Intelligenter DIN-Schienen-Schutz: RACPRO1 e-Fuse-Module

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

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Zusammenfassung

Die RACPRO1-4SP e-Fuse-Serie stellt einen bedeutenden Fortschritt im Gleichstromschutz dar. Sie bietet intelligente Laststrombegrenzung, Priorisierung, verbesserte Überlast- und Fehlererkennung sowie eine vereinfachte Installation und Verdrahtung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Sicherungen oder Leistungsschaltern integrieren RACPRO1-4SP-Module eine fortschrittliche Logik für eine nahtlose Fehlerbehandlung und gewährleisten eine zuverlässige und effiziente Systemmontage und -betrieb in industriellen Automatisierungsumgebungen. Dieses Whitepaper beschreibt die wichtigsten Merkmale, Vorteile und technischen Spezifikationen der RACPRO1-4SP e-Fuses und unterstreicht ihre zentrale Rolle in modernen Automatisierungsstromversorgungssystemen.

Einführung

Elektrische Systeme benötigen zuverlässige Schutzmechanismen, um die Betriebskontinuität aufrechtzuerhalten und Komponenten vor elektrischen Fehlern zu schützen. Herkömmliche Sicherungen und Leistungsschalter erfüllen diese Aufgabe seit Langem, weisen jedoch grundlegende Einschränkungen auf – etwa den manuellen Austausch, eine langsame Fehlerreaktion sowie eine alters-, last- und temperaturabhängige Leistungsabnahme.

Die RACPRO1-4SP-Serie umfasst 4-kanalige elektronische Sicherungslastschalter (e-Fuses) mit unabhängiger Überstrombegrenzung und Echtzeit-Stromüberwachung. Jeder Kanal ist einzeln abgesichert, sodass eine Überlastung oder ein Fehler an einer Last die Gesamtzuverlässigkeit oder Funktion des Systems nicht beeinträchtigt. Mehrfarbige LED-Anzeigen visualisieren den Stromstatus deutlich – grün (innerhalb der Grenze), gelb (näher an der Grenze), orange (an der Grenze) und rot (Überstrom oder Kurzschluss). Ein spannungsfreier DC-OK-Ausgang ermöglicht die Fernüberwachung des Systemzustands. Jeder Kanal kann einzeln ein- oder ausgeschaltet werden, um Wartung oder Fehlerdiagnose zu erleichtern. Das Modell RACPRO1-4SP/24V/5A unterstützt bis zu 5A pro Kanal und bietet einen Leistungsboost von 150% für 5 Sekunden. Darüber hinaus kann es Überlasten von mehr als 150% für bis zu 100ms tolerieren, um Fehlauslösungen zu vermeiden.

Die Kanäle starten in einer festgelegten Reihenfolge mit einstellbarer Verzögerungszeit, um den Einschaltstrom zu reduzieren. Bei Systemüberlastung erfolgt das Abschalten in umgekehrter Reihenfolge – so bleiben priorisierte Funktionen möglichst lange aktiv. Der Auslösemodus bei Überlast kann zwischen Hiccup und Abschaltung gewählt werden. Für LPS-Anwendungen (Limited Power Source) lassen sich die 5A-Module so konfigurieren, dass die Ausgangsleistung pro Kanal auf unter 100W begrenzt wird. Die Module verfügen über eine hohe Lebensdauer von über 80.000 Stunden bei 40°C und bieten werkzeuglose Push-in- und Hebelentriegelungsklemmen für eine einfache Verdrahtung. Gepaarte Eingangs- und Ausgangsklemmen ermöglichen eine unkomplizierte Reihenschaltung mehrerer Module.

Derzeit sind zwei 4-Kanal-24V-Module verfügbar: das RACPRO1-4SP/24V/10A mit vier Ausgängen von jeweils bis zu 10A sowie das RACPRO1-4SP/24V/5A mit vier Ausgängen von jeweils bis zu 5A (oder 3,75A pro Kanal im LPS-Modus). Weitere Varianten sind in Entwicklung und werden zu gegebener Zeit verfügbar sein.

Warum E-Sicherungen? Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen bieten E-Sicherungen:
  • E-Sicherungen bieten eine schnelle Fehlererkennung sowie wahlweise eine Verriegelung oder einen automatischen Reset. Die Strombegrenzung jedes Kanals ist unabhängig einstellbar und erlaubt eine Leistungssteigerung von bis zu 150% für 5 Sekunden.
  • Sie bewältigen Überstrom-, Unterspannungs- und Kurzschlusszustände unter allen Betriebsbedingungen auf kontrollierte und reproduzierbare Weise.
  • E-Sicherungen ermöglichen eine Priorisierung der Lasten sowie einen sequenziellen Ein- und Ausschaltvorgang zur Reduzierung von Einschaltströmen – ideal für komplexe elektrische Systeme.

