DC/DC-Wandler Mini und Quint
Immer genügend Spannung auf der Leitung
DC-DC-Wandlern können nicht nur verwendet werden, um Spannungen umsetzen, sondern auch, um Spannung auf langen Versorgungsleitungen aufzufrischen. Außerdem trennen sie Stromkreise galvanisch voneinander.
In großen Anlagen müssen große Distanzen zwischen den einzelnen Stationen überbrückt werden. Zur zentralen Versorgung der Verbraucher mit 24 V Gleichspannung bieten sich daher Kabel mit großem Querschnitt an. Werden die Leitungen nicht ausreichend dimensioniert, treten Spannungsabfälle auf, die zu einem Ausfall oder Reset der Steuerungen führen können. Große Kabelquerschnitte ziehen jedoch höhere Installationskosten nach sich. Als Alternative stehen hier DC/DC-Wandler zur Verfügung, die die Spannung auf langen Leitungen auffrischen.
Bei der Auswahl der Leitungsquerschnitte ist also nicht nur die zulässige Kabelerwärmung zu beachten. Die Verlustleistung auf der sekundärseitigen Versorgungsleitung erhöht sich mit zunehmendem Strom und steigender Leitungslänge linear. Als Beispiel sei eine 30 Meter entfernt gelegene Last angeführt, die mit 10 A versorgt werden soll. Dazu wurde ein Kupferkabel mit einem Querschnitt von 1,5 mm2 verlegt. Bei einer Ausgangsspannung der Stromversorgung von 24 V DC liegen nur knapp 17 V DC am Verbraucher an. Die Stromversorgungen von Phoenix Contact ermöglichen es nun, die Ausgangsspannung zu erhöhen. So können die Geräte der Produktfamilie Quint Power mit 24 V DC Nennausgangsspannung stufenlos von 18 bis 29,5 V DC eingestellt werden. Wird die Ausgangsspannung im zuvor genannten Beispiel auf 29,5 V justiert, erhält der Verbraucher immerhin noch 22 V DC.
In der Praxis kommt es allerdings häufig zu Spannungsabfällen, die sich nicht mehr durch eine Erhöhung der Ausgangsspannung auffangen lassen. In diesem Fall erweist sich der Einsatz mehrerer dezentraler Stromversorgungen als sinnvoll, die sich jeweils am Lastschwerpunkt befinden. Bei der Versorgung mit 230 V AC oder 400 V AC können Spannungsabfälle auf langen Leitungen aufgrund des geringeren Stroms vernachlässigt werden. Moderne Maschinen und Anlagen sind heute zumeist modular aufgebaut, um die einzelnen Funktionseinheiten autark testen und gemäß Anwenderwunsch flexibel zusammenstellen zu können. Statt der 24-V-Leitung wird beispielsweise ein dreiphasiges 400-V-Versorgungsnetz in der Maschine verlegt, die Stromversorgungen liefern die 24-V-Gleichspannung im dezentralen Schaltschrank. So lassen sich Spannungsabfälle aufgrund ausgedehnter Leitungen vermeiden.
In einigen Anwendungen ist es notwendig, den zentralen Schaltschrank abseits der Anlage in einem klimatisierten Raum aufzustellen. Andere Applikationen erfordern die Installation der 24-VDC-Stromversorgung in einem zentralen Schaltschrank, weil die berührgefährlichen 230 V AC oder 400 V AC nicht an leicht zugänglichen Maschinenteilen montiert sein sollen. DC/DC-Wandler wie der Mini-PS-12-24DC/24DC/1 von Phoenix Contact heben hier die Spannung am Ende der langen Leitungen auf den gewünschten Wert an. Sie korrigieren Eingangsspannungen von 10 bis 32 V DC auf eine geregelte 24-VDC-Ausgangsspannung. Wird der DC/DC-Wandler nah am Endverbraucher verbaut, gleicht er Leitungsverluste vollständig aus.
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