DC-USV-Geräte kombinieren Netzteil, Umschalteinheit und Batterielader

DC-Lasten zuverlässig und platzsparend versorgen

Phoenix Contact bietet DC-USV mit integrierter Stromversorgung und USB-Schnittstelle

Anzeige
Kritische DC-Lasten sicher versorgen, Anlagenverfügbarkeit erhöhen, beengte Platzverhältnisse und raue Umgebungsbedingungen – Anlagenplaner und -betreiber müssen sich zahlreichen Herausforderungen stellen. Interessante Lösungsansätze bieten die aktuellen DC-USV-Modelle aus der Serie Trio Power – Netzteil, Umschalteinheit und Batterielader wurden in einem Gerät kombiniert.

Felix Schulte, M.Sc., Produkt-Marketing, Phoenix Contact Power Supplies in Paderborn

Inhaltsverzeichnis

1. Aufbau eines USV-Systems
2. Verdrahtungsaufwand und Platzbedarf
3. Ladestrom blieb bisher unberücksichtigt
4. Praxisbeispiel Aufzugssteuerung
5. Ausgangsstrom von 4 A erforderlich
6. Kompakte Geräte mit nützlichen Funktionen
7. DC-USV – die 2. Generation

Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) kommt überall dort zum Einsatz, wo mit Netzschwankungen oder Netzausfällen zu rechnen ist. Ziel ist es, den Ausfall von Produktionsanlagen auf Grund von kurzfristigen Versorgungsunterbrechungen zu vermeiden. Bei längeren Netzausfällen soll die USV dafür sorgen, dass ein sicherer Anlagenzustand eingenommen wird. Außerdem sollen unkontrollierte Abstürze von Steuerungssystemen wie etwa Industrie-PCs vermieden werden, um Datenverlusten oder sonstigen Schäden vorzubeugen.

Aufbau eines USV-Systems

Das USV-System für DC-Lasten besteht im Allgemeinen aus mindestens drei Komponenten. Zunächst wird die vorhandene AC-Netzspannung durch ein Netzteil in eine 24-VDC-Spannung umgewandelt. Diese Spannung soll nun gepuffert werden. Dazu kommt eine reine DC-USV zum Einsatz, die zwei Funktionen in sich vereint: zum einen fungiert sie als Schalter, der beim Netzausfall auf die Lastversorgung durch einen angeschlossenen Energiespeicher umschaltet. Zum anderen beinhaltet die USV einen Laderegler, der den angeschlossenen Energiespeicher im Netzbetrieb wieder auflädt und geladen hält. Die dritte Komponente ist der an die USV angeschlossene Energiespeicher.

Verdrahtungsaufwand und Platzbedarf

Dieser bewährte und modulare Aufbau bietet Vor- und Nachteile. Als Nachteil schlägt der hohe Platzbedarf auf der Hutschiene zu Buche. So hat ein aktuelles 24-VDC-Netzteil mit 5 A Ausgangsstrom eine Baubreite von circa 35 bis 50 mm. Hinzu kommt noch etwa die gleiche Baubreite der DC-USV der gleichen Leistungsklasse. Damit beträgt die maximale Baubreite bereits 100 mm. Hinzu kommt der Energiespeicher, der in der Regel den größten Platz einnimmt. Um zum Beispiel 5 A rund 20 Minuten zu puffern, ist ein Energiespeicher mit einer Nennkapazität von 3,4 Ah bei 24 VDC erforderlich. Dieser hat eine Baubreite von circa 85 mm. In Summe werden auf der Hutschiene also bereits 18,5 cm Platz benötigt.

Ein weiterer Punkt, den der Planer beim gängigen Aufbau eines USV-Systems für DC-Lasten beachten muss, ist die Auswahl geeigneter Kombinationen aus Netzteil und USV. Im obigen Beispiel wurden ein 5-A-Netzteil und eine 5-A-USV gewählt. Aber was bedeuten diese Angaben? Sowohl die USV als auch das Netzteil können einen maximalen Ausgangsstrom von 5 A unter allen Betriebsbedingungen zur Verfügung stellen. Kann also eine Last von 5 A angeschlossen werden und sowohl im Netz- als auch im Batteriebetrieb sicher versorgt werden? Zumindest im Netzbetrieb gilt: Nein.

Ladestrom blieb bisher unberücksichtigt

Unberücksichtigt blieb bisher der Ladestrom, den die USV zum Wiederaufladen des Energiespeichers zusätzlich zum Laststrom benötigt. Geht man von einem zusätzlichen Ladestrom von 1,5 A aus, muss ein entsprechend größeres Netzteil gewählt werden. Mit etwas Reserve – etwa um Verluste im System zu kompensieren – wäre hier ein Netzteil mit einer Ausgangsleistung von 7 A erforderlich. Die nächste gängige Baugröße ist allerdings in der Regel 10 A. Daher müsste ein doppelt so starkes Netzteil gewählt werden, obwohl nur 5 A Laststrom erforderlich sind. Dies führt zu höheren Initialkosten und zu noch höherem Platzbedarf.

Der modulare Aufbau hat aber auch Vorteile. Damit kann leicht zwischen kritischen und unkritischen Lasten unterschieden werden. Kritische Lasten müssen im Falle eines Netzausfalls weiterversorgt werden, wie zum Beispiel eine Steuerung. Unkritische Lasten hingegen können bei einem Netzausfall abgetrennt werden. Unkritische Verbraucher werden denn auch direkt am Ausgang des Netzteils angeschlossen, während die relevanten Verbraucher erst am USV-Ausgang angeschlossen werden.

