A A A
| Sitemap | Kontakt | Impressum | Datenschutz
ETZ Logo VDE Verlag Logo

Elektronischer Überstromschutz bei DC 48 V

01 Der nur 12,5 mm schmale ESX10-T sichert die Lastkreise DC 24 V, DC 36 V und DC 48 V selektiv ab

01 Der nur 12,5 mm schmale ESX10-T sichert die Lastkreise DC 24 V, DC 36 V und DC 48 V selektiv ab

02 Der auf eine Tragschiene montierbare Sicherungsautomat ist standardmäßig als einkanaliges Gerät für Nennströme von 1 A bis 16 A ausgeführt

02 Der auf eine Tragschiene montierbare Sicherungsautomat ist standardmäßig als einkanaliges Gerät für Nennströme von 1 A bis 16 A ausgeführt

DC-24-V-Schaltnetzteile gewährleisten in der Industrie eine hochwertige und konstante Stromversorgung. Dabei ist der elektronische Überstromschutz aufgrund der Sicherstellung der Selektivität aus diesem Spannungsbereich nicht mehr wegzudenken. In dem Zusammenhang kommt die Frage auf, wie es sich mit höheren Spannungsebenen verhält. Mit welchen besonderen Herausforderungen gilt es hier umzugehen?
Da die Spannungsebene DC 24 V durch die steigenden Anforderungen an Nennstromstärken zur Erhöhung der Leistung an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit stößt, kommt immer häufiger DC 48 V zum Einsatz. Durch die Steigerung der Spannungsebene lassen sich die Anforderungen recht unkompliziert erfüllen, da die Verdoppelung der Spannung auch eine Verdopplung der Leistung ermöglicht. Gleichzeitig kann sich bei gleichbleibender Abgangsleistung die Stromstärke halbieren, was sich positiv auf die verwendeten Querschnitte der Leitungen auswirkt. Der Anwender kann sie aufgrund des niedrigeren Stromnennwerts entsprechend reduzieren.
Absicherung der Antriebstechnik
Ein Bereich, in dem der Einsatz von DC 48 V vermehrt zum Tragen kommt, ist die Antriebstechnik. Vor allem der Trend zur dezentralen Antriebstechnik etabliert sich zunehmend in der Spannungsebene DC 48 V. Beispielsweise ist die speziell dafür ausgelegte Antriebselektronik bei Elektromotoren oft unmittelbar an DC 48 V angeschlossen. Da die Antriebselektronik in diesem Fall auch das Schutzorgan für den Motor ist, benötigt man keinen gesonderten Überstromschutz. Anders sieht es bei Elektromotoren aus, die unmittelbar an einer DC-48-V-Stromquelle angeschlossen sind. In diesem Fall sollte ein elektronischer Überstromschutzschalter zum Einsatz kommen, um die Selektivität zu wahren, den Motor zu schützen sowie die Stromquelle aufrecht zu erhalten.
In der Regel verfügen Elektromotoren über eigene Schutzmechanismen in Form eingebauter Schutzelemente. Diese nehmen bei Überlastung eine Abschaltung vor. Das funktioniert problemlos, wenn der Elektromotor als alleiniger Verbraucher mit einer Stromquelle verbunden ist. Es sieht jedoch anders aus, falls neben dem Elektromotor noch andere Verbraucher vorhanden sind. Im Fehlerfall ist dann dafür zu sorgen, dass die nicht betroffenen Pfade intakt bleiben. Gleichzeitig ist es wichtig, die Versorgung mit Strom beziehungsweise Spannung sicherzustellen.
Rückspeisung mit elektronischem Überstromschutz
Für diese Aufgaben eignen sich elektronische Überstromschutzgeräte. Sie sichern den Motor ab, der Leistung aus der Stromquelle zieht. Bei hohen Anlaufströmen kommen die Überstromkennlinie und gegebenenfalls auch eine Strombegrenzung des Geräts zum Tragen – der normale Regelbetrieb eines Schutzschalters.
