In einem industriellen Schaltschrank versorgt ein 24-V-Pufferladegerät eine SPS, mehrere Messumformer, Kommunikationsmodule und Relais. Gleichzeitig soll eine angeschlossene Batterie geladen werden, damit die Steuerung bei Netzausfall weiterarbeitet.
Die angeschlossenen Verbraucher benötigen im normalen Betrieb zusammen 6 A. Deshalb erscheint ein Pufferladegerät mit 8 A Ausgangsstrom zunächst ausreichend.
Nach einer Stromunterbrechung zeigt sich jedoch ein Problem: Die Steuerung funktioniert zwar wieder, aber die Batterie wird nur sehr langsam nachgeladen. Bei bestimmten Lastzuständen sinkt die Versorgungsspannung oder die Strombegrenzung spricht an.
Der Grund: Ein Pufferladegerät muss häufig gleichzeitig den Betriebsstrom der Verbraucher und den Ladestrom der Batterie bereitstellen. Wer nur den Laststrom berücksichtigt, dimensioniert die Versorgung möglicherweise zu knapp.
Zusätzlich sind kurzzeitige Einschaltströme, die Ladekennlinie, die Batteriekapazität und das tatsächliche Strommanagement des Geräts zu beachten.
Dieser Beitrag erläutert die Zusammenhänge und zeigt anhand eines 24-V-Systems, wie Laststrom, Ladestrom und erforderliche Reserven getrennt bewertet werden.
Inhaltsverzeichnis
- Messaufgabe im 24-V-Schaltschrank
- Funktionsprinzip eines Pufferladegeräts
- Laststrom der Verbraucher ermitteln
- Batterieladestrom separat bestimmen
- Gemeinsame Strombilanz richtig aufstellen
- Ladepriorität und Strombegrenzung
- Einschaltströme und kurzzeitige Belastungen
- Praxisbeispiel: 24-V-Last und Batterieladung dimensionieren
- Batteriekapazität und Pufferzeit
- Wiederaufladezeit berücksichtigen
- 24 V Nennspannung und tatsächliche Ladespannung
- Ladekennlinie und Batteriechemie
- Temperatur und Ladeverhalten
- Leitungslänge und Spannungsabfall
- Absicherung und Tiefentladeschutz
- Verhalten bei Netzausfall
- EMV und Spannungsqualität
- Meldesignale und Batteriezustand
- Normen und elektrische Sicherheit
- Prüf- und Inbetriebnahmeablauf
- Typische Fehler und Diagnose
- Passende ICS-Produkte
- Fazit
- Häufig gestellte Fragen
1. Messaufgabe im 24-V-Schaltschrank
Eine industrielle 24-V-Versorgung betreibt häufig mehrere Verbraucher gleichzeitig: SPS, HMI, Sensoren, Messumformer, Relais und Kommunikationsgeräte.
Bei einer gepufferten Versorgung soll die Steuerung zusätzlich einen kurzzeitigen Netzausfall überbrücken.
Das Pufferladegerät muss deshalb zwei Betriebszustände abdecken: die Versorgung bei vorhandener Netzspannung einschließlich Batterieladung und die Energieübernahme durch die Batterie bei Netzausfall.
2. Funktionsprinzip eines Pufferladegeräts
Ein Pufferladegerät kombiniert bei entsprechender Konstruktion eine geregelte Gleichstromversorgung mit einer geeigneten Batterieladefunktion.
Im Netzbetrieb werden die Verbraucher versorgt und die Batterie geladen beziehungsweise im vorgesehenen Bereitschaftszustand gehalten.
Bei Netzausfall übernimmt die Batterie über die dafür vorgesehene Schaltung die Versorgung.
Wichtig ist die Unterscheidung zwischen einem vollwertigen Puffersystem mit Schutz- und Umschaltfunktionen und einem einfachen automatischen Batterieladegerät.
