Brennbare Gase, Flüssigkeiten, Dämpfe oder Stäube entstehen oder entweichen oftmals in Produktionsanlagen der Chemie- und Petrochemie. Verbinden sich diese Stoffe mit dem Sauerstoff der Luft, kann ein explosives Gemisch entstehen. Die Entzündung dieser Stoffe gilt es zu verhindern, da Personen und Produktions- bzw. Sachmittel gefährdet würden. Ein möglicher Ansatz ist die Kapselung der elektrischen Geräte in ein entsprechendes Gehäuse. Dies ist jedoch eine sehr aufwendige und oftmals teure Lösung. Mit dem elektronischen Sicherungsautomaten ESX10 geht E-T-A einen anderen Weg. Das Gerät verhindert bereits die Entstehung gefährlicher elektrischer Funken. Der elektronische Sicherungsautomat trennt den Lastkreis mit einem Power-Mosfet und somit funkenfrei. Diese Lösung entspricht damit den entsprechenden Gesetzen, Verordnungen und Normen zum sicheren Betrieb der Anlagen. Der ESX10 verfügt über die Zulassungen Ex II 3G Ex ec IIC T4 Gc und Ex II 3G ec nC IIC T4 Gc, die für die Atex-Zone 2 gültig sind. Die höchstzulässige Oberflächentemperatur beträgt bis zu 135 °C und gilt für die Stoffe Gas, Nebel und Dämpfe. Dadurch erlaubt der ESX10 auch die Absicherung der Prozesssteuerungen in den Schaltschränken. Dies sorgt für Anlagenverfügbarkeit und für zuverlässige Absicherung der 24-V(DC)-Stromversorgung der unterschiedlichen Lasten.
Modulares Stromverteilungssystem
In der Prozessindustrie kommen vor allem Stromverteilungen mit steckbaren Schutzschaltern zum Einsatz. Für diesen Einsatzzweck eignet sich zum Beispiel das Stromverteilungssystem Modul 18plus. Das System setzt sich aus drei Modulen zusammen. Das Einspeisemodul verfügt über Push-in-Anschlüsse für einen Leitungsquerschnitt von bis zu 16 mm2. Dies ermöglicht die Einspeisung und Verteilung von bis zu 80 A. An das Einspeisemodul lassen sich die Anschlussmodule anreihen – in der maximalen Ausbaustufe bis zu 30 Module. Der Nutzer kann jedes dieser Anschlussmodule mit einem maximalen Laststrom von 20 A betreiben. Durch den modularen Aufbau erhält der Konstrukteur einen großen Gestaltungsspielraum. Dies erleichtert ihm die Konstruktion seiner Stromverteilung spürbar. Den Abschluss des Systems bietet das Signalmodul. Dies bildet zusammen mit den Signalkontakten der einzelnen elektronischen Sicherungsautomaten eine Gruppensignalisierung „Schließer“. Der Anlagenbetreiber kann diesen Kontakt mit dem Steuerungssystem verbinden und darüber die Statusmeldungen des Stromverteilungssystems betreiben. Dadurch bekommt der Anlagenbetreiber die notwendigen Informationen über den aktuellen Status seiner 24-V(DC)-Stromversorgung.
Schnelle Absicherung
Die Absicherung mit elektronischem Überstromschutz bietet neben den beschriebenen Vorteilen in explosionsgefährdeten Bereichen zahlreiche weitere Vorteile im Vergleich zu konventionellen thermisch-magnetischen Absicherungselementen. Die in den vielen Anwendungen verwendeten Schaltnetzteile können im Kurzschlussfall in der Regel kurzfristig das 1,5-fache des Nennstroms liefern. Bei einem 20-A-Netzteil entspricht dies einem maximalen Strom von maximal 30 A. Die Kennlinie eines thermisch-magnetischen Sicherungsautomaten setzt sich aus einem magnetischen und einem thermischen Anteil zusammen. Eine schnelle Auslösung des Schutzschalters ist dabei nur im magnetischen Anteil möglich. Dafür benötigt der Schutzschalter aber das 7,5- bis 15-fache seines Nennstroms. Dies ist bei einem C6-A-Automaten ein Strom von 45 bis 90 A. Somit reicht der maximale Strom des Netzteils nicht aus, um einen thermisch-magnetischen Sicherungsautomaten magnetisch und somit schnell auszulösen.
Das Schaltnetzteil wird demzufolge überlastet und regelt automatisch die Ausgangsspannung herunter. Dadurch entsteht ein Spannungseinbruch auf der gesamten Sekundärseite des Netzteils. Alle angeschlossenen Verbraucher sind somit von einem Kurzschluss betroffen, den nur einen einzelnen Schutzschalter betrifft. So beschränkt sich also ein einzelner Fehler nicht auf den betroffenen Stromkreis. Er hat sehr schnell Rückwirkung auf die Funktion aller angeschlossenen Geräte. Der elektronische Sicherungsautomat ESX10 kann dies durch seine aktive Strombegrenzung verhindern. Erkennt der Sicherungsautomat ein Kurzschluss- oder Überstromereignis, so begrenzt er den Strom auf den Wert des 1,15-fachen des Nennstroms. Das bedeutet bei einem ESX10 mit einem Nennstrom von 6 A auf 6,9 A. Nach typischerweise 100 ms erfolgt dann die Abschaltung des betroffenen Sicherungsautomaten. Dies schließt eine Rückwirkung auf das Schaltnetzteils und die angeschlossenen anderen Verbraucher aus.
Universal einsetzbar
Der ESX10 mit den Zulassungen für den Ex-Bereich nach Atex, IECEx und ISA (Class I Division 2) ist in den Stromstärken von 0,5 bis 16 A verfügbar. Gerade mit der Stromstärke von 16 A wird der elektronische Sicherungsautomat den Anwendungen aus der Prozessindustrie gerecht. Denn diese erfordern einen immer höheren Nennstrom zur Absicherung der Ein- und Ausgabebaugruppen des Prozessleitsystems in den Schaltschränken.
Daher ist die Kombination aus dem steckbaren ESX10 und dem Modul 18plus die ideale Lösung. Diese ermöglicht den Einsatz des Stromverteilungssystems in der Atex-Zone 2 mit einem modularen Aufbau und den Vorzügen des elektronischen Sicherungsautomaten bei einer Stromstärke von bis zu 16 A. Bevorzugt der Konstrukteur eine Lösung für die direkte Hutschienen-Montage, so ist auch dies problemlos möglich. Das gesamte Portfolio des ESX10 ist sowohl als steckbare Variante als auch für die Montage auf der Hutschiene verfügbar. Dieses erhöht die Flexibilität des Konstrukteurs bei der Auswahl seiner Lösung. Ebenso wurde der Temperaturbereich des ESX10 nochmals erweitert. Er ist aufgrund des hohen Temperaturbereichs von -20 bis +70 °C weltweit und in allen Klimazonen einsetzbar. Er ermöglicht somit Lösungen im Öl- und Gas-sektor im kühlen Norwegen ebenso wie im heißen Texas.
Suchwort: cav0319eta
Halle 11, Stand A69
Autor: Thomas Kramer
Geschäftsfeldmanager,
E-T-A
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