Mehr Leistung, weniger Platz
Schukat: Neue Hutschienenserien von Mean Well
Mit den Serien XDR-E und XTR bringt Mean Well eine neue Generation kompakter Hutschienen-Netzteile auf den Markt. Hoher Wirkungsgrad, Peak Power und flexible Anschlussoptionen erleichtern die Integration; ideal für platzkritische Anwendungen in der Industrie.
Seit 1982 entwickelt und produziert Mean Well standardisierte Stromversorgungen und hat sich als Marktführer etabliert. Mit der DR-45 Serie hat der Hersteller im Jahr 2000 erstmals hutschienenmontierte Schaltnetzteile in sein Portfolio aufgenommen. Über die Produktgenerationen hinweg konnte der Wirkungsgrad deutlich gesteigert und immer schlankere Bauformen realisiert werden. Die Tragschienennetzteile der letzten Generation, die Serien SDR, NDR, TDR und WDR, haben sich in den vergangenen Jahren in hohen Stückzahlen verkauft und sind in Schaltschränken der unterschiedlichsten Endanwendungen weltweit im Einsatz. Mit den einphasigen Serien XDR-E und den dreiphasigen XTR bringt der Hersteller nun eine neue und nochmals deutlich verbesserte Hutschienengeneration auf den Markt. Eine weitere angekündigte Neuheit sind die XDR-Premiumserien. Je nach Modell werden sie erstmalig eine integrierte Modbus-Schnittstelle bieten und die Fähigkeit besitzen, kurzzeitig das Sechsfache des Nennstroms abzurufen um im Fehlerfall nachgelagerte Leitungsschutzschalter im Sekundärkreis sicher auszulösen. Die XDR-Premiumserien befinden sich noch in der Entwicklung und werden voraussichtlich im 4. Quartal 2025 verfügbar sein.
Kontinuierliche Verbesserungen von Wirkungsgrad und Baugröße
Durch immer modernere Topologien konnte Mean Well den Wirkungsgrad der Hutschienennetzteile permanent und deutlich steigern. So konnte beim XDR-480E-48 im Vergleich mit dem Premium-Vorgängermodel SDR-480-48 eine Verringerung der Verlustleistung um mehr als 34 % bei einem um 2 % erhöhten Wirkungsgrad erreicht werden. Gegenüber dem NDR-480-48 ist die Verlustleistung bei einer Wirkungsgradsteigerung um 3,5 % sogar um über 48 % geringer. Das reduziert die Eigenerwärmung deutlich und erhöht somit Zuverlässigkeit, Sicherheit und Betriebserwartung der Netzteile. Der hohe Wirkungsgrad von bis zu 96 % ermöglicht eine erhöhte Leistungsdichte und reduzierte Abmessungen über die komplette XDR-E- und XTR-Serien. Dadurch können die Geräte trotz zusätzlicher Funktionen in deutlich schlankeren Gehäusen als die Vorgängermodelle untergebracht werden. Mit nur 48 mm ist das XDR-480E um knapp 44 % schmaler als sein 85,5 mm breiter Vorgänger SDR-480. Mit der ebenfalls leicht reduzierten Einbautiefe setzt der Hersteller neue Maßstäbe und spart mit seinen Produkten teuren Platz in den beengten Schaltschränken ein.
Produktperformance aufgezeigt am XTR-480
Nicht nur mit ihrer kompakten Bauform können die neuen Geräte punkten. Sie überzeugen auch bei schwierigen und dynamischen Lasten mit einer hohen Performance. Gerade in der Automatisierung spielen beispielsweise Anlaufströme von Motoren eine große Rolle. Um eine Überdimensionierung der Netzteile und somit Kosten zu vermeiden, bieten die neuen Mean-Well-Netzteile mit ihrer „Peak Power“-Funktion eine großzügige Leistungsreserve. Diese maximale Spitzenleistung von 200 % des Nennstroms ist bis zu fünf Sekunden lang abrufbar, bevor die Netzteile in eine Konstantstrombegrenzung gehen. Nach einer sich errechnenden „Cool Down“-Periode, in der natürlich weiterhin Strom geliefert wird, kann dann wieder eine Peak-Leistung zur Verfügung gestellt werden (Abb 1). Somit ist ein Design-In eines überdimensionierten leistungsstärkeren Netzteils zur Abdeckung von zeitlich begrenzten Spitzenlasten nicht mehr nötig, wodurch Platz und Geld gespart werden können. Neben der Konstantstrombegrenzung als Überlastschutz bietet das XTR-480 zudem integrierte Schutzschaltungen gegen Überhitzung und Überspannung.
