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Stromversorgungen im Anlagenbau

Raus aus dem Schaltschrank, ran an die Last

27. Juli 2020, 10:03 Uhr   |  Engelbert Hopf

Raus aus dem Schaltschrank, ran an die Last
© Puls

„On Machine“ – raus aus dem Schaltschrank, direkt ran an die Last – ist ein Trend im internationalen Anlagenbau, den Puls mit den IP54- bis IP67-geschützten, dezentral einsetzbaren Hutschienen-Netzteilen der ZeroCabinet unterstützt.

Für den dezentralen Einsatz außerhalb des Schaltschranks stellt Puls mit der ZeroCabinet-Produktfamilie ein- und dreiphasige Hutschienen-Netzteile vor, die sich dank hoher IP-Schutzgrade und anwendungsorientierter Features in Anlagen direkt vor Ort am Verbraucher installieren lassen.

Im internationalen Anlagenbau zeichnet sich zunehmend ein Trend ab, der im amerikanischen Sprachraum mit „On Machine“ charakterisiert wird«, erläutert Bernhard Erdl, Gründer und President von Puls, anlässlich der Vorstellung der neuen ZeroCabinet-Produktfamilie. »Konkret bedeutet das: Industrie-Stromversorgungen auf der Hutschiene wandern immer öfter aus dem Schaltschrank und werden direkt an der jeweiligen Maschine angebracht.«
Eigentlich, so Erdl, wollte er schon vor einigen Jahren auf die Entwicklung reagieren, aber der Versuch war zu produktorientiert, es fehlte ein passendes Gesamtkonzept. Das hat sich nun geändert. Puls bringt nun mit der ZeroCabinet-Baureihe einen ganzen Strauß von Industriestromversorgungen auf den Markt, die sich unter anderem aufgrund ihres hohen Schutzgrades von IP54 bis IP67 direkt vor Ort an der Maschine, direkt an der Last anbringen lassen. Wie bei Puls üblich, sind die Geräte in einer Vielzahl von Varianten ab Lager lieferbar und einfach in die jeweiligen Systeme zu integrieren.
Entwickelt wurde die neue Baureihe vom Puls-Team in Wien. Dort ging man bei der Produktentwicklung erstmals in der Puls-Historie nach dem Design-Thinking-Verfahren vor. Ist der Nutzen einer solchen Lösung wirklich groß genug? Im Anschluss daran wurden erste Prototypen direkt mit Nutzern diskutiert, und erst dann wurde das endgültige Produkt geschaffen. Neben der Montage auf der Hutschiene lassen sich die Geräte auch mit Schrauben in der Nähe der Last montieren.
Im klassischen Anlagenbau werden bislang Stromversorgungen in Schaltschränken an zentralen Punkten der Anlage untergebracht. Für die Versorgung der dezentral installierten Komponente im Feld müssen dann zum Teil sehr lange Kabel mit entsprechend großen Querschnitten verlegt werden. Da die langen Kabel Leitungsverluste verursachen, müssen die zentral installierten Stromversorgungen entsprechend überdimensioniert werden, um diese Verluste zu kompensieren.

Erdl_Bernhard
© Markt&Technik

Bernhard Erdl, Puls: »„On Machine“ ist ein Trend, der sich im internationalen Anlagenbau immer mehr durchsetzt. Mit der ZeroCabinet-Produktfamilie holen wir die Stromversorgung aus dem Schaltschrank und bringen sie direkt an die Maschine.«

