Eine zuverlässige Stromversorgung bildet das Rückgrat jeder Automatisierungslösung. In industriellen Anwendungen sind die Anforderungen besonders hoch: Intelligente Systeme, kompakte Schaltschränke, höhere Umgebungstemperaturen und kürzere Wartungszyklen setzen konventionellen Netzteilen enge Grenzen. Bei der Auswahl rückt deshalb immer stärker das Gesamtsystem in den Fokus – inklusive Zusatzfunktionen, Lebensdauer und Montagefreundlichkeit.
Auswahlkriterien für Netzteile in der Fabrikautomation
Die Auswahl einer geeigneten Power Supplies für die Fabrikautomation ist eine zentrale Entscheidung, die maßgeblich die Zuverlässigkeit, Effizienz und Sicherheit der gesamten Anlage beeinflusst. Moderne Fertigungsumgebungen stellen hohe Anforderungen an die Stromversorgung, da sie kontinuierlich und häufig unter rauen Bedingungen betrieben werden. Daher müssen bei der Auswahl verschiedene technische und wirtschaftliche Aspekte sorgfältig abgewogen werden, um einen störungsfreien und wirtschaftlichen Betrieb sicherzustellen:
- Konstante Ausgangsspannung auch bei schwankender Last und rauen Umgebungsbedingungen.
- Ein Überlast-, Überspannungs- und Kurzschlussschutz ist für die Langlebigkeit des Netzteils und der Endgeräte essenziell.
- Ein Wirkungsgrad von über 90 Prozent reduziert Energieverluste und minimiert die Wärmeentwicklung.
- DIN-Schienen-Netzteile ermöglichen flexible Erweiterungen und eine einfache Wartung.
- Erfüllung von Normen wie UL, CE und RoHS stellen den weltweiten industriellen Einsatz sicher.
- Moderne Netzteile bieten Fernüberwachung und Diagnosefunktionen, um die Anlagenverfügbarkeit zu steigern.
- Neben der Summe aller Verbraucher sollte eine Reserve von mindestens 25 Prozent eingeplant werden.
- Besonders bei Motoren oder Aktoren muss das Netzteil kurzfristige Lastspitzen abdecken können, ohne überdimensioniert zu sein.
- Temperaturbereich, Feuchtigkeit, Vibrationen und Staubbelastung müssen berücksichtigt werden.
- Eine werkzeuglose Montage, eine kompakte Bauform und eine einfache Diagnose erleichtern Installation und Instandhaltung.
- Langlebige Komponenten und hohe mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (Mean Time Between Failures) MTBF-Werte (> 80.000 h) sind wirtschaftlich vorteilhaft.
Es wird deutlich, dass moderne Netzteile weitaus mehr leisten müssen, als nur eine stabile Spannungsversorgung bereitzustellen, um den anspruchsvollen Bedingungen industrieller Umgebungen gerecht zu werden.
Um eine dauerhaft zuverlässige Versorgung zu garantieren, muss das thermische Verhalten der Netzteile bereits bei der Auslegung berücksichtigt werden. Bei Umgebungstemperaturen über 60 °C beginnt das sogenannte Derating: Die maximal verfügbare Ausgangsleistung reduziert sich in Abhängigkeit von Temperatur und Einbauumgebung. Für Planer und Schaltschrankbauer ist die Berücksichtigung der Derating-Kennlinien daher unerlässlich und dies insbesondere bei hoher Packungsdichte oder begrenztem Luftstrom.
Kompakt, leistungsstark und bereit für Spitzenlasten
Die Racpro1-Serie wurde genau auf diese Anforderungen abgestimmt (Abb. 1). Dank der werkzeuglosen Push-In-Anschlüsse im 25°-Design ist eine zeitsparende und wartungsfreie Integration auf der DIN-Schiene möglich. Die Geräte zeichnen sich darüber hinaus durch ihre kompakte Bauform (ab 43 mm Breite erhältlich) sowie eine aktive Einschaltstrombegrenzung und einer Lebensdauer von über 80.000 Stunden bei 40 °C unter Volllast aus.
