Stromversorgung -

Applikationsspezifische Netzgeräte Stromversorgung ­maßgeschneidert

Bei Stromversorgungen gibt es keine eierlegende Wollmichsau – zu unterschiedlich sind die Anforderungen an Leistung, Bauform, Zertifizierungen und Bussysteme. In vielen Fällen ist deshalb ein maßgeschneidertes Gerät praxisgerechter und effizienter als eine Standardlösung.

Das AS-Interface (ASi) hat sich als einfache und kostengünstige Verdrahtungstechnik für Sensoren und Aktoren in vielen Bereichen durchgesetzt, vor allem weil Stromversorgung und Datenkommunikation über ein einziges Flachkabel laufen ( Bild 1). Bei einigen Anwendungen stößt der aktuelle Standard ASi-3 inzwischen jedoch an seine Grenzen. Neben lediglich 4 Bit Prozessdaten pro Slave bedeutet auch die Zykluszeit von 10 ms beim Vollausbau mit 62 Teilnehmern oft eine Einschränkung. Außerdem steht pro angeschlossenem Modul nur 1 Bit für Diagnosemeldungen zur Verfügung. Im Hinblick auf Industrie 4.0 war deshalb eine Weiterentwicklung notwendig.

Mit dem neuen Standard ASi-5 wurden die Weichen für die nächste Stufe der Digitalisierung gestellt: Es lassen sich mehr Daten übertragen, mehr Teilnehmer anschließen und die Datenbreite vervierfacht sich. Gleichzeitig sinkt die Zykluszeit auf 1,2 ms (bei 24 Teilnehmern) und die maximale Leitungslänge verdoppelt sich auf 200 m pro Strang. Zudem bietet ASi-5 im Vergleich zum bisherigen Standard eine deutlich erweiterte Diagnose. Hierzu stehen azyklische Dienste zur Verfügung sowie ein zusätzlicher Diagnosekanal parallel zu den Prozessdaten, womit sich ASi-5 unter anderem für die vorausschauende Wartung (Predictive Main­tenance) eignet. Zudem ist die Einbindung von IO-Link einfach zu realisieren, und bestehende ASi-3-Komponenten lassen sich weiter nutzen.

Primärschaltregler für den neuen ASi-Standard

Auch der neue ASi-Standard benötigt Stromversorgungen, die auf seine Anforderungen abgestimmt, also ASi-5-konform sind. Jeder Strang erfordert ein Netzteil mit 30,5 VDC Ausgangsspannung und Datenentkopplung, um Energie und modulierte Signale störungsfrei auf einer Leitung zu übertragen. Der Stromversorgungsspezialist Frei hat frühzeitig reagiert und kann so als einer der ersten Hersteller passende Stromversorgungen anbieten ( Bild 2 ). Die neuen Primärschaltregler enthalten sowohl Filter für ASi-5 als auch für ASi-3, sind also abwärtskompatibel. Am Ausgang stellen sie je nach Ausführung 0 bis 8 A beziehungsweise 0 bis 4 A bereit.

Die Stromversorgungen für den neuen ASi-Standard sind aus einer kundenspezifischen Entwicklung entstanden und wurden anschließend im Einvernehmen mit dem Anwender ins Standardprogramm übernommen. „Das ist bei uns eher die Regel als die Ausnahme“, erklärt Christian Koch, Teamleiter Stromversorgungen bei Frei. „Wenn wir Anwendungen nicht aus dem breit gefächerten Standardprogramm bedienen können, werden applikationsgerechte Lösungen maßgeschneidert. Für den Anwender kann das durchaus günstiger sein, weil er beispielsweise nicht für technischen Overhead bezahlen muss, den er gar nicht braucht. So lohnt es sich etwa bei USV-Anlagen, die Ultracaps im Hinblick auf den konkreten Einsatzbereich auszulegen und nicht eine serienmäßige, aber überdimensionierte Lösung zu verwenden.“

Leistung, Bauform und Sicherheit

Oft spielen bei Stromversorgungen nicht nur die Leistungsdaten, sondern auch weitere Faktoren wie die Bauform eine entscheidende Rolle. Soll das Gerät ein Gehäuse haben, sich auf der Hutschiene oder im 19-Zoll-Rack montieren lassen oder als Platine im Endgerät seinen Platz finden? Muss es besonderen Normen entsprechen? Letzteres ist unter anderem bei Anwendungen in der Medizintechnik ein wichtiges Thema. Beim Primärschaltregler in Bild 3 galt es, für eine medizinische Anwendung ein spezielles Anforderungsprofil umzusetzen. So mussten die verwendeten Bauteile entsprechend der sensiblen Anwendung im Patientenbereich ausgewählt werden und qualitativ besonders hochwertig und zuverlässig sein. Aus Sicherheitsgründen wurde besonders auf Luft- und Kriechstrecken sowie Ableitströme geachtet. Darüber hinaus waren bei der Entwicklung mechanische Vorgaben einzuhalten.

