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Stromverteilungsmodule für den Schaltschrankeinbau

Bild 1. Prinzipaufbau am Beispiel einer 3-phasigen Verteilung und Absicherung

Bild 2. Einspeise- und Lastmodul

Bild 3. Das Kompaktmodul für 3-phasige Stromverteilung

Beim Aufbau von Schaltschränken für den Anlagenbau müssen immer wieder verschiedenartige Verbraucher (Laststromkreise) an eine gemeinsame Stromversorgung mit DC 24 V angeschlossen und redundant abgesichert werden. Fertige Stromverteilungsmodule können in solchen Fällen den Aufwand bei Aufbau und Montage reduzieren. Typische Anwendungen finden sich in den Bereichen Chemie, Petrochemie, Pharmazie, Kraftwerkssteuerungstechnik und Automobilindustrie.

Der Anschluss an eine Stromversorgung geschieht in Regel über Sicherungsautomaten. Diese werden über eine Einspeiseleitung größeren Querschnitts an die Stromquelle angeschlossen und mit Stromschienen untereinander verbunden auf einer DIN-Schiene aufgereiht. Auch die Signalmeldungen für das Auslösen eines Automaten werden mittels Kabelketten oder Steckbrücken durchgeschleift und an einer Stelle auf zugängliche Anschlussklemmen aufgelegt. Solche Aufbauten müssen stets neu konzipiert und dokumentiert und vor allem individuell verdrahtet werden. Dies verursacht immer wieder aufs Neue Aufwand und Kosten.

Einbaufertige Module
Durch den Einsatz einbaufertiger, vorverdrahteter Stromverteilungsmodule der Firma E-T-A lässt sich dieser Aufwand minimieren. Langjährige Erfahrung mit Stromverteilungssystemen, mit der richtigen Auswahl von Sicherungsautomaten und somit der optimalen Dimensionierung von selektiven Absicherungen, haben zur Entwicklung verschieden aufgebauter modularer Systemlösungen für den Einbau in Schaltschränken geführt. Egal für welche Stromverteilungsaufgabe vorbereitet, zum Beispiel DC, AC, ein- oder mehrpolig, mit und ohne Signalisierung, müssen sie vom Anwender lediglich eingebaut werden (Bild 1).
Diese sogenannten Power-Distribution-Module sind komplett vormontiert und verdrahtet und lassen sich mit vier Schrauben in den Schaltschrank einbauen. Die Fertigungskosten lassen sich durch diese Serien-Vorfertigung außerhalb des Schaltschranks reduzieren. Die einzelnen Module mit fest definierten Schnittstellen (Einspeise- und Lastströme, zugehörige Leitungsquerschnitte, Art der Signalisierung usw.) sind entsprechend der Anforderungen konzipiert. Die ebenfalls integrierbare Vorsicherung wird dabei so auf die Lastabsicherungen abgestimmt, dass die Selektivität bestmöglich erreicht wird. Dies hängt stark von den einzelnen Lasten ab. Die Art des Aufbaus garantiert zudem die bestmögliche mechanische Stabilität, Berührsicherheit und Wartungsfreiheit. Der Anwender muss sich lediglich um den mechanischen Einbau, den Anschluss der Einspeise- und Lastleitungen und gegebenenfalls der Leitungen für die Signalmeldungen kümmern.

Integrierter Berührungsschutz
Grundsätzlich bestehen alle Einheiten aus einem kastenförmigen Modul aus gekantetem Aluminium, das auf der Vorderseite eine DIN-Schiene mit den einzelnen Komponenten aufnimmt. Der rückseitige Hohlraum des Moduls bietet ausreichend Platz für die Verdrahtung ab Werk. Diese ist gleichzeitig durch das umschließende Gehäuse gegen Berührung und Beschädigung geschützt. An den beiden Schmalseiten rechts und links befindet sich je ein Montageflansch für die Befestigung. Wahlweise direkt auf der Montageplatte des Schaltschranks (Wandmontage) oder nach Drehung der beiden Flansche um 180° zum frontseitigen Einbau in ein 19-Zoll-System (Einschubmontage). Das Umbiegen des 2 mm starken Materials auf allen vier Seiten gibt dem Kastenmodul eine hohe selbsttragende Stabilität.
Je nach Funktion des Moduls und den darauf zu montierenden Komponenten kann die Bauhöhe 2, 3 oder 4 HE betragen. Die Baubreite kann zwischen 485 mm (19 Zoll) oder 590 mm zum Einbau in 600 mm breite Schaltschränke variieren. Die Bautiefe beträgt etwa 50 mm für den Verdrahtungshohlraum. Hinzu kommt die Höhe der aufzubauenden Komponenten (Anschlussklemmen, Montagesockel und Schutzschalter usw.), insgesamt maximal 200 mm.

