Grundlagenwissen zum Schutz bei Überlast und

Geräteschutzschalter-Basics
Grundlagenwissen
zum Schutz bei Überlast
und Kurzschluss
Einleitung
Der zunehmende Anspruch an hohe Qualität und Effizienz im Produktionsbereich
zieht den Aufbau immer komplexerer
Anlagen nach sich. Gleichzeitig steigen die
Anforderungen an die Sicherheit und Verfügbarkeit, denn der Ausfall einer Maschine
oder größerer Anlagenteile kann erhebliche
Kosten verursachen.
Einen nennenswerten Beitrag zur Betriebssicherheit leistet ein gut geplantes Sicherungskonzept für die einzelnen Stromkreise
und Endgeräte der gesamten Anlage. Dazu
gehört auch die Auswahl einer ausreichend
leistungsstarken Stromversorgung und
geeigneter Schutzgeräte, die sicher vor
Kurzschluss- und Überlastströmen schützen. Vorteilhaft ist es, die Betriebsmittel
einzeln abzusichern. So werden nur die
Stromkreise abgeschaltet, die tatsächlich
von einer Überlastung betroffen sind.
Bahntechnik
Prozesstechnik
Lesen Sie hier, wie Schutzgeräte arbeiten
und für welche Anwendungen die verschiedenen Varianten geeignet sind.
Automobilindustrie
Haupteinsatzgebiete
Grundsätzlich werden Geräteschutzschalter überall dort
eingesetzt, wo es gilt, Verbraucher präzise vor Überlast
und Kurzschluss zu schützen. Das schnelle und sichere
Abschalten steht hier im Vordergrund – anders als bei
Leitungsschutzschaltern, die größere Installationsbereiche mit darin betriebenen Geräten auf einen bestimmten Höchststrom absichern. Aufgrund der speziellen
2
PHOENIX CONTACT
Inhalt
1 Überlast und Kurzschlussströme
4
2 Die richtige Absicherung eines
Stromkreises
5
3 Einfluss von Leitungslängen
auf das Abschaltverhalten
6
4 Geräteschutzschalter
4.1 Auswahlkriterien
4.2 Auslösekennlinien
4.3 Innenwiderstand der
Schutzgeräte
4.4 Reihenmontage von modularen
Geräteschutzschaltern
4.5 Haupt- und Hilfskontakte
Gas- und Ölindustrie
7
7
8
8
9
9
5 Elektronische Geräteschutzschalter 10
6 Elektronische Geräteschutzschalter
mehrkanalig
10
7 Elektronische Geräteschutzschalter
modular
12
8 Thermomagnetische Geräteschutzschalter modular
13
Maschinenbau
Telekommunikationstechnik
Leistungsanforderungen sind Geräteschutzschalter vor
Aktoren in Anlagen- und Prozesssteuerungen sowie in
der Gebäudeleittechnik zu finden.
Hier sind einige Zielbranchen dargestellt, in denen
Geräte zum Einsatz kommen, die mit Gerätschutzschaltern abgesichert werden.
9 Gemeinsame Features der Geräteschutzschalter CB
16
10 Geräteschutzschalter-Board
17
11 Thermische Geräteschutzschalter
modular
18
12 Die passende Stromversorgung
21
13 Redundante Stromversorgung
21
14 Normen
22
15 Weitere Informationen
22
16 Glossar
22
PHOENIX CONTACT
3
1
Überlast- und Kurzschlussströme
Überlast- und Kurzschlussströme treten meist unerwartet auf. Sie verursachen Störungen und Unterbrechungen
des laufenden Betriebs einer Anlage.
Oft sind Produktionsausfall und Reparaturkosten die unangenehmen Folgen.
Derartige Auswirkungen lassen sich
mit einer getrennten Absicherung
einzelner Geräte oder sinnvoll zusammengefasster Gerätegruppen minimieren. Auf diese Weise sind Endgeräte
vor Schäden oder Zerstörung optimal
geschützt. Anlagenbereiche, die nicht
in dem betroffenen Stromkreis liegen,
können ohne Unterbrechung weiterarbeiten, soweit es der Gesamtprozess
zulässt. So wird eine hohe Anlagenverfügbarkeit erreicht.
Die unterschiedlichen Nennströme der
verschiedenen Verbraucher machen
deutlich, wie sinnvoll eine jeweils separate Absicherung der einzelnen Stromkreise ist. Geeignete Geräteschutzschalter stehen für jeden Nennstrom
zur Verfügung.
Überlastströme
Überlastströme entstehen, wenn Endgeräte unerwartet einen höheren Strom
abnehmen als den vorgesehenen Bemessungsstrom. Solche Situationen entstehen zum Beispiel durch einen blockierten Antrieb. Auch temporäre Anlaufströme von Maschinen sind Überlastströme.
Sie treten zwar grundsätzlich kalkulierbar auf, können aber abhängig von der
Belastung der Maschine im Startmoment
variieren. Bei der Auswahl geeigneter
Sicherungen oder Schutzschalter für solche Stromkreise sind diese Bedingungen
zu berücksichtigen. Eine sichere Abschaltung sollte im Sekunden- bis unteren
Minutenbereich erfolgen.
Kurzschlussströme
Isolationsschäden zwischen Betriebsspannung führenden Leitern können
Kurzschlüsse verursachen. Typische
Schutzgeräte für die Abschaltung von
Kurzschlussströmen sind Schmelzsicherungen oder Sicherungsautomaten mit
unterschiedlichen Auslösemechanismen.
Kurzschlussströme sollten im Millisekundenbereich sicher abgeschaltet werden.
Ventile
Motoren
Relais
Steuerungen
Sensoren
Typische Nennströme elektrischer Verbraucher
4
PHOENIX CONTACT
0,5 bis 4 A
1 bis 12 A
0,5 bis 5 A
1 bis 8 A
0,5 bis 2 A
Abschaltung von Überlastströmen im
Sekunden- bis unteren Minutenbereich
Abschaltung von Kurzschlussströmen im
Millisekundenbereich
2
Die richtige Absicherung eines Stromkreises
Die richtige Auswahl geeigneter
Schutzgeräte für die Absicherung von
Stromkreisen und Verbrauchern sorgt
für einen sicheren und optimierten
Betrieb elektrischer Anlagen, auch im
Störungsfall.
Wenn man von Schutzschaltern
spricht, sind Leitungsschutzschalter
und Geräteschutzschalter zu unterscheiden. Leitungsschutzschalter werden im Bereich der Stromverteilung
eingesetzt. Sie schützen in Gebäuden
oder Anlagen hauptsächlich Stromleitungen, die z. B. Endgeräte sowie
Etagen oder Gebäudekomplexe mit
Strom versorgen. Der Schutz von
Verbrauchern bzw. Endgeräten ist
nicht Aufgabe dieser Schutzschalter.
Lediglich bei einem Kurzschluss im
Endgerät schalten sie zum Schutz vor
Überlastung der Stromleitung ab. Sie
haben eine hohe Schaltkapazität ab 6
kA aufwärts.
Als letzte Schutzstufe für Endgeräte bieten thermomagnetische und
elektronische Schutzschalter den
wirkungsvollsten Kurzschluss- und
Überlastschutz. Ein getrenntes Absichern der einzelnen Verbraucher oder
kleiner Funktionsgruppen verhindert
das gleichzeitige Abschalten nicht betroffener Anlagenteile im Fehlerfall. Diese
Bereiche können dann ohne Unterbrechung weiterarbeiten, soweit es der
Gesamtprozess zulässt.
