19-Zoll-Schränke

Rack-Stromversorgungen auswählen

24. Mai 2022, 11:34 Uhr | Rodrigue Mao , Head of Product Management, Distrelec
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Rack-Stromversorgungen kommen für Prüfstände oder zur Speisung von Messgeräten oder bei Servern in 19-Zoll-Schränken zum Einsatz. Bei der Konfiguration eines Racks müssen Anwender also zwingend auch an die Stromversorgung denken.

Rack-Stromversorgungen liefern aus einem Versorgungsnetz die für andere Geräte oder für Prüfverfahren erforderliche elektrische Leistung, sofern die installierten Geräte keine eigene Stromversorgung haben. Der Einbau in einem 19-Zoll-Schrank hat den Vorteil, dass die Messapparatur kompakt gehalten wird. Mehrere Stromversorgungen lassen sich auch sehr leicht stapeln, sodass entweder mehrere Spannungen, hohe Ströme oder verschiedene Programmläufe zur Verfügung stehen.

DIN-Schienen-Stromversorgungen sind ebenfalls in Racks zu finden, denn sie sind vielseitig, effizient und kompakt. Diese Art von Stromversorgungen sind im Übrigen in jeder Art Schaltschrank sehr verbreitet, denn die Verdrahtung und Befestigung auf der standardisierten 35-mm-DIN-Schiene. Auch Hutschiene genannt, birgt viele Vorteile. Das Angebot an Netzgeräten für die Hutschiene ist riesengroß, ein- und dreiphasige, mit und ohne aktive Kühlung und in allen Leistungsklassen.

Programmierbare Rackmount-Netzteile werden überwiegend in Prüfständen eingesetzt, oftmals gemeinsam mit elektronischen Lasten und einer aufwendigen Messtechnik. Im Rack vereint sich dann oft ein komplettes Mess- und Prüfsystem auf engem Raum, manchmal sogar auf Rollen. Bei der Auswahl des Netzteils für ein Prüfsystem sind einige Parameter zu beachten.

Gesamtgröße des Racks

Bevor man sich für eine Größe entscheiden, sind alle Geräte zu berücksichtigen, die in das Rack einzubauen sind, und – wenn möglich – zusätzlichen Platz für eine spätere Erweiterung vorsehen. Es ist nur sicherzustellen, dass die einzubauenden Testgeräte den Normen entsprechen. Es gibt verschiedene Arten von Rack-Montagegeräten, einige sind bodenstehend, andere kompakt. Rack-Gehäuse sind vielseitig und bieten Lösungen für unterschiedliche Anwendungen.

Das Standard-Rack misst 19 Zoll Breite und 42 HE, wobei eine Höheneinheit (HE) 1,752 Zoll entspricht. Aber es gibt auch andere gängige Höhen für 19-Zoll-Schränke und Rack-Gehäuse wie 45 HE und 48 HE, mit maßgeschneiderten Optionen bis zu 58 HE. Die Breite variiert normalerweise zwischen 19 Zoll und 24 Zoll, also 45 cm und 60 cm. Es sind auch breitere Gehäuse erhältlich, um die Verkabelung unterzubringen, ohne die Luftzirkulation zu behindern. Dies ist besonders wichtig, wenn das zu entwerfende System in einer Umgebung betrieben werden soll, in der es keine Temperaturregelung gibt.

Die Tragfähigkeit des Racks gibt an, wie viel Gesamtgewicht es sicher tragen kann. Dazu sind die Gewichte aller Geräte zu addieren, die in das Rack einzubauen sind – zuzüglich eines Sicherheitsfaktors. Soll der Schrank auch mobil zu nutzen sein, ist darauf zu achten, dass das maximal zulässige Gewicht je nach dynamischer oder statischer Belastung unterschiedlich sein kann.

