Tragschienen-Netzteile: Moderne Stromversorgungskonzepte

Wo bisher in der Prüfautomation 19\’\‘-Labornetzteile ihren Dienst verrichteten, möchte der Anwender nun auf eine perfekt für seine Automatisierungsaufgabe zugeschnittene Spannungsversorgung zurückgreifen können, die sich durch Auslegung und Formfaktor optimal in den Schaltschrank integrieren lässt. Die Firma Camtec Systemelektronik GmbH aus Pfinztal bei Karlsruhe, hat sich bereits seit Ende der 90er Jahre mit der Lösung solcher Aufgabenstellungen beschäftigt und bietet nun spezialisiert mit einer neuen Produktgeneration regulierbarer Schaltnetzteile HSEUreg erstmals die Möglichkeit, diese auf der Hutschiene einzusetzen. Mehrere Leistungsstufen erhältlich Die Netzteile stehen in mehreren Leistungsstufen von 480W bis 1.000W zur Verfügung. Es sind pro Leistungsstufe jeweils drei verschiedene Standard-Versionen beziehbar: 0-15, 0-30 und 0-50Vdc, Sonderspannungen lassen sich auf Anfrage realisieren. Dabei muss der Kunde auf seine bisher gewohnten Standards üblicher 19\“ Laborstromversorgungen nicht verzichten, einzig die gewohnten Anzeigen für Strom und Spannung sind in der dezentralen Steuerung überflüssig geworden. Hauptaugenmerk wurde seitens Camtec auf die Auslegung der Netzteile für schwierige Umgebungstemperaturen von -20 bis +70°C gelegt; wobei das Derating ab 60°C mit 2.5%/°C sehr flach ausfällt. Der von 19\’\‘-Labornetzteilen her bekannte Formfaktor wurde deutlich reduziert, sodass die Schaltnetzteile mit einer Breite von 200mm bzw. einer Tiefe von knapp 118,5mm eine vergleichsweise hohe Leistungsdichte erreichen. Die Geräte wurden für den 1-phasigen Anschluss ausgelegt; die Eingangsspannung ist zwischen 115 und 230Vac an der Front wählbar. Programmierbare Ausgangsspannung Die Ausgangsspannungen sind jeweils stufenlos regelbar. Für die Regelung der Ausgangsspannung steht wahlweise eine Spannungsschnittstelle von 0 bis 10Vdc, oder eine Stromschnittstelle von 0 bis 20mA (Bestelloption) zur Verfügung. So ist der Betrieb an einer handelsüblichen SPS oder an einem PC ebenso möglich, wie an einer Stromquelle. Die Geräte ermöglichen Sense-Betrieb, um den Lastabfall über die Anschlussleitungen zum Verbraucher automatisch zu kompensieren und können fern Ein-/Aus geschaltet werden (Remote on/off). Weitere Merkmale der Geräte sind kurze Ausregelzeiten, hohe Stabilität bei Lastsprüngen und Temperaturüberwachung, sowie Auto-Recovery bei Kurzschluss und Überlast. Die branchenüblich geforderten Europa- und Industrienormen der EMV, der Schutzklasse und Bauart werden ebenso erfüllt, wie z.B. die Forderung leerlaufsicher bis 0V herunter regeln zu können, so wie es z.B. in bestimmten Applikationen der Chemie benötigt wird. In der 480 und 720W Ausführung kühlen die Geräte frei über Eigenkonvektion, bei der 1.000W-Variante wurde, um die Leistungsdichte zu erhalten, ein hochwertiger Lüfter von EBM-Papst eingesetzt. Gleiche Netzteile lassen sich mehrfach parallel schalten, sodass Leistungen bis 3.000W realisierbar sind. Power Sink optional Als Option können die Geräte mit einer Stromsenke (Power Sink) bestellt werden. Im Betrieb an Motoren und Bremsen wird so die rückinduzierte Energie schnell abgebaut, sodass sich die Netzteile umgehend auf den gewählten Spannungswert einstellen und den Verbraucher sofort im optimalen Bereich arbeiten lassen. Im Beispiel der praktischen Anwendung lässt sich im Zusammenspiel mit dem elektronischen Leistungsschalter UMS100 und der optionalen Stromsenke für die HSEUreg-Serie eine komplexe P-Regelung bis in den KW-Bereich aufbauen. Bei dem Leistungsschalter UMS100 handelt es sich grundsätzlich um ein intelligentes Halbleiterrelais, welches dem Anwender neben umfangreichen Steuer- und Überwachungsmöglichkeiten ein Betreiben von DC-Lasten bis 2.400W im Nennbetrieb und 9.600W im Spitzenbetrieb ermöglicht. Das Gerät ist mit einem Platzbedarf von 65mm Breite und knapp 107mm Tiefe äußerst klein und bietet im Betrieb von -20 bis +70°C eine hohe Leistungsdichte. Das Relais verfügt über Eingänge zur Schaltrichtung, DC-Output-Off (auch als Notaus nutzbar) und Master-Stop-Impuls, Sense-Betrieb der Ein- und -Ausgänge, über Optokoppler gesteuerte Kontrollausgänge und einen 24Vdc-Input zur Versorgung des Gerätes. Viele Aufgaben, die bisher von elektromagnetischen Relais ausgeführt wurden, können nun durch das UMS 100 optimiert werden. Lange Lebensdauer Das Relais arbeitet ohne bewegliche elektromagnetische Teile und erreicht somit eine Lebenszeit von mindestens eine Milliarde Schaltspielen. Elektromagnetische Beeinflussungen, Hochfrequenzstörungen, Rauschen und verzögertes Ansprechen gehören damit ebenso der Vergangenheit an, wie die empfindliche Reaktion auf hohe Schaltspitzen. Die UMS100 lassen sich aber keinesfalls mit einem einfachen Solid-State-Relais vergleichen: durch die Verwendung moderner MOSFETs mit kleinem RDSon wird ein deutlich höherer Wirkungsgrad erreicht. Für die weitere Leistungserhöhung lassen sich mehrere UMS100 gleichen Typs parallel betreiben. Die UMS100 stehen für Spannungen von 30 bis 120Vdc zur Verfügung, wobei Sonderspannungen jederzeit realisiert werden können. Die UMS100 Halbleiterrelais verfügen über interne Überwachungsschaltungen für Temperatur und Spannung: die Spannungsüberwachung verhindert beim Umschalten der Drehrichtung von Motoren völlig sicher das Entstehen von einem Kurzschluss (Power Crash Control Circuit), wobei die Umpolung der Senseanschlüsse für die Ein- und Ausgänge synchron hierzu und vollautomatisch erfolgt. Alle Steuer Ein- und Ausgänge sind durch Optokoppler galvanisch getrennt. Zahlreiche Einsatzmöglichkeiten Im Zusammenspiel mit den HSEUreg lassen sich Ventile, Bremsen und Schieber betreiben oder komplexere DC-Motorsteuerungen bis in den KW-Bereich aufbauen. Kombiniert man nun diese P-Regelung mit der Powersink-Option im HSEUreg, lassen sich viele Steueraufgaben präzise, platzsparend und vor allem kostenorientiert lösen.