Redundante USV Ein durchgängiges Konzept zur Sicherung der hohen Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen in der Fertigung

Maschinenausfälle im Fertigungslauf lassen sich vermeiden, wenn jede betreffende Einzelkomponente (regelmäßig) auf ihre Zuverlässigkeit geprüft wird. Insbesondere gilt das für die Energieversorgung. Störungen aufgrund schlechter Stromqualität, Spannungseinbruch oder Versorgungsausfall werden in der Regel teuerer als eine Investition in ein Redundanzkonzept, vielleicht mit kombinierter USV. Den Nutzen verdeutlicht dieser Beitrag.

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Produktivität und Effizienz der Fertigung sind Erfolgsfaktoren eines produzierenden Unternehmens. Voraussetzung ist die hohe Verfügbarkeit der Gesamtanlage. Daher ist die Zuverlässigkeit der jeweiligen Einzelkomponenten eingehend zu prüfen. Hierin kommt den industriellen Stromversorgungen eine wesentliche Bedeutung zu, denn wird etwa die Steuerung nicht kontinuierlich mit 24 VDC versorgt, fällt die Anlage aus.

Zur Wahrung der Anlagenverfügbarkeit kommen zunehmend redundante Energiekonzepte und unterbrechungsfreie Stromversorgungen zum Einsatz. „Redundanz“ (lateinisch Überfluss, Überschneidung) bezeichnet in der Technik die mehrfache Auslegung von Komponenten. Also ist in einer redundanten Stromversorgungslösung mindestens ein zusätzliches Netzteil vorhanden. Bei Ausfall einer der beiden Stromversorgungen werden die Lasten durch das zweite Gerät weiter beliefert.

Im Fall einer „n+1“-Redundanz arbeiten beispielsweise drei Stromversorgungen mit je 10 A Nennstrom, um insgesamt 20 A zu versorgen. Will der Betreiber ganz sicher gehen, entscheidet er sich für eine „1+1“-Redundanz. Dabei sind zwei Module mit je 20 A ausgangsseitig parallel geschaltet. Kommt es bei einem der Geräte zu einem internen Defekt oder zum Ausfall der primärseitigen Netzspannungsversorgung, dann übernimmt das zweite Gerät automatisch die vollständige Versorgung der Verbraucher.

Zu diesem Zweck müssen die Netzteile so dimensioniert sein, dass der gesamte Strombedarf der angeschlossenen Lasten in allen Betriebszuständen von nur einem Modul abgedeckt werden kann. Um maximale Verfügbarkeit zu erzielen, werden einphasige Netzteile an verschiedene Phasen angekoppelt. So läuft beispielsweise bei einem Ausfall von L1 die an L2 angeschlossene Stromversorgung weiter (Bild 1).

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