E-T-A bietet Überstromschutz für die 48-V-Antriebstechnik Antriebe richtig absichern - wirautomatisierer

E-T-A bietet Überstromschutz für die 48-V-Antriebstechnik

Antriebe richtig absichern

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Präzise Positionierungen, schneller Transport oder kraftaufwändige Aktionen wie Heben und Senken sind heutzutage in viele Applikationen des Maschinen- und Anlagenbaus von großer Bedeutung. Um diese komplexen Bewegungsabläufe in den Anwendungen zielgenau und in der gewünschten Geschwindigkeit zu realisieren, kommen Gleichstrommotoren, Schrittmotoren oder Servomotoren zum Einsatz. Die Antriebe stellen in den Anwendungen elektronische 48-VDC-Verbraucher dar. Sie sind deshalb unbedingt gegen die Folgen von Überstrom und Kurzschluss zu schützen.

Tobias Prem, Geschäftsfeldmanager Automation & Process Control bei E-T-AElektrotechnische Apparate in Altdorf

Wie lassen sich Antriebe richtig absichern? Die klare Antwort lautet: „Elektronisch“! Denn, ebenso wie im 24-VDC-Bereich kommen auch im 48-VDC-Bereich häufig primär getaktete Schaltnetzteile zur Spannungsversorgung zum Einsatz. Diese sind mittlerweile state-of-the-art und nicht mehr wegzudenken. Sie zeichnen sich durch Kompaktheit und hohe Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb aus. Allerdings stoßen auch 48-VDC-Schaltnetzteile schnell an Ihre Grenzen, wenn das Augenmerk auf dem Überlastfaktor liegt. Die Leistungsreserven sind sehr begrenzt. Diese liegen häufig lediglich beim 1,5-fachen des Nennstroms. Auch wenn eine Überlast oder ein Kurzschluss diesen Wert theoretisch überschreiten würde, so schützt sich das Netzteil quasi selbst. Außerdem fährt es die Spannung am Ausgang entsprechend zurück. Ist nun an einem solchen Ausgang ein thermischer oder thermisch-magnetischer Schutz im Einsatz, dann ist dieser schon allein technisch gar nicht in der Lage, abzuschalten.

Den Strom, den der Sicherungsautomat brauchen würde, kann das Netzteil nicht liefern. Genau hier hat sich der Einsatz von elektronischen Sicherungen als Standard durchgesetzt. Deren Vorteile liegen auf der Hand. So reagiert der speziell auf diese Anwendungen entwickelte Überstromschutz exakt auf die Bedürfnisse der Schaltnetzteile. Einerseits sehr flink bei Kurzschluss und andererseits etwas träger beim Einschalten stromintensiver Verbraucher.

Drei Arten von Antrieben – ihre Vor- und Nachteile

Gleichstrommotoren zeichnen sich durch die einfache Steuerung der Drehzahl sowie des Drehmoments aus. Dabei ist es möglich, die hohen Drehzahlen auch sensorlos zu regeln. Lediglich der Verschleiß der Bürsten ist ein Nachteil. Der Schrittmotor zeichnet sich, wie sein Name schon sagst, durch seine schrittgenaue Positionierung aus. Dies erfolgt ebenfalls sensorlos. Ein wesentlich geringerer Wirkungsgrad und der Rückgang des Drehmoments bei steigender Drehzahl stehen diesen Vorteilen entgegen.

Servomotoren sind mit hohem Aufwand elektronisch zu regeln. Sie benötigen zudem eine Rückmeldung durch Sensorik. Sie zeichnen sich jedoch durch eine Vielzahl von Vorteilen aus. Sie sind überlastfähig und erreichen ein sehr hohes Drehmoment – ohne dabei an Präzision einzubüßen. Hohe und stabile Drehzahlen sorgen für dynamischen Betrieb. Die Motoren lassen sich zudem wartungsarm betreiben und sorgen so für längere Maschinenlaufzeiten. Trotz unterschiedlicher Vor- und Nachteile sind die Motoren und deren Zuleitungen gegen die Folgen von Überstrom und Kurzschluss zu schützen.

