Schaltnetzteile

Stromversorgungen mit integrierter Netzeingangsüberwachung

30.04.2008 | Autor / Redakteur: Veit Brämer, Prof. Dr. Christian Siemers* / Thomas Kuther

Schaltnetzteile tragen entscheidend zur Anlagenverfügbarkeit bei. Wenn das Stromnetz jedoch nicht immer den Anforderungen entspricht, muss es überwacht werden. Zwar gibt es entsprechende Module, die aber brauchen wertvollen Platz im Schaltschrank und erhöhen den Verdrahtungsaufwand. Dass das nicht sein muss, zeigt BLOCK mit einer Stromversorgung mit Netzeingangsüberwachung.

Die BLOCK Transformatoren-Elektronik GmbH & Co. KG im niedersächsischen Verden hat mit den Stromversorgungen der PowerVision-Familie einen neuen Weg eingeschlagen: Die in vielen Maschinen und Anlagen geforderte Überwachung des Eingangsnetzes ist bei der Line-Version mit im Schaltnetzteil integriert. So werden keine teueren Überwachungsmodule im Schaltschrank benötigt, die nur unnötigen Platz brauchen, der Verdrahtungsaufwand verringert sich und die Gesamtkosten werden deutlich reduziert.

Drei Leistungsklassen, drei Ausstattungsvarianten

Erhältlich sind die dreiphasigen Power-Vision-Stromversorgungen in drei Leistungsklassen mit jeweils drei Ausstattungsvarianten: Economy, Basic und Line. Alle diese Geräte bieten enorme Leistungsreserven und das Auslösen von Leitungsschutzschaltern bei Kurzschluss eines Verbrauchers oder das zuverlässige Starten schwer anlaufender Lasten sind dank des integrierten Top- und Power-Boostes kein Problem.

Die kostengünstige Economy-Version ist für die Kernaufgabe der Spannungs- und Stromlieferung konzipiert. Ein potenzialfreier Meldekontakt oder eine aktive Einschaltstrombegrenzung sind optional erhältlich.

Für alle Anwendungen, bei denen eine Stromversorgung mit hohen Leistungsreserven und einer präventiven Strom- und Spannungsüberwachung des Ausgangs gefordert ist, liegt man mit der Basic-Variante genau richtig.

Das Top-Modell schließlich hat neben den Eigenschaften der Basic-Variante zusätzlich eine Netzeingangsüberwachungselektronik integriert. Der Fähigkeit, das Eingangsnetz kontinuierlich zu überprüfen, verdankt diese Stromversorgung auch ihren Namen. „Line Monitoring“ kurz „Line“, ist die Bezeichnung für die PowerVision-Stromversorgung mit zusätzlicher Eingangsüberwachung.

Das Schaltnetzteil mit dem Blick ins Eingangsnetz

Kritische Störungen im Eingangsnetz können die Stabilität einer Maschine oder Anlage gefährden. Die Line-Ausführung eignet sich beispielweise, um bei Unterspannung bestimmte Anlageteile kontrolliert in einen sicheren Zustand zu bringen oder einfach nur ein Warnsignal zu erzeugen. Jede Eingangsphase wird auf Unter- und Überspannung überwacht. Individuelle Grenzwerte können über die Funktionstasten oder über die Schnittstelle eingestellt werden. Auch Verdrahtungsfehler lassen sich dank der integrierten Drehfeldrichtungsermittlung aufspüren. Von linksdrehenden Pumpen verursachte Schäden sind somit ausgeschlossen.

Daten werden in Sicherheit gebracht

Darüber hinaus wird das Auslösen einer Sicherung und somit das dauerhafte Fehlen einer Netzeingangsphase zuverlässig detektiert. Eine mögliche Überlastung von Geräten oder eine asymmetrische Lastverteilung wird rechtzeitig erkannt. Droht ein kompletter Ausfall des Versorgungsnetzes, reagieren die aktiven Signalausgänge innerhalb von typ. 4 ms. In der verbleibenden Netzüberbrückungszeit der Stromversorgung können wichtigen Daten für den Wiederanlauf gespeichert werden.