3. Laststrom der Verbraucher ermitteln
Der Laststrom ergibt sich aus der tatsächlichen Stromaufnahme aller gleichzeitig betriebenen Verbraucher.
Dabei sollten sowohl typische Dauerströme als auch die maximalen Betriebsströme betrachtet werden.
Ein Schaltschrank mit 6 A Dauerstrom kann beim Einschalten mehr Strom benötigen, beispielsweise durch kapazitive Eingänge, Relais oder kurzzeitig aktive Antriebe.
Maßgeblich für die Dimensionierung ist deshalb nicht nur der durchschnittliche Strom.
4. Batterieladestrom separat bestimmen
Der Ladestrom hängt von der Batteriechemie, der Kapazität, dem Ladezustand und der vorgesehenen Ladekennlinie ab.
Nach einer Entladung kann ein höherer Ladestrom erforderlich sein als während der Erhaltungsladung.
Für eine sichere Auslegung darf der vom Batteriehersteller zugelassene Ladestrom nicht überschritten werden.
Außerdem muss geklärt sein, welchen Ladestrom das Pufferladegerät tatsächlich bereitstellen kann, während die Verbraucher weiterlaufen.
5. Gemeinsame Strombilanz richtig aufstellen
Bei einer gemeinsamen strombegrenzten Versorgung addieren sich im vereinfachten Modell der Strom zur Verbraucherlast und der Batterieladestrom.
Ierforderlich = ILast + ILadung
Beispielsweise benötigen 6 A Laststrom und 4 A Ladestrom gemeinsam 10 A.
Diese Addition gilt nicht ohne Weiteres für sämtliche Gerätekonstruktionen. Bei getrennten Strompfaden, interner Ladepriorisierung oder unterschiedlichen Leistungsgrenzen muss das tatsächliche Verhalten anhand der technischen Dokumentation geprüft werden.
6. Ladepriorität und Strombegrenzung
Einige Puffersysteme begrenzen bei hoher Verbraucherlast zunächst den Batterieladestrom. Andere Geräte besitzen abweichende Stromverteilungs- oder Schutzkonzepte.
Ob eine Lastpriorisierung unterstützt wird, muss ausdrücklich für die Geräteausführung bestätigt sein.
| Betriebszustand | Strombedarf | Wichtiger Planungspunkt |
|---|---|---|
| Normalbetrieb, Batterie geladen | Laststrom und gegebenenfalls geringer Erhaltungsladestrom | Dauerlast und Versorgungsspannung |
| Normalbetrieb mit Batterienachladung | Laststrom plus verfügbarer Ladestrom | Gemeinsame Strom- und Leistungsgrenze |
| Kurzzeitige Lastspitze bei Batterieladung | Erhöhter Laststrom plus Ladestrom | Überlastfähigkeit und mögliche Ladepriorisierung |
| Netzausfall | Verbraucherstrom aus der Batterie | Entladestrom, Spannungsverlauf und Pufferzeit |
| Wiederkehr der Netzspannung | Laststrom plus Wiederaufladestrom | Wiederaufladezeit und verfügbare Stromreserve |
7. Einschaltströme und kurzzeitige Belastungen
Beim Einschalten einer 24-V-Steuerung können kurzzeitige Stromspitzen auftreten.
Die Versorgung muss entweder diese Spitzen vertragen oder durch geeignete Einschalt- beziehungsweise Lastmanagementmaßnahmen geschützt werden.
Wenn während einer Lastspitze gleichzeitig die Batterie geladen wird, kann der Gesamtstrombedarf den Nennstrom überschreiten.
Ob ein Ladegerät den Ladestrom automatisch reduziert oder in die Strombegrenzung geht, hängt vom konkreten Gerät ab.
8. Praxisbeispiel: 24-V-Last und Batterieladung dimensionieren
Eine industrielle Steuerung soll über ein 24-V-Pufferladegerät mit externer Batterie versorgt werden.