Zuverlässige Stromversorgung
Sowohl die Nominalleistung als auch die Leistungsreserve stehen bei erhöhten Umgebungstemperaturen bis 60 °C im komplett lüfterfreien Gerät bei reiner Konvektionskühlung zur Verfügung. Erst ab Temperaturen über 60 °C bis maximal 85 °C ist ein thermisches Derating zu berücksichtigen. Darum eignen sich die Geräte auch für anspruchsvolle Anwendungen, bei denen mit höheren Betriebstemperaturen zu rechnen ist. Bei Anwendungen mit zu erwartenden extrem niedrigen Temperaturen startet das XTR-480 problemlos und versorgt angeschlossene Verbraucher sicher bis zu einer Umgebungstemperatur von -40 °C. Eine bereits im Standard aufgebrachte Verlackung der Elektronik bietet zusätzlichen Schutz gegen Feuchtigkeit und Schmutz.
Wie zuvor beschrieben, sind im Betrieb mit E-Motoren der Anlaufstrom und die Leistungsreserve zu berücksichtigen. Wird ein angeschlossener Motor jedoch gebremst und geht in den Generatorbetrieb über, induziert er eine Rückspeisung. Im schlimmsten Fall können dadurch angeschlossene Stromversorgungen beschädigt werden. Aus diesem Grund ist im Ausgangskreis des XTR-480 eine OR-ing-MOSFET-Schaltung verbaut, die die Netzteile schützt beziehungsweise bei zu hoher Rückspeisung automatisch abschaltet (sh. Abb. 2).
Gerade in industrieller Umgebung mit angeschlossenen großen Motoren oder schaltenden Verbrauchern kann die Netzversorgung durch Transienten und möglicherweise durch kurzzeitige Spannungseinbrüche beeinträchtigt werden sein. Deshalb ist das Gerät entsprechend geschützt und gemäß den EMV-Normen EN61000-4-4/4-5 auf Surge- und Burst-Impulse bis zu 4 kV geprüft. Um kurzzeitige Versorgungslücken und Spannungseinbrüche aus dem Niederspannungsnetz auszugleichen, bietet das XTR-480 bis zu 20 ms Haltezeit. Sind längere Haltezeiten oder sogar eine USV-Funktionalität gewünscht, lässt sich dies bei 24 V mit den passenden Mean-Well-Peripheriegeräten wie den Puffermodulen der DBUF-Serien oder den USV-Modulen der DUPS-Serien realisieren.
Flexibilität vereinfacht die Integration in Endsysteme
Werden in einer Anlage hohe Leistungen und eine Vielzahl von Netzteilen benötigt, sind die neuen Hutschienenserien auch dafür eine zuverlässige Lösung. Die XDR-E- und XTR-Serien verfügen ab den 480-W-Varianten über eine Parallelfunktion. So können die Geräte der XTR-960-Serie beispielsweise im Parellelverbund mit einer Gesamtleistung von bis zu 3840 Watt betrieben werden. Sowohl ein Redundanz- als auch ein Parallelbetrieb zur reinen Leistungserhöhung ist möglich. Der sehr geringe Einschaltstrom von unter 10 A bei den XTR-Typen ermöglicht es, eine hohe Anzahl von Netzteilen an einem Standard-Sicherungsautomaten zu betreiben, ohne dass dieser bei einer gemeinsamen Zuschaltung ans Versorgungsnetz der Sicherungsautomat durch zu hohe Einschaltströme ungewollt auslöst. Die Berücksichtigung von Einschaltstrombegrenzern oder eine stärkere Auslegung des Leitungsschutzschalters beziehungsweise der Verkabelung ist somit nicht erforderlich.