Wird ein Stromkreis neu installiert,
sollte gleich auf eine angepasste Absicherung des vorgesehenen Endgeräts geachtet werden. Bei der Installation sind auch
Leitungslängen und Leitungsquerschnitte
zu berücksichtigen. Die Leitungen müssen für den zu erwartenden Betriebsstrom, aber auch für einen eventuellen
Überlast- und Kurzschlussstrom ausgelegt sein. Im Rahmen einer gestaffelten
Absicherung von Anlagenbereichen ist
die Selektivität zwischen den einzelnen
Sicherungen bzw. Schutzgeräten einzuhalten. Auch das sorgt für eine bessere
Anlagenverfügbarkeit, weil nur der fehlerhafte Stromkreis abgeschaltet wird.
Geräteschutzschalter sollten im Schaltschrank gut erreichbar installiert sein, so
dass sie sich nach dem Auslösen schnell
und problemlos wieder einschalten
lassen. Ferner sind die Umgebungsbedingungen der Installation zu berücksichtigen. Z. B. sollte ein Schaltschrank nicht
überbestückt werden, um die Stromversorgung nicht zu Überlasten. Außerdem
ist für eine ausreichende Luftzufuhr
und Kühlung zu sorgen. So lassen sich
Fehlauslösungen in Folge von Überhitzung und damit verbundene Ausfallzeiten vermeiden.
Fachgerechte Installation für problemlosen Betrieb und einfache Wartung
PHOENIX CONTACT
5
3
Einfluss von Leitungslängen auf das Abschaltverhalten
Lange Leitungswege begrenzen den im
Fehlerfall erforderlichen Auslösestrom.
Ein Abschalten der Sicherungseinrichtung kann dadurch verzögert oder gar
verhindert werden.
Die maximal verwendbare Leitungslänge zwischen Stromversorgung und
Endgerät wird von verschiedenen
Kriterien definiert. Das sind der maximale Strom der Stromversorgung, der
Innenwiderstand des Schutzschalters
und der Leitungswiderstand. Der Leitungswiderstand ist abhängig von der
Leitungslänge und dem Leiterquerschnitt. Aus dem Grund sollte bei der
Installation grundsätzlich der kürzeste
Leitungsweg gewählt werden.
Der Leitungswiderstand wirkt einem
Kurzschlussstrom entgegen. Bei leistungsarmen Spannungsquellen kann ein
Kurzschlussstrom vom Leitungswiderstand derart begrenzt werden, dass
eine Schutzeinrichtung diesen Strom
nicht mehr als Kurzschlussstrom
wahrnimmt. Zum Beispiel bei Leitungsschutzschaltern mit C-Charakteristik
liegt die obere Auslösegrenze deutlich
über dem Nennstrom. Darum kann es
besonders bei diesen Schutzeinrichtungen zum verzögerten Abschalten im
Kurzschlussfall kommen.
Die Auslösekennlinien der Schutzschalter mit SFB-Charakteristik sowie
der elektronischen Schutzschalter mit
aktiver Strombegrenzung sind optimiert. Diese Schutzgeräte erkennen
eine Überschreitung des Nennstroms
eher als Kurzschlussstrom. Das vermeidet eine gefährliche Überlastung
der betroffenen Betriebsmittel und dient
gleichzeitig dem vorbeugenden Brandschutz.
Leitungsberechnungen
Damit im Kurzschlussfall oder bei einem
Überlaststrom das Schutzgerät sicher
abschaltet, sollte im Zweifel die maximal
verwendbare Leitungslänge berechnet
werden. Für die Berechnung sind folgende Daten erforderlich:
Rmax
Maximaler Gesamtwiderstand
U
Nennspannung
ICB
Bemessungsstrom Geräteschutzschalter
xI
Auslösefaktor gem. Stromkennlinie/Vielfache des Nennstroms
RLmax
Leitungswiderstand maximal
RCB1A
Innenwiderstand Geräteschutzschalter 1 A
Lmax
Leitungslänge maximal
A
Leitungsquerschnitt
ρ
Spezifischer Leitungswiderstand
Rho, (Cu 0,01786)
Werte
U
xI
ICB
RCB1A
ρ
A
für Beispielrechnung:
= 24 V DC
= 15
> aus M1-Kennlinie
=1A
= 1,1
> aus Tabelle
Typische Innenwiderstände,
Kapitel 4.3
= 0,01786 > Kupfer
= 1,5 mm2 > angenommen
Berechnung in drei Schritten: 1. Gesamtwiderstand des Stromkreises, 2. maximaler Leitungswiderstand, 3. maximale Leitungslänge.
Länge und Querschnitt bestimmen den Leitungswiderstand und so auch die Abschaltbedingungen für einen Geräteschutzschalter
6
PHOENIX CONTACT
4
Geräteschutzschalter
Die Anforderungen an einen optimalen
Geräteschutz variieren je nach Einsatzgebiet und Aufgabenbereich. Aus dem
Grund sind mit der Zeit verschiedene
Geräteschutzschalter entwickelt worden, die mit unterschiedlichen Technologien arbeiten.
Es gibt elektronische, thermomagnetische und thermische Geräteschutzschalter. Die Unterschiede liegen
in den Auslösetechniken und dem
Abschaltverhalten. Kennlinien verdeutlichen die Abschaltcharakteristik der
verschiedenen Geräteschutzschalter.
Produktbeispiele verschiedener Geräteschutzschalter
4.1 Auswahlkriterien
Basis für die Auswahl von Geräteschutzschaltern sind die Nennspannung, der Nennstrom und ggf. der
Anlaufstrom eines Endgeräts. Außerdem muss das Abschaltverhalten des
Geräteschutzschalters zu den erwarteten Fehlersituationen passen. Fehlersituationen werden in Kurzschluss und
Überlast unterschieden.
Auslösezeit
im Überlastfall
Auslösezeit
im Kurzschlussfall
Ihre Applikation ist
optimal abgesichert
bei
Thermische
Schutzschalter
• Überlast
Thermomagnetische Schutzschalter
• Überlast
• Kurzschluss
• Langen Leitungswegen
(SFB-Auslösekennlinie)
Elektronische
Schutzschalter
• Überlast
• Kurzschluss
• Langen Leitungswegen
(aktive Strombegrenzung)
Abschaltverhalten:
Ungeeignet
Ausreichend
Ideal
Auswahlempfehlung nach Abschaltverhalten und Fehlersituation
PHOENIX CONTACT
7
4.2 Auslösekennlinien
Auslösekennlinien liefern wesentliche Informationen, mit denen über
die Eignung eines Schutzgeräts für
einen bestimmten Anwendungsfall
entschieden werden kann. Sie zeigen
den Arbeitsbereich von strombegrenzenden Schutzgeräten in einer
Strom-/Zeit-Kennlinie. Die Breite oder
die Toleranz des Arbeitsbereichs ist
abhängig von der Art des Schutzgeräts.
Mit zu den ältesten Schutzeinrichtungen zählen die herkömmlichen Sicherungen mit Schmelzdraht. Auch hier
gibt es verschiedene Varianten, die
sich durch die Schmelzdrahtlänge, die
Gehäuseform oder die Art der Kühlung, wie Luft oder Sand, unterscheiden. Diese Eigenschaften haben Einfluss auf den Arbeitsbereich. Form und
Stärke des Schmelzdrahtes bestimmen
im Wesentlichen den Nennstrom, für
den die Sicherung eingesetzt wird.
Moderne Sicherungsautomaten und
Geräteschutzschalter, die wir hier
betrachten, lassen sich sehr genau für
ein bestimmtes Auslöseverhalten entwickeln.
Insbesondere bei Geräteschutzschaltern mit thermischer Auslösung ist die
Umgebungstemperatur zu beachten. Die
verschiedenen Schutzschalter reagieren
unterschiedlich auf äußere Temperatureinflüsse. Zur Bestimmung des korrekten
Abschaltzeitpunkts ist ein Temperaturfaktor zu berücksichtigen. Er ist mit den
relevanten Werten aus der Strom-/ZeitKennlinie zu multiplizieren. Daraus ergibt
sich der endgültige Wert. In der Tabelle
sind einige typische Werte dargestellt.