Anders sieht es bei der Änderung der Betriebsart des elektrischen Kleinantriebs von motorisch-treibend auf generatorisch-bremsend aus. Dann fließt elektrische Energie zur Quelle zurück. Mit der überschüssigen Energie muss der Überstromschutz umgehen können. Ist er nicht auf diese Betriebsart ausgelegt, erfolgt eine Fehlermeldung und schließlich kommt es zur Abschaltung.
Im Wesentlichen stellt die Abschaltung zwar auch die Selektivität sicher. Allerdings ist die eigentliche Aufgabe nicht erfüllt. Denn es kommt hier zum Fehlerfall, obwohl der Betrieb der Anwendung korrekt ist. Dies lässt sich jedoch bei entsprechender Auslegung des Schutzgeräts umgehen. Dazu muss es die Betriebsart erkennen und die rücklaufende Energie korrekt verarbeiten. Die Energie lässt sich einfach durch einen angeschlossenen Bremswiderstand vernichten.
Mehr Sinn macht es, die Rückspeisung bis hin zur Stromquelle zuzulassen. Denn so besteht die Möglichkeit, die Bremsenergie des Motors anderen Verbrauchern in diesem Kreis zur Verfügung zu stellen – vorausgesetzt die Stromquelle speist mehrere Verbraucher, darunter auch direkt angeschlossene Elektromotoren. In diesem Fall lässt sich mit einer derartigen Beschaltung die Energie in den DC-48-V-Kreis zurückführen. Sie steht dadurch zur weiteren Nutzung zur Verfügung.
Sicherer Umgang mit Überlast
Beim Einsatz von elektronischem Überstromschutz in Verbindung mit elektrischen Antrieben ist außerdem das Thema „Überlast und Einschaltströme“ zu berücksichtigen. Das heißt konkret, ein hoher Einschaltstrom beim Anlaufen des Antriebs bedarf entsprechender Beachtung durch den elektronischen Überstromschutz. Um eine unbeabsichtigte Fehlerauslösung zu vermeiden, ist eine gewisse Toleranz beziehungsweise Anpassung an höhere Einschaltströme unabdingbar. Hierdurch wird eine angepasste Kennlinie aufgrund induktiver Lasten zur Beachtung beider Einsatzfälle an dieser Stelle sinnvoll und notwendig.
Ein möglicher Lösungsansatz für solch eine Problemstellung ist die direkte Verdrahtung des Elektromotors mit beiden Anschlüssen am Schutzschalter. So lässt sich die Motorleitung unkompliziert und praktisch anschlagen. Eine weitere Option sind auch durchgehende Verschienungen für die Line- und GN-Anbindungen. Dies ermöglicht eine einfache Verbindung mit zwei Adern zur Stromquelle. Ebenfalls von Bedeutung sind im Rahmen einer kundengerechten Lösung eingebaute Signalkontakte. Im Fehlerfall lässt sich so eine unmittelbare Meldemöglichkeit zur übergeordneten Steuerung erzielen. Ein Aus- sowie Einschalten aus der Ferne ist ebenfalls möglich und rundet einen nutzenorientierten Ansatz ab.
Auf dem Markt sind bereits einige Produkte für den Einsatz im DC-48-V-Bereich erhältlich. Aktuell hat E-T-A das eigene Programm des elektronischen Überstromschutzes mit einem entsprechenden Produkt in diesem Bereich ergänzt. Dabei erweitert das Unternehmen die ESX10-T-Familie (Bild 1 und 2) um Geräte für die Spannungsebene DC 48 V und unterschiedliche Stromstärken. Für die Anwender gibt es so eine weitere Möglichkeit am Markt, aus einem guten Produktportfolio die für ihre jeweilige Anwendung richtigen Geräte zu erhalten. (no)

Ralf Dietrich ist Leiter Produkt- sowie Marktentwicklung und Mitglied der Geschäftsleitung bei der E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH in Altdorf. ralf.dietrich@e-t-a.de

Ralf Dietrich ist Leiter Produkt- sowie Marktentwicklung und Mitglied der Geschäftsleitung bei der E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH in Altdorf. ralf.dietrich@e-t-a.de