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Stromverteilung & Überstromschutz Hohe Qualität erweist sich in nützlichen Details

| Redakteur: Wolfgang Leppert

Bei der Stromverteilung in der Automatisierung spielt die Musik für E-T-A Elektrotechnische Apparate im DC 24 V-Bereich. Entsprechend baut das Unternehmen sein Portfolio in diesem Marktsegment kontiunierlich aus. Zur SPS/IPC/DRIVES beweist E-T-A seine Technologie-Kompetenz mit mehreren Neu- und Weiterentwicklungen, die vor allem auf zwei Aspekte ausgerichtet sind: Qualität und Kundennutzen.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Als Spezialist für Schützen, Schalten und Überwachen in Automatisierungsanlagen aller Art bietet E-T-A aus Altdorf bei Nürnberg innovative Lösungen für selektiven Überstromschutz und flexible Stromverteilung aus einer Hand. „Ein Schwerpunkt ist dabei für uns die DC 24 V-Ebene“, erklärt Erich Fischer, Leiter der Sparte Automation & Process Control, „da viele Steuerstromkreise, alle Busmodule sowie das Gehirn einer Anlage – die SPS – zuverlässig mit Energie versorgt werden müssen“. Und weil die zunehmende Dezentralisierung in der Automatisierungstechnik immer kompaktere Schalt- und Steuerschränke erfordert, bei zugleich immer höherer Performance im Betrieb wie bei Servicearbeiten in der Elektrik, hat E-T-A hier gleich mehrere Neuheiten entwickelt, die auf der SPS/IPC/DRIVES (Halle 5, Stand 310) im Zentrum stehen.

Intelligente 24 V-Stromverteilung jetzt auch AS-i-Bus-fähig

Die neue AS-i-Bus-fähige Stromverteilung Typ SVS05 ermöglicht nun eine Platz sparende Verdrahtung von Last- und Signalleitungen, was den Aufwand bei Planung, Montage, Inbetriebnahme und Service deutlich reduziert. Eine integrierte, durchgängige Kommunikation von Betriebs- und Fehlerzuständen sowie das Schalten und Rücksetzen einzelner Stromkreise der DC 24 V-Ebene über AS-i-Bus machen das Gerät zu einem intelligenten Subsystem auf der unteren Steuerungsebene „das es bisher auf dem Markt noch nicht gibt“, so Erich Fischer. Der SVS05 lässt sich individuell an die jeweiligen Kundenanforderungen anpassen und ist somit in allen Industriebereichen einsetzbar, ob Maschinen- und Anlagenbau, Chemie, Pharma und Food, Kraftwerkstechnik, Stahlerzeugung oder auch Automobilfertigung.

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Unüblich aber durchdacht: mit neun SVS-Steckplätzen

Das Basismodul SVS05-09 für die direkte Hutschienenmontage beinhaltet neun steckbare elektronische Überstromschutzgeräte Typ ESS20-124 oder ESX10-124 (mit Reseteingang) bzw. ESX10 114 (mit Steuereingang). Der erste Steckplatz F0 ist für die Absicherung der SPS reserviert, die restlichen acht Kanäle für den Überstromschutz von Sensoren/Aktoren, dezentralen Peripherie-Baugruppen, Feldbus oder Profinet-Modulen etc. und deren Zuleitungen. Für kleinere Anlagen oder Erweiterungen der Elektrik gibt es auch eine 4-kanalige Version (SVS05-04).

Die Einspeiseklemmen „Plus“ und „Minus“ für die 24 V DC-Versorgung sind doppelt und in Zugfedertechnologie ausgeführt. Jedem Automaten sind zwei Zugfederklemmen mit jeweils vier Anschlüssen für den gesicherten Plus und 0 V der Lastleitungen zugeordnet. Hier können vier Laststromkreise direkt angeschlossen werden, so dass die 24 V DC-Steuerspannung Platz und Kosten sparend verdrahtet wird. Die steckbaren Zugfederklemmen für die einzelnen Lastabgänge fungieren bei der Fehlersuche gleichzeitig als Potenzialtrennklemmen.

