24V-Stromkreise kosteneffektiv elektronisch absichern Elektronische Sicherungen

Autor / Redakteur: Michael Raspotnig / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Im Gegensatz zu klassischen Leitungsschutzschaltern überwachen und begrenzen elektronische Sicherungen den Strom wesentlich genauer und schneller. Allerdings ist deren Auswahl alles andere als trivial. Viel unkomplizierter ist dagegen der Aufbau eines von Puls entwickelten Schutzkonzepts – und statt nur den Strom zu messen, überwachen die neuen Sicherungsmodule auch die Spannung.

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Mit dem neuen PISA-Sicherungsmodul von Puls werden Fehlanpassungen oder Dimensionierungsfehler nahezu unmöglich
Mit dem neuen PISA-Sicherungsmodul von Puls werden Fehlanpassungen oder Dimensionierungsfehler nahezu unmöglich
( Archiv: Vogel Business Media )

Eine Anforderung zur Erfüllung der neuen Maschinenrichtlinie 2006/42/EG ist die kritische Überprüfung der Auswirkung von Störungen an der DC-24V-Versorgung. Es darf dabei zu keinen gefährlichen Situationen kommen. Maschinen dürfen nicht unbeabsichtigt loslaufen, müssen sich zu jeder Zeit stillsetzen lassen können und dürfen auch sonst keine Gefahren, wie zum Beispiel Überhitzungen oder Brände, verursachen.

Störungen an der DC-24V-Versorgung können durch Netzausfälle oder Netzschwankungen verursacht werden. In diesen Fällen helfen Puffermodule (z.B. UF20.241) oder DC-USVs (UB10.241).

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Viel kritischer sind jedoch lastseitige Ursachen für Spannungseinbrüche an der DC-24V-Versorgung. Verursacht zum Beispiel ein eingequetschtes Versorgungskabel einen Kurzschluss, fließt nahezu der gesamte Strom der Stromversorgung in diesen fehlerhaften Pfad. Eine schnelle Abtrennung dieses Pfades ist erforderlich um nicht gleich die gesamte Anlage lahmzulegen. Es muss auch nicht immer gleich ein Kurzschluss sein, oftmals verursacht auch das Zuschalten eines Verbrauchers mit großer Eingangskapazität einen ähnlichen Effekt.

In der Praxis gibt es typischerweise drei Arten von Verbrauchern, die in einer Maschine zusammenspielen müssen: empfindliche elektronische Verbraucher, robuste elektromechanische Komponenten und sicherheitsrelevante Stromkreise. Auch die gemeinsame Versorgung über eine einzige Stromversorgung ist längst gängige Praxis.

Besonders empfindlich sind die elektronischen Verbraucher, wie eine SPS, die bereits bei kürzesten Unterbrechungen der Versorgungsspannung einen Funktionsverlust erleidet oder einen ungewollten Neustart durchführt.

Die zulässigen Grenzwerte für die Überbrückungszeit und den Versorgungsspannungsbereich von Steuerungskomponenten sind in der EN 61131-2 festgelegt. Jede Abweichung davon ist kritisch.

Eigenschaften von getakteten Stromversorgungen

Ein Kurzschluss an einem Verbraucher stellt eine sehr niederohmige Belastung für die Stromversorgung dar und „saugt“ den größten Teil des Stromes bei verzweigten Systemen ab. Moderne, getaktete Stromversorgungen, die üblicherweise zur Erzeugung der DC-24V-Versorgungsspannung verwendet werden, schalten in solchen Fällen vom Spannungsregelmodus in den Strombegrenzungsmodus, um sich selbst zu schützen. Als Folge sinkt die Ausgangsspannung der Stromversorgung. Liegt der Wert der Strombegrenzung unterhalb der Auslösegrenze des Schutzelementes, wird dieses den Stromkreis nicht abschalten können. Klassische Leitungsschutzschalter oder Schmelzsicherungen sind hier in den meisten Fälle zu ungenau und benötigen außerdem ein vielfaches des Nennstroms zum schnellen Auslösen. Elektronische Lösungen sind hier viel besser geeignet.

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