Als Standardbedingung wird üblicherweise von einer Umgebungstemperatur von
23 °C ausgegangen. Darum beträgt der
Faktor dafür 1. Wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist, verzögert
sich die Auslösung. Der Faktor liegt
dann unter 1. Höhere Temperaturen
sorgen für ein früheres Auslösen. Der
Faktor liegt dann über 1.
Weitere Informationen zu Kennlinien
liefern die folgenden Kapitel. Darin
sind die spezifischen Eigenschaften und
Kennlinien der verschiedenen Schutzschalter beschrieben.
Temperaturfaktor
Umgebungstemperatur
°C
Thermischmagnetischer
Schutzschalter
Thermischer
Sicherungsautomat
Thermischer
Schutzschalter
-20
0,79
0,82
0,76
-10
0,83
0,86
0,84
0
0,88
0,91
0,92
+23
1
1
1
+40
1,12
1,09
1,08
+60
1,35
1,25
1,24
Abhängig von der Umgebungstemperatur gelten für die verschiedenen Schutzschalter unterschiedliche Temperaturfaktoren
4.3 Innenwiderstand der Schutzgeräte
Einfluss auf die Kennlinie hat auch der
Innenwiderstand eines Schutzgerätes.
Er wird entweder als Widerstandswert
in Ohm oder entsprechend als Spannungsabfall über dem Innenwiderstand
in Millivolt angegeben.
Prinzipiell ist ein sehr niedriger Innenwiderstand anzustreben. Damit sinkt
die Verlustleistung im Schutzschalter
und er eignet sich besser für den
Einsatz in Stromkreisen mit kleiner
Nennspannung. Die Auslösekennlinie
verschiebt sich aber im Vergleich leicht
nach rechts. Es ergibt sich damit ein
etwas späterer Auslösezeitpunkt.
Die folgenden Tabellen zeigen typische
Werte des Spannungsfalls und des Innen-
Nennstrom
A
1
2
3
4
5
…
Typischer Spannungsfall
mV
Elektronische Thermischer
SchutzschalSicherungster
automat
140
100
120
100
130
< 150
< 150
Abhängig vom Nennstrom entsteht jeweils über
dem Innenwiderstand der verschiedenen Schutzschalter ein typischer Spannungsabfall
8
PHOENIX CONTACT
widerstandes verschiedener Geräteschutzschaltern.
Nennstrom
A
0,1
0,5
1
2
3
4
5
8
Typische Innenwiderstände
Ω
ThermoThermische
magnetische Schutzschalter
Schutzschalter
81
5
3,4
1,1
0,9
0,3
0,25
0,14
0,11
0,09
0,07
0,06
≤ 0,05
≤ 0,02
Abhängig vom Nennstrom besitzen die Schutzschalter jeweils einen typischen Innenwiderstand
4.4 Reihenmontage von modularen Geräteschutzschaltern
Bei der Reihenmontage von Geräteschutzschaltern mit gleichzeitiger
Strombelastung tritt eine gegenseitige
thermische Beeinflussung auf. Das ist
gleichzusetzen mit einer Erhöhung der
Umgebungstemperatur. Die Auswirkung wäre ein zu schnelles Abschalten
der Schutzschalter.
Einflussfaktoren:
• Umgebungstemperatur
• Nennstrom unter Betriebsbedingungen
• Nennstrom der Schutzschalter
• Anzahl der nebeneinander installierten
Schutzschalter
• Abstand zwischen den Schutzschalter
Als universelle Korrekturmaßnahmen
bietet es sich an, die Schutzschalter
so zu dimensionieren, dass sie unter
normalen Betriebsbedingungen nur mit
80 % des Schutzschalter-Nennstromes
belastet werden. Das kompensiert die
Temperatureinflüsse und optimiert das
Abschaltverhalten.
4.5 Haupt- und Hilfskontakte
Viele Geräteschutzschalter verfügen
über zusätzliche Hilfskontakte. Damit
lassen sich die Schaltzustände der
Hauptkontakte fernmelden und weitere Funktionen steuern. So ist eine
Fernabfrage und Störungsmeldung
möglich.
Power
Signal
NO normally open
NC normally closed
C common
Stellung der Hilfskontakte in Abhängigkeit vom
Schaltzustand des Hauptkontakts
Hauptkontakt
Hilfskontakte
Schließer
Öffner
Wechsler-Fußkontakt
(gemeinsamer)
Kennzeichnung der Anschlüsse:
Hauptkontakte
einzeln:
1-2
in Gruppen:
1-2 / 3-4 / 5-6 / …
Hilfskontakte
Schließer einzeln:
13 - 14
Schließer in Gruppen: 1.13 - 1.14 / 2.13 2.14 / 3.13 - 3.14 / …
Öffner einzeln:
11 - 12
Öffner in Gruppen: 1.11 - 1.12 / 2.11 2.12 / 3.11 - 3.12 / …
PHOENIX CONTACT
9
Elektronische Geräteschutzschalter
Elektronische Geräteschutzschalter
kommen in Verbindung mit 24-V-DCSchaltnetzteilen zum Einsatz. Sie
werden häufig im Maschinen-, Schiffund Anlagenbau sowie in der Automatisierungstechnik eingesetzt. Die
aktive Strombegrenzung vermeidet die
Gefahr einer Überlastung des Schaltnetzteils, wenn in einem angeschlossenen Stromkreis ein Fehler auftritt.
So bleibt die Ausgangsspannung am
Schaltnetzteil bestehen und alle anderen Stromkreise können weiterarbeiten. Diese Schutzschalter eignen sich
optimal für den Schutz von beispielsweise Relais, programmierbaren Steuerungen, Motoren, Sensoren/Aktoren
und Ventilen.
Die Kombination aus elektronischen
Geräteschutzschaltern und einer
getakteten Stromversorgung erhöht
die Verfügbarkeit von Anlagen und
Maschinen.
Funktionsbeschreibung
Elektronische Geräteschutzschalter
der Produktreihen CB und CBM verfügen über eine aktive Strombegrenzung. Diese Funktion begrenzt Kurzschluss- und Überlastströme auf einen
Wert vom 1,25- bis 2-Fachen des
Nennstroms. Das schützt die Stromversorgung vor zu hohen Strömen und
Auslösekennlinie
Auch bei einem hohen Leitungswiderstand lösen elektronische Geräteschutzschalter bei einem Kurzschluss nach
wenigen Millisekunden aus. Der Strom
beträgt z. B. bei der Produktreihe CB
auch im Überlastfall maximal das 1,25Fache des Nennstroms.
Schaltbild
Typische Kennlinie eines elektronischen Schutzschalters CB-E
t
xI
1
2
Schaltzeit (in Sekunden)
Vielfache des Nennstroms/Auslösefaktor
Auslöseminimum 1,05 x Nennstrom
Abschaltzeit maximal 800 ms
(Nennstrom-abhängig)
3 Abschaltzeit minimal 80 ms
(Nennstrom-abhängig)
4 Auslösemaximum 1,45 x Nennstrom
5 Strombegrenzung mit 1,25 x Nennstrom
Elektronische Geräteschutzschalter mehrkanalig
1
1
0, 5
1
10
6
2
0, 5
1
10
6
3
0, 5
1
10
6
4
0, 5
1
10
6
2
4
2
OUT+
3
2
4
4
5
2
4
6
7
2
4
13
14
8
SIGNALS
13
DC OK
24-28V
L
N
PE
L/ +
N/ -
IN-
+
-
0, 5
1
10
6
+
Reset
2
4
RS T 6
0, 5
1
I>
80%
10
6
DC OK
+
5
14
2
4
7
0, 5
1
10
6
8
0, 5
1
10
6
2
4
1
2
4
2
1
IN +
Diese Schutzgeräte verfügen über
vier oder acht Kanäle. Das integrierte
Fernmeldekonzept ermöglicht ortsunabhängiges Monitoring. Der große
Temperaturbereich sowie die hohe
Schock- und Vibrationsbeständigkeit
bieten vielfältige Einsatzmöglichkeiten.