Die Batterie muss einen Netzausfall von einer Stunde überbrücken. Nach der Wiederkehr der Netzspannung soll zusätzlich ein definierter Ladestrom zur Verfügung stehen.
8.1 Ausgangsdaten
- Nennspannung: 24 V DC.
- Dauerlast: 6 A.
- Kurzzeitiger maximaler Laststrom: 9 A.
- Gewünschter Batterieladestrom: 4 A.
- Gewünschte Pufferzeit: 1 Stunde.
- Hypothetischer nutzbarer Entladeanteil: 50 %.
- Hypothetischer Auslegungsfaktor für Entladeverluste: 0,85.
- Betrachtetes Pufferladegerät: 24 V / 12 A.
Die Zahlen sind Beispielwerte. Insbesondere Batterieladestrom, Entladeanteil und nutzbare Kapazität müssen für ein reales Batteriesystem überprüft werden.
8.2 Strombedarf im Normalbetrieb
Für den gleichzeitigen Betrieb gilt im vereinfachten Modell:
Ierforderlich = ILast + ILadung
Ierforderlich = 6 A + 4 A
Ierforderlich = 10 A
Bei einem gemeinsamen Dauerstromlimit von 12 A ergibt sich rechnerisch:
12 A – 10 A = 2 A Stromreserve
8.3 Kurzzeitige Lastspitze prüfen
Steigt der Verbraucherbedarf auf 9 A, ergibt sich bei unverändertem Ladestrom:
ISpitze = 9 A + 4 A
ISpitze = 13 A
Damit würde ein gemeinsames Limit von 12 A um 1 A überschritten.
Unter der Annahme einer freigegebenen Lastpriorisierung könnte das Gerät den Ladestrom vorübergehend auf höchstens 3 A reduzieren. Diese Funktion darf jedoch nicht ohne entsprechende Gerätefreigabe vorausgesetzt werden.
8.4 Batteriekapazität abschätzen
Der theoretische Ladungsbedarf für eine Stunde bei 6 A beträgt:
Cideal = ILast · t
Cideal = 6 A · 1 h = 6 Ah
Werden für eine erste Abschätzung 50 % nutzbarer Entladeanteil und ein Auslegungsfaktor von 0,85 angenommen:
Cerforderlich = 6 Ah / (0,50 · 0,85)
Cerforderlich ≈ 14,1 Ah
Eine Batterieklasse mit beispielsweise 20 Ah könnte damit ein Ausgangspunkt sein.
Die tatsächliche Pufferzeit hängt jedoch von Entladekennlinie, Lastprofil, Endspannung, Temperatur und Alterung ab. Bei Bleibatterien ist insbesondere die zum Entladestrom passende Kapazitätsangabe wichtig.
8.5 Ideale Nachladezeit abschätzen
Wenn der Batterie zuvor 6 Ah entnommen wurden und während der Nachladung tatsächlich 4 A zur Verfügung stehen:
tideal = 6 Ah / 4 A = 1,5 h
Dies ist lediglich eine theoretische Mindestabschätzung. Die reale Wiederaufladung dauert wegen Ladekennlinie, Strombegrenzung und Ladeverlusten in der Regel länger.
8.6 Ausgangsleistung berücksichtigen
Bei 24 V und einem gemeinsamen Strom von 10 A beträgt die rechnerische Leistung:
P = U · I = 24 V · 10 A = 240 W
Bei einer angenommenen tatsächlichen Ausgangsspannung von 27 V würden 10 A dagegen bereits 270 W entsprechen.
Die Leistungsgrenze muss daher zusätzlich zur Stromgrenze geprüft werden. Insbesondere darf aus einer Nennangabe von 24 V / 12 A nicht automatisch auf 12 A bei jeder möglichen Ladespannung geschlossen werden.
