Effiziente und zuverlässige Energieversorgung
Große Wirkung
Effizient und trotzdem kostengünstig: Auch im Maschinenbau steigen die Anforderungen an Stromversorgungen. Wago will sich mit der neuen Baureihe Pro 2 den aktuellen und zukünftigen Anforderungen des Markts stellen. Entsprechend wurden bei der Entwicklung nicht nur die ökonomischen und ökologischen Aspekte berücksichtigt - etwa ein hoher Wirkungsgrad - sondern auch weitere Eigenschaften, die eine moderne Stromversorgung bieten sollte.
Bild: Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KGDie Vielfalt der Stromversorgungen am Markt spiegelt die unterschiedlichen Einsatzgebiete und Applikationen wider. Wettbewerb ist gut für den Anwender, denn so kann er die für seine Applikation passende Stromversorgung auswählen. Effizienz und damit einhergehend ein hoher Wirkungsgrad können hierbei ein entscheidender Wettbewerbsvorteil sein. Damit verbunden ist eine geringere Verlustleistung und eine niedrigere Erwärmung im Schaltrank. Das Ergebnis? Weniger Systemkosten und eine höhere Lebensdauer des Netzteils für den Nutzer. Aber nicht nur die Total Cost of Ownership können durch einen höheren Wirkungsgrad reduziert werden, sondern auch ökologische Aspekte, wie die Einsparung von CO2 und die Wärmeverlustleistung im Schaltschrank spielen hierbei eine große Rolle. Hier setzt Wago mit seiner neuen Baureihe Pro 2 an. "Das Einsparpotential durch eine moderne Stromversorgung wird oft unterschätzt, das zeigen erste Gespräche mit unseren Kunden", sagt Florian Kothe, Business Development Manager Interface bei Wago. "Die Reduktion der Verlustleistungskosten in Euro und die CO2-Einsparungen durch die Pro 2 sind deutlich höher als vom Kunden zunächst angenommen."
Erfolgsfaktor Design
Die Anforderung der Anwender sind breit gefächert hinsichtlich Preis, Wirkungsgrad, Spannungsbereiche und Einstellbarkeit sowie Baugröße. Diese widersprechen sich zum Teil und sind somit Herausforderungen bei der Entwicklung eines Netzgerätes. Bereits bei der Auswahl der Topologie des Schaltnetzgerätes werden Weichen hinsichtlich Wirkungsgrad und Kosten gestellt. Zu den derzeit effizientesten und wirtschaftlichsten Topologien zählen die soft-schaltenden Resonanzwandler, bei denen die Verluste durch Schalten im Nulldurchgangspunkt verringert werden. Durch Kombination mit aktiver Synchrongleichrichtung und einer aktiven Leistungsfaktorkorrektur werden die Verluste weiter reduziert. Die Entwicklung eines eigenen, für jedes Netzgerät angepassten Übertragers stellt die hohe Effizienz, Zuverlässigkeit und Baugrößenreduzierung sicher. Und auch die Auswahl der Bauteile erfolgt unter den Gesichtspunkten Effizienz sowie Kostenreduzierung.
Lange Lebensdauer
Durch die verlustarme Schaltungstechnik wird bei der Pro 2 gewährleistet, dass die Bauelemente geringem thermischen Stress ausgesetzt sind. Das steigert deren Lebenserwartung deutlich, insbesondere bei wärmeempfindlichen Kondensatoren oder Halbleitern. Es ergeben sich so sehr gute Werte in der Berechnung von MTBF sowie Cap-Lifetime. Anwendungen im 24/7-Dauerbetrieb, z.B. in Gebäuden, profitieren davon durch zuverlässige Versorgung. Das ist besonders wichtig, wenn Geräte durch Verbau in Systemverteilern in Zwischendecken nur schwer erreichbar sind. Weitere Beispiele für Anwendungen im 24/7-Betrieb sind in der Produktion chemischer Erzeugnisse, auf Mautbrücken oder in Ortsnetzstationen zu finden. "Lange Lebensdauer, hohe Effizienz, kleine Baugröße und reduzierte Betriebskosten: Das sind direkte Vorteile für unsere Kunden und die Anlagenbetreiber", betont Klaus Böhmer, BU-Leiter Interface Electronics bei Wago.
