Betriebszuverlässigkeit: Eine wichtige Kennzahl für industrielle Stromversorgungen

Die Auslegung der Stromversorgung auf die jeweilige Anwendungsumgebung ist entscheidend, um ihre Betriebszuverlässigkeit zu maximieren. In industriellen Umgebungen herrschen zahlreiche Bedingungen, die für schlecht konstruierte Netzteile problematisch sein können. Klimatische Belastungen umfassen extreme Hitze und Kälte, Temperaturschwankungen, Staub, Feuchtigkeit und Nässe – einschließlich Salznebel. Mechanische Belastungen können Stöße und Vibrationen umfassen. Elektrische Belastungen schließen Überspannungen, Spannungseinbrüche und transiente Ereignisse ein.

Einige dieser Belastungen im Detail:

• Elektrische Belastungen beinhalten häufige oder starke Schwankungen der Eingangsspannung wie Überspannungen, Einbrüche oder Spannungsspitzen. Diese können Bauteile der Stromversorgung – insbesondere Kondensatoren und Halbleiter – stark beanspruchen und zu vorzeitigem Ausfall führen. Bei AC/DC-Stromversorgungen kann mangelhafte Netzqualität harmonische Verzerrungen, Störsignale und transiente Störungen verursachen, die über die Zeit die Komponenten verschleißen.
  
  In industriellen Umgebungen tritt häufig eine hohe elektromagnetische Störbelastung (EMI) auf – verursacht durch Frequenzumrichter, Wechselrichter, Schweißgeräte, Plasmaschneider, Generatoren oder andere Netzteile. Starke EMI kann die Zuverlässigkeit von Stromversorgungen erheblich beeinträchtigen. Weitere elektrische Belastungen entstehen durch ausgelassene Zyklen – wenn ein oder mehrere Wechselstromzyklen nicht am Eingang ankommen. Dies kann durch temporäre Netzstörungen, Unterbrechungen oder Schaltvorgänge im Verteilnetz geschehen. Solche Aussetzer können zu Gleichstromunterbrechungen führen, die die Alterung von Bauteilen beschleunigen


• Extreme Temperaturen zählen zu den häufigsten Ausfallursachen. Thermische Belastungen durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) führen zu mechanischer Spannungsbeanspruchung. Temperaturbelastungen betreffen sowohl elektrische als auch mechanische Komponenten.


• Stöße und Vibrationen kommen in industriellen Anwendungen regelmäßig vor und wirken sich mechanisch auf Bauteile aus. Typische Folgen: Risse in Lötverbindungen, lockere Schraubverbindungen und Metallermüdung.

Die Messung der Betriebszuverlässigkeit industrieller Stromversorgungen beinhaltet die Bewertung ihrer dauerhaften Leistungsfähigkeit unter definierten Bedingungen. Statistische Kennzahlen wie MTBF (Mean Time Between Failure) sind dabei nur eingeschränkt aussagekräftig. MTBF liefert lediglich einen Richtwert und sagt nichts über Ausfallarten oder -ursachen aus. Zudem werden MTBF-Werte meist unter kontrollierten Bedingungen ermittelt – diese spiegeln nicht die Vielfalt der realen industriellen Einsatzszenarien wider. Die tatsächliche Anwendung hat erheblichen Einfluss auf die reale Zuverlässigkeit.

RECOM-Kundenerfahrungen zeigen: Die meisten Frühausfälle entstehen durch Spannungsspitzen am Eingang – nicht durch normale Alterung. Solche Ursachen werden in MTBF-Berechnungen nicht ausreichend berücksichtigt.

Hohe Betriebszuverlässigkeit ist ein zentrales Kriterium bei Stromversorgungen für industrielle Anwendungen. Dieser Beitrag hat wichtige Einflussfaktoren und konstruktive Merkmale vorgestellt, mit denen RECOM eine lange Lebensdauer auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen unterstützt.