Sicherung von elektronischen Stromkreisen im Zusammenhang mit

Sicherung von elektronischen
Stromkreisen im Zusammenhang mit
getakteten Netzgeräten
Bulletin1692 Elektronische Sicherungen
2 Thematik: Stromkreischutz für Netzgeräte
Inhalt
Bulletin 1692 elektronische Sicherungen
Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Wie sieht das beim bestehenden Programm an Leitungsschutzschaltern aus,
welche Rockwell Automation anbietet? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Ein Fehler ist ein Fehler und jegliche Art von Stromkreisschutz kann diesen detektieren und
dementsprechend schützen, richtig?
Grundprinzip des elektromechanischen Stromkreisschutzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Das Design beim Einsatz von elektronischen Sicherungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Effekte während des jeweiligen Betriebszustandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 5
Effekte aus Kabeldurchmesser und Länge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Und wie sieht es bei Class 2 [oder NEC Class 2] Netzgerät Erfordernissen aus?
Was hat das mit Stromkreisschutz zu tun?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Warum haben Bulletin 1692 Geräte so viele verschiedene Zulassungen?
Kann das Produkt mehrere UL Zertifizierungen haben? Was bedeuten diese? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Wie sieht es mit ‘Power Boost’ aus, liefert dieser nicht den gesamten zusätzlichen
Strom der benötigt wird um einen handelsüblichen Leitungsschutzschalter,
wie 1492-SP, auszulösen? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Wie verhält sich das, wenn zum Schutz von SPS DC-Ausgangskarten elektronische
Sicherungen verwendet werden? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Wie verhält sich das beim Schutz von SPS-Eingangskarten mit Bulletin 1692? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Wie sollten Bulletin 1692 elektronische Sicherungen im Zusammenhang
mit 24V DC [Speisespannung] SPS wie Micro800 verwendet werden?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Warum ist die Sekundärseite eines Netzgerätes mit einem Bulletin 1692 Gerät
besser geschützt als mit einem Leitungsschutzschalter oder einer Sicherung? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Thematik: Stromkreischutz für Netzgeräte 3
Bulletin 1692 Elektronische Sicherungen
Die Marktanforderungen an den Stromkreisschutz haben sich, durch den vermehrten Einsatz von 24V DC
Speisespannung, geändert. In den USA und Kanada gibt es eine zunehmende Tendenz von 120V AC zu 24V DC bei
der Wahl der Speisespannung von Stromkreisen. Dieser Wechsel basiert auf dem Ansatz, dass der Sicherheitsaspekt,
sowohl für die Applikation als auch für den Anwender, bei einer tieferen Speisespannung höher ist. Der Ursprung dieses
Trends liegt in Europa, wo der Ansatz der tieferen Speisespannung, sprich 24V DC, seit längerem zum Einsatz kommt.
Die Adaption von 24V DC Speisespannung hat zur Entwicklung von neuen Netzgeräten geführt, den getakteten Netzteilen.
Getaktete Netzgeräte, wie das Allen Bradley Bulletin 1606, verfügen über einen Selbstschutz, der Überströme und
daraus resultierende Überhitzungsschäden, verhindert. Dieser Selbstschutz ist natürlich sinnvoll für das Netzteil, kann
aber zu unerwünschten Effekten beim lastseitigen Stromkreisschutz führen.
Dies erfordert eine neue Methode zum sekundärseitigen Stromkreisschutz bei getakteten Netzteilen. Dieser ist das
Thema dieses Dokuments.
Eine direkte Folge, resultierend aus der tieferen Speisespannung, ist der Einsatz von kleineren Kabeldurchmessern. Diese
kleineren Kabeldurchmesser können einen Einfluss auf den zu schützenden Stromkreis haben.
Wie sieht das beim bestehenden Programm an Leitungsschutzschaltern
aus, welche Rockwell Automation anbietet?
