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Netzteil Netzeile für hohe Stückzahlen verzichten auf unnötige Funktionen

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Anja Moldehn-Kleinesdar* / Ute Drescher

Phoenix Contact hat Netzteile entwickelt, die sich vor allem für den Serienmaschinenbau eignen. Sie kommen ohne teure Zusatzfunktionen aus, dafür liegt ihre MTBF um den Faktor 5 über dem handelsüblicher Geräte. So vereinen sie Basisfunktionen mit hoher Qualität.

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So viel wie nötig, so wenig wie möglich Die Netzgeräten Trio Power haben die Entwickler mit allen Basisfunktionen ausgestattet und dabei besonderen Wert auf die Qualität gelegt.
So viel wie nötig, so wenig wie möglich Die Netzgeräten Trio Power haben die Entwickler mit allen Basisfunktionen ausgestattet und dabei besonderen Wert auf die Qualität gelegt.
( Archiv: Vogel Business Media )

Bei der Auswahl einer Stromversorgung für die Installation auf der Tragschiene hatte der Anwender bisher die Wahl: Entweder entschied er sich für eine preiswerte Lösung und musste Abstriche bei Qualität und Zuverlässigkeit in Kauf nehmen oder er griff auf deutlich teurere Geräte zurück, die allerdings für manche Applikationen schlichtweg überdimensioniert sind.

Im Serienmaschinenbau, für den hohe Stückzahlen gleicher Maschinen charakteristisch sind, beschränken sich die Anforderungen an Stromversorgungen oft auf eine zuverlässige Versorgung mit 24 V DC. Die technischen Merkmale zum Beispiel von Fahrkartenautomaten oder Großanzeigen in Bahnhöfen sind bereits im frühen Planungsstadium klar umrissen.

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Großzügige Leistungsreserven, die Lastspitzen abfangen, sind bei teuren Netzgeräten zwar inklusive, hier jedoch nicht notwendig. Genauso wird die Fernüberwachung der Stromversorgung nicht genutzt, da beispielsweise die Anzeigetafel bei Bedarf als Gesamtsystem gewartet wird. Somit können kostenintensive Schalt- oder Relaisausgänge am Netzteil entfallen. Durch Verzicht auf eine hohe Leistungsreserve sowie Fernüberwachungsausgänge lassen sich die Kosten für die Netzteile Trio Power im Vergleich zu den funktional höherwertigen Geräten Quint Power um rund 30%.

Hohe Anlagenverfügbarkeit hängt auch von der Stromversorgung ab

Eine hohe Anlagenverfügbarkeit ist unter anderem von der Stromversorgung abhängig. In jeder Anwendung muss auf die Stromversorgung sicher Verlass sein, auch wenn eine kostengünstige Variante zum Einsatz kommt. Diese scheinbar konträren Forderungen ließen sich bisher nicht vereinen. Die neuen Stromversorgungen hingegen bieten die hohe Qualität und Zuverlässigkeit einer High-End-Stromversorgung zum gewünschten günstigen Marktpreis.

Ein guter Anhaltspunkt für die Qualität hochwertiger Stromversorgungen ist die Mean Time Between Failure (MTBF), das heißt die mittlere Zeit zwischen zwei Ausfällen. Sie spiegelt die Güte der verwendeten Bauteile und damit die Zuverlässigkeit eines Geräts wieder.

Die Berechnung der MTBF erfolgt als statistische Auswertung der Betriebsstunden einer möglichst großen Anzahl von Geräten oder auf Basis anderer Methoden, wie zum Beispiel der Norm EN/IEC 61709. Bei den neuen Netzgeräten liegt die MTBF mit über 500 000 Stunden um den Faktor fünf über dem Wert handelsüblicher Geräte. Die Angabe eignet sich erst dann zum Vergleich, wenn sie unter gleichen Umgebungstemperaturen ermittelt wurde. Im industriellen Umfeld sollten dies 40°C bei voller Last sein.