Praxisbeispiel Aufzugssteuerung

In zahlreichen Anwendungen muss allerdings ein vollständiger Aufbau, zum Beispiel ein Steuerschrank, versorgt werden – dann zeigt sich deutlich das Problem des beschränkten Bauraums. Ein Beispiel für den Einsatz einer USV ist die Versorgung einer Aufzugssteuerung. Hier muss bei einem Netzausfall eine Fernmeldung an den Betreiber oder auch an Rettungsdienste abgesetzt werden. Der Energiebedarf der erforderlichen Verbraucher beträgt maximal 4 A, und die geforderte Pufferzeit liegt bei über 5 Minuten. Bei derartigen Anwendungen kommen noch besondere normative Anforderungen hinzu – der angeschlossene Energiespeicher etwa muss aktiv überwacht werden.

Für derartige Anwendungen bietet Phoenix Contact mit den unterbrechungsfreien Stromversorgungen der Serie Trio Power der zweiten Generation eine sinnvolle Lösung. Die Geräte sind als Kombination aus Netzteil mit Weitbereichseingang und integrierter USV besonders gut geeignet, wo die Platzverhältnisse eng sind und alle angeschlossen Lasten gepuffert werden müssen.

Ausgangsstrom von 4 A erforderlich

In der genannten Aufzugs-Applikation ist ein Ausgangsstrom von 4 A erforderlich. Hier eignet sich die Trio Power USV mit 5 A Nennausgangsstrom, die auch über die 20-%-Reserve für Erweiterungen verfügt. Das kompakte Gerät mit einer Baubreite von lediglich 60 mm stellt intern zusätzlich zum Laststrom auch einen maximalen Ladestrom von 1,5 A dauerhaft zur Verfügung. Der Anwender kann also sicher sein, dass das 5-A-Gerät über ausreichende Reserven zum Laden des Energiespeichers verfügt. Außerdem kann er das Gerät wählen, das zu seinen applikationsseitigen Lastanforderungen passt. Um die geforderte Pufferzeit zu erreichen, wird lediglich ein Energiespeicher mit 1,3 Ah mittels zweier Leitungen an die USV angeschlossen. Damit ist das USV-System einsatzbereit.

Die Forderung nach aktiver Batterieüberwachung lässt sich mit den USV-Geräten der Serie Trio Power ebenfalls leicht erfüllen. So stehen ein Alarm-Signalkontakt und eine LED-Anzeige zur Verfügung, die zum Beispiel dann aktiv werden, wenn die maximal zulässige Wiederaufladezeit überschritten wurde und damit ein potenzieller Defekt der Batterie vorliegt. Neben der Fehlerauswertung über Signalkotakte kann auch per USB eine Verbindung zu einem PC hergestellt werden. Über die kostenfreie Software UPS-Conf kann die USV-Anlage bequem überwacht werden.

Kompakte Geräte mit nützlichen Funktionen

Unter beengten Platzverhältnissen zeigen die USV-Geräte der Serie Trio ihre Vorteile. Durch die Kombination von Netzteil und USV sparen sie nicht nur Platz, sie vereinfachen auch die Planung. Das gilt besonders dann, wenn anwendungsseitig Lasten nur gepuffert werden müssen. Trotz der kompakten Bauform sind die Geräte besonders leistungsfähig und auf die Anforderungen zahlreicher Applikationsfelder zugeschnitten. ge

Informationen zu den Geräten

www.phoenixcontact.net/webcode/#1772


PLUS

DC-USV – die 2. Generation

Die unterbrechungsfreien Stromversorgungen der Trio Power-Serie der zweiten Generation bilden eine platzsparende Kombination aus Netzteil mit Weitbereichseingang und USV in einem Gerät. Drei neue Modelle stehen zur Verfügung. Die wichtigsten Merkmale und Funktionen auf einen Blick:

  • Einphasiger (5 A und 10 A) oder dreiphasiger (20 A) AC-Weitbereichseingang
  • Umfangreiche Signalisierung
  • USB-Kommunikationsschnittstelle für Konfiguration, Monitoring und kontrolliertes Herunterfahren des PC
  • Dynamischer Boost für bis zu 150 % der Nennausgangsleistung für 5 s
  • Push-in-Anschlusstechnik für die schnelle Verdrahtung
  • Batterie-Start-Funktion zum Starten aus dem Energiespeicher ohne Eingangsnetz
Anzeige

Video aktuell

VX25 - Michael Schell, Hauptabteilungsleiter Produktmanagement bei Rittal, stellt das neue Großschranksystem vor.

Aktuelle Ausgabe

Titelbild elektro AUTOMATION 10
Ausgabe
10.2018
LESEN
ARCHIV
ABO

Newsletter

Unsere Dosis Wissensvorsprung für Sie. Jetzt kostenlos abonnieren!

Produkttester werden!

Sie möchten Differenzdrucksensoren testen. Jetzt bewerben!

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Videos

Hier finden Sie alle aktuellen Videos

Alle Whitepaper

Hier finden Sie alle Whitepaper unserer Industrieseiten

Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de