Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Energieeffiziente Stromversorgungen ermöglichen maximale Anlagenverfügbarkeit

24.03.2009
Bei energieeffizienten Stromversorgungen gilt es auch den Einsatzzweck zu kennen. So sind bei Stromversorgungen, die nur kurzzeitig unter Last betrieben werden, außer dem Wirkungsgrad vor allem die Leerlaufverluste von Bedeutung.

Die Umwelt schützen und Energiekosten sparen – diese Ziele sind auch im Schaltschrank nicht mehr wegzudenken. In diesem Zusammenhang stehen energieeffiziente Stromversorgungen im Fokus. Je nach Einsatzgebiet sind unterschiedliche Kriterien zu beachten.

Energieeffiziente Stromversorgungen variieren nach Einsatzgebiet

Beispielsweise sind Stromversorgungen in der Gebäudeautomatisierung tatsächlich nur einige Stunden am Tag in Betrieb, werden aber nicht abgeschaltet. Bei diesen Applikationen sind neben dem Wirkungsgrad vor allem geringe Leerlaufverluste von Bedeutung. Anders im industriellen Umfeld, wo die Stromversorgungen 24 Stunden am Tag arbeiten. In solchen Anwendungsfällen zählt in erster Linie der Wirkungsgrad.

Besonders für den Einsatz in Installationsverteilern wurde von Phoenix Contact die Stromversorgungs-Produktfamilie Step Power entwickelt. Geringe Leerlaufverluste sowie ihr hoher Wirkungsgrad sorgen für maximale Energieeffizienz in der Leistungsklasse bis 100 W.

Möglich wird dies durch einen eigens entwickelten ASIC (application specific integrated circuit), der abhängig vom Betriebszustand das Tastverhältnis sowie die Schaltfrequenz anpasst. Auf diese Weise lassen sich je nach Auslastung der Stromversorgung optimale Werte erzielen.

Energieeffiziente Stromversorgung bietet 89% Wirkungsgrad

Insbesondere im unteren Lastbereich beziehungsweise im Leerlauf sind die Verluste mit rund 0,5 W sehr klein. Der Wirkungsgrad, der sich aus dem Quotienten von Ausgangswirkleistung und Eingangswirkleistung ergibt, ist mit bis zu 89% viel höher als bei vergleichbaren Geräten. Mit anderen Worten: Die neuen Stromversorgungen setzen weniger elektrische Energie in ungewünschte Wärmeenergie um. Damit verlängert sich auch die Lebensdauer der Bauteile.

Je nach Ausgangsleistung sind die Module 36, 54, 72 oder 90 mm breit. Sie entsprechen den Teilungseinheiten 2, 3, 4 sowie 5 TE. Die Netzteile liefern einen Ausgangsstrom von 0,75, 1,75, 2,5 sowie 4,2 A bei 24 VDC Ausgangsspannung. Darüber hinaus stehen Module mit 5, 12, 15 und 48 VDC Ausgangsspannung zur Verfügung.

Nennausgangsspannungen der Stromversorgungen stufenlos einstellbar

Mit Ausnahme der 36-mm-Varianten können die Nennausgangsspannungen über ein frontseitiges Potenziometer stufenlos eingestellt werden. Damit lassen sich beispielsweise Spannungsfälle auf langen Leitungen ausgleichen. Der Einstellbereich der 24-V-Netzteile reicht von 22,5 bis 29,5 VDC, der Einstellbereich der 12-V-Geräte von 10 bis 16,5 VDC.

Die Stromversorgungen arbeiten nach der U-I-Kennlinie. Das bedeutet, dass die Stromversorgung bei Kurzschluss oder Überlast nicht abschaltet, sondern kontinuierlich den maximalen Kurzschlussstrom liefert. Infolgedessen werden kapazitive Lasten sowie Verbraucher mit Gleichstrom-(DC/DC-)Wandlern im Eingangskreis zuverlässig versorgt.

Einsparpotenzial für Energie im Industriebereich

Im industriellen Umfeld sind die Stromversorgungen – anders als in der Gebäudetechnik – in der Regel durchgängig in Betrieb. Die für den Anlagen- und Sondermaschinenbau entwickelten Netzteile Quint Power zeichnen sich unter anderem durch ihren hohen Wirkungsgrad bis 93% aus. Es entstehen folglich nur kleine Verluste beziehungsweise es wird nur wenig Abwärme produziert.