Beim sekundärseitigen Lastschutz von getakteten Netzteilen ist der Einsatz von Bulletin 1692 elektronischen
Sicherungen am effizientesten. Bei ‚idealen Bedingungen‘ [mehr dazu später] bietet ein elektromechanischer
Leitungsschutzschalter, wie ein Bulletin 1492-SP oder 1489, oder eine Sicherung einen gewissen Schutz im Falle
eines ‚idealen‘ Kurzschlusses. Bulletin 1692 elektronische Sicherungen bieten jedoch ein beträchtlich besseres Mass
an Schutz. Sie sind für den spezifischen Einsatz mit getakteten 24V DC Netzgeräten und den daraus resultierenden
Anforderungen konzipiert.
Auf der Primärseite von Netzgeräten kann nach wie vor mit elektromechanischen Leitungsschutzschaltern oder
Sicherungen gearbeitet werden. Auf der Sekundärseite sollten Bulletin 1692 elektronischen Sicherungen zum
Einsatz kommen.
Ein Fehler ist ein Fehler und jegliche Art von Stromkreisschutz kann
diesen detektieren und dementsprechend schützen, richtig?
Grundprinzip des elektromechanischen Stromkreisschutzes
Nicht ganz. Betrachten wir das Design einer Sicherung oder eines elektromechanischen Leitungsschutzschalters. Im
Kurzschlussfall sind diese dazu konzipiert auszulösen, wenn ein beträchtliches Mass an Strom, idealerweise von einer
‚unendlich grossen‘ Quelle verkabelt mit Drähten die in der Lage sind den vorhandenen Strom auf Erde abzuleiten,
vorhanden ist. Zusätzlich benötigt das Schutzelement ein gewisses Mass an Zeit um den hohen Strom festzustellen.
Bei einem DC Netzgerät ist der Strom, den das Gerät liefern kann, auf ein definiertes Mass limitiert. Dies kann beim
Applikationsdesign dazu führen, dass beim Versuch genügend Leistung zur sicheren Auslösung des
elektromechanischen Stromkreisschutzes zu gewährleisten, das Netzgerät überdimensioniert wird.
4 Thematik: Stromkreischutz für Netzgeräte
Betrachtung einer einfachen Schaltung mit 2 —1 A und 2 — 3.5 A Lasten
Anzeige
Netz
Gerät
Sensoren
Display
Antrieb
Die beiden 1A Lasten sind typischerweise mit einer 2A Sicherung, die beiden 3.5A Lasten mit je einer 6A Sicherung,
abgesichert. Der Auslösestrom einer Sicherung beträgt rund das 1.8 fache des Sicherungswertes. Dies resultiert in
folgenden Strömen um die jeweiligen Sicherungen ‚auszulösen‘:
Nennstrom
Sicherungswert
Auslösestrom
Wert (x 1.8)
Anzeige
1A
2A
3.6A
Sensoren
1A
2A
3.6A
Display
3.5A
6A
10.8A
Antrieb
3.5A
6A
10.8A
Total
9A
Hinweis: A u s d e r Su mm e d e r N e n n s tr ö me vo n 9 w ü r d e e i n 1 0 A N e t zg e r ä t r e su l t i e r e n .
Bei einem Fehler beim Antrieb würde der Strombedarf jedoch wie folgt aussehen:
Anzeige
Sensoren
Display
Antrieb
Nennstrom
Sicherungswert
Auslösestrom
Wert (x1.8)
Strom real
Anzeige
1A
2A
3.6A
1A
Sensoren
1A
2A
3.6A
1A
Display
3.5A
6A
10.8A
3.6 A
Antrieb
3.5A
6A
10.8A
10.8 A
Total
9A
Hinweis: Der Strom im Fehlerfall erfordert den Einsatz eines 20A Netzteils.
16.3 A
Thematik: Stromkreischutz für Netzgeräte 5
Mit einem elektromechanischen Stromkreisschutz [Leitungsschutzschalter oder Sicherung] ist der Planer gezwungen
den zusätzlichen Strombedarf, der benötigt wird um den Leitungsschutzschalter oder die Sicherung auszulösen, mit
in Betracht zu ziehen. Die sogenannte ‘Reserve für den Stromkreisschutz’.