Ein weiteres Beispiel für eine applikationsspezifische Stromversorgung ist ein Primärschaltregler, der für eine sicherheitstechnische Anwendung entwickelt wurde. Er liefert mehrere Ausgangsspannungen, die sich mikroprozessorgesteuert stufenweise einstellen lassen. Wegen der geforderten Baugröße und dem vorgegebenen Höhenprofil wurde das Gerät nach dem Multilayerprinzip aufgebaut. Außerdem ist ein Verpolungsschutz integriert und es wurden die applikationsspezifischen Anforderungen an die Netzausfall-Überbrückungszeit erfüllt.

Das Chamäleon unter den ­Stromversorgungen

„Um schnell auf kundenspezifische Anforderungen reagieren zu können, haben wir zudem mit der Baureihe Competent Chamaeleo eine leistungsfähige Plattform entwickelt“, fährt Koch fort. Die exotische Tierfamilie stand Pate bei der Namenswahl der neuen Stromversorgungen, deren Stärke insbesondere in der Anpassungsfähigkeit an Kundenwünsche liegt. So lassen sich die schmalen Primärschaltregler und DC-USV-Module dank ihres modularen Aufbaus an unterschiedliche Anforderungen anpassen, wobei auch kleine Stückzahlen lieferbar sind.

Die Primärschaltregler mit nominal 24 V und 5 A am Ausgang bieten einen einstellbaren Ausgangsspannungsbereich und einen Weitbereichseingang von 92 bis 265 VAC. Sie sind dauerkurzschluss- sowie dauerleerlauffest und lassen sich über Push-In-Federkraftklemmen einfach anschließen. Weitere Features sind aktive Leistungsfaktorkorrektur (PFC) und eine hohe Störfestigkeit.

Die DC-USV sind ebenfalls vielseitig einsetzbar. Sie bieten Schutz vor kostenintensiven Schäden bei einem Ausfall der Versorgungsspannung, können mit integriertem oder externem Energiepuffer ausgelegt werden und lassen sich auch als Kompakt-USV mit integriertem Netzteil und Ladefunktion (Batterie- oder Cap-Lader) ausstatten. „Als Komplettanbieter produzieren und liefern wir damit kostengünstig das volle Programm: die flexibel einsetzbare Standardkomponente ebenso wie individuelle Lösungen, die in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden entwickelt werden“, fasst Koch zusammen. „Darüber hinaus haben wir gute Kontakte zu UL, CSA, VDE, KEMA und ASI, sind also mit allen aktuellen Sicherheitsanforderungen vertraut und können sämtliche Bauteile effizient bezüglich ihrer Zulassung und Belastung auswählen.“

Autoren
Wolfgang Knodel ist Teamleiter Vertrieb Stromversorgungen bei Frei, Ellen-Christine Reiff, M.A., ist Fachautorin beim Redaktionsbüro Stutensee.

Gebrüder Frei GmbH & Co. KG ,
Borsigstraße 15,
72461 Albstadt,
Tel. 07432 202-0,
E-Mail: info@frei.de,
www.frei.de
Standard- und individuelle Lösungen. Obwohl sie meist im Hintergrund arbeitet, spielt die Stromversorgung für den zuverlässigen Betrieb von Anlagen und Maschinen eine wichtige Rolle. Die Auswahl der passenden Stromversorgung wird dabei nicht nur von der Leistung bestimmt, auch andere Faktoren wie Bauform, Zertifizierungen und die in der Applikationen verwendeten Bussysteme sind wichtige Kriterien. Um die Anforderungen der Kunden zu erfüllen, bietet Frei neben seinem Standardprogramm auch modular aufgebaute und damit anpassbare Stromversorgungen sowie individuell entwickelte Lösungen an.
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