Das Vorhandensein von 24 V DC in einem Automatisierungsschaltschrank bedeutet nicht, dass die Versorgung unter allen Betriebsbedingungen zuverlässig ist. Netzschwankungen, Schaltüberspannungen, Blitzeinwirkungen, kurzzeitige Unterbrechungen, Lasten mit hohen Anlaufströmen und ein Kurzschluss in einem Abgang sind unterschiedliche Risiken innerhalb derselben Energieversorgungskette. Das Überspannungsschutz- und Stromversorgungsportfolio von Phoenix Contact sollte deshalb nicht als Auswahl eines einzelnen Geräts betrachtet werden, sondern als koordiniertes System für Schutz, Umwandlung, Verteilung und Überwachung – vom Netzeingang bis zur empfindlichen Steuerung.
Dieser Katalogleitfaden unterstützt die Zuordnung der Phoenix Contact-Produktfamilien zu den passenden Aufgaben. Während die Familien QUINT POWER, TRIO POWER, UNO POWER und STEP POWER unterschiedliche Funktions- und Platzanforderungen abdecken, adressieren Überspannungsschutzfamilien wie FLASHTRAB, VALVETRAB, PLUGTRAB und TERMITRAB complete unterschiedliche Gefährdungen auf Energie-, Signal- und Kommunikationswegen. Der Name einer Produktfamilie allein ist keine Grundlage für eine Bestellentscheidung. Netzsystem, Phasenzahl, Nenneingangs- und Nennausgangswerte, Lastprofil, Kurzschlussverhalten, Einbauort, Umgebungstemperatur, erforderliche Meldungen und geltende Normen müssen anhand des aktuellen technischen Datenblatts der ausgewählten Artikelnummer überprüft werden.
Beurteilen Sie eine Stromversorgung nicht allein nach ihrer Leistung in Watt
Ausgangspunkt für die Auslegung einer Stromversorgung ist der Dauerlaststrom; die endgültige Entscheidung wird jedoch nicht allein anhand dieses Werts getroffen. PLC, dezentrale I/O, Sensoren, Ventilinseln, Relais, HMI, Industrie-Switches und weitere 24 V DC-Verbraucher sind einzeln aufzulisten. Zusätzlich zum normalen Betriebsstrom werden Einschaltstrom, gleichzeitig zugeschaltete Lasten, kapazitive Lasten, der vorübergehende Strombedarf von Motoren oder Schützspulen sowie Reserven für spätere Erweiterungen erfasst. Werden die Ausgangskennlinie der Stromversorgung und das Auslöseverhalten der Schutzelemente nicht gemeinsam betrachtet, kann selbst eine Stromversorgung mit hoher Nennleistung den fehlerhaften Abgang möglicherweise nicht selektiv abschalten.
Die aktuelle Produktseite von Phoenix Contact unterteilt Stromversorgungen in Ausführungen für DIN-Schienen-, Wand-, IP67-Feld- und 19-Zoll-Rack-Montage. Bei klassischen Anwendungen im Schaltschrank stehen DIN-Schienen-Produkte im Vordergrund, während für die dezentrale Versorgung IP67-Ausführungen infrage kommen. TRIO POWER-Varianten zur Panelmontage können höhere Leistungsanforderungen und unterschiedliche Montageanforderungen abdecken; Rack-Lösungen sind dagegen für eine eigene mechanische Infrastruktur vorgesehen. Diese Kategorien sind keine unmittelbaren Alternativen zueinander: Lüftungsabstände, Einbaulage, Leiteranschluss und Wärmeabfuhr des Geräts müssen nach den Herstellervorgaben geplant werden.
Wie unterscheiden sich QUINT, TRIO, UNO und STEP POWER?
QUINT POWER wird von Phoenix Contact für Anwendungen mit hohen Funktionsanforderungen positioniert. Auf der aktuellen Produktseite für maximale Funktionalität werden Eigenschaften wie statischer und dynamischer Boost, SFB Technology, einstellbare Signalschwellen und bei einigen Konfigurationen eine einstellbare Ausgangskennlinie beschrieben. Ziel der SFB Technology ist es, bei geeigneter Anlagenauslegung handelsübliche Leitungsschutzschalter selektiv auszulösen und den Weiterbetrieb paralleler Abgänge zu unterstützen. Dies bedeutet nicht, dass jede Sicherung bei jeder Leitungslänge automatisch selektiv auslöst; Leitungsimpedanz, Kurzschlussstrom, Schutzkennlinie und die genaue Stromversorgungsvariante müssen in die Berechnung einfließen.
