Sicherheit geht vor

Technik

Geräteschutzschalter – Selektiv wirkende Geräteschutzschalter stellen sicher, dass das Schaltnetzteil bei Überlast in einem einzelnen Lastkreis nicht die gesamte Anlage stilllegt.

21. März 2011

Mit entscheidend für die Betriebssicherheit und Verfügbarkeit von Produktionsanlagen ist es, ob das komplexe Zusammenspiel der eingesetzten Komponenten auch in kritischen Situationen perfekt funktioniert.

Eine herausragende Rolle spielen dabei die Stromverteilung und die Absicherung der verschiedenen 24-Volt-DC-Stromkreise, schließlich müssen alle Komponenten zuverlässig und zu jedem Zeitpunkt mit Energie versorgt werden. Probleme entstehen jedoch, wenn das 24-Volt-Schaltnetzteil bei einem Kurzschluss oder bei Überlast in einem einzelnen Lastkreis die Energiezufuhr abriegelt und damit das ganze System stilllegt.

Der Geräteschutzschalter-Spezialist E-T-A aus Altdorf bei Nürnberg hat deshalb ein ganzheitliches Konzept mit thermisch-magnetischen Sicherungsautomaten oder elektronischen Schutzschaltern entwickelt, das eine optimale Absicherung und Stromverteilung der verschiedenen 24-Volt-DC-Kreise einer Maschine oder Anlage aus einer Hand ermöglicht. So lässt sich zum Beispiel der elektronische Schutzschalter ESS20 zur Absicherung von 24-Volt-Verbrauchern einsetzen, um den erwähnten gefährlichen Betriebszustand zu verhindern.

Die integrierte Strombegrenzung bei typischerweise dem 1,8-Fachen des Nennstroms verhindert dabei, dass bei Kurzschluss oder Überlast in einem Lastkreis die gesamte 24-Volt-Versorgung zusammenbricht. Weil das Gerät den Stromfluss schon beim 1,1-fachen Nennstrom nach drei bis fünf Sekunden abschaltet, gewährleistet es eine selektive Absicherung aller 24-Volt-DC-Komponenten wie Sensoren, Feldbuskoppler, SPS oder Antriebssteuerungen auch bei ungünstigen Lastbedingungen, wie langen Lastleitungen oder einem niedrigen Leitungsquerschnitt.

Diese wichtige Eigenschaft ist mittlerweile ein Bestandteil vieler Ausführungsbestimmungen von elektrischen Anlagen. So fordert die Europanorm EN 60204-1 über die Sicherheit der elektrischen Ausrüstung von Maschinen in Abs. 7.2 immer dann einen einpoligen Schutz gegen Überlast und Kurzschluss, wenn der Strom in einem Steuerstromkreis entweder den Bemessungswert eines Bauteils oder die Strombelastbarkeit eines Leiters überschreiten kann.

Der Bemessungsstrom von Sicherungen und Schutzschaltern muss dabei so niedrig wie möglich gewählt werden, damit das schwächste Glied in dieser Kette niemals die Leitung, sondern immer das vorgeschaltete Schutzorgan ist. Mit seiner Kombination eines elektronischen Überstromschutzes für Nennströme von 0,5 bis 10 Ampere mit einer aktiven Strombegrenzung und einer zusätzlichen galvanischen Trennung entspricht der ESS20 vollständig dieser Vorschrift.

Der integrierte Schaltkontakt trägt entscheidend dazu bei, dass komplexe Maschinen und große Anlagen, die ohne zusätzliche Schutzeinrichtungen wie etwa eine Sicherheits-SPS auskommen, auch künftig die EG-Konformitätserklärung nach der Maschinen-Richtlinie erhalten können. Die Zulassung der Geräteschutzschalter nach UL 1077 erlaubt es, die Maschinen und Anlagen problemlos in die USA zu exportieren.

Stromverteilung leicht gemacht

Zunehmend wichtiger wird auch die platzsparende Verdrahtung von Last- und Signalleitungen, da die Schaltschränke und Schaltkästen bei der weiter fortschreitenden Dezentralisierung immer kompakter aufgebaut sein müssen. Hier bietet E-T-A den rein elektronischen Stromverteiler ESX10T für die Hutschienenmontage.

Das Gerät ist in festen Nennstromstärken von 0,5 bis 12 Ampere sowie als einstellbare Variante für zum Beispiel 2/4/6 Ampere verfügbar und bietet die gleiche strombegrenzende Abschaltkennlinie wie der Schutzschalter ESS20. Der Überstromfall wird über den integrierten Signalkontakt oder einen elektronischen Statusausgang an die SPS rückgemeldet sowie optisch über eine LED angezeigt. Im Falle der Abschaltung des ESX10-T lässt sich der Stromverteiler über ein elektronisches Reset-Signal aus der SPS wieder aktivieren.

Modularer Aufbau

Die Möglichkeit, ein modulares Verteilungssystem direkt auf die Hutschiene zu montieren und in Käfigzugfedertechnik zu verdrahten, bieten die Stromverteiler vom Typ Modul 17plus mit Doppelsockeln. So lassen sich zum Beispiel auch fünfkanalige Absicherungen kostengünstig erreichen, da in die vorbereiteten dreimal zwei Steckplätze nur die fünf benötigten steckbaren Geräte Typ ESS20 oder ESX10 eingefügt werden müssen. Alle Signalkreise der Einzelgeräte, wie etwa ein Schließerkontakt, sind dabei schon vorverdrahtet. Der gemeinsame Eingang der DC24V-Versorgung wird einfach mit einer steckbaren Verbindungsschiene durchgebrückt.

Für spezielle Anforderungen entwickeln die Franken zudem maßgeschneiderte flexible Stromverteilungssysteme vom Typ SVSxx, die die komplette Verdrahtung der DC24V-Steuerspannung aufnehmen, da alle Einspeiseklemmen für die Spannungsversorgung ebenso wie die Verteilerklemmen für die Lastpotenziale (gesicherter Lastabgang, Minus, Funktionserde) auf Wunsch auch mehrfach ausgeführt sein können.

Dies ermöglicht eine platz- und kostensparende Verdrahtung auf dem Stromverteilungssystem, ohne externe Unterrangierung mittels zusätzlicher Potenzialverteiler auf der Hutschiene. Die Lastabgangsklemmen sind in der Regel steckbar in Käfigzugtechnik ausgeführt und können bei der Fehlersuche gleichzeitig als Potenzialtrennklemmen fungieren.

Nach dem Montieren der Stromverteiler auf die Hutschiene müssen beispielsweise beim SVS02 nur noch die steckbaren elektronischen Absicherungskomponenten wie ESS20/ESX10 oder elektromechanische Geräteschutzschalter Typ 2210 oder 3600 eingesetzt werden. Diese kompakte Bauweise ergibt teilweise eine Platzersparnis von 50 Prozent auf der Hutschiene.

Erich Fischer, Spartenleiter Industry, Energy & Equipment bei E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH, Altdorf b. Nürnberg

Erschienen in Ausgabe: 02/2011