Die Baubreite der Module beträgt nur
41 mm und mit der schraubenlosen
Push-in-Anschlusstechnik steht eine
platzsparende und installationsfreundliche Lösung zur Verfügung.
Output DC 24V 20A
6
verhindert den Einbruch der Ausgangsspannung am Schaltnetzteil. Darum ist
es möglich, die Anschlussleistung einer
Gleichspannungs-Stromversorgung nahezu komplett zu verplanen. Außerdem
sind längere Leitungswege zwischen
Stromversorgung und Verbraucher möglich, ohne das Abschaltverhalten negativ
zu beeinflussen.
Der integrierte Sensor misst ständig
den fließenden Strom und schaltet im
Fall eines Überlaststroms oder eines
Kurzschlusses innerhalb von ca. 50 bis
800 Millisekunden ab. Im Gegensatz zu
thermischen und thermomagnetischen
Geräteschutzschaltern schalten diese
Schutzgeräte elektronisch über einen
Transistor.
Input AC 100-240V
5
2
I>80%
OK
Applikation: mehrkanalige elektronische Geräteschutzschalter
10
PHOENIX CONTACT
Funktionsbeschreibung
Die Produktreihe CBM schützt vor
Überlast- und Kurzschlussströmen in
24-V-DC-Kreisen. Der Nennstrom der
Kanäle lässt sich individuell in feinen
Abstufungen zwischen 0,5 A und 10 A
einstellen. Die gewählten Einstellungen
können elektronisch verriegelt werden.
Das vermeidet die Gefahr von versehentlichen Fehleinstellungen.
Frühwarnsystem
Das integrierte Frühwarnsystem sorgt
für weniger Ausfälle. Wenn 80 % des
eingestellten Stroms eines Kanals
erreicht sind, erfolgt eine Warnung
über die zugehörige LED. Außerdem
kann der separate Signalausgang für
eine Fernmeldung genutzt werden.
Strombegrenzung
Aufgrund der integrierten Strombegrenzung kann die vorgeschaltete Stromversorgung optimal ausgelastet werden. Das
ermöglicht den Einsatz kleinerer Schaltnetzteile.
Abschaltung bei Über- und Unterspannung
Das Schutzgerät misst permanent die
Betriebsspannung. Der Toleranzbereich
ist auf minimal 18 V und maximal auf
30 V definiert. Wenn die Spannung aus
dem Toleranzbereich läuft, schaltet das
Schutzgerät ab. Das vermeidet unzulässige Spannungswerte an den Endgeräten.
Fehlfunktionen, ungewollte Anlagenzustände und Schäden an den Endgeräten
werden so verhindert.
Nennstromassistent
Dieser Modus erlaubt eine optimale Einstellung des Sicherungswertes
bezogen auf den Laststrom des zu
schützenden Endgeräts. Zunächst muss
der Schutzkanal auf 10 A eingestellt
werden. Dann wird das Endgerät eingeschaltet, so dass sein typischer Laststrom fließt. Die Nennstromeinstellung
des Schutzkanals wird, beginnend bei
10 A, langsam zurückgeregelt. Wenn
die blinkende Kanal-LED von Grün
auf Gelb-Grün wechselt, sind 80 %
des Laststroms erreicht. Nun wird die
Einstellung wieder um eine Stufe hochgestellt. Die Kanal-LED blinkt grün.
Mit Drücken des LED-Tasters wird die
Einstellung übernommen. Damit ist die
optimale Nennstromeinstellung für das
Endgerät abgeschlossen.
4 oder 8 unabhängige Kanäle,
Power Out
Out+
Fernmeldekontakt
13-14
Reset-Eingang
RST
Frühwarnung bei 80 %,
Ausgang und LED-Signal
I < 80 %
Stromwahlschalter, Nennströme einstellbar 0,5-10 A
1 … 4/… 8
LED-Signal für Versorgungsspannung / LED-Taster
DC OK
Elektronische Verriegelung/
LED Taster
1 … 4/… 8
Stromversorgung 2 x Minus,
Ground
IN Stromversorgung 2 x Plus,
Power in
IN +
PHOENIX CONTACT
11
7
Elektronische Geräteschutzschalter modular
Die modularen elektronischen Geräteschutzschalter der Produktreihe CB
sind in ein- und zweikanaliger Ausführung erhältlich. Sie sind steckbar und
bieten die Möglichkeit des schnellen
Austauschs bei Anlagenveränderungen.
Als modulare Lösung bieten sie einen
hohen Wartungskomfort und sind mit
12,3 mm Baubreite pro Kanal sehr
platzsparend.
230 V
2
Funktionsbeschreibung
Auch diese Schutzschalter arbeiten
mit der aktiven Strombegrenzung. Sie
bieten außerdem verschiedene Möglichkeit der Fernmeldung des Funktionsstatus. Es stehen Varianten mit
potenzialfreiem Schließer oder Öffner
sowie mit aktivem Ausgangssignal zur
Verfügung. Die potenzialfreien Schalter liegen über den Anschlüssen 11(a)
und 14 (c). Die Varianten mit aktivem
Ausgangssignal benötigen dafür nur
den Anschluss 14 (c). Darum steht der
Anschluss 11(a) wahlweise für einen
Reset- oder Control-Eingang zur Verfügung.
Die Typreihe CB E1 24DC/… S-R P
verfügt über einen Reset-Eingang mit
der Anschlussbezeichnung 11(a). Darüber lässt sich ein durch Überlastung
ausgeschalteter Schutzschalter aus
der Ferne wieder einschalten. Das
vermeidet unnötige Wartungseinsätze
vor Ort, wenn kein nachhaltiger Fehler
aufgetreten ist.
Die Typreihe CB E1 24DC/… S-C P
verfügt über einen Control-Eingang,
ebenfalls mit der Anschlussbezeichnung 11(a). Darüber lässt sich der
Schutzschalter jederzeit wahlweise aus
der Ferne ein- und ausschalten.
12
PHOENIX CONTACT
8
PLC
8
M
1A
M1
1A
Applikation: elektronische Geräteschutzschalter CB-E
Ein-/Ausschalter
(Reset)
Statusanzeige
Durchgeschaltet
Strombegrenzung
Abgeschaltet
Platine mit
Fehlerstromsensor
Aufbau der elektronischen Schutzschalter CB-E
1000
1
b
IC
Schaltzeit [s]
100
10
1
a
0,1
c
0,01
0
1
3
Vielfache von IN
2
2
Abhängig vom Produkttyp und der Hauptschalterstellung liegt am Anschluss 14 (c) ein Highoder Low-Ausgangssignal an.
8
Funktionsschaltbild CB-E
1 Power in (Line +)
2 Power out (Load +)
a Reset in oder Control in (typabhängig)
b GND (Ground)
c Status out
Auslösekennlinie CB-E…
Thermomagnetische Geräteschutzschalter modular
Thermomagnetische Geräteschutzschalter kommen vorwiegend in der
Informations- und Kommunikationstechnik sowie in der Prozesssteuerung
zum Einsatz.
Aufgrund der verschiedenen Varianten
mit unterschiedlichen Auslösekennlinien sind die Schutzschalter optimal für
den Schutz von speicherprogrammierbaren Steuerungen, Ventilen, Motoren
und Frequenzumrichtern geeignet. Die
Wiedereinschaltung und die sofortige
Fernmeldung des Betriebszustands
sichern eine hohe Verfügbarkeit.