Außerdem muss man sich vergewissern, dass die Tiefe des Racks ausreicht, um alle Geräte und die Verkabelung unterzubringen. Zu berücksichtigen sind auch die Mindestbiegeradien der verwendeten Kabel und die Tiefe der Steckverbinder. Bei Kabeln besteht die Gefahr von Ermüdungsbrüchen, wenn sie in einem allzu geringen Radius verlegt werden.

Kühlung und Temperatur

Es ist wichtig, ein Netzteil ohne Lüfter oder Zwangsklimatisierung zu wählen. Der Grund dafür ist, dass es schwierig sein kann, es dann in einem Reinraum zu betreiben oder ein potenzielles Problem zu erkennen. Der Standard für den Betriebstemperaturbereich ist mindestens einzuhalten, um zu überprüfen, ob das Netzteil geeignet ist.

Da DIN-Schienen oft klein sind, werden die Systeme häufig auf die Rückwand montiert, die sie vor rauen Umgebungsbedingungen schützt. Selbst wenn ein solches Vorgehen nicht zu dazu führt, dass das Netzteil ausfällt, kann es dessen Lebensdauer verkürzen, insbesondere wenn es überhitzt. Daher sind viele AC/DC-Stromquellen so konzipiert, dass sie vor widrigen Umgebungsbedingungen, Kühlung, Bewegung des Systems und das Kabelmanagement schützen.

Elektrischer Schutz

Auf DIN-Schienen montierte Stromversorgungen sind so konzipiert, dass sie eine Zeit lang sicher arbeiten, ohne sie überwachen zu müssen. Allerdings kann jedes Gerät jederzeit ausfallen. Sowohl die eingehende Netzversorgung als auch die von ihnen versorgte Last können Schäden verursachen. Um eine potenziell gefährliche Situation zu vermeiden, ist sicherzustellen, dass die Stromversorgung vollständig gegen Kurzschluss, Überlast, Überhitzung und Überspannung gesichert ist.

Alle Netzteile müssen die internationale Sicherheitsnorm IEC 60950-1 für IT- und Industriegeräte erfüllen. Die Isolationsprüfung wird normalerweise mit zwei Spannungen durchgeführt: 3 kV (AC) und 4 kV (AC). Dies bedeutet, dass das Gerät einen Eingangs-zu-Ausgangs-Isolationstest mit 3 kV bestehen muss, um die Anforderungen zu erfüllen. Diese Prüfung wird auch von der Norm IEC 61010 gefordert, die sich auf Prüf- und Messgeräte bezieht.

Elektrische Parameter

Der Wirkungsgrad des Netzteils sollte so hoch wie möglich sein, um Energieverluste zu minimieren und um mit Konvektionskühlung auszukommen. Geräte mit der »80 Plus«-Zertifizierung haben bei 20, 50 und 100 Prozent Last jeweils einen Wirkungsgrad über 80 Prozent. Bei Volllast würde ein 500-W-Netzteil mit 80-Plus-Zertifizierung maximal 625 W aufnehmen. Die meisten der heute auf dem Markt erhältlichen Netzteile erfüllen dies. Um die Wärmeabgabe zu reduzieren, sollte man Netzteile mit einer Leerlaufleistung von unter 0,1 W einsetzen.

Besonders in Test- oder Entwicklungssystemen ist die Genauigkeit der ausgegebenen Gleichspannung entscheidend. Um eine korrekte und einfache Anwendung zu gewährleisten, ist sie von Gleichstromversorgungen abhängig. Schwankungen der Netzspannung, Spannungsspitzen und andere primärseitige Störungen können je nach Bedarf geglättet und gefiltert werden. Einfache Netzgeräte haben nur eine einfache Regelung, während hochwertige Stromversorgungen eine sehr gut stabilisierte Ausgangsspannung und auch Filter gegen Netzstörungen haben. Wer sicher gehen will, der setzt redundante Stromversorgungen ein, die mit einem speziellen Redundanz-Modul gekoppelt werden.

Um die Sicherheit des Produkts zu gewährleisten, sind die RND-Netzteile gegen Überspannung und Überstrom geschützt und bieten oft eine Kühlung durch freie Luftkonvektion.


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