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»Smart Grid« einmal anders

Zwanzig Jahre Einschaltstrombegrenzer als Kostenkiller

24. Juli 2023, 9:12 Uhr | Oliver Walter, Camtec Power Supplies und Miriam Leunissen, Freie Fachjournalistin

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Deutliche Kostenersparnisse

Dabei schützt sie vor unkontrolliert hohen Einschaltströmen samt deren fatalen Folgen wie

unkontrolliert auslösende Sicherungsautomaten,
abbrennende Kontakte in Lichtschaltern,
verbrannte Relais-Kontakte bei Lastrelais, im Multiplexer und am Schütz,
die Überlastung der vorhandenen Leitungen (wodurch vorhandene Leitungsquerschnitte in alten Gebäuden oft deutlich besser mit den aktuellen Sicherheitsnormen in Einklang zu bringen sind) und
die Notwendigkeit zur Verwendung unnötig großer Querschnitte.

Fazit: Die geringere Anzahl an benötigten Sicherungen, der kleinere Verdrahtungsaufwand und die Reduktion an Kupferleitung durch den Einsatz von ESB-Geräten ermöglichen deutliche Kostenersparnisse. Für einen Tagungsraum von 300 qm mit normgerechter LED-Ausleuchtung sind dies schnell mehrere tausend Euro Kostenvorteil, bei zehn Prozent Investitionssumme für die benötigten ESBs.

Und was passiert, wenn der Planer versucht zu sparen, ohne ESBs zu verwenden? Dann ist es deutlich wahrscheinlicher, dass regelmäßig die Leitungsschutzschalter einer Anlage auslösen. Denn der Einschaltstrom von vielen an die Unterverteilung angeschlossenen LED-Netzteilen wird dann, sobald einige erschwerende Umstände hinzukommen, in Summe schnell so hoch, dass die Leitungsschutzschalter diesen nicht mehr abfangen können.

So kann ein Sicherungsautomat mit 16 A und Charakteristik Kurve B nur einen kurzen Stromimpuls von mindestens 48 A bis maximal 80 A aushalten. Diese Überstromkapazität ist zudem abhängig vom zeitlichen Verlauf des Stromimpulses und dessen Abschwächung über die Zeit. Bei vielen LED-Schaltnetzteilen treten bereits bei leistungsschwachen Geräten von 20 oder 40 W Einschaltströme von 40 bis 60 A auf. Verursacher sind primär die Eingangskondensatoren der Netzteile, die beim Starten der Geräte komplett entladen sind und beim Starten eines Schaltnetzteils zuerst aufgeladen werden, bevor das Netzteil seinen eigentlichen Startvorgang einleitet.

Gültig ist das nicht nur für das Lichtnetz mit seinen LED-Treibern, sondern für alle Schaltnetzteile. Deren Hersteller benutzen zwar Komponenten zur Unterdrückung des Einschaltimpulses in den Netzteilen, um dies zu unterbinden. Bei günstigen Geräten werden hierfür jedoch billige Thermistoren eingesetzt – sogenannte NTC-Widerstände. Diese Widerstände sollen als ohmsche Last einen hohen Einschaltimpuls verhindern. Ihre Wirkung ist jedoch begrenzt: Erhitzen sie sich, verringern sie unglücklicherweise ihren Innenwiderstand und begrenzen dadurch den Einschaltstrom immer schlechter, je heißer sie werden. Einfach zu erraten, was passiert, wenn man wirklich viele LED-Netzteile etwa in einer Lagerhalle anschließen möchte. Oder wenn Anlagen unter temporär heißen Hallendecken installiert sind.

Natürlich ließe sich das auch ohne ESBs in den Griff bekommen, indem der Planer massenhaft Leitungsschutzschalter einsetzt und mehr Leitungen verlegt. Oder alternativ, indem er die LED-Netzteile sequenziell zeitverzögert zuschalten lässt. Auch das ist teuer, sind dafür doch viele Lastrelais und eine eigene Steuerung vonnöten. Außerdem können die Kontakte der Lastrelais die immer noch hohen Einschaltströme häufig mittel- bis langfristig nicht aushalten, da sie bei jedem Einsatz ein klein wenig überlastet werden. So können die Kontakte entweder abbrennen und das Licht bleibt aus – oder aber sie verkleben durch den beim hohen Einschaltstrom und gleichzeitigem Schließen der Kontakte entstehenden Lichtbogen (was häufiger der Fall ist) und das Licht lässt sich nicht mehr ausschalten.

Dann doch besser smart und mit geschickt eingesetzten, separaten Einschaltstrombegrenzern auf der sicheren und langlebigen Seite sein und kostengünstig installieren – im Lichtnetz wie in anderen komplexen Anlagen.