Das Buskabel ersetzt 18 Leitungen

Durch die AS-i-Bus-Technologie sind erstmals alle Vorzüge des bewährten Aktor-Sensor-Interface auf die Absicherung von DC 24 V-Stromkreisen übertragen worden. Über das typisch gelbe, zweiadrige Kabel können hier die Fehlerzustände der acht Stromkreise zur SPS übertragen werden. Über den gleichen AS-i Bus können zudem die elektronischen Überstromschutzgeräte ESS20 oder ESX10 nach einer Überstromabschaltung einen Fern-Reset oder den Steuerbefehl „Ein / Aus“ erhalten. Bei der Einzelsignal-Verdrahtung des SVS05 09 wird also statt mindestens 18 Leitungen für Signalisierung und Ansteuerung nur das 2-adrige AS-i-Buskabel angedockt. Die beiden AS-i-Module ASIMO-05-100 ermöglichen somit eine gleichzeitige Übertragung von Signalisierungs- und Ansteuersignalen.

Die ASIMO-Module passen in die zwei kodierten Steckplätze und werden direkt über den SVS05 versorgt. LEDs zeigen die Modulversorgung, den aktuellen Schaltzustand und etwaige Peripheriefehler an. Auftretende Fehler werden direkt an den AS-i-Master gemeldet.

Die konventionelle Varinate bleibt machbar

Eine einfache Lösung ermöglicht es zugleich, die Stromversorgung auch mit mit konventioneller Einzelsignal-Verdrahtung und direkter Ansteuerung über die SPS-Ausgänge zu nutzen. Statt der AS-i Module passen nämlich auch zusätzlich entwickelte SIGMO-Module in die beiden Car-Edge-Steckverbinder. Diese beinhalten sowohl galvanisch getrennte Relaiskontake für Einzel- und Gruppensignalisierung als auch Optokoppler-Eingänge für Ansteuerung bzw. Reset der Überstromschutzgeräte. „Damit können die Vorteile der DC 24 V-Verteilung von Steuerstromkreisen genutzt werden, auch wenn in kleineren Maschinen und Anlagen noch kein AS-i Bus eingesetzt ist“, verdeutlicht Erich Fischer.

Verbesserter Sicherungsautomat mit deutlichem Mehrwert

Darüber hinaus erweitert das Unternehmen seine DC 24 V-Systempalette um den elektronischen Sicherungsautomaten ESX10-T. Diese Weiterentwicklung des in der Automatisierung bereits etablierten Typs ESX10 erlaubt neben der Hutschienenmontage eine bedarfsorientierte Integration in das jeweilige Anlagenkonzept. Mit nur 12,5 mm Breite sowie 80 mm Höhe und Tiefe eignet sich das Gerät ideal für kompakte Steuereinheiten. Einzeln oder in Gruppen auf die Hutschiene steckbar bietet es ein interessantes Stromschienen-Konzept für Einspeisung und Null-Potenzial. Sowohl Einzel- als auch Sammel-Signalisierung sind individuell realisierbar. Die Hutschienenseite des Gehäuses verfügt über zwei Kunststoffkappen, die bei Bedarf abgenommen und als Abschluss der Stromschienen seitlich in die passende Nut eingeschoben werden können was eine gegenseitige Berührung verschiedener Plus-Potenziale sicher verhindert.

Die DC 24 V-Einspeisung sowie der Lastanschluss an den gesicherten Plus- und den Null-Leiter erfolgen über eine Schraubklemme bis zu 10 qmm, entweder direkt an den Geräten oder an einem separaten Einspeisemodul. Die Schraubklemme besteht aus einer hochfesten Kupferlegierung, ist nach dem patentierten Reakdyn-Prinzip konzipiert und garantiert somit einen sicheren Leiteranschluss.

Selektive Lastabsicherung mit höchster Zuverlässigkeit

Die selektive Lastabsicherung schaltet bei Überlast oder Kurzschluss im Lastkreis ohne Rückwirkung auf die DC 24 V-Versorgung ausschließlich den fehlerhaften Strompfad ab. So wird verhindert, dass bei einem Fehler in einem einzigen Lastkreis die Spannung einbricht, damit gleich alle am Schaltnetzteil angeschlossenen Verbraucher ausfallen und eventuell sogar einen Anlagenstillstand verursachen.

