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 Klarheit für die Industrie: Forscher ermitteln Standzeiten von Schieberwerkzeugen
12.06.2018 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

nachricht Tauchen ohne Motor
05.06.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Nierentumor: Genetischer Auslöser entdeckt

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Schnell, günstig, tragbar: Testgerät PIDcheck prüft Solarmodule im Feld auf PID

18.06.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics