24V-Stromkreise kosteneffektiv elektronisch absichern

Elektronische Sicherungen

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6A-Leitungsschutzschalter mit C-Charakteristik

(Archiv: Vogel Business Media)

Der Strom steigt auf knapp 100A an und der LS-Schalter öffnet nach ca. 3ms. Danach baut sich die Ausgangsspannung wieder auf. Dieses Verhalten ist hauptsächlich von der Leitungslänge bestimmt. Ist diese länger, steigt der Leitungswiderstand an und begrenzt den Strom. Die Abschaltung würde dann deutlich verzögert stattfinden, was einen langen Einbruch der Eingangsspannung bedeutet.

Elektronische Sicherung ohneStrombegrenzung: LOCC-Box mit 6A von Lütze

(Archiv: Vogel Business Media)

Diese Art von elektronischer Sicherung besitzt keine aktive Strombegrenzung. Der Strom fließt mit über 50 A nahezu ungebremst in den Kurzschluss. Dementsprechend schnell muss die Abschaltung erfolgen um Einbrüche auf der Eingangsspannung zu vermeiden. Die schnelle Abschaltung neigt zu Fehlauslösungen bei betriebsbedingten Einschaltstromstößen von Verbrauchern mit mittleren bis größeren Eingangskondensatoren.

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Elektronische Sicherung mit aktiver Strombegrenzung: ESX10-T mit 6A von E-T-A

(Archiv: Vogel Business Media)

Hier wird der Ausgangsstrom vor der Abschaltung aktiv begrenzt. Die 6A-Sicherung ist für dynamische Vorgänge auf etwa den 1,8-fachen Nennwert eingestellt. In der Praxis misst man 12 A, die das 10A-Netzgerät auch ohne Spannungseinbruch liefern kann. Höhere Nennwerte als 6 A sollten aber nicht verwendet werden. Der dynamische Strom steht für 100 ms zur Verfügung. In dieser Zeit können problemlos auch große Kondensatoren geladen werden.

Absicherung mit dem PISA-Modul: Ausgangskanal mit 6A

(Archiv: Vogel Business Media)

Der Ausgangsstrom wird dynamisch auf typ. 25 A oder auf einen kleineren Stromwert, der eine minimale Eingangsspannung von 21 V sicherstellt, begrenzt. Die erste kurze Nadel mit etwa 25 A ist die Entladung der Ausgangselkos des Netzgerätes. Anschließend fließen 15 A. Das ist die Stromhöhe, die vom Netzteil geliefert werden kann ohne unter 21 V einzubrechen. Dank dieser eingangsspannungsabhängigen Strombegrenzung darf der gesamte Strom des Netzgerätes für Verbraucher verplant werden.

Der Grundgedanke des PISA-Moduls ist möglichst direkt und möglichst ohne Gefahr von Dimensionierungsfehlern die Versorgungsspannung für kritische Komponenten wie Steuerungen oder sicherheitsrelevante Stromkreise sicherzustellen. Dies wird erreicht, indem Verbraucher, die unempfindlich auf kurze Spannungsunterbrechungen reagieren oder die selbst die Ursache für Fehler auf der 24V-Versorgung sein können, über eine Schutzbarriere „isoliert“ werden.

Diese Schutzbarriere arbeitet wie ein Ventil. Es lässt nur soviel Strom durch, dass die Eingangsspannung (entspricht der Ausgangsspannung der Stromversorgung) nicht unter 21 V einbricht.

Damit wird eine sichere und unterbrechungsfreie Versorgung für kritische Verbraucher möglich, wenn diese an die gleiche Stromversorgung wie das PISA-Modul angeschlossen werden. Bei Bedarf können diese Verbraucher mit Standard-Leitungsschutzschaltern abgesichert werden. Hier geht es dann ja nicht mehr darum Spannungseinbrüche zu vermeiden, sondern um einen reinen Leitungs- und Geräteschutz.

Die Schutzbarriere im PISA-Modul arbeitet eigentlich ganz einfach: Es wurde die bei elektronischen Sicherungen übliche Stromüberwachung durch eine spannungsabhängige aktive Stromregelung ausgetauscht. Die daran angeschlossenen Verbraucher können dann gefahrlos den maximal möglichen, verbleibenden Strom nutzen, den die Stromversorgung zur Verfügung stellt.

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