24V-Stromkreise kosteneffektiv elektronisch absichern

Elektronische Sicherungen

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Eine weitere Aufgabe des PISA-Modul ist die Verteilung des Stroms eines leistungsstarken Netzgerätes auf vier stromüberwachte Ausgänge. Damit ermöglicht man eine weitere Verkabelung mit kleineren Drahtquerschnitten. Jeder Ausgangskanal besitzt eine elektronische Strommessung. Wird ein zulässiger Kanalstrom oder der zulässige Gesamtstrom von 20 A für das Modul überschritten, begrenzt das Modul alle Ausgangsströme und schaltet alle vier Ausgänge zeitverzögert ab. Es stehen verschiedene Module für unterschiedliche Strömen zur Verfügung (von 4×1A bis 4×10A, sowie gemischte Module mit 2×3A +2×6A und 2×6A + 2×10A).

Schutz kleiner Leitungsquerschnitte

Jeder Ausgang des PISA-Modul ist intern mit einer fest eingelöteten Schmelzsicherungen versehen. Diese entsprechen der UL 248. Einer Absicherung ist damit gemäß UL508A §31.1.2 (Branch circuit Protection) Genüge getan. Der Trick an der Sache ist nun, dass die Elektronik im PISA-Modul immer schneller reagiert und abschaltet als die Schmelzsicherung ansprechen kann.

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Für die Zuordnung von Ausgangstrom und Kabelquerschnitt sind die einschlägigen Vorschriften zu beachten. In den meisten Fällen sind dies die VDE 0891, VDE 0100-523 und die IEC/EN 60204-1.

In typischen Anwendungen können folgende Leitungsquerschnitte verwendet werden:

  • ≥0,14 mm2 für 1A-Ausgänge;
  • ≥0,25 mm2 für 2A-Ausgänge;
  • ≥0,34 mm2 für 3A-Ausgänge;
  • ≥0,5 mm2 für 4A-Ausgänge;
  • ≥0,75 mm2 für 6A-Ausgänge;
  • ≥1,0 mm2 für 10A-Ausgänge.

PISA-Modul setzt neue Messlatte bei den Kosten für elektronische Sicherungen

Ein Argument gegen elektronische Sicherungen sind oftmals die deutlich höheren Kosten im Vergleich zu den gewohnten klassischen Leitungsschutzschalter. Aus diesem Grunde war es bei der Entwicklung des PISA-Moduls ein wichtiges Ziel die Kosten so weit wie möglich zu optimieren.

Eine Maßnahme hierfür ist der Aufbau als 4-kanäliges Modul. Das spart Mechanik, Elektronik und Verkabelung. Eine weitere Maßnahme ist die Sammelabschaltung aller Ausgänge bei einer Störung. Die Sammelabschaltung erfordert zwar etwas Überlegung, ob die zusätzlich abgeschalteten Ausgänge ein Problem darstellen könnten oder nicht, in den meisten Fällen ist die Angst jedoch unbegründet. Wenn zum Beispiel ein Motor blockiert, ist es auch nicht mehr relevant ob ein weiterer Motor oder Schütz versorgt wird oder nicht. Wichtig ist es, dass die Steuerung am Leben bleibt und dass sie die vorprogrammierten Aktionen für diesen Fall ausführen kann.

Diese Sammelabschaltung hat auch Vorteile. Die dynamischen Eigenschaften sind pro Modul und nicht pro Ausgang spezifiziert. Ist ein Ausgang nur mit einer „harmlosen“ Last beschaltet, profitieren die anderen Ausgänge davon. Diese dynamische Flexibilität verringert die Gefahr von Fehlauslösungen.

Das Ergebnis der Kostenoptimierung kann sich sehen lassen: Die Kosten für ein PISA-Modul betragen etwa die Hälfte der Kosten der marktüblichen 4-kanäligen elektronischen Sicherungsmodule oder sind nur geringfügig höher als die Summe aus vier klassischen Leitungsschutzschaltern mit Hilfskontakt (Listenpreis etwa 7 Euro/Stück). Bei diesen Kosten tut es auch nicht so weh, wenn mal ein Kanal nicht benutzt wird.

Richtige Dimensionierung von Stromversorgung und Sicherungselementen

Nur eine durchdachte Auslegung des Stromversorgungs- und Sicherungskonzeptes garantiert einen zuverlässigen Schutz im Fehlerfall. Bei einzeln abgesicherten Verbraucherstromkreisen neigt man dazu, den gesamten Strombedarf zu unterschätzen und die Stromversorgung zu klein zu wählen. Elektronische Sicherungen sind zwar genau im Auslösestrom spezifiziert, brauchen aber für eine Schnellabschaltung dynamisch üblicherweise den 1,5 bis 1,8fachen Nennstrom, um ausreichend unempfindlich zu sein. Die Stromversorgung muss also für diesen „Reservestrom“ überdimensioniert werden, ansonsten ist die Schutzwirkung und Selektivität fraglich.

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