Redundante Sicherheit

Für extreme Anforderungen an die Verfügbarkeit

22. März 2018, 11:23 Uhr | Von Stefan Grimm, Marketing Communications, Phoenix Contact Power Supplies
Bild 1: Redundantes Stromversorgungskonzept gegen Ausfälle: Quint Power und Quint S-Oring
© Phoenix Contact Power Supplies

Der Parallelbetrieb zweier entsprechend gekoppelter Stromversorgungen stellt eine redundante Versorgung sicher und verhindert, dass beim Ausfall hohe Kosten entstehen oder Mensch/Umwelt geschädigt werden. Mit den Quint-Power-Stromversorgungen steigt die Verfügbarkeit noch zusätzlich.

Klassischerweise kommen redundante Stromversorgungssysteme in den Bereichen Öl und Gas sowie der chemischen Industrie zum Einsatz. Hier kann der Ausfall einer Steuerung, etwa in einer Raffinerie, zu hohen Kosten oder gar zu Störfällen führen, die Mensch und Umwelt gefährden. Doch auch in anderen Bereichen der Industrie kann der Ausfall der Hilfsspannung schnell den Verlust einer kompletten Charge bedeuten, wie zum Beispiel in der Glasherstellung. Weitere Einsatzgebiete einer redundanten Hilfsspannungsversorgung sind Kraftwerke und auch industrielle Produktionsanlagen, wo jede Minute Stillstand hohe Kosten verursacht.

Konsequent getrennt bis zur Last

Auch wenn die Stromversorgungen von Phoenix Contact – zum Beispiel die Modelle Trio Power oder Quint Power – bereits im Stand-alone-Betrieb hohe MTTF- (Mean Time To Failure) Werte aufweisen, setzen Anlagenplaner bei sensiblen Applikationen auf redundante Stromversorgungen. Hierbei werden primärseitig zwei Stromversorgungen parallel betrieben, sodass bei Ausfall einer Stromversorgung die zweite die Last vollständig übernimmt.

Dazu sind die Stromversorgungen so dimensioniert, dass der gesamte Strombedarf der angeschlossenen Lasten in allen Betriebszuständen von nur einem Modul abgedeckt wird. Mit Hilfe einer passiven Diode oder eines aktiven Leistungshalbleiters (MOSFET) werden die Stromversorgungen entkoppelt, sodass ein Kurzschluss in einer defekten Stromversorgung oder den Leitungswegen nicht dazu führt, dass die Versorgungsspannung am Verbraucher einbricht.

Entwickelt wurden die neuen Quint-S-Oring-Module von Phoenix Contact Power Supplies für Anwender, die extreme Anforderungen an die Verfügbarkeit der Versorgungsspannung stellen. S steht in diesem Zusammenhang für „Single“. Entstanden ist das Quint-S-Oring-Redundanzmodul in Zusammenarbeit mit Kunden aus dem Bereich der Prozess­automatisierung, die eine hohe Verfügbarkeit, wie sie die bestehenden Oring-Module bieten, noch einmal steigern wollten. Durch die konsequente Trennung der Strompfade und damit auch die Trennung der verschiedenen Potenziale bis zur Last werden auch bei Ausfall eines Redundanzmoduls die angeschlossenen Verbraucher weiterhin sicher versorgt (Bild 2). Auch Service-Einsätze beeinträchtigen die kontinuierliche Spannungsversorgung nicht.

Phoenix Contact Power Supplies
Bild 2: Konsequente Trennung der Strompfade bis zur Last: So wird das ohnehin schon hohe Schutzniveau der Oring-Module noch erhöht.
© Phoenix Contact Power Supplies

Module in Standard- oder Plus-Variante

Angeboten wird Quint S-Oring in zwei Varianten, konzipiert speziell für den Einsatz in prozesskritischen Anwendungen. Betrieben werden die Geräte an einer Spannung zwischen 12 und 24 V. Da dies im SELV- (Safe­ty Extra Low Voltage) Bereich liegt, sind sie somit berührungefährlich. Ihr Nennstrom beträgt 40 A bei +60 °C und 45 A bei +40 °C. Zudem sind die Geräte auf den sogenannten Boost-Mode der Quint-Stromversorgungen abgestimmt und können daher 60 A für 5 s sowie 215 A für 15 ms tragen.

Quint S-Oring lässt sich in einem Temperaturbereich zwischen –40 bis +70 °C betreiben. Aufgrund ihrer Baubreite von nur 32 mm erlauben es die Module, noch Leitungsquerschnitte von bis zu 16 mm2 anzuschließen. Beide Varianten verfügen über einen Relais-Kontakt und eine Status-LED, die ein Monitoring der Leitungswege und des Gerätezustands ermöglichen und diese dann melden und anzeigen. So werden Fehler im System frühzeitig erkannt und beim nächsten Service-Einsatz behoben.

In der Plus-Variante der S-Oring-Module ist zudem ein Überspannungsschutz (Over-Voltage-Protection, OVP) enthalten, der am Eingang auftretende statische Überspannungen begrenzt, die größer als 30 V sind. Damit wird in dem Fall, dass die einspeisende Stromversorgung eine zu hohe Spannung ausgibt, eine Überspannung am angeschlossenen Verbraucher vermieden.

Schutzlackierung und Zulassungen

Außerdem besitzt die Platine der Plus-Variante eine Schutzlackierung. Diese schützt bei aggressiven Umgebungsbedingungen, wie sie beim Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen (Zone 2) auftreten können.

Marinezulassungen sowie Atex- und IECex-Zulassungen sind vorhanden. Der Einsatz von MOSFET-Leistungshalbleitern bietet Vorteile aufgrund der niedrigen Verlustleistung gegenüber konventionellen Dioden. Bei 40-A-Geräten beträgt die Verlustleistung in einer Diode etwa 24 Watt, bei einem MOSFET nur 6 Watt. Dies macht sich im Betrieb durch eine verlangsamte Gerätealterung und niedrigere Schaltschranktemperaturen bemerkbar. Außerdem benötigen die Dioden einen größeren Kühlkörper und damit mehr Platz.


  1. Für extreme Anforderungen an die Verfügbarkeit
  2. Fehler im System – und wie man sie findet

Lesen Sie mehr zum Thema


Das könnte Sie auch interessieren

Jetzt kostenfreie Newsletter bestellen!

Weitere Artikel zu Phoenix Contact GmbH & Co KG

Weitere Artikel zu Energieerzeugung