Netz
Gerät
Last 1
Last 2
Last 3
Last 4
Das Design beim Einsatz von elektronischen Sicherungen
Beim Einsatz von Bulletin 1692 elektronischen Sicherungen muss die Reserve für das Auslösen nicht eingeplant
werden. Der Schutz basiert auf den realen Lastgegebenheiten, Strom und Spannung. Elektronische Sicherungen
sind so konzipiert das keine ‘Strom Reserve’ benötigt wird.
Dies erlaubt den Einsatz von kleineren Netzteilen. Die ganze Applikation erzeugt weniger Wärme und benötigt
daher auch ein kleineres Gehäuse respektive Schaltschrank.
Effekte während des jeweiligen Betriebszustandes
Es gilt einen weiteren Punkt zu beachten. Der Strombedarf im Einschaltmoment unterscheidet sich von demjenigen während
des stabilen Normalbetriebs. Vielfach wird das Netzgerät überdimensioniert um dem Umstand des erhöhten Strombedarfs im
Einschaltmoment Rechnung zu tragen.
Ein Punkt, welcher oft nicht in Betracht gezogen wird, ist der Umstand, dass das Verhalten von Sicherungen oder
Leitungsschutzschaltern im Normalbetrieb abweichen kann von denjenigen im Einschaltmoment.
Im Normalbetrieb wird ein Fehler [Kurzschluss] einfacher von einem Leitungsschutzschalter oder einer Sicherung
detektiert, da das Netzgerät über ausreichend Überkapazität verfügt um den benötigten Strom [‚unendlicher
Strom‘] über einen bestimmten Zeitraum zu liefern, der ausreicht damit der Leitungsschutzschalter oder die
Sicherung auslösen kann.
Im Einschaltmoment eines Systems hat das Netzgerät zusätzlichen Leistungsbedarf. Während dieses Zeitraums kann es dazu
kommen, dass das Netzgerät nicht den benötigten Strom liefern kann, den ein Leitungsschutzschalter oder eine Sicherung
braucht, um die magnetische Sicherung [schnelle Auslösung, siehe Auslösekurve Leitungsschutzschalter] gewährleisten zu
können.
Steht im Einschaltmoment ein Kurzschluss an, kann dies dazu führen, dass das Netzgerät nicht in der Lage ist den
‚unendlichen‘ Strom zu liefern, der im Zusammenhang mit diesem Kurzschluss benötigt würde. Obwohl Lastseitig ein
Fehler anliegt, ist der Strom der durch den Leitungsschutzschalter oder die Sicherung fliesst nicht ‚unendlich‘ und der
Fehlerstrom der fliesst wird vom Leitungsschutzschalter oder der Sicherung als simpler Überstrom verstanden. Unter
diesen Bedingungen ist die Reaktion des Leitungsschutzschalters oder der Sicherung durch diesen tieferen Strom [obwohl
Überstrom] verzögert. Der Leitungsschutzschalter oder die Sicherung erkennen diesen Strom als einen ‚Überstrom‘ nicht
als einen ‚Kurzschlussstrom‘. Dies kann dazu führen, dass während des Aufstartens einer Maschine oder eines
Prozesses, der ‚Fehlerstrom‘ für einige Sekunden nicht erkannt wird. Während dieser ‚Nichtauslösezeit‘ kann es zu
erheblichen Schäden an elektrischen Bauteilen kommen.
6 Thematik: Stromkreischutz für Netzgeräte
Bei Verwendung von Bulletin 1692 elektronischen Sicherungen können diese Aufstartkonditionen erkannt
werden, da oftmals das Netzgerät die Spannung absenkt um die benötigte Leistung im Einschaltmoment liefern
zu können. Bulletin 1692 elektronische Sicherungen erkennen den Überstrom und überwachen, dass die 24V
DC Speisespannung nicht den unteren Grenzwert [typischerweise 21V DC] unterschreitet. Bulletin 1692
elektronische Sicherungen erkennen ein längeres Absinken der Speisespannung unter 21V DC, schalten den
betroffenen Schaltkreis aus und zeigen die Ursache als ‚zu tiefe Spannung‘ an.
