Correcte 24VDC beveiliging Iedereen praat erover. Wij ook!
DC 24V Applicaties in Automatisatie in elektrische controlekasten in machine controle in systeem distributie architectuur Waarom hebben zijn onze aandacht nodig?
TPS SMPS TPS SMPS Switch-mode power supplies (SMPS) hebben nu wereldwijd transformer-based power supplies (TPS) vervangen Met als gevolg mechanische Zekeringen of MCBs zullen zeer waarschijnlijk niet trippen waarom niet?
24V DC: De Voedings-zijde Geschakelde voedingen Bekijk hun overlast karakteristiek! Gelimiteerde uitgangsstroom! Typische 1.1 to 1.5 X In Zij regelen hun uitgangs-voltage tot nul ingeval van een overstroom of kortsluiting = Stroom limitering Hierdoor hebben wij een probleem wanneer hogere (kortsluit-) stromen vloeien! Bescherming tegen overstroom en kortsluiting is vereist!
Reactie van de uitgangsstroom I out gelimiteerd van 1.1 tot 1.5 X I Nominaal Vb: SMPS DC 24V, 10 A Max. I out = 12 to 15 A Conventionele thermisch-magnetische MCB (miniature circuit breaker)? Welke uitgangstroom is er nodig van de SMPS om een conventionele automaat te doen trippen? Bekijk Z, B and C trip karacteristieken!
Voorwaarden bij kortsluiting (magnetische drempels volgens IEC 947.2) Z 1,6 tot 2,8 x I nominaal B 3 tot 5 x I nominaal C 5 tot 10 x I nominaal D 10 tot 20 x I nominaal Voorwaarden bij overstroom (thermisch) 1.13 tot 1.45 x I nominaal I²t (joule integraal of doorlaat energie )bij conventionele Thermischmagnetische MCB MCB : C-curve 3A (5 tot 10 In, 3s tot max 15s) Berekening I²t = (3x10)² x 15 = 13500 A²s Gebruik van kabels met hoge doorlaat energie noodzakelijk (praktijk?)
Geschakelde voedingen MCBs als lastbeveiliging: Zij werken niet op DC 24V! Hebben een te hoge trip stroom nodig MCB Onnodig trippen, selectiviteit Wordt beïnvloedt door de bedrading Hebben een AC Karakteristiek
SMPS &??? Wat is de oplossing? Wij hebben zekerings-automaten nodig die Hoge kortsluitstromen blokkeert Overstromen voor een korte tijd tolereert Piekstromen negeert Een selectieve bescherming biedt
Onze oplossing: het nieuwe team Elektronische Beveiligingsautomaten
Elektronische overstroom/kortsluiting beveiliging WAAROM? Geen fysische beperkingen Zuivere elektronische werkingscurve (stabiel) Stroombegrenzing Selectiviteit gegarandeerd Juiste dimensionering Langere en dunnere bekabeling mogelijk Compacte bouwvorm Conform aan huidige normen De huidige technologie van voedingen en PLC s vraagt om een gelijksoortige elektronische beveiliging
(1) met MCB voltage dip (2) met ESS/ESX: voltage blijft stabiel Elektronische overstroom/kortsluiting beveiliging WAAROM? Antwoord: Kortsluiting in een DC24V last circuit: 1) voltage dip wanneer beveiligd met std automaten (MCBs), de DC24V switchmode power supply reageert rapper dan de automaat en reduceert of ontkoppelt de spanning => voltage dip 2) Stabiele 24V controle spanning met ESS20 / ESX10 / ESX10-T Metingen ter hoogte van de voedingsbron: DaimlerChrysler / Sindelfingen