»Der USP unseres ZeroCabinet-Konzepts steckt im robusten und leichten Aluminiumgehäuse«, erklärt Erdl. »Dank des hohen Wirkungsgrades unser Geräte von bis zu 95 Prozent können wir alle notwendigen Anforderungen einer solchen IP67-Lösung über das Gehäuse regeln.« So mussten die Entwickler in Wien keine Kompromisse beim Aufbau oder bei der Auswahl der für diese Stromversorgungen benötigten Komponenten eingehen. Auch der weite Arbeitstemperaturbereich von –25 bis +55 °C bei voller Ausgangsleistung, eine Leistungsminderung tritt dann beim Betrieb bis +70 °C ein, ermöglicht einen problemlosen Einsatz der Geräte in nahezu jeder Umgebung. Der hohe Wirkungsgrad erlaubt es auch, komplett auf einen Verguß (zur besseren Wärmeableitung) im Inneren der Stromversorgung zu verzichten. Nach Ablauf der langen Lebenszeit der Geräte ermöglicht das ein umweltfreundliches Recycling.
Puls‘ neue ZeroCabinet-Familie basiert auf einem modularen Plattformkonzept. Dessen Grundlage bilden ein- und dreiphasige Stromversorgungen mit Ausgangsleistungen von 300 oder 500 W. Alle Geräte dieser Baureihe liefern dauerhaft 120 Prozent Leistung (bei Umgebungstemperaturen von bis zu +45 °C). Für einen Zeitraum von 5 s sind die Geräte auch in der Lage, 200 Prozent Ausgangsleistung zu bieten. Auf dieser Plattform basieren verschiedenste Versionen mit zahlreichen Steckerkonfigurationen sowie optionalen Sicherungs- und Redundanzfunktionen.
So besitzen die Geräte der Basic-Serie einen Ausgang, für den verschiedene Steckverbinder wie etwa M12-L/-T/-A, 7/8-Zoll oder die Han-Q-Serie verfügbar sind. Zudem eignen sich die Basis-Geräte für eine flexible N+1-Parallelschaltung zur Erhöhung der Ausgangsleistung. Durch den Parallelbetrieb mehrerer identischer ZeroCabinet-Geräte kann der Anwender Leistungen bis in den kW-Bereich generieren. Steht die Betriebssicherheit einer Anlage im Fokus, lassen sich auch weitere ZeroCabinet-Geräte in Reserve installieren. Sie stellen dann den nötigen Laststrom zur Verfügung, wenn eine der anderen Stromversorgungen im System ausfällt.

Puls
© Puls

Dezentral einsetzbare Stromversorgungen wie die ZeroCabinet-Baureihe bieten gegenüber der klassischen Stromversorgungslösung im Schaltschrank nicht nur logistische, sondern auf Systemebene betrachtet auch deutliche Kostenvorteile.

Bislang einzigartig auf dem Markt ist nach Auskunft von Puls die ZeroCabinet-eFused-Serie. Sie verfügt über bis zu vier abgesicherte Ausgänge und ist ebenfalls mit verschiedenen Anschlussoptionen erhältlich. Aufgrund der eingebauten Strombegrenzung lassen sich mit diesen Geräten ganz einfach selektive Stromverteilungen und Absicherungen direkt im Feld realisieren. Konfiguration und Überwachung der Ausgänge erfolgt über IO-Link oder über das Human Machine Interface an der Gerätefront.
Im Fehlerfall schalten die Geräte der eFused-Serie selektiv nur die fehlerhaften Ausgänge ab und melden dies über IO-Link oder Output-Signal und das LED-Interface an der Gerätevorderseite. Aufgrund der integrierten aktiven Strombegrenzung werden alle anderen Ausgänge ohne Einschränkungen weiter mit Spannung versorgt. Wichtig ist das vor allem für sicherheitskritische Lasten; zugleich sorgt es für eine hohe Anlagenverfügbarkeit.
Darüber hinaus verfügen die Geräte über eine Selektivitätsfunktion, die einen priorisierten Schutz empfindlicher Lasten ermöglicht. Dabei hat Ausgang 1 die höchste Priorität, Ausgang 4 die niedrigste. Kommt es zur Überschreitung des Strombudgets, schaltet das Gerät zuerst die Ausgänge mit der niedrigsten Priorität ab. Gemäß dieser Priorität werden die Ausgänge auch in Schritten von 100 ms gestaffelt dann wieder eingeschaltet.
Dieser Funktionsumfang macht die Geräte der eFused-Serie damit zur All-in-One-Alternative zu Stromversorgungen, die entweder mit einem externen, elektronischen Vier-Kanal-Sicherungsmodul, vier Leitungsschutzschaltern oder vier externen Schmelzsicherungen abgesichert sind.

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