Perle Systems - Technischer Hinweis

SFB (Selective Fuse Breaking)-Technology

Maximale Systemverfügbarkeit

Damit eine maximale Systemverfügbarkeit gewährleistet wird, müssen gewöhnliche Trennschalter magnetisch ausgelöst werden, um fehlerhafte Strompfade abzuschalten und sicherzustellen, dass wichtige Systemteile ohne Unterbrechung weiterlaufen. QUINT Stromversorgungen und DC/DC-Wandler mit SFB-Technology stellen für eine kurze Zeit eine vielfache Menge des Nennstroms bereit, um Miniaturtrennschalter und sekundärseitig angeschlossene Sicherungen selektiv auszulösen.

Ihr Ziel: maximale Systemverfügbarkeit

Fehler in der Produktion können nie vollständig vermieden werden. So kann es beispielsweise zu Kurzschlüssen in der Verkabelung oder zu Laststörungen kommen. Nichtsdestotrotz sollten aber die Maschinen und Systeme in nicht betroffenen Bereichen ohne Unterbrechung weiterlaufen.

Die Lösung hier ist ein separater Schutz für die einzelnen Abschlussvorrichtungen oder kleinere Funktionsgruppen. Das verhindert im Falle eines Fehlers die unnötige Abschaltung von nicht betroffenen Systemteilen.

QUINT Stromversorgungen und DC/DC-Wandler mit SFB-Technology schützen Ihre Produktion. SFB ist kurz für „selective fuse breaking“, zu deutsch etwa „selektive Sicherungsunterbrechung“. Im Falle eines Fehlers wird die QUINT 12 ms lang den bis zu sechsfachen Nennstrom bereitstellen, um den betroffenen Stromkreis abzuschalten.

Kostengünstiger Schutz mit Trennschaltern

Für gewöhnlich werden zusätzliche Lasten, wie Sensoren oder Stellantriebe, parallel zum Controller an eine Stromversorgung angeschlossen. Jeder dieser Strompfade sollte individuell geschützt werden, um Ausfallzeiten geringzuhalten.

Wenn es zu einem Kurzschluss kommt, wird daher nur der fehlerhafte Pfad der Stromversorgung abgeschaltet und die anderen Lasten laufen ohne Unterbrechung weiter.

Zum jetzigen Zeitpunkt stellen gewöhnliche Trennschalter die kostengünstigste Lösung für den Schutz eines Stromkreises dar. Sie können elektromagnetisch oder thermisch über ein Bimetall ausgelöst werden.

Damit sie innerhalb von wenigen Millisekunden ausgelöst werden, muss der Strom für den integrierten Magneten immer deutlich höher sein als der Nennstrom des Trennschalters.

Trennschaltermerkmale

Die für die elektromagnetische Auslösung erforderlichen Kurzschlussströme werden von Herstellern für gewöhnlich für Wechselstrom (AC) angegeben. Benutzer müssen daher dafür sorgen, dass die DC-Werte 1,2 mal so hoch sind.

Es sind Trennschalter mit verschiedenen Auslösemerkmalen verfügbar. Trennschalter mit Merkmal B oder C werden meist in industriellen Anwendungen eingesetzt.

Für Merkmal B sind folgende Ströme erforderlich, um den Trennschalter auszulösen:

AC-Anwendungen: drei- bis fünffacher Nennstrom
DC-Anwendungen: drei- bis sechsfacher Nennstrom

Daher ist bei ungünstigsten Bedingungen 150 A erforderlich, um einen 25-A-Trennschalter mit Merkmal B innerhalb von Millisekunden auszulösen.

Für Trennschalter mit Merkmal C sind folgende Ströme erforderlich:

AC-Anwendungen: fünf- bis zehnfacher Nennstrom
DC-Anwendungen: fünf- bis zwölffacher Nennstrom

SFB-Technology verhindert Spannungsabsenkungen

Im Falle eines Fehlers schränken lange Kabelpfade den erforderlichen Auslösestrom ein. Das kann die Auslösung der Trennschaltern verzögern oder sogar verhindern.

Wenn Stromversorgungen eine niedrigere Leistungsreserve bereitstellen, kann die thermische Auslösung mehrere Sekunden oder sogar Minuten dauern.

In diesem Fall ist die Fehlerbehebung sehr einfach, da Sie sehen können, welcher Trennschalter ausgelöst wurde. Während dieser Zeit wurde jedoch die 24-V-DC-Spannung der Stromversorgung bereits unterbrochen und der Controller ist ausgefallen.

Im schlimmsten Fall ist der von der Stromversorgung bereitgestellte Strom so niedrig oder stellt so wenige Sekunden eine Leistungsreserve bereit, dass die Sicherung überhaupt nicht ausgelöst wird. Die Fehlerbehebung ist dann sehr zeitaufwendig und teuer.

QUINT Stromversorgungen mit SFB-Technology stellen den bis zu sechsfachen Nennstrom bereit. Die Trennschalter werden über diesen Puls magnetisch ausgelöst.

Kabellänge und Leitquerschnitt

Ob ein Trennschalter schnell genug ausgelöst wird oder nicht, hängt ebenfalls von der Länge und dem Leitquerschnitt des Kabels ab, über das eine Last angeschlossen ist.

Hier ist nicht nur entscheidend, wie viel Strom eine Stromversorgung bereitstellen kann. Nur wenn die Impedanz des fehlerhaften Strompfads niedrig genug ist, dass der Hochstrom ebenfalls in dem Kurzschluss fließen kann, wird der Trennschalter magnetisch ausgelöst.

Um festzustellen, welche Stromversorgung je nach Kabellänge und Leitquerschnitt die richtige für Ihre Anwendung ist, schauen Sie in unsere Konfigurationsmatrix am Seitenende.