230 V
2
8
PLC
8
M
1A
M1
6A
AC
AC
Applikation: thermomagnetische Geräteschutzschalter
PHOENIX CONTACT
13
Schalthebel Ein/Aus
Auslösemechanismus
a) Bimetall mit umwickeltem, stromdurchflossenem Heizelement > bis 5 A
b) Bimetall, direkt stromdurchflossen
> ab 6 A
Magnetspule
Einstellung Vorspannung
Spulenanker
Schaltkontakt
Schaltstange
Aufbau der thermomagnetischen Schutzschalter CB-T
Funktionsbeschreibung
Thermomagnetische Schutzschalter
sind mit zwei Auslösemechanismen
ausgestattet.
Der temperaturabhängige Teil des
Mechanismus besteht aus einem Bimetall mit einer Heizwicklung. Ströme,
die den Nennstrom des Schutzgeräts
übersteigen, erzeugen in dem Heizdraht Wärme. Das Bimetall beugt sich
und wirkt auf den Schaltmechanismus. Wenn der Grenzwert erreicht
ist, schaltet das Schutzgerät ab. Die
Reaktion auf Überlastströme erfolgt
zeitverzögert.
Der magnetische Auslösemechanismus
ist mit einer Magnetspule und einem
Tauch- oder Klappanker aufgebaut.
Ströme, die den Nennstrom des
Schutzgeräts übersteigen, erzeugen in
der Spule ein magnetisches Feld. Mit
dem Strom verstärkt sich das magnetische Feld und zieht den Anker an.
Wenn der voreingestellte Grenzwert
erreicht ist, betätigt der Anker den
Auslösemechanismus und schaltet so
das Schutzgerät ab. Die Reaktion auf
Kurzschlussströme und zu hohe Überlastströme erfolgt innerhalb von 3 bis
5 Millisekunden.
14
PHOENIX CONTACT
1
11
12 14
I>
2
Funktionsschaltbild CB-E
1. Power in
2. Power out
11. Common
12. Normally closed(NC)
14. Normally open(NO)
Schaltbild
Auslösekennlinien
Thermomagnetische Geräteschutzschalter sind grundsätzlich mit drei
verschiedenen Kennlinien erhältlich.
Damit lassen sich alle Anforderungen
erfüllen, die sich aus den verschiedenen Anwendungsfällen ergeben.
Die Kennlinie zeigt, dass die thermische Auslösung [a] deutlich später
reagiert als die magnetische [b]. Das
erklärt sich mit der erforderlichen
Aufwärmzeit des temperaturabhängigen Auslösemechanismus. Aber auch
Ströme, die geringfügig über dem
Nennstrom liegen, werden als Überlastströme erkannt und abgeschaltet.
Die magnetische Auslösung reagiert in
sehr kurzer Zeit auf schnell ansteigende Ströme, die den Nennstrom übersteigen. Das ist besonders vorteilhaft
für die Erkennung und Abschaltung
von Kurzschlussströmen.
Wechselströme lösen bei gleichem
Nennwert schneller aus als Gleichströme. Das ist mit dem blauen Bereich
in der Kurve dargestellt. Prinzipiell
gilt dieses Verhalten für alle Kennlinien. Praktische Anwendung findet das
allerdings nur beim Einsatz von Schutzschaltern mit M1-Kennlinie. Schutz-
ist die Kennlinie für Wechselströme auf
der Achse des vielfachen Nennstroms
etwas nach vorne gezogen. Wechselströme führen also schon bei einem
kleineren Vielfachen des Nennstroms zur
Auslösung des Schutzschalters.
schalter mit SFB- oder F1-Kennlinie
lösen auch bei Gleichstrom bereits
so schnell aus, dass sie beim Betrieb
mit Wechselstrom zu sensibel reagieren würden. Aus dem Grund sind die
Auslösebereiche für Wechselströme
in den SFB- und F1-Kennlinien nicht
dargestellt.
SFB-Kennlinie
Schutzschalter mit SFB-Auslösekennlinie bieten maximalen Überstromschutz – auch in ausgedehnten Anlagen
mit langen Leitungswegen. SFB heißt
Selective Fuse Breaking bzw. selektive
Abschaltung.
Schutzgeräte mit dieser Kennlinie vermeiden ein unnötig frühes Abschalten
bei betriebsbedingten kurzzeitigen
Stromanstiegen wie Anlaufströmen.
Gleichzeitig verhindern sie unerwünscht lang andauernde Überlastströme, die zu einer gefährlichen Wärmeentwicklung in den Betriebsmitteln
führen können.
–I
A
15 x IN
10 x IN
Schaltzeit [s]
0,5...6 A
4 x IN
IN
F1-Kennlinie
Schutzschalter mit F1-Kennlinie lösen
flink aus. Sie reagieren damit sehr schnell
auf Überlastungssituationen. Im Betrieb
kann das aber zu unnötig häufigen
Abschaltungen führen. Diese Schalter
sind nicht zum Schutz von Antrieben
geeignet, die temporäre Anlaufströme
verursachen, die über dem Nennstrom
liegen.
Endgeräte, die auch bei kurzzeitiger Überlastung und wenig erhöhten
Betriebsströmen beschädigt werden können, sind mit diesen Schutzschaltern gut
abgesichert.
0
Der maximale Strom, der zum Abschalten des
Schutzschalters führt, ist abhängig von seiner
Kennlinie
Typische Auslösekennlinie eines thermomagnetischen Schutzschalters
a Arbeitsbereich thermische Auslösung
b Arbeitsbereich magnetische Auslösung
t Schaltzeit (in Sekunden)
xI Vielfache des Nennstroms/Auslösefaktor
1 Strombereich, für den die Kennlinie gilt
2 Auslösebereich DC (grau)
3 Auslösebereich AC (blau)
4 Auslösemaximum
5 Auslöseminimum
10000
8...16 A
0,5...6 A
10000
8...16 A
1000
1000
100
100
100
10
10
10
1
1
1
0,1
0,1
0,1
0,01
0,01
0,01
1 2 4 6 10 20 40 100
F
2 x IN
1000
0,001
SFB
6 x IN
M1-Kennlinie
Schutzschalter mit M1-Kennlinie lösen
später aus als solche mit SFB- oder
F1-Kennlinie. Sie halten Anlaufströmen
etwas länger Stand, reagieren aber auf
Fehlersituationen träger. Fehlerhaft
blockierte Antriebe können aufgrund
des damit verbundenen Überlaststroms erheblich beschädigt werden.
Im Vergleich zur Gleichstromkennlinie
10000
M
12 x IN
0,001
2 4 6 10 20 40 100 1 2 4 6 10 20 40 100
8...16 A
0,5...6 A
0,001
2 4 6 10 20 40 100 1 2 4 6 10 20 40 100
Vielfache von IN
AC-Auslösebereich
SFB
M1
2 4 6 10 20 40 100
F1
PHOENIX CONTACT
15
9
Gemeinsame Features der Geräteschutzschalter CB
Die Geräteschutzschalter der Produktfamilie CB verfügen über eine kompakte Bauform mit feinen Nennstromabstufungen. Thermomagnetische und
elektronische Geräteschutzschalter
haben ein durchdachtes Fernmeldekonzept für eine ortsunabhängige Funktionsüberwachung.
Diese Geräteschutzschalter sind
modular und steckbar. So lässt sich die
Installation der Stromkreise mit den
Basiselementen vorab fertigstellen. Die
erforderlichen Schutzschalter können
später ausgewählt und in die bereits
installierten Basiselemente eingesteckt
werden. Wenn Veränderungen in der
Anlage Einfluss auf den Nennstrom
der abgesicherten Stromkreise haben,
kann ein Schutzschalterstecker ohne
Verdrahtungsaufwand ausgetauscht
werden.
