Strom für die Gebäudeautomation per Plug&Play
USB-Power innerhalb der Verteilung
Smart Meter Gateways, Raspberry Pis oder mobile Endgeräte lassen sich nun einfach verbinden und sicher per USB versorgen - mit einer neuen Generation der Step-Power-Stromversorgungen von Phoenix Contact. Der Vorteil: Die Netzteile sparen Platz im Schaltschrank durch den Einsatz der gerade einmal eine Teilungseinheit (1 TE = 18mm) breiten USB-Lader. Die klassische Kombination aus Steckdose und Steckernetzteil ist damit Geschichte.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbHDie Digitalisierung schreitet innerhalb von Gebäuden weiter voran. Bei steigenden Energiekosten und mit Blick auf die Klimaneutralität spielt die Effizienz in Schaltschränken und Installationsverteilern eine immer wichtigere Rolle. Mit sehr geringen Leerlaufverlusten und einem hohen Wirkungsgrad sorgt eine neue Generation von Stromversorgungen für Energieeffizienz, abgestimmt auf die Bedürfnisse der Gebäudeautomation. Zusätzlich erfüllen die Netzteile die hohen Anforderungen an die Sicherheit elektrischer Geräte - in Industrie-Anwendungen sowie privaten Haushalten.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbHEffiziente und kompakte Stromversorgungen
Neue Systeme benötigen effiziente und kompakte Stromversorgungen. Der Schaltschrank und der Installationsverteiler stellen hierbei das Gehirn der Automatisierungslösungen dar. Dessen Projektierung sowie auch der Aufbau und die Abnahme bringen viele Herausforderungen mit sich. Alles muss schneller, aber auch günstiger werden, ohne dass die Qualität dabei leidet. Auch der Effizienzgrad von jedem Gerät wird nun sichtbar. Die neuen Step-Power-Stromversorgungen für die Gebäudeautomation im Reiheneinbauformat nach DIN43880 haben einen hohen Wirkungsgrad von bis zu 94,5%. Die Leerlaufverluste wurden auf einen Verbrauch von <0.1W (49W Nennausgangsleistung) bzw. <0.21W optimiert. Im Vergleich zu einem alten Klingeltransformator entspricht das einer Reduktion des Stromverbrauchs von 98%. Dies bringt in Bezug auf die Energiebilanz und die geringere Erwärmung der weiteren Geräte im Installationsverteiler hohes Einsparpotenzial mit sich. Die Geräte erfüllen die derzeit hohen Anforderungen an die Effizienzstandards und erhalten damit das Efficiency Level VI. Zudem erfüllen sie auch die europäischen Ökodesignanforderungen, deren Ziel es ist, die Energieeffizienz und die Umweltverträglichkeit zu verbessern.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbHVor der Zeit mit USB-Hutschienen-Netzteil
Der klassische Aufbau einer USB-Stromversorgung im industriellen Schaltschrank oder Installationsverteiler benötigt mindestens eine Hutschienensteckdose mit einer Breite von 2 TE und einem nach vorn eingesteckten USB-Netzteil, welches je nach Leistung in der Tiefe und Breite weiteren kostbaren Bauraum einnimmt. Weiter wird mehr Raum für den meist geraden gesteckten USB-Abgang benötigt. Dadurch kann der laut IEC61439-1 geforderte Mindestabstand von 2,5mm zwischen der Schaltschranktür und den verbauten Komponenten gefährdet werden. Zudem entspricht nicht jede Hutschienen-Steckdose der nationalen Norm DIN EN60439-1 für Schaltschränke und Schaltanlagen. Diese Norm legt die Anforderungen an die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Schutzart fest. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, dass die Steckdosen für den dauerhaften Betrieb zugelassen sind. Das heißt, dass sie über eine lange Lebensdauer verfügen und die Anforderungen an die Sicherheit und Zuverlässigkeit erfüllen. Ungeeignete Steckdosen können im Schaltschrankbau zu Problemen führen, wie z.B. Überhitzung, Kurzschlüssen und gar Fehlfunktionen. Auch die Effizienz spielt bei Netzteilen eine gravierende Rolle. Der auftretende Hitzestau im meist verschlossenen Gerätegehäuse eines steckbaren USB-Netzteils kann nicht abgeführt werden. Dies führt zu Erwärmung benachbarter Teile und deren Effizienzverlust.
USB-Anwendungen rund um den Schaltschrank
Der USB-Anschluss ist nicht mehr wegzudenken. Sowohl im Hausgebrauch als auch im industriellen Umfeld besetzen mehr und mehr Verbraucher mit unterschiedlichsten USB-Anwendungen den Markt. Wo früher noch aufwendig verdrahtet und geschraubt wurde, lassen sich heute viele Geräte auf kleiner Leistungsebene einfach und sicher per Plug&Play miteinander verbinden und betreiben. Um Fehlfunktionen zu vermeiden, sind die verschiedenen USB-Anwendungen im Schaltschrank auf eine stabile und ausreichende Stromversorgung angewiesen. Einige Beispiele dafür sind:
- • Smart-Meter-Gateway, zur autarken Übermittlung des Stromverbrauchs an den Energieversorger. Wichtig ist, dass die Stromversorgung zuverlässig und stabil bleibt, um die kontinuierliche Übertragung von Daten zu gewährleisten.
- • Raspberry Pi, für oft sensible softwaregestützte Anwendungen wie im Bereich der Hausautomatisierung, im Umfeld von Internet of Things als IoT-Gateway oder bei der künstlichen Intelligenz (KI) für Machine-Learning.
- • IoT-Geräte, zur Kommunikation der Betriebszustände oder Fernzugriff und Fernwartung der Anlage müssen diese Geräte stets erreichbar sein.
