Platz schaffen im Schaltschrank - Überspannungsschutz für 4-Leiter-Anwendungen

Der Trend zu kompakteren Komponenten im Schaltschrank ist nach wie vor ungebrochen. Vor drei Jahren hatte Phoenix Contact die Produktfamilie „Termitrab complete“ auf den Markt gebracht. Diese wird jetzt noch kompakter: ein nur 6 mm schmales Schutzgerät schützt bis zu vier Leiter vor Überspannungen.

Im Anlagenbau ist Sicherheit ein wichtiges Thema: Zwischenfälle jeglicher Art mit unbeabsichtigten Auswirkungen aufgrund technischer Störungen gilt es unbedingt zu vermeiden. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Signalwege inklusive der an den Endstellen installierten elektronischen Geräte ständig zur Verfügung stehen. Hierzu ist ein Konzept erforderlich, mit dem die Signalwege ausfallsicher gestaltet werden können. Dabei spielen Überspannungsschutzgeräte eine wichtige Rolle.

Kosten sparen durch Platzoptimierung
Je kleiner der Schaltschrank ausfällt, desto kostengünstiger ist er. Damit möglichst viel Platz eingespart werden kann, sollten auch die Überspannungsschutzgeräte einen möglichst geringen Platzbedarf haben. Bei den bislang verwendeten Schutzgeräten verschiedener Hersteller für 4-Leiter-Anwendungen beträgt die Baubreite zwischen 12 mm und 17,5 mm.

Mit der neuen kompakten Bauform „TTC-6P-4“ aus der Produktfamilie Termitrab complete konnte die Baubreite der Komponente für die Aufnahme von vier Leitern nun auf 6 mm reduziert werden. Der Platzbedarf hat sich damit – gemessen an vergleichbaren Lösungen – mindestens halbiert. Da häufig analoge oder digitale Signale auf engstem Raum untergebracht werden müssen, ist dieses Produkt ideal, da jeder Anschluss umgerechnet nur 1,5 mm Breite benötigt. Zudem wurde in die TTC-6P-4-Baureihe die Überlast-Überwachungsfunktion der Produktfamilie Termitrab complete integriert. Mit dieser Funktion kann der Status von bis zu 40 Überspannungsschutzgeräten ferngemeldet werden. Lediglich zwei Fernmelde-Module - je 6 mm – müssen neben dem Schutz installiert werden.

In manchen Fällen sind die Signalleitungen mit selektiven Feinsicherungen abgesichert. Mit dem modularen Sicherungshalter aus dem Hause Phoenix Contact, der auf den Überspannungsschutz direkt angefügt wird, kann weiterer Platz eingespart werden. Auf eine separate Sicherungsklemme, die üblicherweise auf der Hutschiene montiert ist, lässt sich so verzichten. Auch die Verdrahtung ist einfacher, da nur die ankommende Leitung an die Kombination aus Überspannungsschutz und modularem Sicherungshalter angeschlossen werden muss.

Überwachung leicht gemacht
Blitzschutznormen (DIN EN 62305-2) empfehlen eine regelmäßige Überprüfung der Schutzgeräte. Dies lässt sich über eine Sichtprüfung durchführen. Die hier vorgestellte Produktfamilie Termitrab complete besitzt eine Statusanzeige, die eine Überlast des Überspannungsschutzes direkt auf dem Gerät anzeigt. In vielen Fällen ist es sinnvoll, diese Information nicht nur vor Ort, sondern auch in einer Leitwarte anzeigen zu lassen. Eine regelmäßige Kontrolle vor Ort kann mit Hilfe dieser „Fernmelde-Funktion“ deutlich reduziert werden. Optional verfügbare Fernmelde-Module, die links und rechts neben den Überspannungsschutzgeräten platziert werden, ermöglichen es, den Status der installierten Geräte abzufragen.

Die Schutzgeräte werden hierbei per Infrarot-Strahl optisch überwacht. Über einen potentialfreien Kontakt am Fernmelde-Modul – dem „TTC-6-FMRS“ – kann der Status zum Beispiel an eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) übertragen werden. Mit dieser Funktion lässt sich somit in ausgedehnten Anlagen der Zustand aller Schutzgeräte überwachen. Sollte festgestellt werden, dass ein Schutzelement überlastet wurde, kann der Austausch insbesondere bei den steckbaren Ableitern ohne Werkzeug erfolgen.