Das flexible Installationskonzept der
modularen Geräteschutzschalter bietet
uneingeschränkte Einsatzmöglichkeiten.
Die einkanalige Ausführung ermöglicht
die Kombination unterschiedlicher
Sicherungswerte über den gesamten
verfügbaren Bereich.
16
PHOENIX CONTACT
Die wichtigsten Systemeigenschaften der modularen Geräteschutzschalter
Nennstromabstufungen von 0,5 A bis 16 A
Baubreite 12,3 mm
Zweiteilig steckbar
Steckerverriegelung
Kodierung zwischen Stecker und Basiselement
Variable Anschlusstechnik
Push-in
Variable Anschlusstechnik
Schraube
Variable Anschlusstechnik
Lötsockel für Leiterplatten
10 Geräteschutzschalter-Board
Die Geräteschutzschalter-Boards bieten mit jeder Variante die Anschlussmöglichkeit für bis zu vier Verbraucher
je Schutzpfad. Damit kombinieren sie
die Vorteile der Geräteschutzschalterserie CB TM1... und CB E1…
mit der einfachen und platzsparenden
Potenzialverteilung. Das reduziert
auch den Installationsaufwand. Der
Schaltzustand der Schutzschalter wird
überwacht und in zwei Gruppen als
Sammelfernmeldung über Anschlussklemmen bereitgestellt. Standardmäßig
sind die beiden Gruppen der Sammelfernmeldung mit einer Brücke in Reihe
geschaltet.
Die Geräteschutzschalter-Boards kommen z. B. im Serienmaschinenbau oder
in der Steuerungs- und Prozesstechnik
zum Einsatz. Bei unverändert wiederkehrenden Applikationen lassen sich
diese vorgefertigten mehrkanaligen
Varianten gut in ein Anlagenkonzept
einbinden.
Jeder Kanal ist mit einem Anschluss für
sicherheitsgerichtete Abschaltung ausgestattet. So lässt sich jeder Kanal z. B.
im Gefahrenfall über einen externen
Schalter gezielt abschalten. Die beiden
Anschlüsse sind über eine Steckbrücke
verbunden. Sie kann zum Anschluss eines
entsprechenden Schaltkontakts einfach
gezogen werden.
A1
B1 on
S1 CB
B2 error
F1
F2
F3
F4
2A
SFB
2A
SFB
6A
6A
Y1 13 23 31
K1
Logic
E1
CB TM1
X31
on
off
r
e
s
e
t
on
off
A2
X21 DC24V/60A
K2
r
e
s
e
t
33
33
33
33
34
34
34
34
1+
1+
1+
1+
2+
2+
2+
2+
3+
3+
3+
3+
4+
4+
4+
4+
1-
1-
1-
1-
2-
2-
2-
2-
3-
3-
3-
3-
4-
4-
4-
4-
Y2 14 24 32
1+
2+
1-
2-
Applikation Circuit Breakers Board mit thermischen und elektronischen Geräteschutzschaltern am
Beispiel der vierkanaligen Ausführung. Zusätzlich ist der Kontakt eines Sicherheitsrelais für sicherheitsgerichtete Abschaltung angeschlossen
Dip-Schalter zur Auswahl
der Schutzschalterart pro
Schutzpfad: elektronisch
oder thermomagnetisch
Steckbrücke zur Trennung
der Sammelfernmeldung in
zwei Gruppen
Bestückbar mit elektronischen, thermomagnetischen
Schutzschaltern der Produktserie CB und Überbrückungsstecker, je nach Ausführung 4, 8, 12 Steckplätze
Steckbrücke pro Kanal über
den Anschlüssen für sicherheitsgerichtete Abschaltung
Doppelklemme für redundante Stromeinspeisung
über ein Redundanzmodul
Anschlussklemmen für
jeweils bis zu vier Verbrauchern pro Schutzpfad
Die wichtigsten Merkmale der Geräteschutzschalterboards CBB
PHOENIX CONTACT
17
11 Thermische Geräteschutzschalter modular
Die thermischen Geräteschutzschalter
bieten optimalen Schutz gegen Überlast für induktive und ohmsche Verbraucher in Stromverteilungssystemen,
im Schaltschrank- und Anlagenbau. Sie
sind unempfindlich gegen hohe Anlaufströme, wie sie z. B. beim Starten
eines Motors oder Einschalten eines
Transformators entstehen. Aber auch
zum Schutz von Schaltkreisen in Batterie- und Bordsystemen finden sie Verwendung. Thermische Schutzschalter
sind für Spannungen bis maximal 250 V
AC oder 65 V DC geeignet.
230 V
1.0
1.0
1.0
2.0
F1
F2
F3
F4
F1
F2
F3
F4
M
1A
DC
DC
Applikation thermische Geräteschutzschalter
Energieverteilung 1 x 6 mm2
Basiselement mit und ohne
Leuchtanzeige
Steckbar
Beschriftungsmöglichkeit
Brückenschacht Einspeisung
Einspeisung bis zu 6 mm2
Baubreite nur 8,2 mm pro Kanal
Die wichtigsten Merkmale der thermischen Geräteschutzschalter
18
PHOENIX CONTACT
Funktionsbeschreibung
Das Auslöseorgan von thermischen
Geräteschutzschaltern ist ein Thermobimetall. Das ist eine Kombination aus
Bimetall und elektrischem Heizelement. Das Bimetall besteht aus Stahl
und Zink, das sich unter Wärmeeinfluss verformt. Beim Erreichen einer
definierten Erwärmung aufgrund eines
zu hohen Stroms im Heizelement löst
das Thermobimetall den Abschaltmechanismus aus.
Für Anwendungen, bei denen ein
schnelles und punktgenaues Abschalten nicht zwangsläufig erforderlich ist,
stellen thermische Geräteschutzschalter eine einfache und kostengünstige
Alternative dar.
Thermischer Sicherungsautomat
mit Schalthebel zum Wiedereinschalten
Thermische Sicherungsautomaten mit
einer Schnappscheibe als Thermobimetall
haben eine sehr kleine Bauform. Der
Schaltkontakt ist direkt an der Scheibe
befestigt. Diese Varianten haben eine
etwas flinkere Auslösekennlinie als die
mit Bimetallstreifen.
Sie kommen im Wesentlichen zum
Schutz von integrierten Schaltkreisen
in Batterie- und Bordsystemen bis 32 V
DC zum Einsatz. Die Nennströme liegen
im ein- bis zweistelligen Amperebereich.
Mit einem Taster lassen sich thermische
Sicherungsautomaten nach dem Auslösen
wieder einschalten. Kleinere Nennströme werden mit Schutzgeräten anderer
Bauform abgesichert.
Thermischer Schutzschalter mit
Schaltschloss zum Ein- und Ausschalten
Schutzschalter dieser Bauform arbeiten mit einem Thermobimetall in
Form eines Streifens. Die Abschaltung
erfolgt über einen federgespannten
Kontaktmechanismus. Mit dem Schalter lassen sich die Schutzgeräte einund ausschalten. Zur werkseitigen Justierung des Abschaltzeitpunktes dient
eine Einstellschraube. Damit wird die
Vorspannung für das Thermobimetall
eingestellt, das auf den Auslösemechanismus wirkt.
Die Nennströme beginnen im Milliamperebereich und reichen bis an den
zweistelligen Amperebereich. Sie sind
für den Einsatz bis 250 V AC oder 65
V DC geeignet.
