Öl-, Gas- und chemische Industrie sind die klassischen Einsatzgebiete redundanter Stromversorgungen. Bei ihnen kann der Ausfall einer Steuerung, etwa in einer Raffinerie, zu sehr hohen Kosten oder gar zu Störfällen führen. Doch auch in anderen Branchen bedeutet der Ausfall der Hilfsspannung schnell den Verlust einer kompletten Charge, wie zum Beispiel bei der Glasherstellung. Weitere Einsatzgebiete einer redundanten Hilfsspannungsversorgung sind Kraftwerke, bei denen jede Minute Stillstand hohe Kosten verursacht.
Auch wenn Stromversorgungen heutzutage bereits im Stand-
alone-Betrieb hohe MTTF-Werte (Mean-Time-To-Failure) aufweisen, setzen Anlagenplaner bei sensiblen Applikationen auf redundante Systeme. Bei diesen werden primärseitig zwei Stromversorgungen parallel betrieben. Dadurch kann im Falle eines Ausfalls eine der Stromversorgungen alleine die Last vollständig übernehmen. Dafür sind die Stromversorgungen so dimensioniert, dass nur ein Modul den gesamten Strombedarf der angeschlossenen Lasten in allen Betriebszuständen abgedeckt.
Sichere Versorgung - auch bei Ausfall
Die Stromversorgungen werden mit Hilfe einer passiven Diode oder eines aktiven Leistungshalbleiters (MOSFET) entkoppelt. Dadurch führt ein Kurzschluss in einer Stromversorgung oder den Leitungswegen nicht dazu, dass die Versorgungsspannung am Verbraucher einbricht.
Phoenix Contact hat eine neue Generation von aktiven Redundanzmodulen entwickelt. Mit den Quint-S-Oring-Modulen – wobei S für„single“ steht - lässt sich die Verfügbarkeit der Versorgungsspannung noch erhöhen. Durch die konsequente Trennung der Strompfade, und damit auch die Trennung der verschiedenen Potenziale bis zur Last, werden auch bei Ausfall eines Redundanzmoduls die angeschlossenen Verbraucher weiterhin sicher versorgt. Auch Service-Einsätze und Wartungen beeinträchtigen die kontinuierliche Spannungsversorgung nicht.
Fehler erkennen dank LED
Angeboten werden die Quint S-Oringe in zwei Ausführungen, einer Standard- und einer Plus-Variante, die speziell für den Einsatz in prozesskritischen Anwendungen entwickelt wurde. Die Geräte laufen an einer Spannung zwischen 12 und 24 V. Da dies im Selv-Bereich liegt, ist eine Berührung ungefährlich. Der Nennstrom der Geräte beträgt 40 A bei 60 °C und 45 A bei 40 °C. Weiterhin sind die Geräte auf den sogenannten Boost-Mode der Quint-Stromversorgungen von Phoenix Contact abgestimmt und können daher 60 A für 5 s sowie 215 A für 15 ms tragen.
Das Quint S-Oring kann in einem Temperaturbereich zwischen -40 bis 70 ° C betrieben werden. Die Module besitzen eine Baubreite von 32 mm. Es können Leitungsquerschnitte von bis zu 16 mm2 angeschlossen werden. Beide Varianten verfügen über einen Relaiskontakt und eine Status-LED, die ein Monitoring der Leitungswege und des Gerätezustands ermöglichen. Damit können Fehler im System frühzeitig erkannt und beim nächsten Serviceeinsatz behoben werden. Eine nicht leuchtende LED mit offenem Relais weist beispielsweise auf eine fehlende Eingangsspannung oder einen Kurzschluss am Ausgang des Redundanzmoduls hin. Eine rote LED im Dauerlicht zeigt an, dass das Gerät im Werk inspiziert werden muss.
Plus-Variante mit Schutzlackierung
Die Plus-Variante enthält zudem einen Überspannungsschutz, der am Eingang auftretende statische Überspannungen von größer als 30 V begrenzt. Außerdem besitzt ihre Platine eine Schutzlackierung. Sie ist wichtig für aggressive Umgebungsbedingungen, wie sie beim Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen (Zone 2) auftreten können.
Der Einsatz von MOSFET-Leistungshalbleitern bietet aufgrund der niedrigen Verlustleistung Vorteile gegenüber konventioneller Dioden. Bei 40-A-Geräten beträgt die Verlustleistung in einer Diode etwa 24 W, bei einem MOSFET nur 6 W. Das macht sich im Betrieb durch eine verlangsamte Gerätealterung und niedrigere Schaltschranktemperaturen bemerkbar. Außerdem benötigen Dioden einen größeren Kühlkörper, weshalb der Platzbedarf höher ist.