Bulletin 1692 elektronische Sicherungen erkennen beide Konditionen, sowohl einen Überstrom als auch eine
Unterspannung.
Effekte aus Kabeldurchmesser und Länge
Schleifenimpedanz (spezifischer Widerstand)
Der Innenwiderstand einer Schaltung ist im Fehlerfall von grösster Bedeutung und repräsentiert einen kritischen Wert. Die
beste Leistungsreserve im Netzteil hilft nichts, wenn das Ohm‘sche Gesetz den benötigten Strom nicht fliessen lässt. Der
Kabelwiderstand hat einen grossen Einfluss und wird oftmals unterschätzt. Ein typisches Beispiel verdeutlicht dies.
Ein Display Element mit einer Stromaufnahme von 5.5A ist in 30m [Kabellänge total = 60m]
Distanz vom Steuerschrank montiert. Der Planer verwendet ein 10A Netzgerät, ein Kabel mit
1mm² Aderdurchmesser und einen 6A Leitungsschutzschalter mit C Auslösecharakteristik, um die
Leitung und das Display Element zu schützen.
Berechnung der Innenwiderstände:
- Innenwiderstand Netzgerät
- Steckverbindungen etc.
- Leitungsschutzschalter
- Kurzschluss (im betroffenen Gerät)
- Leitung 60 m 1mm2 (18 mΩ /m)
30 mΩ
20 mΩ
20 mΩ
45 mΩ
1080 mΩ
Total =1195 mΩ
Der Widerstand limitiert den Stromfluss. Nicht mehr als der folgende Strom kann im
Fehlerfall fliessen:
I = U/R
= 24V / 1.195Ω
= 20A
Nicht mehr als 20A können in diesem Kreis fliessen [im Fehlerfall!]
20 A bei einem 6 A Leitungsschutzschalter entspricht einem I/In Verhältnis von 3.33.
Der Leitungsschutzschalter reagiert nicht als ob dies ein Fehler wäre. Dies wird
als ein ‚Überstrom’ erkannt. Typischerweise würde der Leitungsschutzschalter
bei diesem Stromniveau in 3 bis 10 Sekunden auslösen.
Dies entspricht nicht dem Verhalten, wie es in einem Fehlerfall erwünscht wäre.
Thematik: Stromkreischutz für Netzgeräte 7
Bei Verwendung von Bulletin 1692 elektronischen Sicherungen wird der Fehlerstrom bei einem 6A Kreis nach ungefähr
300 ms erkannt.
Bulletin 1692 elektronische Sicherungen bieten den geeigneten Schutz bei der Verwendung von kleineren
Kabeldurchmessern und grösseren Leitungslängen.
Und wie sieht es bei Class 2 [oder NEC Class 2] Netzgerät Erfordernissen
aus? Was hat das mit Stromkreisschutz zu tun?
Bestimmte Geräte, welche in Stromkreisen angeschlossen werden, benötigen eine ‘Class 2’ [max. 100VA]
Stromversorgung. Dies kann durch ein zertifiziertes Class 2 Netzgerät [Die Allen Bradley Bulletin 1606
Produktefamilie beinhaltet mehrere Class 2 Netzgeräte] oder durch den Einsatz eines grösseres Netzgerätes
verbunden mit einem Schutzgerät wie z.B. mit einer Bulletin 1692 elektronischen Sicherung, welche Class 2
zertifiziert ist, erreicht werden. Der Schutz durch Sicherungen [oder Leitungsschutzschalter] von einer grossen
Stromversorgung auf einen tieferen Strompegel ist keine akzeptierte Lösung um zertifiziertes Class 2
Stromversorgungsniveau zu erreichen.
Für zusätzliche Information referenzieren sie bitte Rockwell Automation Publikation 1692-WP001A-EN-P.
8 Thematik: Stromkreischutz für Netzgeräte
Warum haben Bulletin 1692 Geräte so viele verschiedene Zulassungen?