Ein Beispiel:

Eine Stromversorgung (24 V/20 A) versorgt einen Controller und drei andere Lasten.
Jeder Strompfad wird durch einen Trennschalter (6 A/B-Merkmal) geschützt).
Die Strompfade bestehen aus 25 m langen Kupferkabeln (2,5 mm² Querschnitt).

In diesem Beispiel wird die 20-A-Stromversorgung im Falle eines Kurzschlusses eine kurze Zeit mit SFB-Technology den sechsfachen Nennstrom bereitstellen, d. h. maximal 120 A. Der Trennschalter wird stets innerhalb von 3 bis 5 ms mit dem zehnfachen Bemessungsstrom in der magnetischen Reichweite seiner Kennlinie ausgelöst.

Die anderen Lasten funktionieren weiter und der Controller wird gleichmäßig mit 24 V DC versorgt und läuft trotz Kurzschluss ohne Unterbrechung weiter.

Gerätetrennschalter von Phoenix Contact

Phoenix Contacts Produktreihe thermomagnetischer Trennschalter ist die erste, die die SFB-Ausgangskennlinie verwendet.

Dieses Auslösemerkmal wurde speziell für die Verwendung mit Stromversorgungen entwickelt, die auf Basis der SFB-Technology arbeiten. Durch Kombination dieser beiden Geräte wird eine besonders zuverlässige Auslösung im Falle eines Fehlers sichergestellt, selbst wenn zwischen der Stromversorgung und der Abschlussvorrichtung lange Kabel verlaufen.

Die SFB-Kennlinie basiert auf Merkmal C, ihre Toleranz wurde aber erheblich verringert. Der Trennschalter erreicht daher schneller seinen Auslösestrom und wird somit schneller ausgelöst. Dadurch wird der Kurzschlussstrom beschränkt und die Last auf Kabel und angeschlossene Geräte verringert.

SFB Configuration Matrix

Cable cross‐section	0,75 mm²	1,0 mm²	1,5 mm²	2,5 mm²	4,0 mm²	6,0 mm²	10,0 mm²
24V/5 A QUINT POWER with SFB Technology
Distance with standard circuit-breaker C2	5 m	7 m	11 m	19 m
24V/10 A QUINT POWER with SFB Technology
Distance with standard circuit-breaker C2	14 m	19 m	29 m	49 m
Distance with standard circuit-breaker C4	4 m	5 m	8 m	14 m
Distance with standard circuit-breaker B6	9 m	12 m	18 m	30 m
24V/20 A QUINT POWER with SFB Technology
Distance with standard circuit-breaker C2	14 m	19 m	29 m	49 m	79 m	<100 m
Distance with standard circuit-breaker C4	8 m	11 m	17 m	29 m	47 m	70 m
Distance with standard circuit-breaker C6	4 m	5 m	8 m	14 m	22 m	33 m
Distance with standard circuit-breaker B6	12 m	17 m	25 m	42 m	68 m	< 100 m
Distance with standard circuit-breaker B10		9 m	13 m	23 m	37 m	55 m
Distance with standard circuit-breaker B16			5 m	9 m	15 m	22 m
24V/40 A QUINT POWER with SFB Technology
Distance with standard circuit-breaker C2	14 m	19 m	29 m	49 m	79 m	< 100 m	< 150 m
Distance with standard circuit-breaker C4	8 m	11 m	17 m	29 m	47 m	70 m	< 100 m
Distance with standard circuit-breaker C6	6 m	8 m	12 m	20 m	32 m	48 m	81 m
Distance with standard circuit-breaker C10		3 m	5 m	9 m	14 m	21 m	36 m
Distance with standard circuit-breaker C13			3 m	5 m	8 m	13 m	22 m
Distance with standard circuit-breaker B6	12 m	17 m	25 m	42 m	68 m	< 100 m	< 150 m
Distance with standard circuit-breaker B10		10 m	16 m	27 m	43 m	65 m	< 100 m
Distance with standard circuit-breaker B16			8 m	14 m	23 m	35 m	58 m
Distance with standard circuit-breaker B20				9 m	15 m	23 m	38 m
Distance with standard circuit-breaker B25				6 m	10 m	15 m	25 m
48V/5 A QUINT POWER with SFB Technology
Distance with standard circuit-breaker C2	17 m	23 m	35 m	58 m
48V/10 A QUINT POWER with SFB Technology
Distance with standard circuit-breaker C2	35 m	47 m	71 m	< 100 m	< 150 m	< 250 m
Distance with standard circuit-breaker C4	10 m	13 m	20 m	34 m	54 m	81 m
Distance with standard circuit-breaker B6	19 m	25 m	38 m	64 m	< 100 m	< 150 m
48V/20A QUINT POWER with SFB Technology
Distance with standard circuit-breaker C2	35 m	47 m	71 m	< 100 m	< 170 m	< 270 m	< 400 m
Distance with standard circuit-breaker C4	16 m	21 m	32 m	54 m	87 m	< 120 m	< 200 m
Distance with standard circuit-breaker C6	7 m	10 m	15 m	25 m	40 m	61 m	< 100 m
Distance with standard circuit-breaker B2	76 m	101 m	< 150 m	< 250 m	< 400 m	< 600 m	< 1000 m
Distance with standard circuit-breaker B4	40 m	53 m	80 m	< 120 m	< 200 m	< 300 m	< 500 m
Distance with standard circuit-breaker B6	26 m	35 m	53 m	89 m	< 140 m	< 200 m	< 340 m
Distance with standard circuit-breaker B10	11 m	15 m	23 m	39 m	62 m	94 m	< 150 m