräte wichtig: Nur so kann die komplette Maschine oder Anlage an jedem Fertigungsstandort der Welt getestet und ohne fehlerbehaftetes Umschalten der Eingangsspannung international ausgeliefert werden. Bei Stromversorgungen mit Weitbereichseingang muss der Anwender keine Auswahl der Eingangsspannung treffen (Bild 4). Sinnvoll sind bei einphasigen Stromversorgungen Spannungen von 85 bis 264VAC und bei dreiphasigen Geräten Spannungen von 3×320 bis 575VAC. Das schmale Gehäuse der Quint Power Stromversorgungen spart teuren Platz im Schaltschrank: Im Vergleich zur aktuellen Generation ist die Baubreite halbiert worden. Mit dem robusten Metallgehäuse, dem weiten Temperaturbereich von -25 bis +70°C und den wartungsfreundlichen Combicon-Steckverbindern sind alle Netzteile für den industriellen Einsatz optimiert. Fazit Da die Quint Power Stromversorgungen auf Basis der SFB-Technologie den sechsfachen Nennstrom für 12ms zur Verfügung stellen, lassen sich erstmalig auch Standard-Leitungsschutzschalter zuverlässig und schnell auslösen. Fehlerhafte Strompfade werden selektiv abgeschaltet, der Fehler wird eingegrenzt und wichtige Anlagenteile bleiben in Betrieb. Die permanente Überwachung von Ausgangsspannung und -strom sorgt für eine umfassende Diagnose. Im Rahmen der präventiven Funktionsüberwachung werden kritische Betriebszustände visualisiert und der Steuerung gemeldet, bevor Störungen auftreten.
Phoenix Contact Deutschland GmbH