Unbeeinflusstes Messsignal
Um das sensible Messsignal nicht zu verfälschen, wurde die Schutzschaltung so ausgelegt, dass keine zusätzliche Einfügungsdämpfung entsteht. Dazu wurde im Längspfad zwischen den Anschlüssen „protected“ und „unprotected“ auf eine zusätzliche Impedanz verzichtet. Außerdem wurden extrem niederkapazitive Schutzkomponenten verwendet. Beim Einsatz des TTC-6P-4 wird das Messsig-nal also nicht verfälscht. Dieses Phänomen ist wichtig, da bei 4-Leiter-Messungen ein besonderes Augenmerk auf die Messgenauigkeit gelegt wird.

Auch Bussysteme, wie etwa der Foundation Fieldbus, benötigen Schutzgeräte mit geringer Dämpfung bzw. mit hoher Übertragungsbandbreite. Der TTC-6P-4 ist für diese Anwendungen besonders geeignet, da die Grenzfrequenz im oberen zweistelligen MHz-Bereich liegt. Auch für Aktoren kann dieses Produkt interessant werden, da die Nennstrombelastung im Ampere-Bereich liegt.

Fix und fehlerfrei installiert
Die Schraubanschluss-Technik ist nach wie vor beliebt. Müssen jedoch besonders viele Signalleitungen verdrahtet werden, kann mit der schnelleren Push-in-Anschlusstechnik viel Zeit gespart werden. Vergleiche mit der Schraubanschluss-Technik haben gezeigt, dass die Leitungen mittels Push-in-Technik bis zu 50 % schneller angeschlossen werden. Auch das Lösen des Anschlusses ist durch Druck auf den „Pusher“ leicht möglich. Je nach Präferenz des Installateurs kann bei der Produktfamilie Termitrab complete zwischen Schraub- oder Push-in-Anschlusstechnik gewählt werden.

Damit Verdrahtungsfehler bei der Ergänzung der Überwachungsfunktion vermieden werden, erfolgt die Integration aller Ableiter in das Überwachungskonzept ohne großen Verdrahtungsaufwand. Die Schutzgeräte werden optisch per Lichtstrahl von den „Fernmelde-Modulen“ überwacht, sodass die Inbetriebnahme auf einfache Weise ohne Programmierung erfolgt. Auch eine Erweiterung der Schutzbeschaltung ist ohne großen Aufwand möglich. Werden weitere Schutzgeräte in die Überwachung integriert, müssen lediglich die Fernmelde-Module etwas auseinandergerückt werden.

Die für Überspannungsschutzgeräte relevante Anwendungsnorm DIN CLC/TS 61643-22 beschreibt ein mehrstufiges Überspannungsschutzkonzept. Die Schutzgeräte sollten je nach Einsatzort verschiedenen Anforderungs-Kategorien entsprechen. Die Anforderungen dieser Kategorien sind in der Produktnorm DIN EN 61643-21 beschrieben. Das hier vorgestellte Schutzgerät erfüllt gleich mehrere Kategorien, sodass es universell einsetzbar ist. Da an jedem Einsatzort die gleiche Produktvariante eingesetzt werden kann, wird Platz nicht nur im Schaltschrank eingespart, sondern auch im Lager des Installateurs.  

Fazit
In ausgedehnten Anlagen besteht ein erhöhtes Ausfallrisiko durch Überspannungen mit oftmals weitreichenden Folgen. Der Einsatz von Überspannungsschutzgeräten ist nicht nur empfehlenswert, sondern gemäß DIN VDE 0100-443 auch vorgeschrieben. Mit der Produktfamilie Termitrab complete stellt Phoenix Contact ein maßgeschneidertes Produktprogramm für Signalkreise zur Verfügung, das weit mehr als nur den Grundbedarf nach Überspannungsschutz abdeckt. Eigenschaften wie besonders platzsparend, wartungsunterstützend und extrem robust sorgen für vielfältige Einsatzmöglichkeiten.

Universell einsetzbar
Durch die universelle Schutzschaltung kann das Überspannungsschutzgerät TTC-6P-4 aus der Baureihe Termitrab complete vielfältig eingesetzt werden:

• Als Schutz von 4-Leiter Messungen (Temperatur- oder Wägemesstechnik)
• In analogen oder digitalen Systemen mit bis zu zwei Paaren oder vier Einzeladern
• In Systemen mit isoliert betriebenen Aktoren je Adernpaar
• In Hochfrequenz-Anwendungen im MHz-Bereich

www.phoenixcontact.net/webcode/#2422