Correcte 24VDC beveiliging
Iedereen praat erover. Wij ook !
DC 24V Applicaties in Automatisatie
¾ in elektrische controlekasten ¾ in machine controle ¾ 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
• Iout gelimiteerd van 1.1 tot 1.5 X I Nominaal
• Vb: SMPS DC 24V, 10 A Max. Iout = 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 B C D
1,6 3 5 10
tot tot tot tot
2,8 x I nominaal 5 x I nominaal 10 x I nominaal 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 •Onnodig trippen, selectiviteit
MCB
•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 ESSx 6A ESSx 3A
0,14mm² 19,7m 39,9m
1,5mm² 106m 214m Traditionele automaten:
Maximum draad lengte B 6A C 2A Z 2A
0.14mm2 1.1m 0.2m 4.3m
1.5mm2 12.1m 2.4m 46.3m
Let’s have a look inside
14
Werking Bij Overlast I [A] 1.8 x IN
Overlast detectie
Electrische isolatie
1.1 x IN IN
3 ... 5 s
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
t [s]
Last stroom > 1.1 x IN (1.05 to 1.35 x IN) Vb: ESS20, 4 A : Overlast trip op 4.4 A Indirekte verwarming vd bimetal strip is geactiveerd LED: groen => orange: => Na 3…5 s: Electrische isolatie Interne electronica en Power MosFET = OFF, samen met galvanische scheiding LED: orange => rood: =>
15
Werking Bij Kortsluiting I [A]
Stroom limitatie
1 .8 x IN ca. 100 ms…200ms
Electrische isolatie
1.1 x IN IN Electronische onderbreking
3 ... 5 s
1. 2. 3. 4. 5.
t [s]
ESS20, 6 A : Stroom is gelimiteerd tot 1.8 x 6.0 A = 10.8 A Interne Power MosFET schakeld onmiddelijk af; indirekte verwarming vd bimetal strip is geactivateerd LED: groen => oranje: => Electrical isolation after max 5 s LED: oranje => rood: =>
16
E-T-A Elektronische automaten I²t limiter
1. 2. 3. 4.
I²t bij elektronische automaten Berekeningsvoorbeeld: Draad: 2x 0,14 mm², lengte 10 m (sensorkabel) Materiaal : Cu, PVC geïsoleerd Max. doorlaat energie volgens datablad I²t = 260 A²s 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”
SVS16 Power distributie systeem -Voor PROFIBUS-DP netwerken -24VDC -Max. 40A -Voorzien voor :ESX10-115, ESX10-125 en E1048-7xx -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)
18
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
22
Applicatie voorbeelden
23
Project warme Wals SVS16 met E-1048-7xx
24
„Projekt MDI“
Cabinet Type 1
E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH
Cabinet Type 2
Overall view
Cabinet Type 1
Bayer 24VDC Distributiekast -ESS20 -8345
BAYER 19’’ rack met ESS20
26
Vragen rondje
27
E-T-A Benelux NV G.Stassart laan 109 1070 Brussel 02/523 30 97 www.e-t-a.be
[email protected]
