Schlanke Hutschienen-Netzteile für Industrieanwendungen

Auf DIN-Schienen montierte Netzteile REDIIN120-24, REDIIN240-24, REDIIN480-24 von RECOM
Die Hutschienenmontage (DIN-Schienenmontage) hat die Schaltschränke revolutioniert, seit das Konzept in den 1920er-Jahren eingeführt wurde, um die Montage von Schaltanlagen zu standardisieren und die Austauschbarkeit zwischen Herstellern zu ermöglichen. DIN steht für „Deutsche Industrie Norm“, und der Erfolg des DIN-Schienensystems verbreitete sich schnell über Deutschland hinaus und wurde schließlich zur europäischen Norm DIN EN 60715.

Die Einfachheit und Vielseitigkeit des DIN-Schienensystems, bei dem Komponenten einfach eingeklickt oder für Wartungsarbeiten sowie den Austausch herausgenommen werden können, hat dazu geführt, dass eine breite Palette elektrischer Bauteile für die Hutschienenmontage entwickelt wurde – darunter Schutzschalter, Relais, Schütze, Klemmenblöcke, Datennetzkomponenten (KNX, DALI, Ethernet), speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) und Netzteile (Abbildung 1).

Industrielles elektrisches Bedienfeld mit Verkabelung und Geräten

Abb. 1: Typische DIN-Schienen-Installation

Vorteile des DIN-Schienensystems

Erstens ermöglicht der modulare Aufbau, dass Schaltschränke und Schalttafeln schnell montiert, versetzt oder neu angeordnet werden können, um den verfügbaren Raum optimal zu nutzen – und das mit einem einfachen Elektrikerschraubendreher. Bohren, Schneiden oder Gewindeschneiden ist nicht erforderlich. Schaltschränke und -tafeln sind häufig mit vorinstallierten Hutschienen erhältlich, sodass die Installation sofort beginnen kann.

Zweitens ermöglicht das DIN-Schienensystem eine einfache Aufrüstung oder Reparatur, ohne andere Komponenten zu beeinträchtigen – ein defektes Teil kann einfach abgeklemmt und ersetzt werden. Ist das neue Modul etwas größer als das vorherige, lassen sich die vorhandenen Komponenten entlang der Hutschiene verschieben, um den nötigen Platz zu schaffen.

Drittens sind die Abmessungen der Hutschienen genormt, sodass Komponenten verschiedener Hersteller austauschbar und montagekompatibel sind. Auf einer einzigen Hutschiene lassen sich unterschiedliche elektrische Bauteile frei kombinieren – etwa Anschlussblöcke neben Netzteilen zur Vereinfachung der Stromverteilung und Reduzierung des Verkabelungsaufwands, oder Antriebsrelais neben SPS-Steuerungen.

Viertens ermöglicht die einfache Montage, ganz im Sinne eines deutschen Standards, eine organisierte, saubere und logische Anordnung innerhalb des Schaltschranks. Dies beschleunigt nicht nur die Installation, sondern vereinfacht auch Wartung und Fehlersuche. Alle elektrischen Kontakte sind von der Vorderseite zugänglich, ohne dass eine Verdrahtung gelöst werden muss. Viele Komponenten verfügen über Status- oder Alarmanzeigen, sodass auch komplexe Installationen schnell überprüft werden können.
RECOMs REDIIN120, REDIIN240 und REDIIN480
Abb. 2: REDIIN120, REDIIN240, und REDIIN480 Stromversorgungen für die DIN-Schiene
In gewisser Weise ist das DIN-Schienensystem ein „Opfer“ seines eigenen Erfolgs geworden. Da das DIN-Schienenmontagesystem heute für fast alle elektrischen, Netzwerk- und Telekommunikationsgeräte allgegenwärtig ist, besteht die Tendenz, so viel wie möglich auf jede Schiene zu packen. Jede Komponente sollte daher so schmal wie möglich sein, um den benötigten Platz auf der Schiene zu minimieren. Einige elektrische Geräte erzeugen jedoch Wärme, z. B. Netzteile, Schutzspulen oder Relais, sodass die Platzierung dieser Einheiten in unmittelbarer Nähe zueinander den natürlichen Luftstrom zur Konvektionskühlung beeinträchtigen kann. Da jeder Anstieg der Umgebungstemperatur um 10°C die Lebensdauer halbiert, sollte dies möglichst vermieden werden.