TRIO POWER wird als robuste Familie mit Fokus auf Standardfunktionen im Maschinen- und Anlagenbau angeboten. Auf der aktuellen Seite werden eine kompakte Baubreite, Push-in-Anschlusstechnik, dynamischer Boost sowie Diagnose über mehrfarbige LED und Sammelmelderelaiskontakt genannt; bei einigen Varianten außerdem IO-Link und integrierter mehrkanaliger Geräteschutz. Die Einschränkung „bei einigen Varianten“ ist wichtig: Eine Kommunikations- oder Schutzfunktion eines TRIO POWER-Modells darf nicht auf die gesamte Familie übertragen werden. Im Angebot sind neben Eingangsphasenzahl, Ausgangsspannung und Ausgangsstrom auch Geräteschutzkanäle, Kommunikation und Anschlusstechnik eindeutig anzugeben.
UNO POWER kommt für kompakte Steuerkästen infrage, bei denen Grundfunktionen und hohe Leistungsdichte im Vordergrund stehen. STEP POWER bietet dagegen Varianten für Verteilerschränke, Gebäudeautomation und ähnliche flache oder schmale Einbauräume. Eine Variante dieser Familien mit weniger umfangreichen Überwachungsfunktionen kann bei einfachen Lasten die richtige und wirtschaftliche Wahl sein. In einem System mit hohen Stillstandskosten, erforderlicher Ferndiagnose oder schwierig anzulaufenden Lasten ist eine Entscheidung allein nach Kompaktheit hingegen riskant. Die Auswahlmatrix muss das Verfügbarkeitsziel jedes Projekts eindeutig definieren.
Warum bildet der Überspannungsschutz eine eigene Ebene?
Ein Varistor oder eine Schutzschaltung gegen transiente Überspannungen am Eingang einer Stromversorgung bedeutet nicht, dass der koordinierte Blitz- und Überspannungsschutz der Anlage vollständig ist. Die Überspannungsschutzseite von Phoenix Contact behandelt den Schutzansatz für Stromversorgung, Mess- und Steuersignale, Informationstechnik sowie Sende- und Empfangsleitungen. In einer Anlage mit äußerem Blitzschutz oder gefährdeter Versorgungsleitung werden Hauptverteilung, Unterverteilung und Endgeräteebene anhand der Risikoanalyse und der Normen koordiniert. Der Typ des Schutzgeräts wird entsprechend der erforderlichen Blitzstromtragfähigkeit, dem Einbauort und der notwendigen Begrenzung der Restspannung ausgewählt.
Lösungen vom Typ 1 und Typ 1+2 werden in der Regel nahe dem Netzeingang in Bereichen eingesetzt, in denen Blitzstromeinwirkungen zu berücksichtigen sind; Lösungen vom Typ 2 dienen auf Verteilungsebene dem Schutz vor Schaltüberspannungen und verbleibenden Impulsen; Lösungen vom Typ 3 bilden die Feinschutzebene nahe dem empfindlichen Endgerät. Diese Beschreibung bietet einen ersten Rahmen für die Anordnung, legt aber keine konkrete Artikelnummer fest. TN-, TT- oder IT-Netzsystem, Phasenzahl, Neutralleiter-PE-Verhältnis, höchste Dauerspannung, Kurzschlussfestigkeit, Vorsicherung und Anschlusslänge müssen anhand der Auswahltabellen des Herstellers überprüft werden. Es darf nicht angenommen werden, dass ein für AC ausgewähltes Produkt auch für eine DC-Leitung oder eine Photovoltaikanlage geeignet ist.
Der Schutz der Energieversorgung allein reicht nicht aus
Auch wenn ein Schaltschrank über eine geschützte Energieversorgung gespeist wird, können herausgeführte Analog-, Digital- oder Kommunikationsleitungen den Schutzkreis erneut durchqueren. Beim Ansatz des „wirksamen Schutzkreises“ von Phoenix Contact wird jeder leitfähige Pfad betrachtet, der die Grenze des zu schützenden Bereichs überschreitet. Deshalb benötigen 0/4-20 mA- und HART-Signale von entfernten Sensoren, digitale I/O-Leitungen, Ethernet-Verbindungen und Antennenleitungen einen auf den Signaltyp abgestimmten Schutz. Ein auf der Energieseite eingesetzter Ableiter lässt sich nicht unmittelbar für ein Messsignal mit niedrigem Pegel verwenden; Signalspannung, Nennstrom, Frequenz oder Bandbreite und Erdungsart müssen berücksichtigt werden.