8.7 Ergebnisübersicht
| Parameter | Berechnung | Ergebnis |
|---|---|---|
| Dauerlast | Angenommen | 6 A |
| Gewünschter Ladestrom | Angenommen | 4 A |
| Gemeinsamer Strombedarf | 6 + 4 | 10 A |
| Betrachteter Gerätenennstrom | Herstellerangabe 5326.1 | 12 A |
| Rechnerische Stromreserve | 12 – 10 | 2 A |
| Lastspitze mit voller Ladung | 9 + 4 | 13 A |
| Über dem angenommenen Stromlimit | 13 – 12 | 1 A |
| Theoretischer Pufferbedarf | 6 A · 1 h | 6 Ah |
| Kapazität mit Modellfaktoren | 6 / (0,50 · 0,85) | 14,1 Ah |
| Ideale Nachladezeit | 6 Ah / 4 A | 1,5 h |
| Leistung bei 24 V und 10 A | 24 · 10 | 240 W |
| Leistung bei 27 V und 10 A | 27 · 10 | 270 W |
8.8 Ergebnis interpretieren
Bei 6 A Dauerlast und 4 A Ladestrom liegt der rechnerische gemeinsame Strombedarf bei 10 A.
Das ICS 5326.1 mit 24 V / 12 A kann für diese Größenordnung als möglicher Kandidat betrachtet werden.
Eine endgültige Freigabe ist damit nicht verbunden: Die tatsächlich verfügbare Ladestromreserve, zulässige Batteriekapazität, Spannungsregelung und das Stromverhalten bei Lastspitzen müssen anhand der Geräteunterlagen bestätigt werden.
9. Batteriekapazität und Pufferzeit
Die Batteriekapazität muss zur geforderten Überbrückungszeit und zum Entladestrom passen.
Eine Angabe in Ah allein garantiert keine bestimmte Pufferzeit. Entscheidend sind unter anderem Entladerate, zulässige Endspannung, Temperatur und Batteriealterung.
Bei sicherheitsrelevanten Anlagen sollte die Pufferzeit außerdem unter ungünstigen, aber vorgesehenen Betriebsbedingungen überprüft werden.
10. Wiederaufladezeit berücksichtigen
Nach einem Netzausfall ist die Batterie möglicherweise teilweise entladen.
Während des anschließenden Betriebs muss das Pufferladegerät die Verbraucher weiter versorgen und gleichzeitig Energie nachladen.
Ein zu geringer verbleibender Ladestrom verlängert die Zeit bis zur erneuten Pufferbereitschaft.
Die erforderliche Wiederaufladezeit kann deshalb ein ebenso wichtiges Auslegungskriterium sein wie die Pufferzeit selbst.
11. 24 V Nennspannung und tatsächliche Ladespannung
Die Bezeichnung 24 V beschreibt die Nennspannung des Systems.
Die zur Ladung einer Batterie notwendige Spannung kann davon abweichen und hängt unter anderem von der Batteriechemie und der Ladephase ab.
Verbraucher müssen deshalb mit dem tatsächlich möglichen Spannungsbereich der Pufferanlage kompatibel sein.
Bei empfindlicher Messtechnik kann gegebenenfalls eine zusätzliche geregelte Versorgung erforderlich sein.
12. Ladekennlinie und Batteriechemie
Blei-Säure-, AGM-, Gel- und Lithium-Ionen-Batterien können unterschiedliche Ladeverfahren erfordern.
Typische Ladekonzepte bei geeigneten Blei-Batterien umfassen Konstantstrom- und Konstantspannungsphasen.
Bei Lithium-Ionen-Batterien sind zusätzlich die Anforderungen des Batteriemanagementsystems zu berücksichtigen.
Ein nominell passendes 24-V-Ladegerät darf nicht allein anhand seiner Spannung mit einer beliebigen 24-V-Batterie kombiniert werden.
13. Temperatur und Ladeverhalten
Die Batterietemperatur beeinflusst Ladeverhalten, nutzbare Kapazität und Lebensdauer.
Bei vielen Blei-Batterien ist eine geeignete Temperaturkompensation der Ladespannung erforderlich oder empfehlenswert.