ESX10-T begrenzt den Kurzschlussstrom auf das 1,3- bis 1,8-Fache des ausgewählten Nennstroms und schaltet den fehlerhaften Stromkreis nach 100 ms ab. Einschaltspitzen hingegen werden zugelassen, und kapazitive Lasten mit mehr als 20.000 mF sind somit kein Problem. Bei Überlast löst der Sicherungsautomat bereits ab dem 1,1-Fachen des Nennstroms nach 3 sec aus. Die festen Geräte-Nennströme von 0,5 A bis 12 A gewährleisten, dass das integrierte Fail-Safe-Element immer an den Leitungsquerschnitt angepasst ist. Der neue Sicherungsautomat ist nach UL 2367 geprüft, international als „Solid State Overcurrent Protector“ zugelassen und damit für den weltweiten Einsatz geeignet.

Thermisch-magnetischer Schutzschalter optimiert Überstromschutz

Mehr Leistung in minimaler Bauform unter dieser Pämisse hat E-T-A den neuen thermisch-magnetischen Schutzschalter Typ 4220 für die Hutschienenmontage entwickelt. Der dort knappe Montageraum wird mit diesem Gerät maximal genutzt: „Mit nur 12,5 mm Baubreite ist unsere Neuheit handelsüblichen Leistungsschutzschaltern mit 17 bzw. 22,5 mm weit voraus“, freut sich der Leiter Systemtechnik Dieter Arenz. Die optionalen Signalkontakte (Öffner oder Schließer mit galvanischer Trennung), die Stromkreis-Abschaltungen an die SPS melden, sind bereits integriert. Zudem ist die Kipphebelbetätigung auf Wunsch mit einem Schutz ausgestattet, der ungewollte Abschaltungen des Lastkreises verhindert.

Das einpolige Basisgerät ist in fein abgestuften Nennströmen von 0,1 bis 32 A und mit fünf verschiedenen Auslöse-Charakteristiken (F1, F2, M1, T1, T2) verfügbar. Diese Variantenvielfalt erlaubt eine genaue Anpassung an die Dauer- bzw. Einschaltströme in den Lastkreisen und verdrahteten Leitungs-Querschnitten. Für 2- oder 3-polige Absicherung wiederum werden die entsprechenden Basisgeräte werksseitig miteinander gekoppelt, damit bei Überlast in einer Phase sicher allpolig abgeschaltet wird. Die Teilgeräte können für unterschiedliche Nennstromstärken oder Kennlinien kombiniert werden.

Einfach nur aktivieren statt austauschen

Typ 4220 ist ein- und zweiphasig für die Nennspannungen AC 120 V / AC 240 V, dreiphasig bis AC 415 V und bei DC-Anwendungen bis 80 V konzipiert. Gemäß EN 60934 wird ein Kurzschluss-Schaltvermögen von 6000 A erreicht, bei den noch strengeren Prüfbedingungen nach UL 489 noch 5000 A. Durch den elektromagnetischen Auslöser mit integrierter Strombegrenzung limitiert der Schutzschalter den hohen Kurzschluss-Strom bereits im Anstieg und unterbricht danach in Millisekunden. Nach der Problembehebung wird der Schutzschalter nicht wie eine Sicherung ausgetauscht, sondern einfach wieder aktiviert.

Pfiffige Details verbessern das Handling

Der Schutzschalter 4220 verfügt über ein ausgefeiltes Stromschienen-Konzept. Es beinhaltet eine steckbare Verteilschiene mit Berührschutz für die einpolige Einspeisung und zwei Kunststoffklappen an den Hutschienenseiten der Gehäuse, die bei Bedarf abgenommen und als Verschluss seitlich in passende Nuten eingeschoben werden. Dies schützt vor allem bei höheren Spannungen das Service-Personal zusätzlich. Die Schraubklemmen für die Einspeisung der Versorgungsspannung und den gesicherten Lastabgang bestehen aus hochfesten Kupferlegierungen, sind nach dem patentierten Reakdyn-Prinzip konzipiert und garantieren somit einen sicheren Leiteranschluss.

Zur Stromverteilung bei mehrpoligen Anwendungen sind die bekannten Kammschienen verfügbar, die über zusätzliche Schraubklemmen gespeist werden. Die integrierten Signalkontakte können einzeln verdrahtet (Einzelsignalisierung) oder durch einsteckbare Schienen parallel geschaltet werden (Öffner). Eine weitere Anschlussmöglichkeit sind kleine Jumper, welche immer zwei Pole miteinander brücken, die somit in Reihe geschaltet werden (Schließer). Diese Stecktechnik sowohl auf der Einspeise- als auch der Signalisierungsseite erleichtert die gesamte Verdrahtung.

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