Pufferlösung zum Anschluss an Zwischenkreisspannungen

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Charakteristik B verlangt den drei- bis fünffachen Nennstrom des LS-Schalters bei AC- respektive den drei- bis sechsfachen Strom bei DC-Anwendungen. Für einen 25-A-Automaten der Charakteristik B sind also 150 A notwendig, um unter ungünstigen Bedingungen innerhalb weniger Millisekunden auszulösen.

Die C-Charakteristik benötigt den fünf- bis zehnfachen Nennstrom bei AC- sowie den fünf- bis zwölffachen Strom bei DC-Applikationen.

Stellen Stromversorgungen lediglich eine geringe Leistungsreserve zur Verfügung, sorgt diese für eine thermische Auslösung, die mehrere Sekunden oder Minuten dauert. Aufgrund des ausgelösten Leitungsschutzschalters gestaltet sich die Fehlersuche einfach.

In dieser Zeitspanne ist die 24-VDC-Spannung der Stromversorgung jedoch bereits eingebrochen und die Steuerung ausgefallen. Schlimmstenfalls liefert das Netzteil einen zu geringen Strom oder nur eine kurzzeitige Stromreserve von wenigen Sekunden. In diesem Fall löst die Sicherung nicht aus, sodass die Fehlersuche zeitaufwändig und kostenintensiv ist.

Auslösezeit von Leitungslänge und -querschnitt abhängig

Mit der SFB-Technology (Selective Fuse Breaking) löst die Quint-Power-Stromversorgung für Frequenzumrichter LS-Schalter magnetisch aus. Das Modul versorgt beispielsweise eine Steuerung sowie drei weitere Lasten. Jeder Strompfad ist mit einem LS-Schalter mit 6 A und B-Charakteristik abgesichert.

Die 25 m langen Kupferleitungen haben einen Leitungsquerschnitt von 2,5 mm². Kommt es in diesem Beispiel aufgrund eines durchgescheuerten Kabels zu einem Kurzschluss am Display, liefert das 20-A-Netzteil mittels SFB Technology den sechsfachen Nennstrom für bis zu 20 ms, also maximal 120 A. Der LS-Schalter löst mit dem zehnfachen Bemessungsstrom auf jeden Fall im magnetischen Bereich seiner Kennlinie aus.

Die betroffene Sicherung reagiert innerhalb von 3 bis 5 ms, während die anderen Verbraucher weiter funktionieren. Die Steuerung wird durchgängig mit 24 VDC versorgt und läuft trotz des aufgetretenen Kurzschlusses unterbrechungsfrei weiter.

Ob ein Leitungsschutzschalter schnell genug auslöst, hängt unter anderem von der Länge und dem Querschnitt der Leitung ab, über die der Verbraucher angeschlossen ist. Hier ist nicht ausschließlich der hohe Strom, den das Netzteil liefern kann, ausschlaggebend. Nur wenn die Impedanz des fehlerhaften Strompfades gering genug ist, kann der hohe Strom auch in den Kurzschluss fließen und den LS-Schalter magnetisch auslösen.

Welche Stromversorgung bei welchem Leitungsquerschnitt und welcher Leitungslänge den Leitungsschutzschalter sofort auslöst, wird in einer Tabelle dargestellt, die die Auslegung der Maschine oder Anlage vereinfacht (diese SFB-Projektierungsmatrix kann auf der Internet-Seite von Phoenix Contact heruntergeladen werden).

Aufgrund der vielen verschiedene Arten von Geräten ist es wichtig, diese mit dem passenden Schutzschalter abzusichern. Leitungsschutzschalter werden in der Praxis oft überdimensioniert, da die entsprechende Stromstärke mit der B-Charakteristik nicht angeboten wird. Als Konsequenz wird auf LS-Schalter mit C-Charakteristik zurückgegriffen, jedoch sind diese deutlich träger und begrenzen die Leitungslänge erheblich.

Mit der Geräteschutzschalter Familie CB kommt erstmalig die SFB-Kennlinie zum Einsatz. Diese Charakteristik wurde speziell für den Einsatz mit Quint-Power-SFB-Stromversorgungen entwickelt, um noch schneller und sicherer auszulösen. Die Kennlinie wurde an die C-Charakteristik angelehnt und in der Toleranz deutlich geschmälert, um den Kurzschlussstrom einzugrenzen (Bild 6). Das verringert die Belastung für die Leitungen und die angeschlossenen Geräte.

* Dipl.-Ing. Anja Moldehn arbeitet im Marketing bei Phoenix Contact Power Supplies GmbH, Paderborn.

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