Elektronische Schutzschalter

Intelligenter Überstromschutz für 24-Volt-Verbraucher

| Autor / Redakteur: Veit Brämer * / Thomas Kuther

Intelligenter Überstromschutz: umfangreiche Diagnosemöglichkeiten und individuelles Fern-Schalten von bis zu acht abgesicherten Ausgängen sind in einem elektronischen Schutzschalter realisierbar
Intelligenter Überstromschutz: umfangreiche Diagnosemöglichkeiten und individuelles Fern-Schalten von bis zu acht abgesicherten Ausgängen sind in einem elektronischen Schutzschalter realisierbar (Archiv: Vogel Business Media)

Elektronische Schutzschalter können mehr, als nur fehlerhafte Stromkreise abschalten. Die Diagnosefähigkeit und das gezielte Schalten beliebiger Stromkreise über zwei Leitungen schaffen neue Möglichkeiten.

In fast jedem Schaltschrank befindet sich eine 24-V-Stromversorgung, die zumeist durch ein primär getaktetes Schaltnetzteil realisiert ist. Um die gesamte Anlage gegen einen Totalausfall aufgrund von Störungen einzelner elektrischer Verbraucher oder deren Zuleitungen zu schützen, ist die 24-V-Versorgungsspannung in der Regel auf mehrere Stromkreise aufgeteilt und selektiv abgesichert.

Elektronische Schutzschalter sichern 24-Volt-Verbraucher

Eine immer mehr an Bedeutung zunehmende Variante der 24-V-Absicherung ist der Einsatz elektronischer Schutzschalter. Die allgemeinen Vorteile derartiger Lösungen gegenüber einer konventionellen Absicherung durch klassische Leitungsschutzschalter oder Schmelzsicherungen sind hinlänglich bekannt. So bieten die elektronischen Sicherungen insbesondere bei hohen Leitungsimpedanzen die notwendige Sicherheit, fehlerhafte Stromkreise zuverlässig zu trennen. Abgebrannte Schaltschränke aufgrund eines nicht sicher funktionierenden Leitungsschutzes sind heutzutage vermeidbar.

Wie lässt sich die Performance des Gesamtsystems steigern?

Diese Frage stellten sich auch die Experten bei Block. Als Spezialist für das 24-V-Stromversorgungssystem im Schaltschrank suchten die Entwickler des global agierenden Familienunternehmens aus Verden nach einer kostengünstigen Möglichkeit, sowohl das Zuschalten von großen kapazitiven Lasten als auch die Diagnose- und Steuerungsfähigkeit marküblicher Produkte zu verbessern. Beides ist technisch gelungen, wie die nachfolgenden Seiten zeigen.

Elektronische Schutzschalter im Verbund mit einer SPS

Die neuen elektronischen Schutzschalter bieten im Verbund mit einer SPS erstmals die Möglichkeit, über nur zwei digitale Ein- und Ausgänge jeden beliebigen Ausgangskanal aktiv ein- oder auch auszuschalten, ausgelöste Stromkreise wieder zurückzusetzen sowie zeitgleich den aktuellen Status jedes Ausgangs abzufragen.

Stromkreise lassen sich im laufenden Betrieb gezielt schalten

Im laufenden Betrieb können mit bis zu 10 A abgesicherte Stromkreise gezielt geschaltet werden. Auch energieeffiziente Anwendungen sind nun kostengünstig realisierbar, da einzelne Stromkreise ohne Zusatzkomponenten abgeschaltet werden können, um beispielsweise temporär nicht benötigte Verbraucher auszuschalten. Zu diesem Zweck bisher verwendete Leistungsschütze und deren Ansteuerung können substituiert werden. Das spart Platz, vereinfacht die Steuerung, reduziert den Verdrahtungsaufwand und senkt die Kosten.

Digital schalten über eine einzige Leitung

Das digitale Schalten erfolgt über nur eine Leitung zwischen der SPS und dem Schutzschalter. Die SPS generiert eine aus 17 Datenbits bestehende Pulsfolge, deren Übertragungsgeschwindigkeit variabel je nach Performance der verwendeten SPS gewählt werden kann. Da diese Pulsfolge Manchester-codiert gesendet wird, synchronisiert sich der Schutzschalter automatisch auf den verwendeten Takt.

Die SPS wertet Betriebs- und Fehlerzustände aus

Über eine zweite Leitung stellt er taktsynchron die Betriebs- und Fehlerzustände für jeden Ausgangskanal zur Verfügung. Die SPS kann diese Zustände auswerten und kennt somit den Status aller abgesicherten Stromkreise. Übertragen werden je Ausgangskanal die aktuellen Betriebszustände (Ein/Aus), als auch die Fehlerzustände (Ausgelöst/Überstrom).

Flexibler Datenaustausch

Da die SPS den Datenaustausch initiiert, kann je nach Applikation ein zyklisches oder auch gezieltes Abfragen programmtechnisch realisiert werden. Fehlerzustände im Schutzschalter werden der SPS durch einen definierten Impuls signalisiert, sofern die Daten nicht zyklisch abgefragt werden. Es gehen keine Informationen verloren. Um den Programmieraufwand für die Einbindung der neuen Geräte in einer SPS zu minimieren, stellt Block einen Funktionsbaustein für Siemens Step 7 sowie für CoDeSys-Systeme kostenlos zur Verfügung.

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