Kann das Produkt mehrere UL Zertifizierungen haben? Was bedeuten diese?
Für Geräte ist es zulässig unter mehreren UL Kategorien approbiert zu sein.
Bulletin 1692 elektronische Sicherungen sind folgendermassen Zertifiziert:
Standard
UL508
Beschreibung
Das ist der Standard für industrielle Steuereinrichtungen. Der spezifische Absatz
von UL508 für welchen die 1692 Geräte approbiert sind ist 'Power Circuit and
Motor-mounted Apparatus (NMTR)
UL 2367
Dieser Standard beinhaltet den Halbleiter Überstromschutz. Diese Geräte sind
Halbleiterschalter, welche den Ausgangsstrom auf ein sicheres Niveau begrenzen
sobald die Last am Ausgang den definierten Grenzwert übersteigt oder wenn ein
ausgangsseitig ein Kurzschluss anliegt. Halbleiter Überspannungsschutzgeräte
sind geplant für den lastseitigen Einsatz an einem Trenntransformator, einem
Netzgerät oder einer Batterie im Sinne von zusätzlichem Schutz.
UL 60950-1 Recognized Dieser Standard bezieht sich auf Informationstechnologie (IT) Ausrüstung. Dies
(Canada & beinhaltet NEC Class 2 auf Select Modulen gemäss UL/IEC/EN 60950-1
US)
IEC/EN 60950-1
(gleich wie oben)
IEC 62103
Dieser Standard gilt für den Gebrauch von elektronischen Geräten in Starkstrom
Installationen, bei denen ein einheitliches technisches Niveau in Bezug auf
Sicherheit und Zuverlässigkeit notwendig ist. Er beinhaltet auch die Standards
betreffend dem Schutz vor elektrischem Schlag, für das Testen und deren
Integration in Systeme für Hochspannungsinstallationen.
EN 50178
Elektronische Ausrüstung zum Einsatz in Hochstrom Installationen (manche
ähnlich wie oben erwähnt)
EC/EN 60204-1
Dieser Standard gilt für die generellen Anforderungen von elektrischen und
elektronischen Geräten und in ortsgebundenen Maschinen
Listed
(Canada &
US)
Recognized
Wie sieht es mit ‘Power Boost’ aus, liefert dieser nicht den gesamten
zusätzlichen Strom der benötigt wird um einen handelsüblichen
Leitungsschutzschalter, wie 1492-SP, auszulösen?
Die ‚Power Boost‘ Eigenschaft ist ein exzellentes Instrument, um den kurzzeitigen Extrastrom zu liefern der im
Einschaltmoment benötigt wird oder wenn ein temporärer Überstrom anliegt. Power Boost ist nicht gegenwärtig, um den
zusätzlichen Strom zu liefern, der benötigt wird um einen Leitungsschutzschalter auszulösen. Ein Strom über eine
gewisse Zeitspanne definiert die Bedingung, welche erfüllt sein muss, um einen Leitungsschutzschalter [oder eine
‚schnelle‘ Sicherung] auszulösen. Der kurzzeitige Überstrom oder der Einschaltstrom, welche während des
Einschaltmomentes auftreten, stellen einen unerwünschten Zeitraum zum Auslösen dar. Ein Leitungsschutzschalter,
sowie auch eine Sicherung, sind so konstruiert um in einem solchen Zeitraum nicht auszulösen. Um das Netzgerät zu
schützen bevor dieses in den ‘Selbstschutz-Modus‘ geht, benötigt ein Leitungsschutzschalter [Sicherung] den
zusätzlichen Strom und Zeit, löst aber aus bevor das Netzgerät aufhört den Strom zu liefern. Diese widersprüchlichen
Zielsetzungen können einen Konflikt darstellen. Dies speziell in dem Fall, wenn induktive oder kapazitive Faktoren
[Lastanteile] die elektrische Schaltung beeinflussen. Induktive und kapazitive Lasten benötigen eine ‚Stabilisierungszeit‘
während dieser sie einen zusätzlichen Strom ziehen. Die Schutzbeschaltung des Netzgerätes auf der anderen Seite
darf, zwecks Selbstschutzes, diesen zusätzlichen Strom nicht zulassen.