Zur Minimierung thermisch bedingter Leistungsverluste nutzt das Gehäusedesign den sogenannten Kamineffekt: Warme Luft steigt durch vertikale Kanäle auf und zieht kühlere Luft von unten nach. Diese natürliche Konvektion sorgt ganz ohne Lüfter für eine effektive Wärmeabfuhr und sichert die volle Leistungsfähigkeit der Geräte bis zu Umgebungstemperaturen von 60 °C (Abb. 2).
Neben der Gehäusekonstruktion trägt auch das optimierte Leiterplattenlayout (PCB) zur thermischen und elektrischen Stabilität bei. Breite Kupferflächen zur Wärmeverteilung, die gezielte Platzierung wärmeerzeugender Komponenten und eine luftstromgerechte Leiterbahnführung ermöglichen eine effiziente passive Kühlung. Dadurch wird die Lebensdauer der Bauteile erhöht und die Ausfallwahrscheinlichkeit unter Volllast gesenkt.
Ein weiterer Vorteil sind die Leistungsreserven: Neben der Dauerleistung bei einer Umgebungstemperatur von 60 °C ermöglichen die Geräte bei einer reduzierten Umgebungstemperatur von 45 °C eine zusätzliche Leistungsabgabe von 120 Prozent und darüber hinaus bei 60 °C einen Power-Boost von 150 Prozent für fünf Sekunden – ideal bei impulsartigen Lastwechseln. Das System wird durch elektronische 4-Kanal-Sicherungen (e-Fuses) ergänzt, die den Anwenderinnen und Anwendern eine Überwachung der 24-V-Stromkreise ermöglichen. Mit selektivem Schutz können einzelne Verbraucher im Fehlerfall gezielt abgeschaltet werden, sodass wichtige Verbraucher, beispielsweise Steuerungen, im Betrieb bleiben. Diodenschaltungen mit MOSFET-Technologie ermöglichen die verlustarme Verschaltung mehrerer Netzteile zur redundanten Versorgung sicherheitskritischer Systeme oder zur Leistungserhöhung. Eine aktive Einschaltstrombegrenzung schont zudem die Kontakte der vorgeschalteten Sicherungsautomaten. Ein Vergleich der Modelle Racpro1-T240, -T480 und -T960 zeigt Tabelle 1.
Tabelle 1: Vergleich der drei Racpro1-Modelle
| Racpro1-T240 | Racpro1-T480 | Racpro1-T960 | |
| Breite | 43 mm | 52 mm | 80 mm |
| Effizienz | bis zu 94,1 % | bis zu 95,3 % | bis zu 97,1 % |
| Funktionale Merkmale | Aktive Einschaltstrombegrenzung; 2-Phase-AC-Betrieb 2x350 V bis 2x575 V | PFC > 0,9 und aktive Einschaltstrombegrenzung; passive Lastaufteilung im Parallelbetrieb und LED-Lastanzeige | PFC > 0,9 und aktive Einschaltstrombegrenzung; passive Lastaufteilung im Parallelbetrieb und LED-Lastanzeige |
| Gewicht | 500 g | 800 g | 1140 g |
Fazit und Ausblick
In der modernen Fabrikautomation sind Netzteile keine „passiven“ Komponenten mehr, sondern zentrale Systembausteine. Sie müssen Energieeffizienz, Betriebssicherheit und Wartungsfreundlichkeit vereinen. Neben der Spannungsversorgung übernehmen sie zunehmend auch Funktionen wie Diagnose, Schutz und Kommunikation. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, müssen Netzteile heute nicht nur leistungsfähig und kompakt sein, sondern auch über intelligente Schutzmechanismen und robuste Designs verfügen.
Die Netzteile der Racpro1-Serie sind für den zentralen und dezentralen Einsatz im Schaltschrank oder direkt an der Maschine konzipiert. In Kombination mit elektronischen Sicherungen, Redundanzdioden sowie unterbrechungsfreien Stromversorgungs-(USV)-Systemen bilden sie ein modulares Versorgungssystem, das vollständig DIN-Schienen-kompatibel ist und sich einfach integrieren lässt (Abb. 3). Rutronik unterstützt mit einem durchgängigen Sortiment, technischer Beratung und Systemkompetenz dabei, eine zukunftssichere Stromversorgungsarchitektur von der Quelle bis zur Last zu realisieren.
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