Beim ICS 5326.1 ist eine interne Temperaturüberwachung angegeben.
Daraus folgt jedoch nicht automatisch, dass eine externe Batterietemperatur erfasst und die Ladespannung entsprechend kompensiert wird.
Diese Funktion muss für die konkrete Batterie- und Gerätekombination gesondert geprüft werden.
14. Leitungslänge und Spannungsabfall
Zwischen Pufferladegerät, Batterie und Verbraucher entstehen Spannungsabfälle an Leitungen, Sicherungen und Anschlussklemmen.
Für eine vereinfachte zweipolige Kupferleitung gilt:
ΔU = I · 2 · l · ρ / A
Mit einer beispielhaften einfachen Leitungslänge von 8 m, 2,5 mm² Leiterquerschnitt, 6 A und ρ = 0,0178 Ω·mm²/m ergibt sich ein Spannungsabfall von rund 0,68 V.
Bei 24 V Ausgangsspannung würden am Verbraucher unter diesen Modellbedingungen nur rund 23,32 V anliegen.
Querschnitt, Leitungslänge und zulässiger Spannungsbereich müssen deshalb zusammenpassen. Der temperaturabhängige Leitungswiderstand und zusätzliche Kontaktwiderstände sind ebenfalls zu berücksichtigen.
15. Absicherung und Tiefentladeschutz
Ein Puffersystem benötigt eine geeignete elektrische Absicherung der angeschlossenen Stromkreise.
Besonders die Batterie kann hohe Kurzschlussströme bereitstellen. Ihr Strompfad muss entsprechend den System- und Batterieanforderungen geschützt werden.
Ein Tiefentladeschutz kann eine schädliche übermäßige Entladung verhindern.
Das ICS 5326.1 besitzt laut Produktinformationen einen Tiefentladeschutz und thermomagnetische Sicherungsautomaten an der Front. Die konkrete Schutzkoordination ist anwendungsbezogen zu prüfen.
16. Verhalten bei Netzausfall
Bei Wegfall der Netzversorgung muss die Batterie die vorgesehenen Verbraucher übernehmen.
Dabei können sich Ausgangsspannung und verfügbare Leistung gegenüber dem Netzbetrieb verändern.
Die zulässige Unterspannung der SPS, Messumformer und Kommunikationsmodule ist zu beachten.
Eine praktische Netzausfallprüfung unter definierten Lastbedingungen ist daher ein wichtiger Bestandteil der Inbetriebnahme.
17. EMV und Spannungsqualität
Schaltende Ladegeräte und elektronische Verbraucher können leitungsgebundene Störungen verursachen.
Für empfindliche Messtechnik sind eine geeignete Spannungsqualität, korrekte Leitungsführung und EMV-gerechter Aufbau wichtig.
Leistungs- und Signalleitungen sollten entsprechend den Geräte- und Anlagenvorgaben verlegt werden.
Auch Erdung, Schirmung und eine mögliche galvanische Trennung müssen zum jeweiligen Versorgungskonzept passen.
18. Meldesignale und Batteriezustand
Eine gepufferte Versorgung sollte wichtige Betriebszustände an die übergeordnete Steuerung melden können.
Hierzu können beispielsweise Netzausfall, Batteriestörung oder weitere gerätespezifische Zustände gehören.
Das ICS 5326.1 besitzt potentialfreie Meldesignale. Welche einzelnen Zustände darüber ausgegeben werden, muss der konkreten Dokumentation entnommen werden.
Die tatsächliche Pufferzeit wird durch Meldesignale allein nicht nachgewiesen.
19. Normen und elektrische Sicherheit
Für industrielle Stromversorgungen und stationäre Batterieanlagen sind die jeweils anwendbaren Sicherheits- und Installationsanforderungen zu berücksichtigen.
DIN EN IEC 62485-2 behandelt unter anderem stationäre Blei- und Nickelbatterieanlagen. Für stationäre Lithium-Ionen-Batterien ist DIN EN IEC 62485-5 relevant.