Um eine schnelle Auslösung zu erreichen, die vor dem Selbstschutz des Netzgerätes anspricht, bedarf es eines
Leitungsschutzschalters mit einer B oder Z Auslösecharakteristik. Auf der anderen Seite bedarf es, um eine kapazitive
oder induktive Last zu stabilisieren und nicht fälschlicherweise auszulösen, einen Leitungsschutzschalter mit einer D
Auslösecharakteristik.
Bei elektronischen Sicherungen ist die Auslösecharakteristik so ausgelegt, dass diese es den meisten kapazitiven oder
induktiven Lasten erlaubt sich zu stabilisieren und dabei ist der Störschutz so konzipiert, dass dieser auslöst bevor das
Netzgerät in den Selbstschutz geht.
Thematik: Stromkreischutz für Netzgeräte 9
Wie verhält sich das, wenn zum Schutz von SPS DC-Ausgangskarten
elektronische Sicherungen verwendet werden?
Hinweis: SPS Schnittstellenkarten mit eingebautem elektronischen Sicherungsschutz sind nicht dazu vorgesehen um
Sicherungen, Schutzschalter oder andere vorschriftsmässigen Leitungsschutzgeräte zu ersetzen. Der elektronische
Sicherungsschutz einer SPS Schnittstellenkarte ist generell dafür konzipiert, um bei einem Kurzschluss als Temperaturbegrenzer
den Schutz des Modules zu gewährleisten. Im Kurzschlussfall bei einem Ausgangskanal wird der elektronische Sicherungsschutz
den Strom innerhalb von Millisekunden nach Erreichen der definierten Abschaltemperatur begrenzen. SPS Schnittstellenkarten
mit elektronischem Sicherungsschutz sind in der Regel nicht empfohlen für den Schutz vor Überstrom.
Der Einsatz von elektronischen Sicherungen im Zusammenhang mit SPS Schnittstellenkarten, obwohl in erster
Linie dazu konzipiert um die Ausgangskarte zu schützen, bietet einen schnellansprechenden Schutz und würde mit
sehr hoher Wahrscheinlichkeit schneller auslösen als der Selbstschutz des Netzgerätes. Folglich liefert die
elektronische Sicherung auch die nötigen Störungserkennungsinformationen.
•
•
•
•
1756-OB16E
1756-OB8EI
1756-OV16E
1756-OV32E
Bei DC Ausgangskarten unterstützt die zusätzliche Verwendung von Bulletin 1692 elektronischen Sicherungen die
Störungserkennung im Überstromfall.
Im Zusammenhang mit Ausgangsmodulen empfehlen SPS Hersteller oftmals den Einbau von Sicherungen, welche nur entsprechend
dimensioniert sind um den Leitungsschutz der angeschlossenen Lasten zu gewährleisten. Im Kurzschlussfall an einem Ausgang ist es
daher sehr gut möglich, dass der entsprechende Transistor oder das Relais beschädigt wird. Das Modul muss ersetzt oder die Last an
einen freien Kanal angeschlossen werden. Die externen Sicherungen können nicht in jedem Fall Überlastschutz gewährleisten. Im Falle
einer Überlast an einem Ausgangskanal, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Sicherung nicht anspricht und demzufolge der Transistor
oder das Relais am entsprechenden Kanal beschädigt wird. Um optimalen Überspannungsschutz für ihre Applikation zu gewährleisten
sollte Anwenderseitig ein externer Stromkreisschutz, entsprechend dimensioniert um den individuellen Lasteigenschaften zu
entsprechen, in Form von Bulletin 1692 elektronischen Sicherungen eingeplant werden.
Bulletin 1692 Schutzgeräte sollten, entsprechend der Summe der Nennströme der Einzellasten, dimensioniert werden.