Elektronische overstroom/kortsluiting beveiliging WAAROM? Elektronische beveiligingsautomaten laten toe om langere kabels te gebruiken (geen fysische beperkingen) Maximum kabel lengte bij ESS20 0,14mm² 1,5mm² ESSx 6A 19,7m 106m ESSx 3A 39,9m 214m Traditionele automaten: Maximum draad lengte 0.14mm2 1.5mm2 B 6A 1.1m 12.1m C 2A 0.2m 2.4m Z 2A 4.3m 46.3m
Let s have a look inside
14 Werking Bij Overlast I [A] 1.8 x I N Overlast detectie Electrische isolatie 1.1 x I N I N 3... 5 s t [s] 1. Last stroom > 1.1 x I N (1.05 to 1.35 x I N ) 2. Vb: ESS20, 4 A : Overlast trip op 4.4 A 3. Indirekte verwarming vd bimetal strip is geactiveerd 4. LED: groen => orange: => 5. Na 3 5 s: Electrische isolatie 6. Interne electronica en Power MosFET = OFF, samen met galvanische scheiding 7. LED: orange => rood: =>
15 Werking Bij Kortsluiting I [A] 1.8 x I N Stroom limitatie ca. 100 ms 200ms Electrische isolatie 1.1 x I N I N Electronische onderbreking 3... 5 s t [s] 1. ESS20, 6 A : Stroom is gelimiteerd tot 1.8 x 6.0 A = 10.8 A 2. Interne Power MosFET schakeld onmiddelijk af; indirekte verwarming vd bimetal strip is geactivateerd 3. LED: groen => oranje: => 4. Electrical isolation after max 5 s 5. LED: oranje => rood: =>
16 E-T-A Elektronische automaten I²t limiter I²t bij elektronische automaten Berekeningsvoorbeeld: 1. Draad: 2x 0,14 mm², lengte 10 m (sensorkabel) 2. Materiaal : Cu, PVC geïsoleerd 3. Max. doorlaat energie volgens datablad I²t = 260 A²s 4. ECB : 3A (1,35 In, 5s bij overstroom), (1,85 In, 200ms bij kortsluiting) Berekening I²t overstroom = (3x1,35)² x 5 = 80A²s (<< 260 A²s) Berekening I²t kortsluiting = (3x1,85)² x 0,2 = 6 A²s MCB : C-curve 3A (5 tot 10 In, 3s tot max 15s) Berekening I²t = (3x10)² x 15 = 13500 A²s
The Missing Link 17
The Missing Link 18 SVS16 Power distributie systeem -Voor PROFIBUS-DP netwerken -24VDC -Max. 40A -Voorzien voor :ESX10-115, ESX10-125 en E- 1048-7xx -8 of 16 steekplaatsen -SVS16-PB-XX-XX-P01. bus fout => last uitgang onveranderd - SVS16-PB-XX-XX-P02. bus fout => last uitgang op 0 (lasten af) -D-Sub stekker -Adressering -Baud rates tot 12Mbit/s (autodetect =>Master) -3 uitgangen per last (+/-/PE)
19 ESX10-115-DC24V & ESX10-125-DC24V -Elektronische zekeringsautomaat -0,5A tot 12A -Stroombegrezing max 1,8x In -Interne Fail-save -Capacitieve lasten tot 75.000 µf -Fout/Staus melding door led / PROFIBUS visualisatie -Remote on-off (type -115-) -Remote reset (type -125-) -Manuele on/off -UL2367, UL508, CSA C22, TÜV, GL IEC/EN 60079-0
20 E-1048-7XX-DC24V -Solid state power controller -Sturing van solenoids, motoren -0,5A tot 5A -Overspanning & kortsluit bescherming -Snelle uitschakeling -Interne fail-save -Remote on-off -Draadbreuk detectie in on & off -Fout/Staus melding door led / PROFIBUS visualisatie
Berekeningstool
Applicatie voorbeelden 22
Project warme Wals SVS16 met E-1048-7xx 23
24 Projekt MDI Overall view Cabinet Type 1 Cabinet Type Cabinet Type 1 2 E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH
Bayer 24VDC Distributiekast -ESS20-8345 BAYER 19 rack met ESS20
Vragen rondje 26
27 E-T-A Benelux NV G.Stassart laan 109 1070 Brussel 02/523 30 97 www.e-t-a.be info@e-t-a.be