Weitbereichseingang vor allem für den Export wichtig

Vor allem im Export-orientierten Maschinenbau bieten die Stromversorgungen mit Weitbereichseingängen von 85 bis 264 VAC respektive 3 × 320 bis 575 V bei den dreiphasigen Geräten Vorteile gegenüber Netzteilen mit Festspannungseingang oder Auto-Range. Geräte mit Festspannungseingang verfügen über einen Schalter an der Stromversorgung, der vor der Inbetriebnahme auf 115 oder 230 V eingestellt werden muss.

Bei Auto-Range-Netzteilen erfolgt die Umstellung zwischen den zwei Eingangsspannungsbereichen nicht manuell, sondern automatisch anhand einer festen Schaltgrenze. Diese Funktionsweise ist allerdings von Nachteil, wenn zum Beispiel das Versorgungsnetz Spannungsschwankungen aufweist. Dann wird eine wiederkehrende Spannung häufig falsch erkannt und die Zerstörung der Stromversorgung ist die Folge.

Erst mit dem Weitbereichseingang kann eine Anlage weltweit getestet und ohne fehlerbehaftetes Umschalten der Eingangsspannung ausgeliefert werden. Selbst bei starken Spannungsschwankungen infolge instabiler Versorgungsnetze arbeiten diese Geräte problemlos.

Auch die Spannungsfestigkeit ist entscheidend

Für den internationalen Einsatz ist ebenfalls eine hohe Spannungsfestigkeit von entscheidender Bedeutung. In vielen Ländern ist es durchaus üblich, im dreieinphasigen Netz zwischen einem Leiter und Neutral-Ader ein Klimagerät oder ähnliches zu betreiben. Diese Geräte ziehen mehrere Kilowatt an Leistung - wesentlich mehr als die Lasten, die an den anderen Leitern angeschlossen sind.

Diese unsymmetrische Belastung verschiebt, was wiederum den Mittelpunkt des Sternnetzes so verschiebt, so dass Eingangsspannungen um 300 V AC auftreten können. Bei handelsüblichen Stromversorgungen zündet der 275-V-Varistor am Geräteeingang. Folge: Das Gerät ist defekt. Die Netzgeräte Trio Power hingegen werden nicht beschädigt. Darüber hinaus eignen sie sich auch für den Export in amerikanische Länder, denn sie verfügen zudem über UL–Zulassungen.

Beim Einsatz von beispielsweise Anzeigetafeln oder Fahrkartenautomaten im Außenbereich können im Sommer hohe Umgebungstemperaturen von über 50°C auftreten. Die Netzgeräte liefern die Nennwerte bis Umgebungstemperaturen von 55°C. Selbst im Temperaturbereich von 55 bis 70°C arbeiten sie mit leicht reduzierter Ausgangsleistung zuverlässig weiter.

Eine hohe Umgebungstemperatur spielt auch im industriellen Umfeld eine entscheidende Rolle, zum Beispiel bei Verpackungsmaschinen. In diesen Anwendungsbereichen kommt es aufgrund langer Leitungswege zudem häufig zum Spannungsfall. Mit den neuen Stromversorgungen kann dies ausgeglichen werden, denn sie verfügen über eine einstellbare Ausgangsspannung bis 29,5 V DC.

Netzteil überbrückt Netzausfall bis zu 20 ms

Dabei erfolgt die Einstellung einfach und zeitsparend von der Geräte-Vorderseite. Großzügig dimensionierte Kondensatoren ermöglichen eine Netzausfallüberbrückungszeit von bis zu 20 ms. Diese Reserve wird beispielsweise genutzt, um ein Umschalten fehlerhafter Versorgungsnetze mit Spannungseinbrüchen von typischerweise 10 ms zu überbrücken.

Zur Potenzialverteilung stehen üblicherweise jeweils zwei Klemmen für Plus und Minus zur Verfügung. Für die sekundärseitige Erdung wird entweder ein zusätzlicher Potenzialverteiler erforderlich oder eine Klemme muss doppelt belegt werden. In den Netzgeräten Trio Power ist eigens eine Erdungsklemme integriert, so dass insgesamt drei Minus-Ausgänge zur Verfügung stehen. Auf diese Weise wird die Erdung wesentlich vereinfacht.

Phoenix Contact, Tel. +49(0)5235 30

*Dipl.-Ing. Anja Moldehn-Kleinesdar ist Mitarbeiterin im Produktmarketing Stromversorgungen bei der Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg.

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