Schlanke Stromversorgungen für DIN-Schienenmontage

Auf DIN-Schienen montierte Netzteile REDIIN120-24, REDIIN240-24, REDIIN480-24 von RECOM
Die DIN-Schienen-Montage hat die Schaltschränke revolutioniert, seit die Idee in den 1920er Jahren eingeführt wurde, um die Montage von Schaltanlagen zu standardisieren und die Austauschbarkeit zwischen den 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 die Komponenten einfach eingeklickt oder für Wartungsarbeiten oder den Austausch herausgenommen werden können, hat dazu geführt, dass eine ganze Reihe verschiedener elektrischer Komponenten für die DIN-Schienenmontage hergestellt werden, wie z. B. 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

Der Grund für den Erfolg des DIN-Schienensystems liegt in den folgenden Vorteilen

Erstens ermöglicht der modulare Ansatz, dass Schaltschränke und Schalttafeln schnell zusammengebaut, verschoben oder neu angeordnet werden können, um den verfügbaren Platz optimal zu nutzen, und zwar mit einem Standard-Elektrikerschraubendreher als Werkzeug. Es ist kein Bohren, Schneiden oder Gewindeschneiden erforderlich. Schaltschränke und -tafeln sind oft mit vorinstallierten Schienen erhältlich, sodass die Installation sofort beginnen kann.
Drittens sind die Abmessungen der Tragschienen genormt, sodass die Teile verschiedener Hersteller austauschbar und montagekompatibel sind. Auf einer einzigen Schiene können verschiedene elektrische Komponenten frei gemischt werden, sodass z. B. Anschlussblöcke neben Stromversorgungen platziert werden können, um die Stromverteilung zu vereinfachen und den Verkabelungsaufwand zu reduzieren, oder Antriebsrelais neben SPSen.
Zweitens ermöglicht das DIN-Schienensystem eine einfache Aufrüstung oder Reparatur ohne Beeinträchtigung anderer Komponenten - ein defektes Teil kann einfach abgeklemmt und ersetzt werden, ohne dass die anderen Komponenten beeinträchtigt werden. Wenn das neue Teil etwas größer ist als das alte Modul, können die vorhandenen Komponenten auf der Schiene verschoben werden, um Platz zu schaffen.
Viertens ermöglicht die einfache Montage, wie man es von einem deutschen Standard erwarten kann, eine organisierte, saubere und logische Anordnung innerhalb des Schrankes. Dies beschleunigt nicht nur die Montage, sondern vereinfacht auch die Wartung und Fehlersuche. Alle elektrischen Kontakte sind von der Vorderseite aus zugänglich, ohne dass eine Verdrahtung gelöst werden muss. Viele elektrische Komponenten verfügen über Status- oder Alarmanzeigen, sodass 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-Schienen-Montagesystem nun für fast alle elektrischen, Netzwerk- und Telekommunikationsgeräte allgegenwärtig ist, besteht die Tendenz, so viel wie möglich auf jede Schiene zu packen. Jede Komponente sollte so dünn 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 Konvektionskühlungsluftstrom beeinträchtigen kann. Da jeder Anstieg der Umgebungstemperatur um 10°C die Lebensdauer halbiert, sollte dies nach Möglichkeit vermieden werden.

Zu den Lösungen gehören das Hinzufügen von Abstandshaltern zwischen den Geräten, um eine freie Luftkonvektion zur Kühlung der Komponenten zu ermöglichen, das Umstellen von wärmeerzeugenden Komponenten, sodass sie sich nicht in unmittelbarer Nähe befinden und sich gegenseitig erwärmen können, oder in extremen Fällen das Hinzufügen von Lüftern, um die Teile mit Luft zu kühlen. Auch der vertikale Abstand zwischen den Schienen muss berücksichtigt werden, damit warme Luft, die von einer Komponente aufsteigt, nicht die unmittelbar darüber liegende Komponente 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 den Schaltschrankherstellern oft kostenlos angeboten. Fortschrittlichere Software kann auch automatisch prüfen, ob die elektrischen Sicherheits-, Bau- und technischen Normen, wie z. B. EN 61439, ebenfalls eingehalten werden.

RECOM ist ein etablierter Hersteller von Stromversorgungen, der für die Montage auf der Platine oder im Chassis-mount bekannt ist, aber auch AC/DC Stromversorgungen für die DIN-Schienenmontage zu wettbewerbsfähigen Preisen anbietet (Abbildung 2).

