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Spannungsversorgung in Atex-Zone 2

Elektronischer Sicherungsautomat verhindert Funkenbildung
Spannungsversorgung in Atex-Zone 2

Mit der Dezentralisierung sowie der Modularisierung in Chemieanlagen ändert sich auch die Spannungsversorgung der Anlagen. Spielte bei den zentralen Lösungen der Platzbedarf eher eine untergeordnete Rolle, ändert sich dieses jetzt durch den dezentralen Ansatz, bei dem künftig kleine, modulare Schaltschränke zum Einsatz kommen. Das hat nicht nur Einfluss auf das Raumangebot, sondern auch auf die Anforderungen an die verwendeten Geräte.

Waren bisher lange Zuleitungen notwendig, um die Sensoren und Aktoren zu versorgen, führen die Schaltschränke im Feld bei modular aufgebauten Chemieanlagen zu einer deutlichen Verkürzung der Anschlussleitungen. Dies spart Geld und verringert den Verdrahtungsaufwand. Dafür ist allerdings in diesen Bereichen die Beachtung des Explosionsschutzes notwendig. Dort entstehen oder entweichen oftmals Gase oder Flüssigkeiten, die brennbar sind und bei einer entsprechenden Konzentration zu einer Explosion führen können. Dabei ist schon ein kleiner Funke ausreichend, der über eine genügend hohe Leistung verfügt. Solch eine Gefährdung von Menschen und Sachwerten gilt es, beispielweise durch die Kapselung der elektrischen Geräte, zu verhindern. Diese Lösung ist allerdings sehr aufwendig und daher teuer. Eine preiswertere Lösung ist die Vermeidung eines derartigen Funkens, beispielsweise durch den elektronischen Sicherungsautomaten ESX10 von E-T-A.

Funkenfreie Trennung des Lastkreises

Bei diesem Sicherungsautomaten trennt der integrierte Power-Mosfet den Lastkreis ohne Funkenbildung. Die Elektronik des Sicherungsautomaten erfasst den fließenden Strom und schaltet automatisch den Lastkreis ab. Diese Funktion ist unabhängig von der jeweiligen Ursache und gilt für einen Kurzschluss ebenso wie für eine Überlastung des Verbrauchers. Dabei entspricht der Sicherungsautomat den Gesetzen, Verordnungen und Normen zum sicheren Betrieb von Anlagen. Der Sicherungsautomat wird der Atex-Richtlinie der Europäischen Union zur Verwendung von Komponenten, Geräten und Schutzsystemen in explosionsgeschützten Bereichen gerecht. Diese Zulassung ermöglicht im Speziellen die Verwendung für „Ex II 3G Ex ec IIC T4 Gc“ und „Ex II 3G ec nC IIC T4 Gc“ in der Atex-Zone 2. Die höchstzulässige Oberflächentemperatur beträgt 135 °C und gilt für die Stoffe Gas, Nebel und Dämpfe. Das Gerät hat darüber hinaus die Zertifizierung nach IECEx für internationale Anwendungen sowie nach NEC (National Electrical Code) für den amerikanischen Markt.

Flexibler Einsatz gewährleistet

Der ESX10 ist in zwei verschiedenen Ausführungen verfügbar. Bei der ersten Variante ist das Gerät direkt auf die Hutschiene zu montieren. Das bietet dem Anwender den Vorteil, dass er einzelne Geräte schnell und einfach montieren und verwenden kann. Bei der zweiten Variante handelt es sich um eine steckbare Version. Mit dieser lässt sich das bestehende System schnell und mühelos durch das zusätzliche Stecken von weiteren Sicherungsautomaten ergänzen. Die Grundlage dafür bietet das Stromverteilungssystem Modul 18plus. Es sorgt für eine übersichtliche und kompakte 24-V(DC)-Stromverteilung. Das System besteht aus drei verschiedenen Modulen. Den Anfang bildet das Einspeisemodul. Es verfügt über Push-in-Klemmen und ermöglicht den Anschluss von Leitungen mit einem Querschnitt von bis zu 16 mm². Das lässt die Einspeisung einer Stromstärke von max. 80 A zu. Damit wird das System den Anforderungen für den Großteil der Applikationen gerecht. An das Einspeisemodul sind bis zu 30 Anschlussmodule anreihbar. Auf diese steckt der Anwender die elektronischen Sicherungsautomaten. Das bedeutet, dass das Stromverteilungssystem die entsprechende Anzahl von Stromkreisen absichern kann. Jedes Modul ist für einen Laststrom von 20 A ausgelegt. Der große Vorteil dieses steckbaren Systems ist, dass der Elektrokonstrukteur eine Standardapplikation definieren kann und aufgrund der speziellen Anforderungen der jeweiligen Applikation eine unterschiedliche Anzahl von Sicherungsautomaten gesteckt wird. Ebenso ist die spätere Erweiterung der Anlage problemlos möglich. Durch die Steckbarkeit der Sicherungsautomaten ist eine Abschaltung der Gesamtanlage nicht erforderlich. Diese Option bietet dem Konstrukteur bei der Planung der Anlage einen gewissen Gestaltungsspielraum und erleichtert die Inbetriebnahme. Das Signalmodul, das das gesamte Stromverteilungssystem abschließt, meldet den Status der Sicherungsautomaten an die übergeordneten Steuerungssysteme weiter. Dafür werden alle Statusinformationen der Sicherungsautomaten erfasst und zu einer Sammelmeldung „Schließer“ zusammengefasst. Das ermöglicht die sofortige Fehlererfassung und -meldung. Beim Öffnen des Schaltschranks kann das Wartungspersonal dann sofort anhand der roten LED des Sicherungsautomaten ESX10 den betroffenen Stromkreis ermitteln und die notwendigen Maßnahmen ergreifen.

Hohe Anlagenverfügbarkeit

Der elektronische Sicherungsautomat ESX10 schützt die angeschlossenen Lasten vor Überstrom und schaltet ebenso bei einem Kurzschluss auf der Leitung ab. Im Gegensatz zu einem mechanischen Schutzschalter gewährleistet dieser eine funkenlose Abschaltung, was besonders im Ex-Bereich sehr wichtig ist. Darüber hinaus bietet er noch weitere Vorteile zu einem mechanischen Schutzschalter. Der ESX10 benötigt den 7,5- bis 15-fachen Nennstrom des Schutzschalters für eine schnelle, magnetische Abschaltung. Wird ein üblicher C6A-Sicherungsautomat zugrunde gelegt, beträgt der notwendige Abschaltstrom zwischen 45 und 90 A. Diese Höhe überschreitet in der Regel den von einem Netzteil maximal zur Verfügung gestellten Nennstrom. Bei einem Kurzschluss würde somit das Netzteil abschalten und die gesamte Spannungsversorgung der angeschlossenen Lasten nicht mehr gewährleisten. Der elektronische Sicherungsautomat ESX10 begrenzt im ersten Schritt den fließenden Laststrom und schaltet ihn dann ab. Das vermeidet eine Überlastung des Netzteils und schaltet nur den betroffenen Lastkreis ab. Dieses gewährleistet den sicheren Betrieb der Verbraucher und deren Absicherung in der Atex-Zone 2.

E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH, Altdorf


Autor: Thomas Kramer

Business Development
Manager, E-T-A Elektrotechnische Apparate


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