Siemens Stromversorgung Sitop

Siemens erweitert sein Stromversorgungssystem Sitop PSU 8600 um weitere Grundgeräte, Puffermodule und zusätzliche Funktionen. Bild: Siemens

Ein großer Vorteil von Schaltnetzteilen gegenüber linear geregelten Netzteilen ist ihr höherer Wirkungsgrad und ihre geringere Baugröße. Bisher sorgten die Halbleiterhersteller mit immer kleineren und leistungstechnisch verbesserten Bauelementen für Fortschritte bei Schaltnetzteilen. Inzwischen verfolgen die Hersteller selbst immer mehr einen applikationsgetriebenen Systemansatz, bei dem Energieeffizienz, Leistungsdichte und Wirkungsgrad über den gesamten Lastbereich in den Fokus rücken.

Auslegung nach individuellen Anforderungen

„Die Applikationen unserer Kunden im DIN-Schienen-Bereich sind sehr unterschiedlich, sodass es nicht ausreicht, die Geräte auf einen Arbeitspunkt hin zu optimieren, in welchem die Geräte selten oder nie arbeiten“, erklärt Michael Heinemann, Geschäftsführer von Phoenix Contact Power Supplies. „Neben der Auswahl der geeigneten Topologie schafft die digitale Regelung ideale Voraussetzungen dafür. Durch ein patentiertes Verfahren finden unsere Geräte in jedem Arbeitspunkt die optimalen Regelparameter. Das Resultat ist ein konstant hoher Wirkungsgrad in einem extrem breiten Einsatzgebiet."

Diese Optimierung geht mit der Individualisierbarkeit von industriellen Stromversorgungen einher. „In diesem Jahr haben wir die erste individualisierbare Stromversorgung, bestellbar ab Stückzahl 1, herausgebracht“, berichtet Heinemann. „Unsere Kunden profitieren von den Vorzügen einer Großserienfertigung und haben dennoch die Möglichkeit, die Stromversorgung auf ihre individuellen Bedürfnisse anzupassen. Die Individualisierbarkeit fängt bei der Voreinstellung der Ausgangsspannung an, geht über die Einstellmöglichkeit der Signalisierungsschwellen bis hin zu einer Anpassung der Ausgangscharakteristik.“ Anwender können per App oder Software die Einstellungen vornehmen und per NFC-Schnittstelle die Daten übertragen oder gleich im E-Shop konfigurieren.

Auch für den Hutschienen-Netzteil-Spezialisten Puls ist die Effizienz der Geräte stark an den wirtschaftlichen Anwendernutzen gekoppelt. „Unsere Kunden verbinden mit der Effizienz von Schaltnetzteilen inzwischen mehr als den physikalischen Wirkungsgrad im Volllastbereich.“, erklärt Bernhard Erdl, Geschäftsführer, Chef-Entwickler und Gründer der Puls. „Die Forderung nach mehr Effizienz muss immer in Verbindung mit der jeweiligen Anwendung und über den gesamten Lastbereich hinweg gesehen werden. Letztlich ist ein Netzteil dann effizient, wenn es dem Anwender dabei hilft, seine Systemkosten zu senken und die Anlagenverfügbarkeit zu sichern.“

Michael Heinemann, Phoenix Contact
„Die Applikationen unserer Kunden im DIN-Schienen-Bereich sind sehr unterschiedlich, sodass es nicht ausreicht, die Geräte auf einen Arbeitspunkt hin zu optimieren, in welchem die Geräte selten oder nie arbeiten“, erklärt Michael Heinemann, Geschäftsführer von Phoenix Contact Power Supplies. - Michael Heinemann, Phoenix Contact. Bild: Phoenix Contact

Hohe Wirkungsgrade mit Spitzenwerten von deutlich über 90 Prozent sind bei Standardprodukten von Siemens Voraussetzung für effiziente Schaltnetzteile. Bei größeren Leistungen ab 250 Watt werden hier verstärkt Resonanzwandler eingesetzt. Da aber Stromversorgungen typischerweise in einem Bereich von 40 bis 70 Prozent der Nennleistung betrieben werden, legen die Entwickler beim Gerätedesign besonderen Wert auf einen hohen Wirkungsgrad über den gesamten Lastbereich sowie ein optimales Wärmemanagement. „Ein wesentlicher Hebel zur Energieeinsparung ist aber auch das Abschalten von Verbrauchern in Zeiten, in denen sie nicht genutzt werden. Damit lässt sich zusätzlich mehr Energie einsparen, als durch die Erhöhung des Wirkungsgrades um einige weitere Prozentpunkte“, sagt Peter Hager, Leiter Marketing Management Industrie-Stromversorgungen Sitop bei Siemens. „Unsere High-end-Produkte bieten die Möglichkeit des gezielten Abschaltens auf der Ausgangsseite. Aus unserer Sicht ein echtes Powermanagement.“