TERMITRAB complete ist eine kompakte Produktfamilie für die Mess- und Steuerungstechnik. Auf der offiziellen Seite reicht das Angebot von einstufigen Lösungen bis zu mehrstufigen steckbaren Ausführungen mit Trennmesser, Signalisierung und Meldekontakt. Für die schmalsten Varianten wird eine Modulbreite von 3,5 mm angegeben. Bei der Familie PLUGTRAB PT-IQ steht die mehrstufige Zustandsüberwachung im Vordergrund, bei CLIXTRAB der in das Reihenklemmensystem integrierte Schutz und bei SURGETRAB die Installation nahe dem Feldgerät. Diese Funktionen sind artikelnummernabhängig; beispielsweise muss für den Einsatz im Ex-Bereich sowie für HART- oder SIL-Anwendungen das konkrete Produkt mit der entsprechenden Zulassung und Schaltung ausgewählt werden.
Schutz, Versorgung und Abgangsselektivität gemeinsam planen
In einer robusten 24 V DC-Architektur schützt das netzseitige Überspannungsschutzgerät die Stromversorgung; die Stromversorgung wandelt die elektrische Energie für die Last um; elektronische oder thermomagnetische Geräteschutzschalter trennen die Ausgangsabgänge; bei Bedarf versorgen zwei Stromversorgungen und ein Redundanzmodul die gemeinsame Last. Bei kurzen Unterbrechungen halten eine UPS und ein geeigneter Energiespeicher den kontrollierten Betrieb aufrecht. Da jede Ebene auf einen anderen Fehler reagiert, sind Schlussfolgerungen wie „Die Stromversorgung ist redundant, daher ist kein Überspannungsschutz erforderlich“ oder „Ein Ableiter ist vorhanden, daher wird keine UPS benötigt“ nicht richtig.
Bei einer redundanten Versorgung ist zusätzlich zu prüfen, ob die beiden Stromversorgungen tatsächlich unabhängig voneinander sind. Sind beide Geräte derselben Eingangssicherung, demselben Kabelweg und demselben Überspannungsereignis ausgesetzt, beseitigt eine reine Parallelschaltung ihrer Ausgänge keine Ausfälle gemeinsamer Ursache. Das Redundanzmodul wird ausgewählt, um Rückströme und gegenseitige Beeinflussungen der Stromversorgungen zu verhindern; Lastverteilung, Leiterquerschnitte, Spannungsfall und Überwachungskontakte werden bei der Inbetriebnahme kontrolliert. Bei der UPS-Auslegung sind die erforderliche Überbrückungszeit, Batterie- oder Kondensatortechnologie, Umgebungstemperatur, Alterung und der regelmäßige Prüfplan gemeinsam zu betrachten.
| Auslegungsfrage | Lösungsbereich von Phoenix Contact | Im Projekt zu überprüfende Daten |
|---|---|---|
| Welchen Funktionsumfang benötigt die 24 V DC-Last? | QUINT, TRIO, UNO oder STEP POWER | Eingang, Ausgang, Leistungsreserve, Diagnose, Anschluss und Montage |
| Welches Überspannungsrisiko besteht am Netzeingang? | Produktfamilien FLASHTRAB, VALVETRAB oder PLUGTRAB | Netztopologie, SPD-Typ, Uc/Up, Ableitvermögen und Vorsicherung |
| Wie wird das empfindliche Endgerät geschützt? | Geräteschutz Typ 3 | Abstand zum Endgerät, Koordination, AC/DC-Spannung und Zustandsmeldung |
| Überschreitet ein Feldsignal die Schutzgrenze? | TERMITRAB complete, PLUGTRAB PT-IQ, CLIXTRAB oder SURGETRAB | Signaltyp, Nennwerte, Erdung, Frequenz und gegebenenfalls Ex/SIL |
| Führt ein Fehler in einem Ausgangsabgang zum Anlagenstillstand? | Geräteschutzschalter, SFB-kompatible Auslegung und Leistungsreserve | Kurzschlussstrom, Leitungsimpedanz, Auslösekennlinie und Selektivitätsberechnung |
| Muss der Betrieb bei einer Versorgungsunterbrechung fortgesetzt werden? | UPS, Energiespeicher und Redundanzmodule | Überbrückungszeit, Lastprofil, Temperatur, Lebenszyklus und Ausfälle gemeinsamer Ursache |
Details zu Montage und Erdung
Die Leistungsfähigkeit eines Überspannungsschutzgeräts hängt nicht allein von den technischen Angaben auf seiner Vorderseite ab. Anschlussleiter müssen kurz gehalten und mit geeignetem Querschnitt ausgeführt werden, die Schutzleiterführung darf keine unnötigen Schleifen bilden und der Anschlussplan des Herstellers ist einzuhalten. Werden geschützte und ungeschützte Leitungen über längere Strecken nebeneinander geführt, können Überspannungsimpulse erneut eingekoppelt werden. Der Potenzialausgleich im Schaltschrank, die Funktion der DIN-Schiene, der Schirmanschluss und die Erdung im Feld sind im Rahmen des gesamten EMC- und Blitzschutzkonzepts der Anlage zu betrachten.