Ein-/Ausschalter
Federgespannte
Schaltstange
1
Schaltkontakt
Wiedereinschalter
Bimetall
2
Schaltkontakt
Bimetall
Einstellung
Vorspannung
Funktionsschaltbild
Schaltbild
thermischer Sicherungsautomat
1
2
Innenaufbau: thermischer Sicherungsautomat
mit Schalthebel zum Wiedereinschalten
Innenaufbau: thermischer Schutzschalter mit
Schaltschloss zum Ein- und Ausschalten
Funktionsschaltbild
Schaltbild
thermischer Schutzschalter
PHOENIX CONTACT
19
Thermische Geräteschutzschalter reagieren naturgemäß auf den
Einfluss von Wärme. Auch die
Umgebungstemperatur beeinflusst
den Auslösezeitpunkt. Der Schutzschalter löst bei einer hohen Umgebungstemperatur eher und bei einer
niedrigen Umgebungstemperatur
später aus. Dieses Verhalten zeigen
zusätzliche Kennlinien mit einem
entsprechenden Temperaturhinweis.
Typische Auslösekennlinie eines thermischen
Schutzschalters
t Schaltzeit (in Sekunden)
xI Vielfache des Nennstroms/Auslösefaktor
1 Strombereiche des Kennlinienfelds
2 Auslösekennlinie unterer Temperaturbereich
(blau)
3 Auslösekennlinien Gruppe 1
4 Auslösekennlinien Gruppe 2
5 Auslösekennlinie oberer Temperaturbereich
(rot)
Schaltzeit [s]
Auslösekennlinien
Der Auslösezeitpunkt thermischer
Geräteschutzschalter hängt ab vom
anliegenden Überlaststrom und
der Umgebungstemperatur. Die
Kennlinien zeigen, dass mit steigender Überlast der Auslösezeitpunkt
schneller erreicht ist. Bei kleineren
Überlastströmen dauert es entsprechend länger, bis der angeschlossene Verbraucher vom Netz getrennt
wird. Für Schutzschalter mit unterschiedlichen Nennströmen, aber
gleichartiger Auslösecharakteristik
kann das Auslöseverhalten auch in
Kennlinienfelder dargestellt werden.
Vielfache von IN
Zwei beispielhafte Kennlinien für thermische
Schutzschalter für unterschiedliche Nennströme
Die wichtigsten Kennlinien von thermischen Schutzschaltern im Überblick
20
PHOENIX CONTACT
Vielfache von IN
Beispiel eines Kennlinienfeldes für thermische
Sicherungsautomaten
12 Die passende Stromversorgung
Schon in der Planungsphase sollten
die Anforderungen an eine Stromversorgung mit Reserven für zukünftige
Erweiterungen definiert werden, denn
die Anforderungen an die Stromversorgung steigen stetig. Dabei sind
Kompaktheit für platzsparenden Einbau bei gleichzeitig steigender Leistungsfähigkeit wichtige Attribute für
24-V-DC-Stromversorgungen in industriellen Anwendungen.
Stromversorgungen müssen mit dem
Leistungsbedarf der anzuschließenden
Endgeräte übereinstimmen. Außerdem sollten nicht mehr als 80 % des
Nennstroms verplant werden. Dieses
stellt sicher, dass im Fehlerfall ein
Kurzschlussstrom geliefert werden
kann, der den Schutzschalter schnell
und sicher auslöst. Wenn die ausgewählte Stromversorgung zu klein
gewählt oder der Anschlusswert
zu hoch ist, kann sie den erforderlichen Strom nicht liefern. Es kommt zu
einer Unterspannung, durch die ganze
Anlagenteile ausfallen und der Fertigungsprozess unterbrochen wird.
Die Quint-Stromversorgungen von
Phoenix Contact verfügen über die
Selective Fuse Breaking-Technologie,
kurz SFB. Diese Stromversorgungen
können für wenige Millisekunden den
6-fachen Nennstrom liefern. Damit
stellen sie im Fehlerfall die notwendige
Stromreserve für ein sicheres Auslösen
der Schutzgeräte bereit. Zusammen mit
den thermomagnetischen Geräteschutzschaltern, die über eine SFB-Auslösecharakteristik verfügen, bilden sie eine
zuverlässige Einheit. Damit wird höchste
Anlagenverfügbarkeit erreicht.
Zuverlässige Einheit für schnelles Abschalten
bei Überlast oder Kurzschluss: industrielle
Stromversorgungen mit SFB Technology und
Geräteschutzschalter mit SFB-Kennlinie
13 Redundante Stromversorgung
Mit einer redundanten Stromversorgung lassen sich die Verfügbarkeit
und Produktivität deutlich erhöhen.
Anschlussfehler, Kurzschlüsse oder
Spannungseinbrüche in einem primären
Versorgungszweig wirken sich nicht
auf die Ausgangsspannung aus. Das ist
besonders für sensible Prozesse und
wichtige Anlagenbereiche von Bedeutung.
In einem redundant aufgebauten
System sind die Stromversorgungen
voneinander entkoppelt aufzubauen.
Diese Aufgabe übernehmen Redundanzmodule, die mit unterschiedlichen
Leistungsmerkmalen ausgestattet sind.
Z. B. kann die Last im ungestörten Fall
optimal auf beide Stromversorgungen
aufgeteilt werden. Je nach Ausführung
erfolgt eine kontinuierliche Überwachung der Eingangsspannung und des
Ausgangsstroms. Fällt eine Stromversorgung aus, wird verzögerungsfrei auf
die andere umgeschaltet.
Leitungsfehler auf dem Weg zwischen
Redundanzmodul und Verbraucher lassen sich mit redundanter Verlegung der
Versorgungsleitungen vermeiden. Das
Applikationsbeispiel zeigt den redundanten Aufbau von der Stromversorgung
bis zur Absicherung mit dem Geräteschutzschalter-Board. Das Board bietet
mit doppelten Einspeiseklemmen die
Anschlussmöglichkeit für zwei Versorgungsleitungen.
Stromversorgungen, Redundanzmodul und
Geräteschutzschalter-Board
Zwei Stromversorgungen speisen über ein Redundanzmodul das Geräteschutzschalter-Board
PHOENIX CONTACT
21
14 Normen
Geräteschutzschalter sind für den Einsatz in Niederspannungsschaltanlagen
konzipiert. Für Geräteschutzschalter
gilt die Norm DIN EN 60934. Aus
der Norm gehen die technischen Voraussetzungen für Schutzgeräte hervor,
die erforderlich sind, um Leitungen
und Geräte zuverlässig zu schützen.
Die Norm besagt, dass Geräteschutzschalter ein höheres Bemessungsschaltvermögen haben sollen, als für
Überlastbedingungen erforderlich. Im
Zusammenwirken mit einer festgelegten Kurzschlusseinrichtung besitzen
sie einen bedingten Bemessungskurzschlussstrom.
Hersteller von Geräteschutzschaltern
bieten Nennstromstärken von ca.
0,5 A bis 16 A in unterschiedlichen
Auslösecharakteristiken an. So kann der
Anwender die Schutzeinrichtung ganz
an die Bedürfnisse seiner Anlage anpassen und damit eine hohe Verfügbarkeit
erreichen.
DIN EN 60934 gilt auch für Schaltgeräte zum Schutz elektrischer Betriebsmittel im Falle von von Unter- bzw.
Überspannung. Sie ist anwendbar für
Wechselspannungen bis 440 V bzw. für
Gleichspannung bis 250 V bei einem
Bemessungsstrom bis 125 A und einem
Bemessungskurzschlussstrom-Ausschaltvermögen bis 3000 A. Diese Norm enthält alle notwendigen Anforderungen zur
Sicherstellung der Übereinstimmungen,
mit den für diese Geräte erforderlichen
Betriebskenngrößen durch die Typprüfung.
Für elektronischen Schutzschalter
ohne galvanische Trennung wird die
UL 2367 zu Grunde gelegt.
