Friedrich Lütze GmbH

Der Einsatz von elektronischen Sicherungen wie der LOCC-Box oder der LCOS-CC-Familie ermöglicht kleiner dimensionierte Stromversorgungen und dadurch Platzeinsparung in Schaltschränken.

Bild: Lütze

Einsatz von Leitungsschutzautomaten Elektronische Sicherungen für 24 Volt

25.09.2018

Der Einsatz von herkömmlichen Leitungsschutzautomaten führt häufig zur Überdimensionierung der Stromversorgung. Das lässt sich mit Hilfe von elektronischen Sicherungen vermeiden, da sie auf realen Applikationsbedingungen basieren. Für den Anwender bedeutet dies verkleinerte Stromversorgungen und Gehäuse.

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Aus Sicherheitsgründen hat sich mittlerweile weltweit die Steuerspannung von DC 24 V durchgesetzt. Eine Folge dieser Entwicklung ist die Verkleinerung der Leitungsdurchmesser, was unmittelbar Einfluss auf die Schutzmechanismen hat. Dabei haben sich elektronische Sicherungen als besonders effizient erwiesen, bieten Sie doch einen wesentlich höheren Schutz als herkömmliche Leitungsschutzautomaten.

Übliche Leitungsschutzautomaten sind so ausgerichtet, dass beim Fließen eines beträchtlichen Stromes ein Auslösen erfolgt. Im Idealfall wird dazu eine unendlich große Stromquelle und die Möglichkeit der Erdung vorausgesetzt. Während dieser Strom erfasst wird, muss das Gesamtsystem den zu hohen Strom für kurze Zeit tragen. Moderne Schaltnetzteile bieten dazu einen Selbstschutz gegenüber thermischer Zerstörung. Um die Auslösung sicherstellen zu können, musste beim Einsatz von Leitungsschutzautomaten aus diesem Grunde eine Überdimensionierung der Stromversorgung stattfinden.

Beim Einsatz von elektronischen Sicherungen wie der LOCC-Box oder der LCOS-CC-Familie kann diese Überdimensionierung gänzlich entfallen, da jegliche Schutzmechanismen auf den realen Applikationsbedingungen basieren. Dem Anwender ermöglicht dies kleiner dimensionierte Stromversorgungen in kleineren Gehäusen und dadurch Platz­einsparung in Schaltschränken. Durch den Einsatz kanalloser Verdrahtungssysteme wie Airstream kann der Platzspareffekt noch deutlich vergrößert werden.

Höherer Strom für den Einschaltmoment

Ein anderer, oft unterschätzter Punkt ist der Moment des Einschaltens der Applikation. Durch den erhöhten Leistungsbedarf der Stromversorgung kann es dabei zu unterschiedlichen Fehlverhalten kommen. Wird dabei auf einen Kurzschluss geschaltet, kann die Stromversorgung nicht genügend Strom zum Auslösen des Leitungsschutzschalters zur Verfügung stellen. Dieser erkennt lediglich einen Überstrom und schaltet sehr verzögert – wenn überhaupt. Diese Totzeit von wenigstens einigen Sekunden kann zu beträchtlichen Schäden an der Anlage führen.

Power Boost bietet eine gute Möglichkeit, den notwendigen höheren Strom im Einschaltmoment zu liefern oder für den Fall, dass ein zeitlich begrenzter Überstrom vorliegt. Es ist jedoch falsch, zu glauben, dass sich der Power Boost dazu eignet, den zusätzlichen Strom bei Nominalbetrieb zum Auslösen des Schutzschalters zu liefern. Ein kurzzeitig hoher Einschaltstrom, besonders bei kapazitiven oder induktiven Lasten, ist aber auch ein Moment, in dem das Abschalten unerwünscht ist. Da ein Leitungsschutz­automat aber nicht in der Lage ist, die Last zu erkennen, kommt es dabei logischerweise zu Fehlauslösungen.

Demgegenüber sind elektronische Sicherungen so ausgelegt, dass sie durch geeignete Messungen automatisch solche Lasten erkennen und entsprechend nicht abschalten, sondern erst dann, bevor die angeschlossene Stromversorgung in den Selbstschutz geht. Im Gegensatz zu den auf dem Markt verfügbaren elektronischen Sicherungen, ermöglicht Lütze als einziger Anbieter, die Einstellbarkeit unterschiedlicher Charakteristiken, um die unterschiedlichsten Einschaltverhalten bis hin zum Schwerlastanlauf abzudecken.