Wirkungsgrade von mehr als 95 Prozent erreicht Puls unter anderem mit LLC-Resonanzwandlern als energieeffiziente, regelbare Nachwandler und dem Einsatz des Wide-Bandgap-Materials Siliziumkarbid. Zudem wird durch ein effizientes Kühlkonzept die Verlustwärme abgeführt. Die Anwender profitieren durch das gut durchdachte elektrische und mechanische Design von einer sehr hohen Lebensdauer und einer geringen Baugröße der Netzgeräte.

Inbetriebnahme und Fehlersuche inklusive

Peter Hager, Leiter Marketing Management Industrie-Stromversorgungen Sitop bei Siemens
„Ein wesentlicher Hebel zur Energieeinsparung ist auch das Abschalten von Verbrauchern in Zeiten, in denen sie nicht genutzt werden." - Peter Hager, Siemens. Bild: Siemens

Eine zuverlässige Stromversorgung ist eine Voraussetzung für die Verfügbarkeit von Anlagen. Aus diesem Grund besitzen die Geräte der Baureihe Quint Power von Phoenix Contact eine präventive Funktionsüberwachung, mit der kritische Zustände in der Applikation von der Stromversorgung frühzeitig erkannt und gemeldet werden. Zusammen mit einer hohen Leistungsreserve sorgen die Geräte für eine Netzausfall-Überbrückungszeit von mindestens 20 Millisekunden unter Volllast. Für längere Netzausfälle gibt es entsprechende Puffermodule.

Siemens-Schaltnetzteile können durch die einstellbare Ausgangsspannung Leistungsverluste zu den Verbrauchern individuell ausgleichen und bei Überlast die Ausgangsspannung absenken, ohne sofort abzuschalten. Die Netzgeräte lassen sich zudem redundant aufbauen. Ein Redundanzmodul entkoppelt typgleiche Geräte und meldet einen Defekt mittels Meldekontakt. Mit dem Selektivitätsmodul lässt sich der DC-Ausgang einer Stromversorgung auf mehrere 24-Volt-Abzweige aufteilen und deren Stromschaltschwellen individuell einstellen. Fehler werden mit entsprechenden Funktionsbausteinen in einer Steuerung ausgewertet. Puffermodule, USV-Module mit Kondensatoren oder Blei-, Reinblei- oder Life-Po-Akkus schützen vor Netzausfall. Zum Beispiel überwacht Sitop PSU8600 auf diese Weise bis zu 20 Ausgänge und puffert bei Netzausfall 1000 Watt bis zu 20 Sekunden. Über Profinet stellt das Gerät umfangreiche Diagnose- und Betriebsdaten zur Verfügung.

Bei der Zustandsüberwachung von Puls-Netzteilen werden wichtige Betriebsparameter, wie Ausgangsspannung, Leistung, Temperatur, verbleibende Lebensdauer und bisherige Laufzeit, mitgeschrieben. Die Auswertung ist bisher nur für Puls möglich, bei Bedarf können die Daten auch Kunden zugänglich gemacht werden. Mit einem Mikrocontroller-basierten, integrierten Gerätemanagement erkennt das Netzgerät Störungen und Fehler sehr schnell. „Das ist für eine optimale Störausregelung ein- wie ausgangsseitig unerlässlich. Zudem können durch die Überwachung notwendige Aktionen wie beispielsweise das Abschalten des Netzgeräts mit minimaler Verzögerung ausgeführt werden“, berichtet Erdl. Viele der Stromversorgungen sind zweistufig aufgebaut. Dem eigentlichen Hauptwandler ist eine PFC-Stufe vorgeschaltet, die für einen guten Leistungsfaktor am Eingang sorgt und kurzzeitige Netzunterspannungen ausgleicht. Für ausfallkritische Anwendungen bietet Puls zuverlässige Redundanz-, Puffer- und DC-USV-Module an.

Puls-Stromversorgungen
Der hohe Wirkungsgrad der Puls-Stromversorgungen hilft Anwendern, ihre Systemkosten zu senken und die Anlagenverfügbarkeit zu sichern. Bild: Puls