Wenn ein Hersteller einen neuen Standard am Markt etablieren möchte, muss er seinen Kunden die Vorzüge deutlich machen können: Platzersparnis, Reduzierung der Installationszeit und integrierte Potentialverteilung sind Argumente, für die der Anlagenbauer stets ein offenes Ohr hat. In der Praxis wird der Schutz von Anlagen und Verbrauchern immer nach dem gleichen Schema konzipiert (Bild 2). Die Anzahl der zu schützenden Verbraucher oder Verbrauchergruppen variiert jedoch von Anlage zu Anlage. Der Standardaufbau ist primärseitig in der Regel mit 230 bis 400V AC ausgestattet. Über 24VDC-Schaltnetzteile, die in den meisten Fällen mit 10 bis 40A dimensioniert werden, werden die verschiedenen Sensoren und Aktoren eingespeist. In Großanlagen werden auch mehrere Netzteile verbaut, um die erforderliche Energie bereitzustellen. Schließlich soll eine Anlage nach Möglichkeit ohne Unterbrechung laufen. Mit eingeplanten Reserven zwischen 20 und 50% werden künftige Anlagenerweiterungen bereits in der Planungsphase berücksichtigt. Diese Reserven dienen auch dem Schutz im Fehlerfall, nur so können entsprechend hohe Auslöseströme fließen. Hier kommen z.B. thermomagnetische Schutzschalter zum Einsatz, die im Fehlerfall sofort auslösen. Die anderen Anlagenteile laufen dann störungsfrei weiter.
Andere Anlagenteile vor dem Stillstand schützen
Die Absicherung besteht aus mehreren Kanälen, welche die Verbraucher in der Anlage schützen. Um eine selektive Absicherung aufzubauen, werden einzelne Geräte meist separat geschützt. Allerdings werden – wohl aus wirtschaftlichen Erwägungen heraus – Gerätegruppen auch gemeinsam abgesichert. Das macht aus Anlagensicht durchaus Sinn – wenn der Betrieb der einzelnen Verbraucher in der Gruppe voneinander abhängig ist. Der Nennstrom der Geräte sollte etwa auf demselben Niveau liegen, damit ein geeigneter Schutzschalter ausgewählt werden kann. Fällt ein Gerät in der Gruppe aus, kommt es zur Abschaltung der Gruppe. Andere Gruppen arbeiten ohne Unterbrechung weiter. Die thermomagnetischen Geräteschutzschalter lösen im Fall einer Überlast mechanisch mit Hilfe eines Bimetalls verzögert aus. Dabei wird von einer thermischen Abschaltung gesprochen. Kommt es im Fehlerfall zu einem Kurzschluss, erfolgt mittels einer Magnetspule eine sofortige Abschaltung des geschützten Gerätes oder sogar des Anlagenbereichs, um weitere Bereiche vor dem Stillstand zu schützen. Es werden drei unterschiedliche Kennlinien angeboten, die auf unterschiedliche Verbraucher abgestimmt sind. Jeder Geräteschutzschalter bietet einen potenzialfreien Wechslerkontakt und trennt den Schutzpfad galvanisch – bei manueller Abschaltung sowie im Fehlerfall.
Kennlinien für unterschiedliche Verbraucher
Drei Kennlinien bieten für unterschiedliche Verbraucher den passenden Schutz:
- Die flinke F1-Kennlinie dient dem Schutz von Geräten mit geringem Einschaltstrom.
- Die SFB-Kennlinie ist eine optimierte C-Kennlinie, die zum Schutz von Geräten mit höherem Einschaltstrom konzipiert wurde. Diese Kennlinie wurde entwickelt, um den fließenden Fehlerstrom zu verringern und längere Leitungswege zu ermöglichen – und dennoch für eine sichere Auslösung zu sorgen.
- Die mittelträge M1-Kennlinie sorgt für eine noch trägere Auslösung, sie wird bei Geräten mit lang anhaltenden hohen Einschalt-strömen eingesetzt.
Mit den neuen Geräteschutzschalter-Boards bietet Phoenix Contact nun eine Lösung für den Serienmaschinenbau und die Prozesstechnik (Bild 3). Die Boards sind kompatibel mit den neuen thermomagnetischen Geräteschutzschaltern der Produktfamilie CB. Über eine zentrale Einspeisung von bis zu 60A wird das Board ohne großen Aufwand eingespeist. Dank der Leiterbahnen kann auf eine Brückung verzichtet werden. Zunächst werden drei Varianten angeboten – mit 4, 8 und 12 Kanälen. Dabei handelt es sich um Platinen-Lösungen, die für die Aufnahme der thermomagnetischen Geräteschutzschalter vorgesehen sind. Somit werden vier bis zwölf Kanäle vor den Folgen von Überlast- und Kurzschlussströmen geschützt. Hinter den geschützten Ausgängen der Schutzschalter befinden sich steckbare Platinen-Klemmen mit Push-in-Anschlusstechnik – damit kann die Installationszeit erheblich reduziert werden. Je Schutzpfad gibt es fünf Anschlussklemmen für den geschützten Plus-Pol sowie fünf für den Minus-Pol. Auf diese Weise erfolgt eine schnelle und unkomplizierte Potenzialverteilung. Jeder Schutzpfad bietet somit die Möglichkeit, eine Gruppe von fünf Verbrauchern mit Plus und Minus zu versorgen, ohne dabei Klemmstützpunkte zu setzen.
Serienschaltanlagen werden weiter standardisiert
Mithilfe der integrierten Gruppensignalisierung werden alle Schutzschalter überwacht. Wird ein Schutzschalter im Falle eines Fehlers ausgelöst, wird der Signalkreis unterbrochen und eine Meldung kann weiterverarbeitet werden. Die Gruppen lassen sich zur schnelleren Fehlerlokalisierung in zwei gleichgroße Signalgruppen aufteilen. Werden anstelle der sonst üblichen Technik nun Geräteschutzschalter-Boards eingesetzt, spart man durch die geringe Baubreite viel Platz. Außerdem wird deutlich weniger Zubehör und Installationszeit benötigt, um die Verbraucher einer Maschine zu schützen. Die Anpassung der einzelnen Strompfade ist schnell umgesetzt – der Schutzschalter wird einfach gezogen und durch den passenden Stromwert und durch die Kennlinie ersetzt. Serienschaltanlagen können noch einfacher und weiter standardisiert werden. Phoenix Contact bietet mit den Geräteschutzschalter-Boards eine Systemlösung, die auf unterschiedliche Applikationen zugeschnitten werden kann (Bild 4). Auch die Kanalzahl und die Umsetzung der Fernmeldung kann nach Belieben angepasst werden. Die erstellten Boards können jederzeit als Standardartikel bestellt werden.
