DIN Rail Smart Protection: RACPRO1 E-Fuse Module

Blauer e-Fuse von RECOM auf futuristischem, industriellem Hintergrund
Die RACPRO1 e-Fuse-Serie bietet fortschrittlichen DC-Schutz mit intelligenter Strombegrenzung, Überlast- und Fehlererkennung sowie einer vereinfachten Installation. Im Gegensatz zu herkömmlichen Sicherungen integrieren die Module eine fortschrittliche Logik für eine zuverlässige Fehlerbehandlung in industriellen Automatisierungssystemen.

Jetzt das ganze Whitepaper herunterladen

Abstrakt

Die RACPRO1-4SP e-Fuse-Serie stellt einen Durchbruch im Gleichstromschutz dar und bietet intelligente Laststrombegrenzung und -priorisierung, verbesserte Überlast- und Fehlererkennung sowie vereinfachte Installation und Verdrahtung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Sicherungen oder Leistungsschaltern integrieren RACPRO1-4SP-Module eine erweiterte Logik für eine nahtlose Fehlerbehandlung und ermöglichen so eine zuverlässige und effiziente Systemmontage und -bedienung in industriellen Automatisierungsanwendungen. In diesem Dokument werden die wichtigsten Funktionen, Vorteile und technischen Spezifikationen der RACPRO1-4SP e-Fuses erörtert und ihre Rolle in fortschrittlichen Automatisierungsstromversorgungssystemen hervorgehoben.

Einführung

Elektrische Systeme sind auf zuverlässige Schutzmechanismen angewiesen, um die Betriebskontinuität zu gewährleisten und Komponenten vor elektrischen Fehlern zu schützen. Herkömmliche Sicherungen und Leistungsschalter erfüllen diesen Zweck, haben jedoch inhärente Einschränkungen, wie z. B. die Notwendigkeit eines manuellen Austauschs, eine langsame Fehlerreaktion oder eine sich mit zunehmendem Alter, Belastung und Temperatur ändernde Leistung.

Die RACPRO1-4SP-Serie umfasst 4-Kanal-Lastschalter mit elektronischer Sicherung (e-Fuse) mit unabhängiger Überstrombegrenzungssteuerung und Echtzeit-Stromanzeige. Jeder Kanal ist separat geschützt, sodass Überlastungen oder Fehlerzustände an einer einzelnen Last die Gesamtzuverlässigkeit oder -funktion des Systems nicht beeinträchtigen. Die nützlichen LED-Anzeigen zeigen den Ausgangsstrom an und wechseln von grün über gelb (Strom innerhalb der Grenze) zu orange (Strom an der Grenze) zu rot (Überstrom oder Kurzschluss). Ein spannungsfreier DC-OK-Ausgang kann zur Überwachung der Systemfunktion verwendet werden. Jeder Kanal kann auch ein- oder ausgeschaltet werden, um die Fehlerdiagnose oder Wartung zu erleichtern.

Die RECOM e-Fuses RACPRO1-4SP/24V/5A sind mit 5A maximalem Kanalstrom und 150% Leistungssteigerung für 5s erhältlich, können aber >150% Überlastung für bis zu 100ms bewältigen, um ein unbeabsichtigtes Auslösen zu vermeiden. Die Kanäle werden nacheinander eingeschaltet, um den Eingangseinschaltstrom mit einer voreinstellbaren Verzögerungszeit zu reduzieren. Bei Systemüberlastung trennen die Kanäle die Lasten in umgekehrter Reihenfolge, sodass die wesentlichen Funktionen bis zum Schluss weiterlaufen. Der Hiccup- oder Auslösemodus bei Ausgangsüberlastung ist über einen Schalter einstellbar und die 5A-Module können auch so eingestellt werden, dass die verfügbare Leistung für LPS-Installationen auf unter 100 W begrenzt wird. Die E-Sicherungen haben eine hohe Lebensdauererwartung von >80.000h/40 °C und eine einfache Verdrahtung mit werkzeuglosen Steck- und Hebelentriegelungsklemmen. Die Eingangs- und Ausgangsklemmen sind außerdem gepaart, um eine einfache Reihenschaltung zu ermöglichen.

Derzeit sind zwei 4-Kanal-24-V-Module verfügbar, das RACPRO1-4SP/24V/10A mit vier Ausgängen von jeweils bis zu 10A und das RACPRO1- 4SP/24V/5A mit vier Ausgängen von jeweils bis zu 5A, die auch auf 3,75A begrenzbar sind. Weitere Varianten werden zu gegebener Zeit entwickelt.

Warum E-Sicherungen? Im Vergleich zu herkömmlichen Sicherungen oder Leistungsschaltern:
  • E-Sicherungen bieten eine schnelle Fehlererkennung und entweder eine Verriegelung oder einen automatischen Reset. Die Strombegrenzung jedes Kanals ist unabhängig einstellbar mit einer Leistungssteigerung von bis zu 150%/5s.
  • Sie bewältigen Überstrom-, Unterspannungs- und Kurzschlusszustände auf kontrollierte und wiederholbare Weise unter allen Betriebsbedingungen.
  • E-Sicherungen ermöglichen eine Last Priorisierung mit sequentieller Ein- und Ausschaltung mit Systemüberwachung und sind daher ideal für komplexe elektrische System.