Neben den Kernanforderungen in Bezug auf Sicherheit und Zuverlässigkeit steht bei modernen Systemen selbstverständlich auch immer eine flexible Steuerung und Überwachung der Anwendung im Fokus. Dafür bieten die Serien eine optionale Betriebsüberwachung durch einen potenzialfreien DC/OK-Kontakt sowie eine Remote-Funktion zum Schalten des Netzteils ab 480 Watt. Die hohe Flexibilität der Serien zeigt sich aber nicht nur im Betrieb, sondern auch schon bei der Montage verschiedenen Ausführungen. Während die XDR-E-Serien mit den bekannten und bewährten Schraubklemmen ausgeliefert werden, stehen bei den XTR-Serien je nach Präferenz des Integrators oder den Systemanforderungen verschiedene Optionen zur Verfügung. Neben Schraubklemmen werden im Standard als Anschlussvariante auch Varianten mit Hebelklemmen oder Push-In-Klemmen für die schnelle und werkzeuglose Montage mit starren Leitern beziehungsweise Leitern mit Aderendhülsen angeboten (Abb 3). Wer auch bei einphasigen Hutschienennetzteilen Hebelklemmen oder Push-In-Klemmen bevorzugt, wird mit XDR-Serien zufrieden sein, die im Laufe des vierten Quartals 2025 auf den Markt kommen und diese Option bieten werden.
Weltweiter Einsatz
Mit einem Eingangsspannungsbereich von 85 VAC bis 264 VAC bei den einphasigen XDR-E-Typen sowie 320 VAC bis 600 VAC bei den dreiphasigen XTR-Typen und dank integrierter aktiver Leistungsfaktorkorrektur sind die neuen Hutschienennetzteile für den weltweiten Einsatz geeignet. Umfassende internationale Approbationen wie EN, IEC, CSA, UL, RCM, AS/NZS, BSMI, CCC und EAC unterstreichen diesen Ansatz. Die breitgefächerte Sicherheitszertifizierung nach IEC/UL/EN 61010 für Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte, nach IEC/EN 61558-1/2-16 für die Sicherheit von Transformatoren und Schaltnetzteilen sowie nach IEC/EN 62368-1 für elektronische Einrichtungen im Bereich Informations- und Telekommunikationstechnik zeigt die Nutzbarkeit in verschiedenen Branchen. Die Geräte erfüllen zudem die Kriterien für den Betrieb bis zu einer Betriebshöhe von 5000 Metern der Überspannungskategorie II beziehungsweise bis zu einer Betriebshöhe von 2000 Metern der Überspannungskategorie III.
Erhältlich sind die neuen Hutschienenserien mit den Standardausgangsspannungen von 12 VDC bis 48 VDC, wobei die Ausgangsspannungen trimmbar sind. Somit lassen sich beispielsweise Spannungsabfälle auf der DC-Leitung kompensieren oder anwenderspezifische Betriebsspannungen realisieren. Auf Anfrage ist auch eine ab Werk voreingestellte, vom Standard abweichende Ausgangsspannung möglich. Die XDR-E-Serien wurden als einphasige Economy-Serien konzipiert, die hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit, Sicherheit und Flexibilität erfüllen. Sie sind im Leistungsbereich von 75 Watt bis 960 Watt verfügbar. Für Anwendungen, die noch höhere Flexibilität benötigen, beispielsweise durch eine digitale Schnittstelle, stehen mit den Premium-XDR-Serien weitere Optionen zur Verfügung. Für den Drehstrombetrieb gibt es mit den 240 Watt bis 960 Watt starken XTR-Serien auch 3-Phasen-Geräte, die sich optional auch mit nur zwei Phasen betreiben lassen. Diese Geräte unterstützen einen Wechselspannungseingangsbereich von 320 VAC bis 600 VAC und lassen sich zudem in Gleichspannungsnetzen (DC-Grids) mit 450 VDC bis 800 VDC betreiben.
Außer dank ihrer technischen Aspekte sind diese neuen Hutschienennetzteile von Mean Well auch kommerziell mehr als wettbewerbsfähig. Dem Hersteller ist es erneut gelungen, die Produktionskosten für diese Netzteile gegenüber den früheren Serien zu senken. In Kombination mit den Vorteilen des Distributors Schukat – technische Expertise, umfassende Beratung durch ein spezialisiertes Vertriebsteam und hohe Verfügbarkeit auch bei großem kurzfristigen Bedarf – sind die Kunden gut für zukünftige Anforderungen gerüstet.
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