Zu den Lösungen gehören das Hinzufügen von Abstandshaltern zwischen den Geräten, um eine freie Luftkonvektion zur Kühlung der Komponenten zu ermöglichen, das Umplatzieren wärmeerzeugender Komponenten, sodass sie sich nicht in unmittelbarer Nähe befinden und sich gegenseitig aufheizen, oder – in extremen Fällen – der Einsatz von Lüftern zur Zwangsbelüftung. Auch der vertikale Abstand zwischen den Hutschienen muss berücksichtigt werden, damit aufsteigende Warmluft nicht unmittelbar darüberliegende Komponenten beeinträchtigt. Glücklicherweise sind Softwarepakete erhältlich, mit denen sich sowohl das Layout der Schalttafel oder des Schaltschranks im Voraus planen als auch die zu erwartende Wärmebelastung berechnen lässt. Diese Software wird von Schaltschrankherstellern häufig kostenlos angeboten. Fortschrittlichere Programme können zusätzlich automatisch prüfen, ob elektrische Sicherheits-, Bau- und technische Normen, wie z. B. EN 61439, eingehalten werden.

RECOM ist ein etablierter Hersteller von Stromversorgungen, der vor allem für Platinen- und Chassismontage bekannt ist, aber auch AC/DC Stromversorgungen für die DIN-Schienenmontage zu wettbewerbsfähigen Preisen anbietet (Abbildung 2).

Wichtige Merkmale von Hutschienen-Netzteilen

Netzteile für Dauerbetrieb

Stromversorgungen in Schalttafeln und Schaltschränken arbeiten in der Regel im „Immer-an“-Modus. Selbst wenn eine Produktionslinie über Nacht abgeschaltet wird, bleibt die Niederspannungsversorgung für Relais und Steuerungen aktiv. Der kontinuierliche 24/7-Betrieb erfordert eine besonders lange Lebensdauer von DIN-Schienen-Stromversorgungen, die durch sorgfältiges Design sowie durch leistungsfähige Eingangsfilterstufen erreicht wird. Diese widerstehen starken Spannungsschwankungen, Versorgungsunterbrechungen, Netztransienten und Stromstößen.
Grafik zum Vergleich von Effizienz und Belastung für 115 VAC und 230 VAC
Abb. 3: Flache Effizienzkurve des REDIIN120-24. Die Leistungsaufnahme im Leerlauf beträgt nur 150mW

Hoher Wirkungsgrad

Sowohl bei Volllast als auch im Leerlauf ist ein hoher Wirkungsgrad erforderlich, um die interne Wärmeentwicklung zu minimieren und im Standby-Modus Energie zu sparen. Die REDIIN-Serie überzeugt durch eine flache Effizienzkurve, die unabhängig von der Versorgungsspannung über den gesamten Lastbereich von 20% oder weniger bis 100% Volllast bei etwa 90–94% liegt (Abbildung 2). Im Leerlauf verbraucht die 480-Watt-Version weniger als 750mW, während die 120-Watt- und 240-Watt-Modelle jeweils unter 300mW bleiben.

Design

Stromversorgungen für die DIN-Schienenmontage sind so konzipiert, dass sich alle elektrischen Anschlüsse auf der Vorderseite befinden und die wichtigsten wärmeableitenden Komponenten – wie Schalttransistoren und Leistungsdioden – in gutem thermischen Kontakt mit der Rückseite des Geräts stehen (die sogenannte „Buchform“). Durch dieses thermisch effiziente Layout, bei dem die metallische DIN-Schiene als zusätzlicher Kühlkörper fungieren kann, lässt sich die REDIIN-Serie bei Umgebungstemperaturen von bis zu +50°C mit voller Ausgangsleistung und reiner Konvektionskühlung betreiben. In manchen Anwendungen ist die Umgebung nicht heiß, sondern sehr kalt – etwa in einem Solarpark mit PV-Stringreglern im Außenbereich oder in einem unbeheizten Lagerhaus – sodass auch der Betrieb bei niedrigen Temperaturen entscheidend ist. Die REDIIN-Serie arbeitet bei Volllast bis -30°C und bietet eine Kaltstartfähigkeit bis -40°C.