Bei Maschinen ist außerdem die elektrische Ausrüstung nach DIN EN 60204-1 beziehungsweise der entsprechenden anwendbaren Fassung zu berücksichtigen.
Arbeiten an Batterien und Stromversorgungen dürfen nur von entsprechend qualifiziertem Personal nach den vorgeschriebenen Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt werden.
20. Prüf- und Inbetriebnahmeablauf
Für eine zuverlässige Auslegung und Inbetriebnahme empfiehlt sich folgender Ablauf:
- Alle 24-V-Verbraucher und ihre Dauerströme erfassen.
- Gleichzeitig auftretende Lastspitzen ermitteln.
- Gewünschte Pufferzeit festlegen.
- Batterietechnologie und zulässige Ladeparameter prüfen.
- Erforderliche Batteriekapazität bestimmen.
- Benötigten Ladestrom und Wiederaufladezeit festlegen.
- Strom- und Leistungsgrenzen des Pufferladegeräts prüfen.
- Leitungsschutz, Spannungsabfälle und Meldesignale kontrollieren.
- Last- und Ladestrom unter realistischen Bedingungen messen.
- Netzausfall, Wiederanlauf und Batterienachladung dokumentiert prüfen.
21. Typische Fehler und Diagnose
Batterie lädt sehr langsam: Verfügbaren Ladestrom bei gleichzeitig aktiver Last überprüfen.
Versorgungsspannung bricht beim Einschalten ein: Lastspitzen, Strombegrenzung und Anschlussleitungen kontrollieren.
Batterie übernimmt bei Netzausfall nicht: Batteriezustand, Schutzfunktionen und vorgesehene Übernahmeschaltung prüfen.
Verbraucher starten nach Netzwiederkehr nicht zuverlässig: Einschaltverhalten, Ladezustand und Spannungsverlauf untersuchen.
Batterie wird ungewöhnlich warm: Ladeparameter, Temperatur, Batteriezustand und gegebenenfalls fehlerhafte Laderegelung prüfen.
Pufferzeit geringer als erwartet: Tatsächliche Last, Entladeschlussspannung, Kapazitätsangabe und Batteriealterung berücksichtigen.
22. Passende ICS-Produkte
ICS Schneider Messtechnik bietet Pufferladegeräte und automatische Batterieladegeräte für industrielle Stromversorgungs- und Serviceaufgaben an.
Für eine dauerhaft gepufferte 24-V-Versorgung mit externer Batterie ist insbesondere die Produktfamilie 5326 relevant. Reine Ladegeräte müssen von vollständigen Puffersystemen unterschieden werden.
| Produkt | Wichtige Eigenschaften | Typische Anwendung |
|---|---|---|
| ICS 5326.1 | 24 V / 12 A, externer Akku, 19-Zoll-System, Tiefentladeschutz, Meldesignale | Industrielle 24-V-Pufferversorgung bei bestätigter Geräte- und Batterieeignung |
| ICS 2263.0 | Automatisches Ladegerät, 24 V / 12 A, geregelter Ladestrom, Verpolungsschutz | Automatisches Laden geeigneter 24-V-Batterien |
| ICS 2270.0 | Automatisches Ladegerät, 24 V / 6 A, umschaltbarer maximaler oder halber Ladestrom | Batterieladung bei geringerem Strombedarf |
22.1 ICS 5326.1 – Pufferladegerät im 19-Zoll-System
Das ICS 5326.1 ist ein Pufferladegerät für 24-V-Anwendungen mit externem Akku.
ICS gibt 12 A Dauerstrom und 288 W Dauerleistung an. Die Versorgung erfolgt über 230 V AC bei 50–60 Hz. Ein- und Ausgang sind galvanisch getrennt.
Zu den angegebenen Gerätefunktionen gehören Überspannungsschutz, Tiefentladeschutz, interne Temperaturüberwachung und potentialfreie Meldesignale.
