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Versorgungsspannung (Hilfsenergie)

Die Universal- und Normsignaltrenner VariTrans P 15000, A 26000 und P 27000 sind ebenso wie die Hochspannungstrenner der Reihe P 40000 mit dem VariPower-Weitbereichs-Netzteil ausgestattet. Es ist für Versorgungsspannungen von 20 ... 253 V AC/DC vorgesehen. Die Messumformer der Reihe P 32000 können ebenfalls mit einem Weitbereichs-Netzteil ausgestattet sein. Mit diesem 6-mm-Weitbereichs-Netzteil arbeiten die Messumformer bei Versorgungsspannungen von 24 ... 110 V DC und 110 ... 230 V AC.

Die genannten Trennverstärker und Messumformer sind daher zum Anschluss an praktisch alle vorkommenden Versorgungsnetze geeignet und können weltweit zum Einsatz kommen. Lager- und Ersatzteilhaltung werden so deutlich vereinfacht.

Ein weiterer Vorteil von Weitbereichs-Netzteilen besteht in der Unempfindlichkeit gegen Netzspannungsschwankungen innerhalb der spezifizierten Bereiche. Alle anderen Knick-Trennverstäker und -Messumformer im Anreihgehäuse werden serienmäßig für eine Versorgungsspannung von 24 V DC angeboten.

Ein neues Konzept in der Energieversorgung von Geräten im Anreihgehäuse stellen die Hutschienen-Busverbinder ZU 0628 von Knick dar, die einfach in die 35-mm-Hutschiene eingelegt werden. Sie versorgen in Verbindung mit der Stromversorgung IsoPower A 20900 oder der Einspeiseklemme ZU 0677 bei Bedarf Trenner und Messumformer der 6-mm-Reihe mit Hilfsenergie; der Verkabelungsaufwand kann so entscheidend gemindert werden. Bestehende Anlagen lassen sich mit diesen Bausteinen auch nachträglich in einfacher Weise umrüsten.

4.1 Leistungsbedarf

Ein häufig nicht beachtetes und unterschätztes Auswahlkriterium ist der Leistungsbedarf von Trennverstärkern und Messumformern. Dabei ist nicht die zusätzlich benötigte Energie entscheidend, sondern die bei Trennern mit unnötig hohem Energiebedarf durch Verlustleistung erzeugte Wärme. Dieser Nachteil kann sich besonders bei hohen Packungsdichten ungünstig auswirken. Die Wärmeentwicklung in Trennverstärkern und Messumformern mit hoher Verlustleistung ist z. T. so hoch, dass die Geräte nicht ohne Zwischenraum aneinandergereiht werden dürfen. Der Vorteil schmaler Bauformen geht dadurch verloren. Eine weitere Folge hoher Temperaturen ist die dadurch reduzierte Lebensdauer von elektronischen Bauelementen. Eine um 10 K erhöhte Betriebstemperatur im Bereich zwischen 40 °C und 50 °C bewirkt theoretisch eine um 50 % reduzierte Lebensdauer und damit direkt eine wesentlich geringere Zuverlässigkeit des Produktes.

Der Energiebedarf von Trennverstärkern ist daher ein nicht zu vernachlässigendes Auswahlkriterium. Da die Ausgangsleistung unterschiedlicher Trennverstärker im Allgemeinen nahezu identisch ist, kann man den Hilfsenergiebedarf verschiedener Fabrikate unmittelbar als Kenngröße für Vergleiche des Energiebedarfs heranziehen.

4.2 Potentialtrennung des Hilfsenergiestromkreises

3-Port-Trennung gehört zum technischen Standard bei allen Knick-Trennverstärkern und Messumformern, d. h., Eingangs-, Ausgangs- und Hilfsenergie-Stromkreis sind voneinander galvanisch getrennt. Bei 3-Port-Trennverstärkern dürfen Eingangs- und Ausgangsstromkreis unter Berücksichtigung der zulässigen Arbeitsspannungen auf beliebige Potentiale gelegt werden. In seltenen Fällen, bei denen der Ausgang auf höhere Potentiale gelegt werden muss, ist zu prüfen, ob die zulässige Arbeitsspannung (Bemessungsspannung, früher Isolationsspannung) zwischen Ausgang und Hilfsenergiekreis ausreichend hoch ist.

Einige Hersteller, die Trennverstärker mit 3-Port-Trennung nicht standardmäßig anbieten, unterscheiden zwischen Eingangs-Trennverstärkern, Ausgangs-Trennverstärkern und 3-Port-Trennverstärkern.

Eingangstrennverstärker

Bei Eingangs-Trennverstärkern ist der Eingang von allen anderen Stromkreisen getrennt, der Ausgang liegt auf dem Potential der Versorgungsspannung. Eingangstrennverstärker werden verwendet, um ein auf einem möglicherweise störenden oder hohen Potential liegendes Eingangssignal von Ausgangs- und Hilfsenergiekreis zu trennen.

Ausgangstrennverstärker

Bei Ausgangstrennverstärkern liegt der Eingang auf demselben Potential wie die Versorgungsspannung. Hier kann das Ausgangssignal auf ein anderes, möglicherweise gefährlich hohes Potential gelegt werden.

3-Port-Trennverstärker

Bei 3-Port-Trennverstärkern sind Eingangs-, Ausgangs- und Versorgungsstromkreis voneinander galvanisch getrennt (siehe Abb. 20). Eingangs- und Ausgangsstromkreis können unter Berücksichtigung der zulässigen Arbeitsspannungen auf beliebige Potentiale gelegt werden. Die Unterscheidung zwischen Eingangs- und Ausgangs-Trennverstärker ist – wie bereits erwähnt – bei der Auswahl von Knick-Trennverstärkern nicht erforderlich, die 3-Port-Trennung ist hier technischer Standard.

Prinzipielle Darstellung eines 3-Port-Trennverstärkers

Abbildung 20: Prinzipielle Darstellung eines 3-Port-Trennverstärkers

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