Wichtige Vorteile und Funktionen

Schnelle und intelligente Fehlerreaktion

Herkömmliche Schutzvorrichtungen wie Sicherungen reagieren schnell auf Überstromereignisse, verfügen aber nicht über eine Rücksetzfunktion, während elektromechanische Schutzschalter (RCD) oder Polymer-PTCs zwar zurücksetzbar sind, aber langsam reagieren.

RACPRO1 E-Sicherungen vereinen das Beste aus beiden Welten:
  • Schnelle Lasttrennung bei starker Überlastung oder Kurzschluss mit automatischer Wiederherstellung nach Fehlerbehebung.
  • Überstromtoleranz von bis zu 150% für 5 Sekunden, um Fehlauslösungen zu vermeiden.
  • Programmierbare Fehlerreaktionsmodi (z. B. Verriegelung mit Fernrücksetzung oder automatischem Neustart).

Prioritäres Lastmanagement

  • Der sequenzielle Start minimiert Einschaltströme. Jeder Kanal wird beim Einschalten nacheinander eingeschaltet, wodurch der Einschaltstrom über die Zeit verteilt wird, um die Hauptstrom-versorgung zu schützen (Abb. 1).
  • Beim Ausschalten wird die Reihenfolge umgekehrt, wodurch sichergestellt wird, dass der Kanal mit der höchsten Priorität (Kanal 1 – normalerweise die Stromversorgung des Systemkontrollers) immer zuerst startet und zuletzt herunterfährt.
  • Bei Systemüberlastungsbedingungen führen die Module auch eine sequenzielle Lastabwurfsteuerung durch, um die wichtigsten Lasten zu priorisieren.
  • Dadurch wird sichergestellt, dass kritische Lasten aufrechterhalten werden, während nicht unbedingt erforderliche Geräte vorübergehend getrennt werden.

Sequentieller Start

Abb. 1: Sequentieller Start

Überlast- und Kurzschlussschutz

  • Gleicht Überlastungen vorübergehend aus, ohne sofort zu trennen.
  • Isoliert automatisch schwere Fehler, um Stromversorgungen und angeschlossene Lasten zu schützen und stellt gleichzeitig sicher, dass die verbleibenden Lasten eingeschaltet bleiben (Abb. 2).

Ein Kurzschluss (z. B. auf Kanal 2) hat keinen Einfluss auf die Funktion der anderen Ausgänge

Abb. 2: Ein Kurzschluss (z. B. auf Kanal 2) hat keinen Einfluss auf die Funktion der anderen Ausgänge

Unterspannungs-Sperrschutz (UVLO)

Die Eingangsspannung wird ständig überwacht. Wenn die Gleichstromversorgungsspannung zu sinken beginnt, weil die Hauptstromversorgung überlastet ist oder die Wechselstromleitung einen Spannungsabfall erleidet, beginnt das e-Fuse-Modul, Lasten nacheinander abzuwerfen, um sicherzustellen, dass die vorrangige Last immer mit Strom versorgt bleibt (Abb. 3).

Lastabwurf mit Priorität bei Unterspannung

Abb. 3: Lastabwurf mit Priorität bei Unterspannung

Wenn die Eingangsspannung unter die Unterspannungs-Sperrgrenze (UVLO) fällt, trennt die E-Sicherung alle Lastkanäle. Diese Funktion vermeidet Betriebsprobleme, die durch unzureichende Versorgungsspannung während des Startvorgangs und durch Betriebseinbrüche/ Spannungsabfälle verursacht werden, wie beispielsweise:
  • Fehlsignale
  • Schwache Transistor-Ansteuerung
  • Latch-up

Eine Hysterese gewährleistet eine saubere UVLO-Funktion, um die Stabilität des Gesamtsystems zu erhöhen (Abb. 4).

UVLO Funktion

Abb. 4: UVLO Funktion

Intelligenter Hiccup Schutz (Einstellbar mit DIP Switch)

  • Im Falle eines anhaltenden Kurzschlusses oder einer Überlastung prüft die Hiccup-Funktion in immer länger werdenden Zeitintervallen (100ms, 200ms, 400ms, 800ms usw.) bis zu 6,4s, ob der Zustand noch besteht (Abb. 5).
  • Diese einzigartige intelligente Hiccup-Funktion reduziert die Hiccup-Belastung der Stromversorgung, der Systemkomponenten und der Verkabelung erheblich und erleichtert die Fehlerdiagnose, indem sie die Störungen durch wiederholte Hiccup-Spitzen reduziert, bietet aber dennoch eine akzeptable automatische Reset-Zeit, sobald der Fehler behoben wurde.

Intelligente Hiccup-Intervallschaltung

Abb. 5: Intelligente Hiccup-Intervallschaltung

Intelligenter Latch-Up Schutz (Einstellbar mit DIP Switch)

Im Falle eines anhaltenden Kurzschlusses wird der Ausgang für 100ms überprüft und bei bestehendem Fehler abgeschaltet und das DC-OK-Signal schaltet auf offen. Wiedereinschaltung erfolgt über den Taster oder die Remote-Funktion.

Das gesamte Whitepaper lesen?