Die Größe zählt
Durch den hohen Wirkungsgrad können die Verlustleistung und Dimensionen deutlich reduziert werden. Die Implementierung der Pro 2 senkt somit die Kosten für die Kühlung, außerdem wird der Platzbedarf im Schaltschrank reduziert. So fallen die Abstände links und rechts zu anderen Komponenten geringer aus, und durch die steckbare Anschlusstechnik wird der für die Kühlung benötigte Abstand nach oben und unten automatisch eingehalten. Außerdem wird die Installation deutlich vereinfacht. In einigen Fällen kann sogar der Schaltschrank verkleinert werden, was zu zusätzlichen Kosteneinsparungen führt. "Wir haben bei unseren Netzgeräten den Anspruch, uns durch eine hohe Effizienz und Zuverlässigkeit am Markt zu differenzieren. Das heißt konkret: Weniger Verlustleistung sowie eine höhere Packungsdichte für den Schaltschrankbau", so Böhmer weiter.
Ressourcensparender Energieeinsatz
Gering erscheinende Unterschiede in den technischen Daten können große Auswirkungen haben. Das lässt sich anhand eines Beispiels gut zeigen: Ein typischer Wirkungsgrad bei einem einfachen Netzgerät mit 960W Nennleistung beträgt 91 Prozent. Bei der neuen Pro-2-Stromversorgung liegt der Wirkungsgrad bei 96,3 Prozent. Auf den ersten Blick scheinen diese 5,3 Prozentpunkte nicht gerade viel zu sein, doch der bessere Wirkungsgrad spart 37W an Verlustleistung. Auf eine Betriebszeit von fünf Jahren gerechnet bedeutet dies eine Einsparung von 209€ an Energiekosten und gleichzeitig eine Einsparung von einer Tonne CO2. Zum Vergleich: Eine 80-jährige Buche mit 23m Wuchshöhe kann auch etwa eine Tonne CO2 speichern.
Im Fokus: Derating-Kurven
Bei Anwendungen ohne Klimatisierung muss der Konstrukteur Derating-Kurven einzelner Komponenten beachten. Ein Schaltschrank im Außenbereich kann eine Innentemperatur von +60°C und mehr erreichen. Nicht alle Komponenten im Schaltschrank können bei diesen hohen Temperaturen die Nennleistung abgeben. Die Derating-Kurven geben hier Aufschluss auf die notwendige Leistungsreduzierung in Abhängigkeit von der Temperatur. Nicht so bei den Pro-2-Stromversorgungen, die ohne Derating bis +60°C standhalten und darüber hinaus bei 70°C mit noch 70 Prozent Auslastung betrieben werden können.
Erfolgsfaktor Design
Die Anforderung der Anwender sind breit gefächert hinsichtlich Preis, Wirkungsgrad, Spannungsbereiche und Einstellbarkeit sowie Baugröße. Diese widersprechen sich zum Teil und sind somit Herausforderungen bei der Entwicklung eines Netzgerätes. Bereits bei der Auswahl der Topologie des Schaltnetzgerätes werden Weichen hinsichtlich Wirkungsgrad und Kosten gestellt. Zu den derzeit effizientesten und wirtschaftlichsten Topologien zählen die soft-schaltenden Resonanzwandler, bei denen die Verluste durch Schalten im Nulldurchgangspunkt verringert werden. Durch Kombination mit aktiver Synchrongleichrichtung und einer aktiven Leistungsfaktorkorrektur werden die Verluste weiter reduziert. Die Entwicklung eines eigenen, für jedes Netzgerät angepassten Übertragers stellt die hohe Effizienz, Zuverlässigkeit und Baugrößenreduzierung sicher. Und auch die Auswahl der Bauteile erfolgt unter den Gesichtspunkten Effizienz sowie Kostenreduzierung.
Lange Lebensdauer
Durch die verlustarme Schaltungstechnik wird bei der Pro 2 gewährleistet, dass die Bauelemente geringem thermischen Stress ausgesetzt sind. Das steigert deren Lebenserwartung deutlich, insbesondere bei wärmeempfindlichen Kondensatoren oder Halbleitern. Es ergeben sich so sehr gute Werte in der Berechnung von MTBF sowie Cap-Lifetime. Anwendungen im 24/7-Dauerbetrieb, z.B. in Gebäuden, profitieren davon durch zuverlässige Versorgung. Das ist besonders wichtig, wenn Geräte durch Verbau in Systemverteilern in Zwischendecken nur schwer erreichbar sind. Weitere Beispiele für Anwendungen im 24/7-Betrieb sind in der Produktion chemischer Erzeugnisse, auf Mautbrücken oder in Ortsnetzstationen zu finden. "Lange Lebensdauer, hohe Effizienz, kleine Baugröße und reduzierte Betriebskosten: Das sind direkte Vorteile für unsere Kunden und die Anlagenbetreiber", betont Klaus Böhmer, BU-Leiter Interface Electronics bei Wago.
WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 8 August 2020 - 20.08.20.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
