Friedrich Lütze GmbH

Mehrere Komponenten machen eine Stromversorgung erst richtig intelligent und zuverlässig.

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Batterie, Buffer, USV Herz der Anlage: So bauen Sie eine zuverlässige Stromversorgung auf

09.09.2021

Der Aufbau einer zuverlässigen Stromversorgung ist für jede Applikation genau zu planen, um den Aufwand so gering und die Sicherheit so hoch wie möglich zu halten. Eine ausfallfreie Stromversorgung beschränkt sich aber nicht nur auf ein gutes Netzgerät. Bei allen Einsparungen sollte unbedingt berücksichtigt werden, dass die Stromversorgung das „Herz“ einer jeglichen Applikation ist!

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Neben dem Netzgerät sind beim Aufbau einer zuverlässigen Stromversorgung weitere Komponenten zu berücksichtigen. Je nach Anforderung sind dies unter anderem DC-USV (unterbrechungsfreie Stromversorgung), Batteriemodule, Buffer-Module, Redundanzmodule oder auch elektronische Lastüberwachungen.

Auch Umweltaspekte und die Effizienz spielen eine große Rolle. Hier sind der Wirkungsgrad und auch die Einbindung der Stromversorgung in ein Energiemanagementsystem wesentliche Gesichtspunkte. Wie intelligent soll oder muss eine Stromversorgung sein?

Zuverlässige Stromversorgung oder nur ein billiger Aufbau?

Fast alle Schaltschränke, Schaltkästen und dezentrale Einheiten besitzen im Bereich der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (Automatisierungstechnik) eine DC-24-V-Stromversorgung. Fällt diese aus, egal aus welchen Gründen, so führt dies zwangsläufig zu Stillständen in der Fertigung oder Produktion.

Ärger, Kosten oder Lieferprobleme sind die Folge und daher zu minimieren oder gänzlich zu vermeiden. In manchen Industrien sieht es bezüglich potenzieller Produktionsunterbrechungen sogar noch kritischer aus. Beispiel glasverarbeitende Industrie: Hier darf ein Prozess gar nicht stoppen!

Jede Komponente ist kritisch zu hinterfragen und entsprechend der Applikation auszuwählen. Was heißt denn überhaupt zuverlässig? Das kann einerseits ein Standardbetrieb, ein redundanter Aufbau oder sogar ein ausfallsicherer Aufbau sein, welcher beim Wegfall der Netzspannung funktioniert. Weiterhin sollte betrachtet werden, wie unterschiedliche Verbraucher/Verbrauchergruppen selektiv abgesichert werden können. Hier kommen sogenannte elektronische Lastüberwachungen zum Einsatz.

Der Vorzug intelligenter Netzgeräte

Fast jedes moderne Netzgerät verfügt über einen potenzialfreien Relaiskontakt, um seinen Betriebszustand beispielsweise an eine übergeordnete Steuerung zu melden. Intelligente Netzgeräte, wie beispielsweise aus der Lütze-Compact-Familie, können zusätzlich den momentan fließenden DC-Strom, die Überschreitung eines Stromlimits oder einen Fehler auf der AC Eingangsseite erfassen und signalisieren. Dies kann per Normsignal (4 bis 20 mA, 0 bis 10 V), Relaiskontakt oder auch per Software erfolgen. Ein zusätzlicher Shutdown-Eingang zum soften Ein- und Ausschalten des Ausganges runden diese Geräte ab.

Netzschwankungen oder kurzzeitige Netzausfälle, bedingt durch Schalthandlungen im öffentlichen Netz, können zu einem Anlagenstillstand führen, wobei der Fehler nicht direkt erkannt wird. Abhilfe schaffen hier Buffer-Module, welche beispielsweise 20 A für 300 ms bei 24 V garantieren. Für längere Netzausfälle beziehungsweise Störungen kommen DC-USV zum Einsatz. Dies ist die sicherste und zuverlässigste Lösung, aber auch die teuerste. Hier ist die Überbrückungszeit von der gewählten Batteriekapazität abhängig.

Der redundante Aufbau ist eine beliebte Art und Weise, um die Zuverlässigkeit wesentlich zu erhöhen. Fällt ein Netzgerät aus, dann wird die komplette Versorgung von einem anderen Netzgerät übernommen. Das defekte Gerät wird signalisiert und kann gewechselt werden. Viele Netzgeräte verfügen über integrierte Entkopplungsdioden, welche gegebenenfalls den Wirkungsgrad mindern. Spezielle Redundant-Module liefern Informationen zum Status der Netzgeräte sowie Redundanzfehlern und zeigen die Symmetrie der Netzgeräte an.

Moderne Lastüberwachung

Jede Applikation verfügt über verschiedene Verbraucher wie Sensoren, Steuerung, Aktoren, HMI oder sonstige Geräte. Diese sollten einzeln oder in Verbrauchergruppen zusammengefasst und entsprechend abgesichert werden. Das ist erforderlich, um gestörte Baugruppen innerhalb einer angemessenen Zeit gezielt abzuschalten. Geschieht dies nicht, kann das verwendete Netzgerät überlastet werden, was zur Abschaltung des Netzgerätes und einem Komplettausfall führt.

Moderne intelligente Lastüberwachungen wie die LOCC-Box sind hierzu bestens geeignet. Fünf patentierte Charakteristiken und zehn Strombereiche bis 10 A erlauben eine angepasste und sichere Abschaltung. Die Kommunikation zur Steuerung kann über digitale Ein- und Ausgänge oder über das verwendete Feldbussystem erfolgen.

Somit gibt es verschiedene Möglichkeiten, welche entsprechend in die Überlegungen einbezogen und hinsichtlich der Kosten betrachtet werden sollten. Es empfiehlt sich dringend, großen Wert auf die Realisierung einer zuverlässigen Stromversorgung zu legen.

Bildergalerie

  • Die LOCC-Box stellt eine intelligente Lastüberwachung für moderne Industrieanlagen dar.

    Die LOCC-Box stellt eine intelligente Lastüberwachung für moderne Industrieanlagen dar.

    Bild: Lütze

  • Fünf patentierte Charakteristiken und zehn Strombereiche bis 10 A erlauben der LOCC-Box eine angepasste und sichere Abschaltung.

    Fünf patentierte Charakteristiken und zehn Strombereiche bis 10 A erlauben der LOCC-Box eine angepasste und sichere Abschaltung.

    Bild: Lütze

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