Auch der Ausgang wird genau unter die Lupe genommen

Neben der Kontrolle des Eingangsnetzes übernimmt das Schaltnetzteil auch in der Basic-Variante die Überwachung des Ausgangsnetzes. Strom und Spannung am Ausgang werden permanent gemessen und auf mögliche Grenzwertverletzungen hin untersucht. Der Maximalstrom und die minimal gemessene Spannung werden dauerhaft gespeichert und können nützliche Hinweise auch für die Dimensionierung der Stromversorgung in einer Maschine geben. Ein integrierter Fehlerspeicher eignet sich für die Lokalisierung von Störungen. So werden etwa kurzzeitige Spannungseinbrüche oder zu hohe Lastströme als Fehlermeldung gespeichert und stehen selbst nach einem Neustart der Stromversorgung für die Analyse bereit.

Ausstattungsdetails und Möglichkeiten der Kommunikation mit dem Anwender

Das Schaltnetzteil in der Basic- und Line-Ausführung ist mit einem Display, Funktionstasten, vier aktiven Signalausgängen und einer RS-232-Schnittstelle ausgestattet. Auf dem Display lassen sich bei der Inbetriebnahme oder im Störungsfall wichtige Parameter ablesen. Beim Einstellen der Ausgangsspannung kann auf ein Spannungsmessgerät verzichtet werden und die Inbetriebnahme der Maschine wird erleichtert. Am Gerät befinden sich vier aktive Signalausgänge für die Funktionsüberwachung. Die Ausgänge schalten die Ausgangsspannung des Schaltnetzteils und können somit direkt als digitales Signal verarbeitet werden.

Kommunikation mit einem PC

PowerVision PVSL mit angeschlossenem Laptop zum Monitoring
PowerVision PVSL mit angeschlossenem Laptop zum Monitoring

Zwei der insgesamt vier Signalausgänge lassen sich über die kostenlose Parametriersoftware individuell konfigurieren. So lässt sich beispielsweise ein Summensignal aller kritischen Betriebszustände erzeugen. Über die integrierte serielle Schnittstelle kann das Stromversorgungssystem während des Betriebs beispielsweise mit einem Industrie-PC kommunizieren.

Protokollierung der ausgangsseitigen Strom- und Spannungsverhältnisse

Über das zyklische Aussenden aller Messwerte ist es möglich, neben der Visualisierung relevanter Daten auch auf kritische Betriebszustände zu reagieren. BLOCK hat eine Datenaufzeichnungs-Software entwickelt, die das Mitschreiben aller Messwerte und Meldungen für längere Zeiten ermöglicht. So lässt sich eine Analyse der Versorgungsspannung und der ausgangsseitigen Strom- und Spannungsverhältnisse realisieren. Eine Parametrierung der Stromversorgung ist ebenfalls über diese Schnittstelle möglich.

Integrierte Netzeingangsüberwachung sichert höchstmögliche Versorgungsqualität

Screenshot der PowerVision-Visualisierung mit Langzeitmessung
Screenshot der PowerVision-Visualisierung mit Langzeitmessung

Die Line-Ausführung macht in vielen Anwendungen zusätzliche Module im Schaltschrank überflüssig. Sie überwacht die Netzfrequenz und die Drehfeldrichtung, meldet den Ausfall von Netzphasen und misst die Höhe der Eingangsspannung. So stelllt die PowerVision-Serie von BLOCK wirtschaftlich eine höchstmögliche Versorgungsqualität sicher.

*Veit Brämer ist Mitarbeiter bei BLOCK in Verden. Prof. Dr. Christian Siemers von der FH Nordhausen hat die Netzeingangsüberwachung mit entwickelt.

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