Das Gerät ist in einem 19-Zoll-Baugruppenträger mit 84 TE und 3 HE ausgeführt.
Vor der Auswahl müssen insbesondere die tatsächlich verfügbare Ladeleistung bei gleichzeitiger Last, Batteriekompatibilität, Ladekennlinie und Spannungsanforderungen geprüft werden.
ICS 5326.1 – Produktinformationen
22.2 ICS 2263.0 – Automatisches Ladegerät
Das ICS 2263.0 ist ein automatisches Batterieladegerät für 12-V- und 24-V-Batterien.
Für den 24-V-Betrieb nennt ICS einen maximalen Ausgangsstrom von 12 A und eine Ausgangsleistung von 288 W.
Das Gerät bietet automatische Ladestromregelung, die Umschaltung zwischen maximalem und halbem Ladestrom sowie einen automatischen Übergang auf Konstantspannungsbetrieb.
Es ist primär als Ladegerät ausgelegt. Die Eignung als Bestandteil einer dauerhaft gepufferten Lastversorgung muss separat beurteilt werden.
ICS 2263.0 – Produktinformationen
22.3 ICS 2270.0 – Automatisches Ladegerät
Das ICS 2270.0 ist ebenfalls für 12-V- und 24-V-Batterien vorgesehen.
Bei 24 V stehen laut ICS bis zu 6 A Ausgangsstrom zur Verfügung. Das Gerät besitzt eine automatische Ladestromregelung, einen Übergang auf Konstantspannung sowie einen Verpolungsschutz.
Es eignet sich für entsprechende Ladeaufgaben mit geringerem Ladestrombedarf.
Eine eigenständige Pufferfunktion mit garantierter unterbrechungsfreier Lastversorgung ist daraus nicht abzuleiten.
ICS 2270.0 – Produktinformationen
22.4 Pufferladegerät und Batterie gemeinsam auswählen
Für die Auslegung benötigt ICS neben dem Laststrom auch Informationen zur Batteriechemie, Kapazität, zulässigen Ladespannung, maximalem Ladestrom und erforderlichen Pufferzeit.
Auch Anschlussart, Schaltschranktemperatur, Lastspitzen und benötigte Meldesignale sind relevant.
Geräteangaben zur internen Temperaturüberwachung ersetzen keinen Nachweis einer eventuell erforderlichen Batterietemperaturkompensation.
Ladegeräte und Pufferladegeräte bei ICS Schneider Messtechnik
23. Fazit
Ein Pufferladegerät muss häufig gleichzeitig die 24-V-Verbraucher versorgen und eine Batterie laden.
Wird nur die Dauerlast betrachtet, kann die Stromversorgung insbesondere bei der Wiederaufladung nach einem Netzausfall zu knapp dimensioniert sein.
Für eine erste Auslegung müssen Laststrom und gewünschter Ladestrom getrennt ermittelt und anschließend entsprechend dem tatsächlichen Geräteaufbau bewertet werden.
Zusätzlich sind Lastspitzen, Batteriechemie, Pufferzeit, Wiederaufladezeit, Spannungsabfall und Schutzfunktionen zu berücksichtigen.
Die wichtigste Regel lautet: Nicht nur den 24-V-Laststrom betrachten, sondern die gesamte Strom- und Leistungsbilanz von Verbrauchern, Ladegerät und Batterie unter allen relevanten Betriebsbedingungen prüfen.
24. Häufig gestellte Fragen
24.1 Was ist ein Pufferladegerät?
Ein Pufferladegerät kombiniert bei geeigneter Ausführung die Versorgung angeschlossener Verbraucher mit der Ladung und Bereitschaftshaltung einer Batterie.
24.2 Warum müssen Laststrom und Ladestrom getrennt berechnet werden?
Weil beide Stromanteile während des Netzbetriebs gleichzeitig auftreten und die gemeinsame Strom- beziehungsweise Leistungsgrenze beeinflussen können.