Auswahl der Überstrom-
Schutzkomponenten – was ist zu beachten?

Neben der Auswahl des passenden Nennstroms zum Schutz des verwendeten Leitungsquerschnitts sind zwei weitere Punkte zu beachten. Antriebe benötigen im Einschaltmoment ein Vielfaches des Nennstroms. Das eingesetzte Schutzorgan muss diesen Spitzenstrom tolerieren, ohne vorzeitig ungewollt auszulösen. Darüber hinaus ist auch der Bremsvorgang des jeweiligen Antriebssystems zu analysieren. Beim Bremsen verhalten sich Antriebe grundsätzlich wie Generatoren. Sie erzeugen Spannung, die auf das Gesamtsystem rückwärtsgerichtet einwirken. Im Umkehrmoment entstehen sehr hohe Spannungsspitzen, die sowohl die Sicherungselemente als auch die speisenden Spannungsquellen belasten können. Bei Verwendung elektronischer Sicherungen ist deshalb auf die maximale Spannungsfestigkeit der Geräte zu achten. Damit die Applikation eine stabile und dauerhafte Funktion aufweist, sollte der Wert mindestens der Spannungsfestigkeit der verwendeten Versorgungsquelle entsprechen. Sehr gute Schaltnetzteile zeichnen sich hier durch Werte aus, die 60 VDC überschreiten.

Der elektronische Sicherungsautomat ESX10-TC-101-DC 48V (18… 60 VDC) ermöglicht es, genau solche Applikationen abzusichern. Die Geräte sind in den Nennstromstärken 1 bis 16 A in fest einstellbaren Stromstärken verfügbar. Sie ermöglichen somit eine gezielte Absicherung des jeweiligen Leitungsquerschnitts. Neben der 48-VDC-Nennspannung deckt die Absicherungslösung zusätzlich auch die 24-VDC- und den 36-VDC-Spannungsbereich ab. Damit kann der Anwender mit einem Gerät drei Spannungsbereiche bedienen und die Logistik vereinfachen.

Durch seinen Abschaltpunkt bei typisch 1,2 x IN und der Auslösezeit im ms-Bereich erfüllt er den Überlastschutz auch für motorische 48-VDC-Verbraucher. Gleichzeitig unterbindet er ein ungewolltes Auslösen bei schnellen Lastwechseln. Die integrierte, aktive Strombegrenzung bei 1,2 IN verhindert das Einbrechen der Versorgungsspannung bei Kurzschlüssen. Sie ermöglicht somit eine selektive Absicherung mehrerer Verbraucher an einer 48-VDC-Versorgung. Zudem ist der Sicherungsautomat mit Halbleitern ausgestattet. Diese liefern eine beträchtliche Leistung und halten auch einer hohen Spannung stand. Das bietet neben funktionaler Absicherung auch bei möglichen Rückspannungen an das Gerät ESX10-T die Funktionssicherheit in der Applikation. Dieses Gerät schützt damit direkt vor der Zerstörung des Antriebs. Zudem steigert es die Verfügbarkeit von Maschine oder Anlage.

Der elektronische Sicherungsautomat ESX10-T spart Kosten und Zeit. Mit dem auf einer Tragschiene montierbaren Gerät lassen sich mehrkanalige Lösungen mit modularen Stromschienen aufbauen. Außerdem ist es möglich, Einzel- oder Summenfehlermelder zu konfigurieren. Durch die Mechanik der Lösung und den Aufbau der Komponente ist auch eine Minus-Lastrückführung direkt zum Modul möglich. Bei der Hardware-Planung lässt sich durch diese Funktion eine Unterverteilung direkt am elektronischen Sicherungsautomaten ESX10-T realisieren. Das spart zusätzlich Komponenten und wertvollen Platz im Schaltschrank.

www.e-t-a.de

Weitere Informationen zum Thema

http://hier.pro/G4CGk

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