Beispielsweise liefert das einphasige Netzteil Quint Power SFB mit 10 A Nennstrom eine Verlustleistung von 24 W. Bei vergleichbaren Geräten mit einem Wirkungsgrad von 87% beträgt die Verlustleistung immerhin schon 36 W.

Höhere Energieeffizienz spart 15 Euro pro Gerät und Jahr

Gerechnet mit einem Strompreis von 0,15 Euro je kWh entspricht der höhere Wirkungsgrad einem jährlichen Einsparpotenzial von etwa 15 Euro pro Gerät im Einschichtbetrieb. Zusätzlich verlängern die niedrigeren Temperaturen die Lebensdauer aller Komponenten im Schaltschrank.

Außer der Energieeffizienz ist die Zuverlässigkeit im Industriebereich ein ausschlaggebendes Kriterium bei der Wahl einer Stromversorgung.

Für kritische Anlagen und Maschinen ist die „selective-fusebreaking-technology (SFB-Technik) von Phoenix Contact von Vorteil. Überall dort, wo parallel angeschlossene Lasten mit jeweils einem Leitungsschutzschalter selektiv abgesichert sind, löst dieser im Kurzschlussfall aus und trennt den fehlerhaften Pfad von der Stromversorgung. Mit der SFB-Technik geschieht dies erstmals innerhalb weniger Millisekunden, so dass die übrige Anlage durchgängig mit Gleichspannung versorgt wird.

Leitungsschutzschalter benötigen höheren Strom

Für den Auslösevorgang innerhalb weniger Millisekunden benötigen Leitungsschutzschalter einen viel höheren Strom als den Nennstrom. Ein Leitungsschutzschalter mit 6 A Nennstrom und B-Charakteristik löst mit 60 A, dem zehnfachen Bemessungsstrom, bei Gleichstrom auf jeden Fall im magnetischen Bereich der Kennlinie aus.

Damit eine Last bei Kurzschluss zuverlässig selektiv abgeschaltet wird und die anderen Verbraucher weiter arbeiten, muss eine 10-A-Stromversorgung für diesen Automaten ihren sechsfachen Nennstrom, (60 A), zur Verfügung stellen. Die Netzteile Quint Power sind aufgrund der SFB-Technik in der Lage, diese Stromreserve zu liefern.

Fehlerhafter Strompfad ist selektiv abschaltbar

Die Stromversorgung Quint Power mit den Nennwerten 24 V/10 A liefert für 12 ms 60 A. Auf diese Weise werden Leitungsschutzschalter aus dem vorab genannten Beispiel zuverlässig im magnetischen Bereich der Sicherungs-Kennlinie ausgelöst. Der fehlerhafte Strompfad ist innerhalb weniger Millisekunden selektiv abgeschaltet, der Fehler eingegrenzt und wichtige Anlagenteile bleiben in Betrieb.

Eine ebenfalls an die Stromversorgung angeschlossene Steuerung ist nicht vom Kurzschluss betroffen. Sie wird durchgängig mit 24 VDC versorgt und läuft trotz des aufgetretenen Kurzschlusses unterbrechungsfrei weiter. Die derzeit verfügbaren Netzteile der Produktfamilie Quint Power liefern 12, 24 oder 48 VDC und Nennströme von 3,5, 5, 10 oder 20 A. Folglich stehen durch die SFB-Technik für jeweils 12 ms Spitzenströme bis 120 A zur Verfügung.

Zusätzliche Betriebssicherheit bieten die Stromversorgungen Quint Power durch ihre präventive Funktionsüberwachung zur Ferndiagnose des Netzteils. Aufgrund einer permanenten Überwachung von Ausgangsspannung und Ausgangsstrom werden kritische Situationen erkannt, bevor ein Problem auftritt.

Dipl.-Ing. Anja Moldehn-Kleinesdar ist Mitarbeiterin bei der Phoenix Contact Electronics GmbH in Bad Pyrmont.

Anja Moldehn-Kleinesdar | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/automatisierung/fertigungsautomatisierung/articles/175905/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht eldec-Technologie im Maschinenbau: Standardisierte Hochleistungsgeneratoren für exzellente Maschinenbaulösungen
15.12.2016 | EMAG eldec Induction GmbH

nachricht Neuer Fräser arbeitet schneller und spart Energie
12.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Latest News

Multiregional brain on a chip

16.01.2017 | Power and Electrical Engineering

New technology enables 5-D imaging in live animals, humans

16.01.2017 | Information Technology

Researchers develop environmentally friendly soy air filter

16.01.2017 | Power and Electrical Engineering