24.3 Wie berechnet man den erforderlichen Gesamtstrom?
Im vereinfachten gemeinsamen Versorgungssystem wird der maximale Laststrom mit dem vorgesehenen Ladestrom addiert. Die tatsächliche Stromverteilung hängt vom Gerät ab.
24.4 Reicht ein 10-A-Pufferladegerät für 6 A Last und 4 A Ladestrom?
Rechnerisch werden 10 A benötigt. Für Lastspitzen, Spannungsbedingungen und Reserven kann eine höhere Leistung erforderlich sein.
24.5 Kann die Batterie während des Verbraucherbetriebs geladen werden?
Ja, wenn das Pufferladegerät ausdrücklich für den gleichzeitigen Betrieb ausgelegt ist und die verfügbaren Strom- und Leistungsgrenzen eingehalten werden.
24.6 Was passiert bei zu hoher Last?
Je nach Gerät kann der Ladestrom reduziert, eine Strombegrenzung aktiviert oder eine Schutzfunktion ausgelöst werden.
24.7 Was bedeutet Ladepriorisierung?
Das Gerät verteilt die verfügbare Leistung nach einer vorgesehenen Strategie, beispielsweise zugunsten der angeschlossenen Verbraucher.
24.8 Wie wird die erforderliche Batteriekapazität bestimmt?
Aus Lastprofil und Pufferzeit, ergänzt durch die tatsächliche Entladekennlinie, zulässige Entladetiefe, Temperatur und Alterungsreserve.
24.9 Sind 24 V Batteriespannung und Ladespannung identisch?
Nein. Die tatsächliche Lade- und Erhaltungsladespannung hängt von Batterietechnologie und Ladezustand ab.
24.10 Wie lange dauert die Wiederaufladung?
Das hängt von der entnommenen Ladungsmenge, dem verfügbaren Ladestrom und der Ladekennlinie ab. Die reale Ladezeit ist häufig länger als eine einfache Ah/A-Berechnung.
24.11 Warum sind Einschaltströme wichtig?
Weil Verbraucher kurzzeitig deutlich höhere Ströme aufnehmen können als im normalen Dauerbetrieb.
24.12 Welche Batterie eignet sich für ein 24-V-Puffersystem?
Nur eine Batterie, deren Chemie, Spannung, Kapazität und Ladeanforderungen mit dem vorgesehenen Pufferladegerät kompatibel sind.
24.13 Muss die Batterietemperatur berücksichtigt werden?
Ja. Temperatur beeinflusst Kapazität und Ladeverhalten. Bei bestimmten Batterien ist eine geeignete Temperaturkompensation der Ladespannung erforderlich.
24.14 Welche Aufgabe hat ein Tiefentladeschutz?
Er soll verhindern, dass die Batterie über ihre zulässige Entladetiefe hinaus entladen wird.
24.15 Was passiert bei Netzausfall?
Bei einem geeigneten Puffersystem übernimmt die Batterie die Versorgung der angeschlossenen Verbraucher entsprechend der vorgesehenen Übernahmeschaltung.
24.16 Welches ICS-Pufferladegerät ist für 24 V verfügbar?
Das ICS 5326.1 ist ein 24-V-Pufferladegerät im 19-Zoll-System mit 12 A Dauerstrom und externer Batterie.
24.17 Sind die ICS-Ladegeräte 2263.0 und 2270.0 vollständige Puffersysteme?
Sie sind als automatische Batterieladegeräte gelistet. Eine vollständige unterbrechungsfreie Lastversorgung darf daraus nicht ohne entsprechende Systemprüfung abgeleitet werden.
24.18 Welche Angaben benötigt ICS für ein Angebot?
Benötigt werden Nennspannung, Dauerlast, Lastspitzen, gewünschter Ladestrom, Batteriechemie, Kapazität, Pufferzeit, Wiederaufladezeit, Montageart, Umgebungstemperatur und erforderliche Schutz- und Meldefunktionen.