Stromversorgung 27.000 Lichtblitze in der Sekunde

Autor / Redakteur: Michael Böhmerle und Manuel Senk* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

In Hamburg entsteht eine Forschungsanlage der Superlative: Der European XFEL will in einem 3,4 km langen Tunnel ultrakurze Laserlichtblitze im Röntgenbereich erzeugen – 27.000 Mal in der Sekunde und milliardenfach intensiver als bisherge Röntgenquellen. Komponenten von Murrelektronik sind auch dabei und stellen die Stromversorgung sicher.

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Um die extrem kurzen und intensiven Röntgenlaserblitze zu erzeugen, werden hochenergetische Elektronenpakete durch spezielle Magnetanordnungen (Undulatoren) gelenkt.
Um die extrem kurzen und intensiven Röntgenlaserblitze zu erzeugen, werden hochenergetische Elektronenpakete durch spezielle Magnetanordnungen (Undulatoren) gelenkt.
(Bild: European XFEL (Design: Marc Hermann, tricklabor))

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.

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 1x10-6 mbar erforderlich. Vakuumventile, Schieber, Motoren zur Positionierung von Spiegeln, die Überwachungen von Kühlwasser und Druckluft sowie weitere Komponenten werden über Steuerungen koordiniert.

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Praktisch: Schaltnetzteile mit Push-In-Anschlusstechnik

Für die 24V-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.

Unterbrechungsfreier Betrieb gewünscht

Dass die Emparro-Schaltnetzteile aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades von bis zu 95 Prozent 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 der Physiker.

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.

Redundant und langlebig

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“, betont Timo Korsch. Weil das Modul für eine gleichmäßige Auslastung beider Netzgeräte sorgt, verlängert sich die Lebensdauer der Geräte erheblich.

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“, ergänzt der Ingenieur noch. Treten Spannungsausfälle auf, lässt sich eine Information darüber unmittelbar auslesen.

* Michael Böhmerle und Manuel Senk, Produktmanager Power Supplies bei Murrelektronik in Oppenweiler

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