Bei einer Stromversorgung beeinflussen Einbaulage und Freiräume um das Gerät die Kühlung. Der im technischen Datenblatt angegebene Nennstrom kann an bestimmte Eingangsspannungs-, Temperatur- und Einbaubedingungen gebunden sein; bei hoher Temperatur oder abweichender Einbaulage kann eine Leistungsreduzierung erforderlich sein. Zulässiger Leiterquerschnitt, Verwendung von Aderendhülsen, Abisolierlänge und Anzugsdrehmoment sind entsprechend der Anschlusstechnik einzuhalten. Dass ein Push-in-Anschluss werkzeuglos erfolgt, bedeutet nicht, dass die Leitervorbereitung unwichtig ist. Bei der Inbetriebnahme sind DC-Ausgangseinstellung, Polarität, Spannung unter Last, Meldekontakt und thermischer Zustand messtechnisch zu prüfen.
Erforderliche Informationen für Angebot und Projektierung
- Netz definieren: Geben Sie AC- oder DC-Ausführung, Nennspannung, Phasenzahl, Frequenz, TN/TT/IT-System und vorhandenen Blitzschutz an.
- Lastliste erstellen: Erfassen Sie Dauerstrom, Anlaufstrom und möglichen Spitzenstrom jedes Verbrauchers sowie Gleichzeitigkeit und Erweiterungsreserve.
- Ziel für die Betriebskontinuität festlegen: Legen Sie fest, welche Lasten bei einem Fehler in einem einzelnen Abgang weiterarbeiten müssen, welche Unterbrechungsdauer zulässig ist und welcher Alarm erforderlich ist.
- SPD-Koordination festlegen: Planen Sie die Positionen von Hauptverteilung, Unterverteilung und Endgeräten sowie Leitungslängen und die Aufgaben von Typ 1/2/3.
- Alle leitfähigen Pfade erfassen: Beziehen Sie neben der Energieversorgung auch Analog- und Digitalsignale, Ethernet-, Feldbus- und Antennenverbindungen in den Schutzkreis ein.
- Umgebungsbedingungen angeben: Berücksichtigen Sie Schaltschrankinnentemperatur, Aufstellhöhe, Vibration, Feuchtigkeit, Schutzart und gegebenenfalls Ex-Anforderungen bei der Produktauswahl.
- Berechnungen überprüfen: Berechnen Sie Spannungsfall, Kurzschlussstrom, Sicherungsauslösezeit, Selektivität, Verlustleistung und UPS-Überbrückungszeit anhand der tatsächlichen Leitungsführung.
- Dokumentationsumfang prüfen: Bestätigen Sie Normen, Zertifikate, Konformität und Cybersicherheitsmerkmale der Kommunikation anhand des konkreten Bestellcodes, nicht anhand des Familiennamens.
Im Projektansatz von Oskon werden Stromversorgungen und Überspannungsschutzprodukte von Phoenix Contact nicht als separate Positionen, sondern als Bestandteile einer durchgängigen Energieversorgung betrachtet. Zur Ermittlung der richtigen Artikelnummer werden Lasttabelle, Netz- und Erdungssystem, Kurzschlussberechnung, Schutzzonen, thermische Bedingungen im Schaltschrank und Wartungsszenario gemeinsam ausgewertet. Die endgültige Auswahl muss anhand des aktuellen technischen Datenblatts, der Montageanleitung, der Zubehörkompatibilität und der geltenden Anlagenstandards erfolgen.