- • Mobile Endgeräte wie Smartphones und Tablets, die direkt an der Maschine zum Einrichten oder Ändern von Maschineneinstellungen, z.B. via Augmented Reality, zum Einsatz kommen.
- • USB betriebene Geräte können weiterhin Lüfter, Lichter oder Kameras am und im Schaltschrank sein.
Es ist jedoch zu beachten, dass diese USB-Schnittstellen zur Stromversorgung im Schaltschrank bestimmte Anforderungen erfüllen müssen. Dazu gehört die Einhaltung der Sicherheits- und Zuverlässigkeitsstandards, die Schutzklasse und die benötigten Zulassungen.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbHDie erste industrielle Stromversorgung mit USB-Anschluss
Auf einer Baubreite von nur 1 TE will Phoenix Contact den neuen Standard für USB-Netzteile auf der Hutschiene setzen. Die neuen Step-Power-Geräte stellen eine zuverlässige Stromversorgung für zahlreiche USB-Anwendungen dar. Der breite Eingangsspannungsbereich und die Schutzfunktionen gegen Überstrom, Kurzschluss und Überspannung ermöglichen die Integration von USB-Schnittstellen in Industrie- und Steuerungsanwendungen. Die Visualisierung des Betriebszustands der Ausgangsspannung des USB-Geräts übernimmt die DC OK-LED. So lässt sich auf einem Blick sicherstellen, ob die angeschlossene Komponente mit Ladestrom versorgt wird. Zudem kombiniert die integrierte Kabelnut im Gehäuse zusammen mit dem 90° abgewinkelten USB-Stecker gleich zwei Vorteile:
- • Das angeschlossene USB-Kabel kann zum einen unter die Abdeckung des Installationsverteilers geführt werden
- • und die optional nutzbare Zugentlastung, die im Gehäuse implementiert ist, bietet zusätzliche Sicherheit.
Die USB-Hutschienen-Netzteile sind dank der robusten Bauweise und der Schutzart IP20 gegen Staub und Berührung für den Einsatz in industriellen Umgebungen geeignet. Sie verfügen über einen USB-A oder USB-C Anschluss. Beide ermöglichen das Schnellladen. Die limitierte Ladeleistung des USB-A Anschlusses kann durch das USB-A Kabel von Phoenix Contact von 1,5A auf 3A erhöht werden, analog dem USB-C Standard.
Fazit
Die Step-Power-Stromversorgungen von Phoenix Contact verbessern mit ihren hohen Wirkungsgraden und geringen Leerlaufverlusten die Energieeffizienz und Ökobilanz. Sie lassen sich platzsparend montieren und stellen eine zuverlässige Stromversorgung für zahlreiche USB-Geräte dar. Zudem ermöglichen sie die Integration von USB-Schnittstellen in Industrie- und Steuerungsanwendungen, da sie die entsprechenden Sicherheits- und Zuverlässigkeitsstandards erfüllen. Die Push-in-Anschlusstechnik an der AC-Seite erleichtert die Installation. Durch das einfache Einsetzen des USB-Kabels kann die Verkabelung sicher, schnell und werkzeuglos erfolgen: eine praktische und vielseitige Lösung für die Stromversorgung von USB-Geräten in Gebäudeinstallationen und industriellen Anwendungen.
Die Fakten im Überblick
USB-A- und USB-C-Anschluss-Flexibilität
Push-in-Anschlusstechnik mit doppelten Anschlusspunkten im 45°-Winkel
Integrierte Kabelnut mit Zugentlastung
Leerlaufverluste: <0,1W
Efficiency Level VI
Eingangsspannung 85V AC ? 264V AC
Ausgangsleistung max. 3A @ 5V DC
BxHxT [mm]: 18x90x61
DC OK LED-Betriebsstatus
Temperaturweitbereich: -10°C ? +70°C, -25°C start-up
Tragschienen- und Direktmontage
MTBF >1.100.000h bei +40°C
UL Listed UL 61010
UL Listed ANSI/ISA (Hazardous Locations)
NEC-Class-2-Ausgang, nach UL 1310
CB-Scheme-Zertifizierung
Überspannungskategorie (OVC) III
Transformatornorm EN61558-2-16
Haushaltsnorm DIN EN60335-1
Smart Meter Gateways, Raspberry Pis oder mobile Endgeräte lassen sich nun einfach verbinden und sicher per USB versorgen - mit einer neuen Generation der Step-Power-Stromversorgungen von Phoenix Contact. Der Vorteil: Die Netzteile sparen Platz im Schaltschrank durch den Einsatz der gerade einmal eine Teilungseinheit (1 TE = 18mm) breiten USB-Lader. Die klassische Kombination aus Steckdose und Steckernetzteil ist damit Geschichte.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbHDie Digitalisierung schreitet innerhalb von Gebäuden weiter voran. Bei steigenden Energiekosten und mit Blick auf die Klimaneutralität spielt die Effizienz in Schaltschränken und Installationsverteilern eine immer wichtigere Rolle. Mit sehr geringen Leerlaufverlusten und einem hohen Wirkungsgrad sorgt eine neue Generation von Stromversorgungen für Energieeffizienz, abgestimmt auf die Bedürfnisse der Gebäudeautomation. Zusätzlich erfüllen die Netzteile die hohen Anforderungen an die Sicherheit elektrischer Geräte - in Industrie-Anwendungen sowie privaten Haushalten.
Phoenix Contact Deutschland GmbH
Dieser Artikel erschien in GEBÄUDEDIGITAL 3 (Mai) 2023 - 07.06.23.Für weitere Artikel besuchen Sie www.gebaeudedigital.de