Schutz

Alle REDIIN-Netzteile arbeiten mit einem universellen, einphasigen Wechselstromeingang (90–264VAC) und eignen sich daher für alle weltweiten Stromnetze, einschließlich Unter- und Überspannungsschwankungen. Eine Leistungsfaktorkorrektur ist standardmäßig integriert. Die kurzschluss-, überspannungs- und überlastgeschützten Ausgänge entsprechen den typischen industriellen Versorgungsspannungen von 12V (REDIIN120), 24V oder 48VDC, die alle im Bereich von ±10% trimmbar sind, um Kabelverluste auszugleichen. Darüber hinaus verfügen die Geräte über automatische CV/CC-Betriebsmodi, wodurch sie sowohl für hochinduktive als auch hochkapazitive Lasten geeignet sind. Eine Ausgangsüberstrombegrenzung von bis zu 150% ermöglicht den Betrieb von Lasten mit hohem Einschaltstrom, ohne das Netzteil überdimensionieren zu müssen. Bei dauerhafter Überlastung schaltet der integrierte Übertemperaturschutz den Ausgang sicher ab, bevor das Gerät beschädigt wird. Eine zweifarbige Status-LED zeigt an, ob die Ausgangsspannung im Sollbereich liegt oder ob sich das Gerät im Kurzschluss-, Übertemperatur- oder Überlastschutzmodus befindet.

Zusammenfassung

Die kostensensitiven REDIIN-Stromversorgungsserien sind so konzipiert, dass sie die anspruchsvollen technischen Anforderungen vieler industrieller Schaltschrankanwendungen erfüllen – ohne Kompromisse bei Qualität und Zuverlässigkeit. Alle Modelle sind in einem schlanken Gehäuse untergebracht, das lediglich 123,6mm hoch und 116,8mm tief ist und an die Form eines Buchs erinnert. Der REDIIN120 liefert 120W Ausgangsleistung bei nur 30mm Breite, der REDIIN240 erreicht 240W bei 40mm Breite, und der REDIIN480 stellt beeindruckende 480W bei lediglich 56mm Breite bereit. Das außergewöhnlich schlanke Design spart wertvollen Platz, während das geringe Gewicht eine Überlastung der DIN-Schiene in dicht bestückten Installationen verhindert.

Die Produkte sind vollständig nach den internationalen Sicherheitsnormen IEC/EN/UL62368-1, IEC/EN/UL61010-1 und IEC/EN/UL/CSA61010-2-201 zertifiziert. Die abgestrahlten und leitungsgebundenen elektromagnetischen Emissionen entsprechen der schwerindustriellen Norm EN61000-6-4 Klasse B (Emission) sowie der Norm EN61000-6-2 (Immunität).

Die REDIIN-Serie ist für Anwendungen in Industrie, Automatisierung, Energieverteilung sowie Test- und Messumgebungen konzipiert und findet darüber hinaus Einsatz in Bereichen wie Schwermaschinenbau, Produktion, Hausautomatisierung, Daten- und Telekommunikation, Verkehrssteuerung und Wasserwirtschaft – überall dort, wo eine solide, zuverlässige und wirtschaftliche Gleichstromversorgung in Schaltschränken oder anderen elektronischen Gehäusen benötigt wird.
Anwendungen
  Serie
1 AC/DC, 120 W, Single Output, DIN-Rail REDIIN120 Series
Fokus
  • Universal input voltage range 90-264VAC
  • Built-In constant current circuit
  • Three output variations 12V, 24V and 48V available
  • Adjustable output voltage range ±10%
2 AC/DC, 240 W, Single Output, DIN-Rail REDIIN240 Series
Fokus
  • Universal input voltage range 90-264VAC
  • Built-In constant current circuit
  • Two output variations 24V and 48V available
  • Adjustable output voltage range ±10%
3 AC/DC, 480 W, Single Output, DIN-Rail REDIIN480 Series
Fokus
  • Universal input voltage range 90-264VAC
  • Built-In constant current circuit
  • Power Factor >0.96 115VAC & >0.93 230VAC
  • Two adjustable output variations 24-28V & 48-55V