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DC/DC-Wandler

Von der Schiene in Raue Gewässer

14. Mai 2021, 10:23 Uhr | Von Axel Schütz

Wandler die den harten Bahnnormen EN 50155 sowie EN 61373 entsprechen, können sich aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften und Features auch für Einsätze in anderen rauen Einsatzgebieten wie etwa der Schifffahrt empfehlen.

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Weltweit werden 90 Prozent des Warenverkehrs mit Seeschiffen bewerkstelligt. Auf den sieben Weltmeeren sind über 90.000 Schiffe verschiedenster Art und Größe unterwegs: Fracht- und Containerschiffe, Öl-, Gas- und Chemietanker, Offshore-Versorgungsschiffe, Fähren, Schlepper oder Kreuzfahrtschiffe. Eine Gemeinsamkeit haben sie alle: in praktisch jedem Schiff sammelt sich im untersten Raum Wasser. Bei Holzschiffen handelt es sich dabei um eingedrungenes Leckwasser.

Im Fall moderner Schiffe kann es sich auch um Kondenswasser handeln, welches durch Klimaanlagen entsteht. Dieses angesammelte Wasser nennt man Bilgewasser. Als Bilge wird der unterste Raum auf einem Schiff bezeichnet, der direkt oberhalb der Schiffsplanken oder oberhalb des Kiels liegt. Dieses Wasser wird über Bord gepumpt. Eine Vorstellung, bei der sich dem neutralen Beobachter reflexartig die Nackenhaare aufstellen mögen. Wie kann man schmutziges Wasser über Bord pumpen? Ist dort nicht Öl enthalten? Diese Reaktion und die damit einhergehenden Fragen sind legitim.

Weniger Öl im Ozean dank deutscher Innovation

Zur allgemeinen Beruhigung, das Wasser wird gereinigt, bevor es von Bord geht. Bei dieser maritimen und mobilen Problemstellung tritt die Firma Deckma Hamburg auf den Plan. Ihr Spezialgebiet sind Öl-in-Wasser-Messungen zur Überwachung und Begrenzung ölhaltiger Abwässer in der Seefahrt und in der Industrie.

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Im ersten Schritt wird das Bilgewasser in einen Separator geleitet. Dieser arbeitet nach dem Zentrifugen-Prinzip. Durch die extrem hohe Drehzahl der Trommel werden Feststoffe oder Flüssigkeiten höherer Dichte, etwa Schweröl, von Flüssigkeiten geringerer Dichte (Wasser) getrennt. Solche Separatoren werden auf der ganzen Welt hergestellt. Je nach Einsatzgebiet müssen diese mit unterschiedlichsten Spannungen versorgt werden. Hier können Wechsel- oder Gleichspannungen in einem Bereich von 24 bis 230 V auftreten.

Um all diese verschiedenen Spannungen abzudecken, wurde für diese Anwendung ein universell einsetzbares Netzteil entwickelt. Dieses Schaltnetzteil generiert eine Gleichspannung von 24 V (DC), welche die Messeinheit benötigt. Um die Spannung von neun bis 36 V(DC) auf galvanisch getrennte, stabile 5 V (DC) umzuwandeln, kommt der verstärkte TMR 3-2411WIR DC-DC-Wandler von Traco Power zum Einsatz.

Im Anschluss kommt ein Öl-in-Wasser-Monitor zum Einsatz. Eine Probe der gereinigten Flüssigkeit wird in die Messeinheit OMD 2008 EV FC MCU geleitet. Diese ist auf die Festwerte 5, 10 oder 15 ppm (Parts per Million) eichbar. Durchströmendes Wasser wird mit einem optischen Sensor (Reflex-Lichttaster) bestrahlt. Während feste Partikel das Licht absorbieren, führt sauberes Wasser zu einer diffusen Reflexion. In Abhängigkeit vom gewünschten Festwert, zum Beispiel 15 ppm, reagiert der Monitor.

Bei Überschreitung des Grenzwerts wechselt die LED auf der Frontseite von blinkendem Grün zu dauerhaftem Rot. Zudem wird ein Relais aktiviert und der Ausgang kann entsprechend ausgelesen werden. Als Teil eines Regelsystems gibt die Messeinheit eine Rückmeldung an den Separator und es erfolgt eine Nachjustierung mit der Vorgabe, den vorgegebenen Wert (15 ppm) zu realisieren.

Die Öl-in-Wasser-Monitor Lösung von Deckma Hamburg bietet dem Anwender viele Vorteile: Eine robuste Konstruktion, die einfache Installation und Bedienung, geringer Wartungsaufwand sowie eine hohe Zuverlässigkeit. Genau diese Eigenschaften müssen auch die in der Lösung von Deckma Hamburg eingesetzten elektronischen Komponenten erfüllen. All diese Eigenschaften (Robustheit, einfache Bedienung, Langlebigkeit, Zuverlässigkeit) findet man bei elektronischen Komponenten, welche für Bahnanwendungen zugelassen sind. Natürlich gilt das auch für die DC/DC-Wandler.

Hier schließt sich nun der Kreis. Dem neutralen Beobachter, welcher sich zu Beginn die Frage stellt hat »Warum wird ein Bahnwandler in einer Nicht-Bahnanwendung verbaut?«, stellt sich auf den zweiten Blick ein anderes Bild dar.

Sofort zeichnen sich weitere Bereiche ab, in denen es durchaus »rau« zugehen kann:
➔ Warenlager mit automatisierten Kommissionieranlagen und fahrerlosen Transportsystemen.
➔ Industrielle Kettenfahrzeuge, welche auf Mülldeponien, Baustellen oder Kompostieranlagen Materialien (z.B. Steine, Holz) zerkleinern.
➔ Die neue Zugspitz-Seilbahn, die seit 2017 in der Stunde bis zu 580 Menschen auf Deutschlands höchsten Berg befördert.

An jedes verbaute Bauteil – in diesen Anwendungsfeldern – wird den Parametern Temperatur, Schwingen und Stöße sowie relative Luftfeuchtigkeit besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Weitere wichtige Punkte sind: Die absolute Zuverlässigkeit und Sicherheit.

Die »Bahntauglichkeit« ist in zwei zentralen Normen gebündelt: Der EN 61373 (für Schock- und Vibration) und der EN 50155 (u.a. Spannungsschwankungen, Temperatursprünge, relative Luftfeuchtigkeit).

Mit seinen Bahn-DC/DC-Konvertern deckt Traco einen Leistungsbereich von drei bis 300 Watt ab. Es sind Module mit ultraweiten 12:1-Eingängen von neun bis 75 V (DC) oder 14 bis 160 V (DC) lieferbar. Anforderungen hinsichtlich des Brandschutzes sind in der Norm EN 45545-2 zusammengefasst. Einsetzbar sind die Wandler im Arbeitstemperaturbereich von -40 bis +90 °C. Ihre Produktgewährleistung beträgt drei Jahre.

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