Stromversorgungen, die für die Montage auf DIN-Schienen konzipiert sind, müssen einige besondere Merkmale aufweisen, die sie von Standard-Industriestromversorgungen unterscheiden

Immer eingeschaltet

Stromversorgungen in Schalttafeln und Schaltschränken arbeiten in der Regel im „Immer-an"-Modus. Selbst wenn eine Produktionslinie über Nacht abgeschaltet wird, bleibt die Niederspannungsstromversorgung für die Relais und Steuerungen eingeschaltet. Der 24/7-Betrieb bedeutet, dass DIN-Schienen-Stromversorgungen eine sehr lange Lebensdauer haben müssen, die sowohl durch sorgfältiges Design als auch durch Hochleistungs-Eingangsfilterstufen gewährleistet wird, die starken Eingangsspannungsschwankungen, Versorgungsunterbrechungen, Netztransienten und Stromstößen standhalten können.
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 Wärmeabgabe zu minimieren und im Standby Energie zu sparen. Die REDIIN-Serie zeichnet sich durch eine flache Effizienzkurve aus, die unabhängig von der Versorgungsspannung für alle Lasten von 20% oder weniger bis zu 100% Volllast bei etwa 90-94% liegt (Abbildung 2). Im Leerlauf verbraucht die 480W-Version weniger als 750mW, während die 120W- und 240W-Versionen jeweils weniger als 300mW verbrauchen.

Design

Stromversorgungen für die Montage auf DIN-Schienen sind so designt, dass sich alle elektrischen Anschlüsse auf der Vorderseite befinden und die wichtigsten wärmeableitenden Komponenten wie Schalttransistoren und Leistungsdioden in gutem thermischem Kontakt mit der Rückseite des Geräts stehen (die sogenannte „Buchform"). Durch die Verwendung eines derartigen thermisch effizienten Layouts, bei dem die metallische DIN-Schiene als zusätzlicher Kühlkörper fungieren kann, kann die REDIIN-Serie mit voller Ausgangsleistung bei einer Umgebungstemperatur von bis zu +50°C mit nur natürlicher Konvektionskühlung betrieben werden. Manchmal ist die Umgebung nicht heiß, sondern sehr kalt, z. B. in einem Solarpark mit PV-Stringreglern im Freien oder in einem unbeheizten Lagerhaus, sodass der Betrieb bei niedrigen Temperaturen ebenfalls wichtig ist. Die REDIIN-Serie kann bei Volllast bis zu -30°C betrieben werden, mit einer Kaltstartfähigkeit bis zu -40°C.

Schutz

Alle REDIIN-Netzteile arbeiten mit einem universellen, einphasigen Wechselstromeingang (90 bis 264VAC) und eignen sich daher für alle weltweiten Stromnetze einschließlich Unter- und Überspannungsschwankungen. Eine Leistungsfaktorkorrektur ist standardmäßig enthalten. Die kurzschluss-, überspannungs- und überlastsicheren Ausgänge entsprechen den typischen industriellen Versorgungsspannungen von 12V (REDIIN 120), 24V oder 48VDC, die alle im Bereich von ±10% trimmbar sind, um Kabelverluste auszugleichen. Sie verfügen außerdem über automatische CV/CC-Betriebsmodi, sodass sie sowohl für hochinduktive als auch für hochkapazitive Lasten geeignet sind. Eine Ausgangsüberstrombegrenzung von bis zu 150% ermöglicht den Betrieb von Lasten mit hohem Anlaufstrom, ohne dass das Netzteil überdimensioniert werden muss. Wenn das Netzteil dauerhaft überlastet ist, schaltet der eingebaute Übertemperaturschutz den Ausgang sicher ab, bevor das Gerät beschädigt wird. Eine zweifarbige Anzeige-LED zeigt an, ob die Ausgangsspannung innerhalb des Bereichs 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 erfüllen, die für viele Schaltschrankanwendungen in der Industrie erforderlich sind, ohne dafür Kompromisse bei Qualität und Zuverlässigkeit einzugehen. Die Serien sind alle in einem schlanken Gehäuse von nur 123,6mm Höhe und 116,8mm Tiefe untergebracht, das wie ein Buch aussieht. Der REDIIN120 liefert 120W Ausgangsleistung bei nur 30mm Breite, der REDIIN240 liefert 240W bei nur 40mm Breite, während der REDIIN480 beeindruckende 480W bei nur 56mm Breite liefert. Das außergewöhnlich schlanke Design spart wertvollen Platz, während das geringe Gewicht eine Überlastung der DIN-Schiene in überfüllten Installationen verhindert.

Die Produkte sind vollständig nach den internationalen Sicherheitsnormen IEC/EN/UL 62368-1, 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 und der Norm EN61000-6-2 Immunität.

Die REDIIN-Serie ist für Industrie, Automatisierung, Energieverteilung sowie Test- und Messumgebungen vorgesehen und findet eine breite Palette von Anwendungen in der Industrie, im Schwermaschinenbau, in der Produktion, in der Hausautomatisierung, in der Daten- und Telekommunikation, in der Verkehrssteuerung und in der Wasserwirtschaft - überall dort, wo eine solide, zuverlässige und wirtschaftliche Gleichstromversorgung in Schaltschränken und anderen elektronischen Gehäusen benötigt wird.
Anwendungen
  Serie
1 AC/DC, 120.0 W, Single Output, DIN-Rail REDIIN120 Series
Fokus Neu
  • 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, 240.0 W, Single Output, DIN-Rail REDIIN240 Series
Fokus Neu
  • 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, 480.0 W, Single Output, DIN-Rail REDIIN480 Series
Fokus Neu
  • 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