Die Basisfunktionen der Module sind:
• die Stromverteilung einer oder mehrerer Einspeisungen auf eine größere Anzahl von Lastkreisen mittels Stromschienen,
• die Absicherung der Lastkreise durch steckbare Schutzschalter,
• die Entkopplung redundanter Einspeisungen über Leistungsdioden,
• die Bereitstellung geeigneter mechanischer Schnittstellen zum Anschluss aller Leitungen mit dem jeweils normgerechten Leitungsquerschnitt,
• die Zusammenführung und Anschlussmöglichkeit von Alarmmeldesignalen der einzelnen Lastsicherungen und
• die übersichtliche Führung und Befestigung aller internen und anwenderseitigen Leiungen.
Dadurch entfallen für den Planer die Überlegungen zur korrekten Dimensionierung von Stromschienen und Verbindungsleitungen innerhalb des Stromverteilungssystems. Dies ist bereits werksseitig auf die Auslegung der integrierten Vorsicherungen abgestimmt. Außerdem muss er sich nicht um Bauteile oder sonstiges Zubehör kümmern. Auch die Erstellung der Stücklisten und die Materialbeschaffung werden ihm abgenommen. Ebenso entfällt das Problem der Berührsicherheit der Stromverteilung, da sich die entsprechenden Komponenten im hinteren Bereich der Module befinden. Der mechanische Aufbau mit der Befestigung der Einzelkomponenten, die Leitungsführung und der Zusammenbau sind ebenfalls vollständig erledigt und müssen nicht mehr berücksichtigt werden.

Zusatzmodule
Standardmäßig sind verschiedene Zusatzmodule verfügbar. Einspeisemodule (Bild 2, oben) ermöglichen die redundante Einspeisung aus zwei Stromversorgungen über Entkopplungsdioden. Diese sind auf einem Kühlkörper montiert, um die durch Verlustleistung entstehende Wärme abführen zu können. Den Dioden vorgeschaltet sind zwei hydraulisch-magnetische 50-A-Schutzschalter als Vorsicherung. Die zusammengeführte Einspeisung wird auf drei Klemmenpaare gelegt, an die dann bis zu drei Lastmodule angeschlossen werden können. Die Lastmodule (Bild 2, Mitte und unten) für die Stromverteilung auf 16 oder 30 Verbraucherstromkreise sind mit Sockeln für die Aufnahme von steckbaren einpoligen Schutzschaltern ausgestattet (thermisch-magnetisch oder elektronisch). So lassen sich die Auslösekennlinie und der Nennstrom im einzelnen Lastkreis nachträglich bei der Inbetriebnahme oder bei späteren Umbauten vor Ort an die Lastanforderungen anpassen.

Mit den Kompaktmodulen (Bild 3) für AC-Anwendungen, die mit 2- oder 3-poligen steckbaren Schutzschaltern bestückt werden können, lassen sich 15 zweipolig geschützte oder zehn dreiphasige Laststromkreise absichern. Vorsicherungen bis zu Nennströmen von 50 A können auf den Modulen integriert werden. Dies erlaubt eine kompakte Stromverteilung über Schienen auf die Lastkreise sowie eine optimale Anpassung auf Selektivität. Der Anschluss der Einspeisung erfolgt wahlweise direkt an den Vorsicherungen oder an separaten Klemmen für die entsprechend notwendigen Leitungsquerschnitte. Die XL-Module in der Baubreite 590 mm sind wie die Kompaktmodule aufgebaut, können jedoch bis zu 40 Einzelpole bzw. 20 Doppelpole aufnehmen. Sie sind für die Montage in mindestens 600 mm breiten Schaltschränken vorgesehen.
Alle Module können zusätzlich mit einer Alarmmeldung ausgestattet werden, die das Auslösen eines oder mehrerer Schutzschalter signalisiert. Dies geschieht über die in den Sicherungsautomaten ohne zusätzlichen Platzbedarf integrierten Hilfsschalter mit potenzialfreien Kontakten. Hier werden die Schließer in Reihe und/oder die Öffner parallel zu einer Sammelmeldung zusammengeschaltet. Die Kanäle sind dabei auch zu Teil- oder Untergruppen zusammenfassbar. Bei allen Modulen ist es auch möglich, kundenspezifische Sonderwünsche, wie abweichende Kanalzahlen, Variationen in der Anschlusstechnik, Beschriftung, Kennzeichnung usw., zu berücksichtigen.

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Autor: Dieter Arenz ist Applikationsspezialist bei der E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH in Altdorf.