15 Weitere Informationen
Weitere Produktinformationen und
Auswahlhilfen, wie Lernmodul,
Konfigurator, Projektierungsmatrix,
Produktbroschüre und Technologie,
finden Sie unter:
phoenixcontact.net/webcode/#0156
16 Glossar
Anschlussart
Angabe zur Leiteranschlusstechnik,
z. B. Schraubklemme oder schraubenloser Push-in-Anschluss.
Befestigungsart
Art der Einbaumöglichkeit von Geräteschutzschaltern, wie Aufbau-, Einbauoder Verteilertyp.
Anzahl der Pole
Sie gibt an, wie viele elektrisch
getrennte Strompfade angeschlossen
werden können. Geräteschutzschalter
gibt es mit verschiedenen Polzahlen.
Bemessungsstrom, Bemessungsspannung
Der vom Hersteller für eine vorgegebene Betriebsbedingung festgelegte
Strom- beziehungsweise Spannungswert
des Geräteschutzschalters. Diese Werte
beziehen sich auf die Betriebs- und Leistungsmerkmale.
Auslösekennlinien
Sie zeigen das Auslöseverhalten eines
Geräteschutzschalters. In einem Diagramm sind die Schaltzeit und die
Stromstärke dargestellt, bei der ein
Schutzschalter auslöst.
22
PHOENIX CONTACT
Bemessungswerte
Werte, für die ein Betriebsmittel bemessen ist, z. B. Bemessungsstrom, -spannung, -frequenz.
Betätigungsart
Beschreibt die Art, wie ein Geräteschutzschalter betätigt oder rückgestellt wird. Es gibt Varianten mit
selbsttätiger Rückstellung oder solche
für manuelle Betätigung. Diese sind
mit einem Schalthebel für regelmäßige
oder nicht regelmäßige Schalthandlung
ausgestattet.
Betriebskennlinien
Kennlinien, die das Verhalten eines
Geräteschutzschalters unter bestimmten Strom- und Spannungswerten
beschreiben.
Elektronische Verriegelung
Diese Verriegelung verhindert ein versehentliches Verstellen des einmal eingestellten Nennstroms pro Kanal.
Freiauslösung
Auslösung eines Geräteschutzschalters, ohne dass die Schaltstellung des
Schalthebels geändert wird.
Geräteschutzschalter
Schutzschalter, die vor möglichen
Defekten infolge von Kurzschluss oder
Überlast schützen. Sie sind speziell für
den Schutz von Geräten und Aktoren
in technischen Anlagen und Maschinen
ausgelegt.
Hauptkontakt
Kontakt im Hauptstromkreis, der den
Strom in geschlossener Stellung führen
soll.
Öffner
Potenzialfreier Hilfskontakt. Geöffnet,
wenn der Hauptkontakt geschlossen ist.
Schaltspiele
Folge von Betätigungen von einer Stellung in die andere und zurück.
Schließer
Potenzialfreier Hilfskontakt. Geschlossen, wenn der Hauptkontakt geschlossen
ist.
SFB-Kennlinie, Selective Fuse
Breaking (in thermomagnetischen
Schutzschaltern)
Geräteschutzschalter, die auf Basis dieser
Kennlinie arbeiten, lösen im Kurzschlussfall eher aus. Die SFB-Auslösekennlinie
liegt zwischen der M1- und F1-Kennlinie.
Kriechstrecke
Kürzester Abstand entlang der Oberfläche eines Isoliermaterials zwischen
zwei leitenden Teilen.
SFB-Technologie, Selective Fuse
Breaking (in Stromversorgungen)
Stromversorgungen, die auf Basis dieser
Technologie arbeiten, bieten eine hohe
Stromreserve für den Kurzschlussfall.
Auch bei langen Leitungswegen wird die
Sicherungseinrichtung mit dem nötigen
Abschaltstrom versorgt. Nicht betroffene Anlagenteile, die ebenfalls an dieser
Stromversorgung angeschlossen sind,
werden weiterhin mit Strom versorgt.
Kurzschlussstrom
Er entsteht durch eine fehlerhafte,
niederohmige Verbindung zwischen
zwei Punkten, die im Normalfall unterschiedliches Potenzial haben.
Sicherungen
Sie öffnen einen Stromkreis und schalten
den Strom ab, wenn über eine längere
Zeit ein zulässiger Stromwert überschritten ist.
Leitungsschutzschalter
Sie werden eingesetzt, um Leitungen
vor Schäden zu schützen, die infolge
von Überlast oder Kurzschluss auftreten können.
Überlaststrom
Überstrom, der in einem elektrisch
unbeschädigten Stromkreis auftritt.
Hilfskontakt
Kontakt im Hilfsstromkreis, der
mechanisch betätigt wird. Er dient als
Fernmeldekontakt.
Luftstrecke
Kürzester Abstand zwischen zwei leitfähigen Teilen.
MTBF: Mean Time Between
Failures
Der Erwartungswert der Betriebsdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Ausfällen.
Vorrübergehende Spannungsfestigkeit
Höchster Wert einer vorübergehenden Spannung, die unter vorgegebenen
Bedingungen keinen Isolationsschaden
verursacht.
Wechsler
Signalkontakt mit drei Anschlüssen,
der Öffner- und Schließerfunktion
bietet.
80-%-Vorwarnung
Die Vorwarnung signalisiert, dass 80 %
des voreingestellten Nennstroms pro
Kanal erreicht sind.
Überstrom
Strom, der den Bemessungsstrom überschreitet.
Umgebungstemperatur
Die unter festgelegten Bedingungen
bestimmte Temperatur der Luft, die das
Betriebsmittel umgibt.
PHOENIX CONTACT
23
Immer aktuell, immer für Sie da – hier finden Sie
alles über unsere Produkte, Lösungen und Service:
phoenixcontact.de
Produktprogramm
• Sensor-/Aktor-Verkabelung
• Software
• Steckverbinder
• Steuerungen
• Stromversorgungen und USV
• Systemverkabelung für Steuerungen
• Überspannungsschutz und Entstörfilter
• Werkzeug
• Wireless-Datenkommunikation
PHOENIX CONTACT Deutschland GmbH
Flachsmarktstraße 8
32825 Blomberg, Deutschland
Tel.: +49 (0) 52 35 31 20 00
Fax: +49 (0) 52 35 31 29 99
E-Mail: [email protected]
phoenixcontact.de
PHOENIX CONTACT GmbH
Ada-Christen-Gasse 4
1100 Wien, Österreich
Tel.: +43 (0) 1 680 76
Fax: +43 (0) 1 680 76 20
E-Mail: [email protected]
phoenixcontact.at
PHOENIX CONTACT AG
Zürcherstrasse 22
8317 Tagelswangen, Schweiz
Tel.: +41 (0) 52 354 55 55
Fax: +41 (0) 52 354 56 99
E-Mail: [email protected]
phoenixcontact.ch
PHOENIX CONTACT s.à r.l.
10a, z.a.i. Bourmicht
8070 Bertrange, Luxemburg
Tel.: +352 45 02 35-1
Fax: +352 45 02 38
E-Mail: [email protected]
phoenixcontact.lu
Printed in Germany
© PHOENIX CONTACT 2015
• Installations- und Montagematerial
• Kabel und Leitungen
• Leiterplattenklemmen und
-Steckverbinder
• Markierung und Beschriftung
• Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik
• Monitoring
• Reihenklemmen
• Relaismodule
• Schutzgeräte
TT 16-12.002.L3
MNR 52003539/2015-06-20/03
• Beleuchtung und Signalisierung
• Elektronikgehäuse
• Elektronische Schaltgeräte
und Motorsteuerung
• Feldbuskomponenten und -systeme
• Funktionale Sicherheit
• HMIs und Industrie-PCs
• I/O-Systeme
• Industrial Ethernet
• Industrielle Kommunikationstechnik