1692 elektronische Sicherungen sind für den Betrieb so ausgelegt, dass diese im Minimum, im Bezug auf
Einschaltstromanforderungen von Lasten, den bis zu 2-fachen Strom für eine Sekunde erlauben. Es gilt zu beachten, dass
bei einer Bulletin 1692 elektronischen Sicherung, die mit einer Strombemessung die höher ist als die Strombelastbarkeit
der SPS Karte, möglicherweise der Transistor oder das Relais des dazugehörigen Kanales auf der SPS Karte beschädigt
werden könnte.
Wie verhält sich das beim Schutz von SPS-Eingangskarten mit Bulletin
1692?
In der Regel ist die Eingangskarte nicht betroffen vom Fehlerstaus des damit verbundenen Eingangs. Im Falle eines z.B.
fehlerhaften Sensors erkennt die Eingangskarte den Status [Ein/Aus] jedoch nicht den aktuellen Zustand des Sensors.
So kann ein Sensor, der einen überhöhten Strom zieht, den Selbstschutz des Netzgerätes aktivieren und dieses
ausschalten. Wenn, zum Schutz der Sensoren, Bulletin 1692 elektronische Sicherungen verwendet werden, erkennen
diese den Überstrom der gezogen wird, signalisieren den Fehler beim entsprechenden Stromkreis, und der Stromkreis
wird ausgeschaltet. Das Netzgerät bleibt in Betrieb um die verbleibenden Lasten mit Spannung zu versorgen. Dies
erleichtert natürlich auch die dann nötige Fehlersuche.
10 Thematik: Stromkreischutz für Netzgeräte
Wie sollten Bulletin 1692 elektronische Sicherungen im Zusammenhang
mit 24V DC [Speisespannung] SPS wie Micro800 verwendet werden?
DC 24V
Netz
gerät
PISA Schutzmodul
SPS, Controller
(empfindliche Lasten)
A1
Motor 1
A2
Relais, Magnetspuhle
A3
Anzeige
A4
Motor 2
Absicherung
Bei Verwendung eines Gerätes, dass wie Bulletin 1692, die Ausgangsströme eines 24V DC Netzgerätes überwacht,
ist ein Konstrukteur anfänglich dazu geneigt diese Funktionalität bei jeder 24V DC Last einzusetzen. Unsere
Empfehlung ist es, bei der 24V DC Speisespannung der SPS [System], auf einen Überstromschutz in Form von
Bulletin 1692 Geräten zu verzichten. Der Vorteil der 1692 Schutzgeräte ist, dass diese beides überwachen,
den Strom der in einem 24V DC Kreis fliesst und die 24V DC Speisespannung selbst. Manche 24V DC
Systeme überwachen nur den Strom.
Die Speisespannung wird von der Bulletin 1692 elektronischen Sicherung überwacht. Dies ermöglicht es die SPS
direkt am Netzgerät anzuschliessen ohne deren Stromaufnahme zu überwachen. Die SPS bezieht die 24V DC
direkt vom Netzgerät. Die Bulletin 1692 elektronische Sicherung überwacht die Speisespannung und zeigt an,
wenn diese den Schwellenwert von 21V DC unterschreitet. Die Lasten, welche weniger kritisch für die Funktion
der ganzen Applikation sind, wie Sensoreingänge und Ausgänge, werden vom Bulletin 1692 Gerät überwacht und
der Zustand der jeweiligen Stromkreise an die SPS (oder an ein höheres Kontrollsystem in der Systemhierarchie)
zurückgemeldet. Dies erlaubt entsprechende Aktionen (Fehlerbehebung).
Warum ist die Sekundärseite eines Netzgerätes mit einem Bulletin 1692
Gerät besser geschützt als mit einem Leitungsschutzschalter oder einer
Sicherung?