Im nordamerikanischen NEC (National Electric Code) werden Stromkreise in unterschiedliche Klassen eingeteilt. NEC-Class-2-Kreise dürfen so nur von einer Stromquelle mit maximal 100 VA / 8 A versorgt werden. Der Aufbau muss entweder gemäß den Richtlinien der UL1310 erfolgen oder er muss als limitierte Stromquelle gemäß UL 60950-1 klassifiziert oder gelistet sein. NEC-Class-2-Stromkreise gelten hinsichtlich Brandgefahr und elektrischem Schlag als ungefährlich.

Der Schutz durch Sicherungen oder Leitungsschutzautomaten von einer herkömmlichen Stromversorgung auf einen leistungslimitierten Kreis ist nur mit einer nach NEC Class 2 zugelassenen, elektronischen Sicherung zulässig. Die LOCC-Box-Serie von Lütze erfüllt alle diese Anforderungen und ist gemäß der IEC 60950-1 als Stromquelle mit begrenzter Leistung klassifiziert. Im Falle von Überlast wird der maximale Strom begrenzt und entsprechend der voreingestellten Charakteristik nach der definierten Zeit abgeschaltet. Sämtliche Absicherungen arbeiten autark. Im Gegensatz zu anderen Systemen werden so nicht alle Sicherungsmodule ausgeschaltet. Auch im Falle eines Gerätefehlers verhindert der interne, redundante Aufbau das Auftreten eines gefährlichen Zustandes.

Energie- und Systemdaten erfassen

Elektronische Sicherungen wie die LOCC-Box-Net oder die LCOS-CCi-Familie sind nicht nur reine Schutzelemente. Vielmehr können sie technologiebedingt bereits heute wesentliche Vorgaben der Industrie 4.0 abdecken. So erfassen beide Systeme über Buskoppler kontinuierlich alle relevanten Energie- und Systemdaten: Dabei handelt es sich um Parameter, wie beispielsweise aktuelle Betriebsspannung und -strom, eingestellter Bemessungsstrom und Charakteristik, Betriebsstunden von System und Gerät, Status zu Überlast, Kurzschluss und Unterspannung.

Über Buskoppler lassen sich die Daten in den Kommunikationssystemen Profinet, EtherCAT, Profibus DP, CANopen und EtherNet IP transparent darstellen. Die Daten werden in einer Steuerung oder einem überlagerten Energie-Managementsystem ausgewertet. Das kann dann zu einem Abschalten eines oder aller am Buskoppler angehängten Geräte führen. Dadurch wird auf einfache Weise ein gezieltes Abschalten nicht benötigter Verbraucher oder ganzer Anlagenteile ermöglicht. Darüber hinaus bleibt es dem Anwender überlassen, ob er ein Schalten über den standardmäßig vorhandenen Fernsteuerkanal oder über das Kommunikationssystem direkt durchführen möchte.

Alle diese Funktionen können zudem über eine frei nutzbare Software oder über ein HMI grafisch visualisiert und ausgeführt werden. Ein zusätzlicher, sehr wichtiger Aspekt ist die Fehlersuche. Besonders bei sporadisch auftretenden Überströmen, kann die Erfassung aller relevanten Daten über ein Event-Data-Logging in der Software dargestellt oder inklusive Time Stamp an die Steuerung gesendet werden.

Durch den Einsatz von Schaltnetzteilen wurden die herkömmlichen Leitungsschutzautomaten sehr schnell durch elektronische Sicherungen ersetzt. In diesem Prozess spielt auch die fortschreitende Automatisierung in Richtung Industrie 4.0 eine wichtige Rolle, welche Zugriffe bis in die letzte Zelle der Applikation erlaubt. Die Systeme LOCC-Box und LCOS CCi in Kombination mit den darauf abgestimmten Stromversorgungen von Lütze bieten hierfür eine intelligente und zuverlässige Stromüberwachung und alle Möglichkeiten der Integration in moderne Industrie-4.0-Anwendungen.

Weitere Informationen zu Lütze finden Sie im Business-
Profil auf Seite 31.

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  • Die Auswertung der relevanten Systemdaten erfolgt über eine kostenlose Software.

    Bild: Lütze

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