E-T-A bietet elektronische Sicherungen für die 24-VDC-Steuerspannung im Schaltschrank

Aufgrund dieser Problematik ist die Verwendung von thermisch-magnetischen Schutzschaltern in Verbindung mit einem Schaltnetzteil nur begrenzt zu empfehlen. Bei der Verwendung eines Schutzschalters mit C-Kennlinie liegt der notwendige Abschaltstrom zur schnellen magnetischen Abschaltung über dem maximal vom Netzteil zur Verfügung gestellten Strom. Dadurch ist eine schnelle und sichere Abschaltung im Kurzschlussfall nicht sichergestellt. Aufgrund seines trägen Verhaltens löst der Schutzschalter bei hohen Einschaltspitzen nicht aus und benötigt meist einen sehr hohen Strom, um sicher magnetisch auszulösen. Infolgedessen muss der fließende Strom im Überlast- oder Kurzschlussfall beim 15-fachen des Nennstroms liegen. Nur wenn ein Schaltnetzteil diesen Strom liefern könnte, würde ein thermisch-magnetischer Schutzschalter sicher und schnell auslösen.

Selektive Absicherung sichert die Verfügbarkeit

Generell ist in der Automatisierungstechnik mit 24-VDC-Anwendungen auf Schaltschrank- und Feldebene die normgerechte Planung aller Steuer- und Lastkreise eine große Herausforderung. Vor allem die selektive Dimensionierung von Sicherungskomponenten spielt bei der Auslegung von Stromkreisen und Verdrahtungskonzepten eine wichtige Rolle.

Eine optimale Lösung im Hinblick auf Installation, Inbetriebnahme und Instandhaltung setzt dabei eine strukturierte Vorgehensweise voraus. Dazu benötigt das Konstruktionsteam für die Erstellung einer optimalen Absicherungs- und Stromverteilungslösung alle Informationen rund um das Gesamtkonzept, sowohl die Stromversorgung als auch die Absicherung betreffend.

Bei einer 24-VDC-Applikation auf der Steuerspannungsebene lässt sich dieses Konzept in vier zentrale Planungsschritte unterteilen:

Die Herausforderungen werden durch die vielen unterschiedlichen Gerätetypen mit ihren unterschiedlichen Charakteristiken noch größer. Typische Verbraucher in 24-VDC-Kreisen sind:

Diese Lasten unterscheiden sich durch ihre Funktion, den maximalen Betriebsstrom und das unterschiedliche Ein- bzw. Abschaltverhalten bei kapazitiven oder induktiven Lasten. Diese technischen Eigenschaften der Verbraucher müssen bei der Spezifikation bekannt sein und spielen eine wichtige Rolle bei der Dimensionierung der einzelnen Komponenten.

Eine genaue Funktionsbeschreibung und die exakten Leistungsdaten der Geräte sind in den meisten Fällen in einem Datenblatt aufgeführt. Eine Strom- oder Spannungsverlaufskurve wird dagegen nur selten vom Hersteller bereitgestellt. Jedoch ist die Anpassung eines Sicherungselements an die Last oder die Verbraucher-Gruppe ohne diese Informationen nur schwierig oder gar nicht möglich.

Lange Zuleitungen sind ein Problem

Die Weitläufigkeit und Komplexität beispielsweise chemischer Anlagen erfordern eine besondere Betrachtung. Durch die Zu- und Rückleitung erhöhen sich die relevante Leitungslänge und damit der Leitungswiderstand zum angeschlossenen Verbraucher deutlich. Hinzu kommt oft die Verwendung zu geringer Querschnitte. Die Kombination beider Parameter führt zu einem physikalisch begründeten hohen Innenwiderstand der Leitung. Kommt es zu einem Kurzschluss am Verbraucher, begrenzt der Widerstand der gesamten Leitung den maximal möglichen Kurzschlussstrom. Da der Innenwiderstand recht hoch ist, reicht der Kurzschluss-Strom nicht aus, um einen Schutzschalter auszulösen.

Ein Kurzschluss am Endgerät lässt sich in einer derartigen Anlage häufig nicht als solcher erkennen. Erhebliche Schäden in der Anlage können die Folge sein. Dieses Problem lässt sich auch mit solchen Stromversorgungen nicht optimal lösen, die kurzzeitig einen sehr hohen Auslösestrom liefern. Die aktive Strombegrenzung bietet dagegen eine Lösung des Problems und auch diese lässt sich mit elektronischen Sicherungen realisieren. ge

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