Wichtige Vorteile und Funktionen der RACPRO1 E-Fuse-Module

Schnelle und intelligente Fehlerreaktion

Herkömmliche Schutzvorrichtungen wie Sicherungen reagieren zwar schnell auf Überstromereignisse, bieten jedoch keine Rücksetzfunktion. Elektromechanische Schutzschalter (RCD) oder Polymer-PTCs sind zwar rücksetzbar, reagieren aber deutlich langsamer.

RACPRO1 E-Sicherungen vereinen die Vorteile beider Technologien:
  • Schnelle Lasttrennung bei starker Überlast oder Kurzschluss mit automatischer Wiederherstellung nach Fehlerbehebung.
  • Überstromtoleranz von bis zu 150% für 5 Sekunden zur Vermeidung von Fehlauslösungen.
  • Programmierbare Fehlerreaktionsmodi, z. B. Verriegelung mit Fernrücksetzung oder automatischer Neustart.

Prioritäres Lastmanagement

  • Der sequenzielle Start minimiert Einschaltströme. Jeder Kanal wird beim Einschalten nacheinander aktiviert, wodurch der Einschaltstrom zeitlich gestreckt wird, um die Hauptstromversorgung zu entlasten (Abb. 1).
  • Beim Ausschalten erfolgt die Reihenfolge in umgekehrter Richtung, sodass der Kanal mit der höchsten Priorität (Kanal 1 – in der Regel die Stromversorgung des Systemcontrollers) immer zuerst hochfährt und zuletzt abgeschaltet wird.
  • Bei Systemüberlast bieten die Module zusätzlich eine sequenzielle Lastabwurfsteuerung.
  • Dies stellt sicher, dass kritische Lasten weiterhin versorgt werden, während weniger wichtige Verbraucher bei Überlast vorübergehend abgeschaltet werden.

Sequentieller Start

Abb. 1: Sequentieller Start

Überlast- und Kurzschlussschutz

  • Puffert vorübergehende Überlastungen, ohne sofort abzuschalten.
  • Isoliert automatisch schwerwiegende Fehler, um Stromversorgungen und angeschlossene Lasten zu schützen, und stellt gleichzeitig sicher, dass verbleibende Lasten weiterhin versorgt 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 kontinuierlich überwacht. Sinkt die Gleichstromversorgung – etwa durch eine überlastete Hauptstromquelle oder einen Spannungseinbruch auf der Wechselstromseite – initiiert das e-Fuse-Modul einen sequenziellen Lastabwurf, um sicherzustellen, dass die vorrangige Last weiterhin 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 verhindert Betriebsstörungen, die durch eine unzureichende Versorgungsspannung beim Start oder während Spannungseinbrüchen entstehen können, darunter:
  • Fehlsignale
  • Schwache Transistor-Ansteuerung
  • Latch-up

Eine Hysterese sorgt für eine stabile und störungsfreie UVLO-Funktion und erhöht so die Gesamtstabilität des Systems (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 zunehmend längeren Zeitintervallen (100ms, 200ms, 400ms, 800ms usw.) bis zu maximal 6,4 Sekunden, ob der Fehlerzustand weiterhin besteht (Abb. 5). Während dieser Zeit öffnet der DC-OK-Kontakt, um den Fehler anzuzeigen.
  • Diese intelligente Hiccup-Funktion reduziert die elektrische und thermische Belastung der Stromversorgung, der Systemkomponenten und der Verdrahtung erheblich. Gleichzeitig erleichtert sie die Fehlerdiagnose, da sie Störungen durch wiederholte Hiccup-Spitzen minimiert – und dennoch eine praxisgerechte automatische Rücksetzung ermöglicht, sobald der Fehler behoben ist.
  • Nach Behebung des Fehlers wird der betroffene Kanal automatisch wieder aktiviert, und der DC-OK-Kontakt schließt zur Anzeige des Normalbetriebs.

Intelligente Hiccup-Intervallschaltung

Abb. 5: Intelligente Hiccup-Intervallschaltung

Intelligenter Latch-Up Schutz (Einstellbar mit DIP Switch)

  • Wenn ein anhaltender Kurzschluss oder eine Überlast länger als 100ms andauert, deaktiviert der Verriegelungsmodus den betroffenen Ausgang und öffnet den DC-OK-Kontakt, um einen Fehlerzustand anzuzeigen.
  • Sobald der Fehler behoben ist, ...
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