Schaltnetzteil 24 V DC: Aufbau in 3D

24-V-Netzteil im Schaltschrank: messen, absichern, Fehler finden

Richtig messen

Die Ausgangsspannung misst du unter Last, direkt an den Klemmen + und − des Netzteils und dann am entferntesten Verbraucher. Der Unterschied ist der Spannungsfall auf der Leitung. Bei 24 V wirkt er sich viel stärker aus als bei 230 V, denn derselbe Spannungsfall in Volt ist ein viel größerer Anteil der Spannung. Wird die Spannung am Netzteil hochgedreht, um das auszugleichen, bekommen nahe Verbraucher zu viel. Besser ist ein größerer Querschnitt, nachrechnen lässt sich das mit dem Rechner Spannungsfall.

Warum der LS-Schalter im 24-V-Kreis oft nicht auslöst

Ein LS-Schalter der Charakteristik B löst schnell erst ab dem drei- bis fünffachen Nennstrom aus, die Werte stehen beim LS-Schalter. Viele Schaltnetzteile begrenzen bei Überlast ihren Strom oder schalten ab, und zwar oft schon kurz über ihrem Bemessungsstrom. Ein 5-A-Netzteil kann einen B6 dann im Kurzschlussfall nicht in den schnellen Bereich treiben. Der Kurzschluss bleibt bestehen, die Spannung bricht für alle Abgänge zusammen, und die SPS geht aus. Deshalb werden 24-V-Abgänge häufig mit elektronischen Sicherungsmodulen abgesichert, die auf die Eigenschaften von Netzteilen abgestimmt sind. Was ein bestimmtes Netzteil liefert, steht in seinem Datenblatt.

SELV oder PELV

Eine Kleinspannung von 24 V ist nicht automatisch ein Schutz gegen elektrischen Schlag. Die Normen nennen dafür die Schutzmaßnahme Kleinspannung mittels SELV oder PELV nach DIN VDE 0100-414 (zitiert nach Eaton Schaltungsbuch 10/23, S. 10-4). Eaton beschreibt SELV als Stromkreis, in dem auch bei einem einzelnen Fehler keine gefährliche Spannung auftritt, gespeist von einem Wandler mit sicherer Trennung (S. 2-94). Ob ein Netzteil dafür geeignet ist, steht auf dem Typenschild. Ob der Minuspol geerdet wird, legt die Planung der Anlage fest, nicht der Elektriker vor Ort.

Typische Ausfälle

Geht beim Einschalten mehrerer Ventile oder Schütze kurz die SPS aus, bricht die Spannung unter dem Einschaltstrom der Spulen ein: Netzteil zu knapp bemessen oder gealtert. Dann die Spannung im Moment des Einschaltens messen, am besten mit einem Messgerät, das den kleinsten Wert festhält. Leuchtet die LED DC OK nicht, und am Ausgang ist keine Spannung, erst alle Abgänge abklemmen: Kommt die Spannung dann wieder, sitzt der Fehler in einem Abgang. Netzteile altern vor allem durch Wärme, die Elkos trocknen aus. Verstaubte Lüftungsschlitze und ein zu enger Einbau beschleunigen das.

Einschalten des Netzteils selbst

Beim Einschalten lädt sich der große Elko hinter dem Gleichrichter auf. Dafür zieht ein Schaltnetzteil kurz einen hohen Strom aus dem Netz. Hängen mehrere Netzteile an einem LS-Schalter und werden gemeinsam eingeschaltet, addieren sich diese Spitzen, ähnlich wie bei vielen LED-Treibern. Löst der Automat vor den Netzteilen nur beim Einschalten aus, ist das ein Hinweis darauf. Welche Vorsicherung passt, nennt das Datenblatt des Netzteils.

Netzteil tauschen

Ein Ersatz braucht dieselbe Ausgangsspannung, mindestens denselben Ausgangsstrom und einen passenden Eingangsbereich. Vor dem Abklemmen die Abgänge beschriften. Nach dem Einbau die Ausgangsspannung ohne angeschlossene Verbraucher messen und erst dann die Abgänge anklemmen, damit eine falsch eingestellte Spannung keine Geräte erreicht.

Wie es sich bei Überlast verhält

Bei Überlast verhalten sich Netzteile verschieden. Manche halten den Strom auf einem festen Wert, die Spannung sinkt dann. Andere schalten ab und versuchen in kurzen Abständen neu zu starten, die LED DC OK blinkt dabei oder flackert. Wieder andere schalten ganz ab, bis sie vom Netz getrennt werden. Welche Art verbaut ist, steht im Datenblatt. Für die Fehlersuche ist das wichtig: Ein blinkendes DC OK heißt meist nicht, dass das Netzteil defekt ist, sondern dass dahinter zu viel Strom fließt.

Erdschluss im 24-V-Kreis

Ist der Minuspol geerdet, führt ein Plusleiter, der an Masse kommt, zu einem Kurzschluss, und der Abgang schaltet ab. Ist der Kreis ungeerdet, passiert beim ersten Erdschluss zunächst nichts. Erst ein zweiter Fehler an anderer Stelle kann einen Kurzschluss oder eine Fehlfunktion auslösen, etwa einen Taster, der scheinbar von selbst schaltet. Für ungeerdete Kreise gibt es deshalb Isolationswächter. Wie die Anlage gebaut ist, steht im Schaltplan.

Pufferung bei Netzausfall

Ein Netzteil überbrückt nur sehr kurze Netzeinbrüche. Soll eine Steuerung einen kurzen Ausfall überstehen oder sauber herunterfahren, kommen Pufferbausteine mit Kondensatoren oder eine kleine unterbrechungsfreie Stromversorgung mit Akku dazu. Sie sitzen zwischen Netzteil und Verbrauchern. Fällt die SPS bei jedem kurzen Flackern im Netz aus, kann hier die Lösung liegen.

Ein- oder dreiphasig gespeist

Kleine Netzteile werden einphasig aus L und N gespeist, große oft dreiphasig aus drei Außenleitern. Ein dreiphasiges Netzteil läuft bei manchen Bauarten auch mit einem fehlenden Außenleiter noch eine Weile, liefert dann aber weniger Leistung und wird stärker belastet. Fällt ein großes Netzteil nur unter Volllast aus, deshalb auch die Spannungen an allen drei Eingangsklemmen messen.