Stromversorgung Trio Power von Phoenix Contact Neues Kühlkonzept, neue Topologie

Stromversorgungen müssen zuverlässig, langlebig in anspruchsvoller Umgebungsbedingungen arbeiten.
Stromversorgungen müssen zuverlässig, langlebig in anspruchsvoller Umgebungs- bedingungen arbeiten.

Stromversorgungen müssen in industriellen Branchen zuverlässig und langlebig arbeiten. Je nach Einsatzort werden sie unter Umständen mit anspruchsvollen Umgebungsbedingungen hinsichtlich Vibration und Temperatur konfrontiert. Diese Anforderungen adressiert die Serie Trio Power von Phoenix Contact.

Die Stromversorgungen Trio Power mit Push-in-Anschluss beliefern Lasten mit Energie auch unter rauen Umgebungsbedingungen wie Vibrationen oder extremen Temperaturen, wie sie z.B. in der Robotik oder in Windenergieanlagen der Fall sind. Neben dem Kühlkonzept – die Netzteile kommen erstmals ohne innenliegende Kühlkörper aus – wurde die Regler-Topologie neu entwickelt. Anwender möchten sich für eine Stromversorgung entscheiden, ohne vorab jedes Lastverhalten detailliert zu kennen. Zu diesem Zweck steht eine Leistungsreserve bereit: Sind kapazitive Lasten mit hohen Anlaufströmen zu schalten oder laufen mehrere 24-V-Lasten gleichzeitig an, liefert Trio Power für fünf Sekunden einen dynamischen Boost von 150 Prozent des Nennstroms. Bei gleichbleibender Ausgangsspannung ergibt sich für ein 20-A-Modul also ein Wert von 30 A; somit werden hohe Lastströme ohne Spannungseinbruch abgefangen.

Die Leistungsreserve lässt sich dynamisch auf die entsprechende Situation abstimmen: Abhängig von der angeschlossenen Grundlast ermittelt das Netzteil über die Firmware die zeitlichen Intervalle für den dynamischen Boost-Vorgang respektive die notwendige thermische Entspannungszeit. Dieses Verhältnis variiert in Abhängigkeit von der angekoppelten Last. Die angeforderte Gesamtleistung entspricht allerdings immer 150 Prozent der Nennleistung. Als Beispiel sei eine Stromversorgung genannt, die eine angebundene Grundlast von 80 Prozent der Nennleistung beliefert. Das Zuschalten einer weiteren Last führt nun zu einem dynamischen Boost. Das Netzteil stellt die maximale dynamische Leistungsreserve von zusätzlichen 70 Prozent bereit. Diese Leistung ist bei gleichbleibender Ausgangsspannung für mindestens fünf Sekunden vorhanden.

Tritt in einem elektrischen Pfad ein Kurzschluss auf, stellt die Stromversorgung den Ausgangsstrom dauerhaft zur Verfügung und begrenzt ihn auf den 1,5-fachen Wert des jeweiligen Nennstroms. Gleichzeitig wird die Ausgangsspannung so lange gesenkt, bis der Kurzschluss behoben ist.

Mechanische und elektrische Belastbarkeit

Im Maschinenbau oder in Windenergieanlagen kommt der mechanischen Belastbarkeit der Module eine große Bedeutung zu: Stromversorgungen sind an Rotoren installiert oder beliefern direkt in der Rotornabe DC-Motoren und Steuerungen. Um sie unempfindlich gegen mechanische Einwirkungen zu gestalten, müssen die trägen Massen so weit wie möglich reduziert werden. Im Vergleich zur ersten Generation zeichnet sich die Produktfamilie Trio Power durch eine erhebliche Verringerung der schraubbaren Befestigungstechnik aus. Mit Hilfe einer neuen Klebetechnik wird die Leiterplatte dauerhaft auf der Gehäuseinnenseite befestigt. Die Vibration wird gemäß der Norm IEC 60068-2-6 gemessen. Dies geschieht im laufenden Betrieb mit 15 Hz bei einer Amplitude von ±2,5 mm. Ein weiterer Belastungstest unterzieht die Geräte einer Frequenz von 15 bis 150 Hz, wobei Netzteile in der Regel für 90 Minuten mit 2,3 g Beschleunigung belastet werden. Die neue Produktfamilie Trio Power erträgt hier eine deutlich höhere Belastung bis 4 g und funktioniert somit auch bei sehr schnellen Bewegungen zuverlässig. Die Schockprüfungen gemäß IEC 60068-2-27 werden sogar mit 30 g je Raumrichtung durchgeführt. Bei weltweiter Nutzung müssen die Stromversorgungen neben der mechanischen auch eine große elektrische Festigkeit aufweisen. Zu diesem Zweck sind die einphasigen Geräte am Eingang bis 300 V AC spannungsfest ausgelegt. Denn die Praxis zeigt, dass derart hohe Spannungsspitzen beim Starten großer Lasten entstehen können und zum Ausfall der Netzteile führen. Darüber hinaus bietet die hohe Störfestigkeit gegen Stoßstrom-Belastungen (Surge) gemäß IEC 61000-4-5 durch Prüfungen von 6 kV am Eingang Sicherheit im Produktionsalltag. Dieser Wert übertrifft die Angabe handelsüblicher Netzteile, die in der Regel bei 4 kV liegt. Ferner arbeiten alle dreiphasigen Geräte auch beim dauerhaften Ausfall einer Phase einwandfrei.