Einfach gesagt ist eine Sicherung oder ein Leitungsschutzschalter nicht dazu konstruiert um unter den speziellen
Konditionen, welche mit heutigen 24V DC System einhergehen, sicher zu funktionieren. Sicherungen und
Leitungsschutzschalter wurden konstruiert für die Welt der höheren Wechselströme (AC). Der Schutz den Bulletin 1692
elektronische Sicherungen bieten spricht sehr schnell an. Die Aussage ‚Es ist schwierig einen Stromkreis, bestehend aus
Halbleiterelementen, mit einem mechanischen Gerät zu schützen‘ trifft den Nagel auf den Kopf.
Mit den 1692er Geräten werden elektronische Schaltkreise durch elektronische Komponenten geschützt. Die Bulletin
1692 Geräte wurden konstruiert um in einem 24V DC Umfeld perfekt zu funktionieren.
Viele Komponenten, die durch eine 24V DC Spannung gespiesen werden, sind Halbleiterelemente (Sensoren,
SPS, I/O Karten, Messwandler usw.). Möglicher Schaden an diesen Halbleitern kann durch einen schnell
auslösenden Schutz minimiert werden. (Anmerkung: Der Schutz eliminiert den Schaden in einem Sensor oder
Halbleiter nicht, kann diesen jedoch markant vermindern.)
Moderne Schaltnetzteile (wie die der Allen-Bradley Bulletin 1606 Produktelinie) enthalten eine Selbstschutzschaltung.
Diese interne Selbstschutzschaltung verhindert, dass das Netzgerät übermässigen Strom liefert. Dieser Schutz ist
natürlich gut für das Netzgerät. Wenn jedoch das Gerät, welches einen höheren Strom zieht, dadurch nicht bestimmt
werden kann, führt dies zu einem unnötigen Mehraufwand bei der Fehlersuche nach dem verursachenden Gerät. Ein
Leitungsschutzschalter kann das fehlerhafte Element unter Umständen nicht abschalten, da dieser beides, den
Überstrom und diesen über eine gewisse Zeitspanne benötigt, um auszulösen. Das Netzgerät schaltet jedoch aus
bevor der Leitungsschutzschalter auslösen kann!
Die Bulletin 1692 elektronische Sicherung ist dafür vorgesehen um einen Überstrom festzustellen. Der verursachende
Stromkreis wird abgetrennt, wodurch das fehlerhafte Element nicht zu weiteren Problemen führen kann.
Kundendienst von Rockwell Automation
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Applikationsbeispiele, Beispielcode sowie Links zu Software-Servicepaketen. Außerdem finden Sie dort die Funktion
„MySupport“, über die Sie diese Tools individuell an Ihre Anforderungen anpassen können. Sie können auch unsere
Wissensdatenbank unter http://www.rockwellautomation.com/knowledgebase besuchen, die Antworten auf technische
Fragen, technische Informationen, Support-Chats und -Foren sowie Software-Updates enthält. Außerdem können Sie sich
unter dieser Adresse für Benachrichtigungen zu Produktupdates anmelden.
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Unterstützung bei der Installation
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diesem Handbuch. Über den Kunden-Support erhalten Sie Unterstützung beim Einrichten und Inbetriebnehmen Ihres
Produkts.
USA oder Kanada
1.440.646.3434
Außerhalb der USA oder Kanada
Verwenden Sie das Feld Worldwide unter http://www.rockwellautomation.com/support/americas/phone_en.html oder wenden Sie
sich an Ihren lokalen Rockwell Automation-Vertreter.
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Sollte trotzdem eines Ihrer Produkte nicht ordnungsgemäß arbeiten und an Rockwell zurückgesendet werden müssen,
dann gehen Sie dazu bitte wie im Folgenden beschrieben vor.
USA
Wenden Sie sich an Ihren Distributor. Sie müssen Ihrem Distributor eine Kundendienst-Bearbeitungsnummer angeben (diese erhalten
Sie über die oben genannte Telefonnummer), damit das Rückgabeverfahren abgewickelt werden kann.
Außerhalb der USA
Bitte wenden Sie sich bei Fragen zu den Einsendevorschriften an Ihren lokalen Rockwell Automation-Vertreter.
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Publikation 1692-WP002A-DE-P – Oktober 2012
PN-XXXXXX-XX
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