Stromversorgungen Komponenten für eine Forschungsanlage der Superlative

Autor / Redakteur: Michael Böhmerle, Manuel Senk * / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Der European XFEL ist eine Forschungsanlage der Superlative, die ultrakurze Lichtblitze im Röntgenbereich erzeugen soll. Mit dabei sind auch Schaltnetzteile und Redundanzmodule von Murrelektronik.

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Der European XFEL: Die Forschungsanlage soll bis 2016 fertiggestellt sein.
Der European XFEL: Die Forschungsanlage soll bis 2016 fertiggestellt sein.
(Bild: Heidrun Oelckers)

In Hamburg entsteht eine Forschungsanlage der Superlative. Der European XFEL erzeugt in einem 3,4 km langen Tunnel ultrakurze Lichtblitze im Röntgenbereich. Naturwissenschaftler fiebern dem Beginn des Nutzerbetriebs im Jahr 2016 regelrecht entgegen, sie freuen sich auf völlig neue Möglichkeiten in der Forschung. Auch Murrelektronik-Komponenten kommen bei diesem beeindruckenden Projekt zum Einsatz: Emparro-Schaltnetzteile und das Redundanzmodul MB Redundancy Balance.

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Steuerungen koordinieren zahlreiche Einzelkomponenten

Die Projektgruppe „X-Ray Optics & Beam Transport“ bei European XFEL betreut den Bereich von der Erzeugung des Röntgenlichts bis zum Experiment. Dabei handelt es sich um einen Abschnitt mit einer Länge von rund 900 m, in dem Röntgenlicht durch evakuierte Rohre transportiert wird. In diesen Rohren ist ein Vakuumdruck von weniger als 1 . 10-6 mbar erforderlich. Vakuumventile, Schieber, Motoren zur Positionierung von Spiegeln, die Überwachungen von Kühlwasser und Druckluft sowie weitere Komponenten werden über Steuerungen koordiniert.

Die Schaltschränke im Tunnel sind nur 1,20 m hoch

Für die 24-Volt-Versorgungsspannung der Steuerungen, die in Schaltschränken entlang der Röhre eingebaut sind, sowie der weiteren Komponenten vor Ort werden Emparro-Schaltnetzteile von Murrelektronik eingesetzt. Timo Korsch, Diplom-Physikingenieur bei European XFEL, nennt dafür einen ganz praktischen Grund: „Die Schaltschränke im Tunnel sind nur 1,20 m hoch. Darum ist eine einfache Verdrahtung erforderlich. Das ist bei den Emparro-Schaltnetzteilen durch Federkraftklemmen wunderbar sichergestellt.“ Diese sind in Push-In-Anschlusstechnik ausgeführt. Der Vorteil: Anschlussdrähte können werkzeuglos von vorne montiert werden; auch ohne Nachziehen besteht ein dauerhafter Kontakt.

Wenig Verlustenergie dank eines hohen Wirkungsgrads

Dass die Emparro-Schaltnetzteile aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades von bis zu 95% nur sehr wenig Verlustenergie verursachen, sorgt außerdem dafür, dass sie nur wenig Wärme an die Umgebung abgeben. „Eine geringere Wärmeentwicklung bedeutet für uns eine geringere Kühlung in den klimatisierten Schaltschränken“, erklärt Timo Korsch.

Forscher aus der ganzen Welt werden erwartet

In Zukunft werden Forscher aus der ganzen Welt anreisen, um Experimente an der Anlage durchzuführen. Die zur Verfügung stehenden Messzeiten werden ein kostbares Gut sein, die Anlage soll daher ohne Unterbrechungen betrieben werden können. Während des Betriebs der Anlage ist der Zugang zu den Tunneln durch ein Kontrollsystem gesperrt. Nur während der Wartungsperioden dürfen die Tunnel zur Fehlerbehebung betreten werden.

Die Stromversorgung ist redundant aufgebaut

Aus diesem Grund ist die Stromversorgung redundant aufgebaut. Jeweils zwei Netzgeräte werden mit zwei unterschiedlichen Phasen betrieben. Sie werden durch das Redundanz-Modul MB Redundancy Balance entkoppelt. „Das bietet beim Ausfall eines Netzgerätes die große Chance, den Betrieb bis zum nächsten Wartungstag aufrecht zu erhalten“, erklärt Timo Korsch. Da MB Redundancy Balance für eine gleichmäßige Auslastung beider Netzgeräte sorgt, verlängert sich die Lebensdauer der Geräte erheblich.

Meldekontakte ermöglichen Ferndiagnose

Dass sowohl Emparro wie auch MB Redundancy Balance über Meldekontakte verfügen, stellt für die Anlagenbetreuung einen zusätzlichen Vorteil dar. „Dadurch ist uns eine Möglichkeit zur Ferndiagnose an die Hand gegeben“, sagt Timo Korsch. Treten Spannungsausfälle auf, kann eine Information darüber unmittelbar ausgelesen werden.

* Michael Böhmerle und Manuel Sen sind Produktmanager Power Supplies bei der Murrelektronik GmbH in Oppenweiler.

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