Was Sie über die neuen Stromsysteme mit Fehlermanagement wissen müssen
Mit der Veröffentlichung der Version 2023des National Electrical Code (NEC) Ende dieses Jahres wird die Branche von einem neuen Stromkreistyp erfahren, einer, die Art und Weise, wie Gebäude und Technologie in Zukunft mit Strom versorgt werden, ändern könnte.
Diese neueste Ausgabe des NEC, die voraussichtlich im Herbst 2022 freigegeben wird, enthält den Neuen Artikel 726, der für Schaltkreise der Klasse 4 geschaffen wurde.
Die neue Klassifizierung der Klasse 4 vereinheitlicht ein verbessertes Elektrizitätsformat. Die Klasse 4 kommt zunehmend ins Gespräch und das unter vielen verschiedenen Bezeichnungen: Stromsysteme mit Fehlermanagement (oder fehlergesteuerte Stromversorgungssysteme), Packet Energy Transfer (PET), Digital Electricity™ (DE), Impulsstrom oder intelligente Übertragungssysteme. Diese Begriffe werden synonym verwendet, aber alle beziehen sich auf Schaltkreise der Klasse 4.
Fehlergesteuerte Stromversorgungssysteme werden in einigen intelligenten Gebäuden bereits verwendet, doch eine Arbeitsgruppe innerhalb des NEC hat festgestellt, dass diese Systeme einzigartig und so spezialisiert sind, dass sie ihren eigenen Gesetzesabschnitt benötigen.
Was sind fehlergesteuerte Stromversorgungssysteme?
Um die Klasse 4 zu verstehen, ist es wichtig, auch die Schaltkreise der Klasse 2 und der Klasse 3 zu kennen.
Schaltkreise der Klasse 2 unterstützen eine geringere Leistung (bis zu 100 VA) in verschiedenen Arten von Umgebungen. Sie beachten die Sicherheit in Bezug auf Brandauslösung und bieten Schutz vor Stromschlägen. Stromlasten der Klasse 2 werden oft über Power over Ethernet (PoE) Kabel geliefert.
Schaltkreise der Klasse 3 funktionieren ähnlich wie Schaltkreise der Klasse 2, sie unterstützen jedoch höhere Spannungs- und Leistungsbegrenzungen. Stromlasten der Klasse 3 können auch über PoE-Kabel geliefert werden.
Aber während Systeme der Klassen 2 und 3 leistungsbegrenzte Systeme mit einer Nennspannung von bis zu 300 Volt sind, ist die Klasse 4 ein neuer Standard für fehlergesteuerte Stromversorgungssysteme mit einer Nennspannung von bis zu 450 Volt.
Diese fehlergesteuerten Stromversorgungssysteme bieten die bis zu 20-fache Menge an Strom oder die 20-fache Entfernung von PoE und sind eine kostengünstige Alternative zur Wechselstromversorgung.
Was bedeutet „fehlergesteuerte Stromversorgung“?
Im Gegensatz zu leistungsbegrenzten Schaltungen der Klassen 2 und 3 haben Systeme der Klasse 4 keine Begrenzung für das Ausgangssignal der Stromquelle.
Vielmehr führen sie eine kontinuierliche Fehlerüberwachung durch und steuern die Abgabe des verfügbaren Stroms während eines abnormalen Zustands. Dies reduziert das Risiko von Stromschlägen oder Bränden, weil die Energiemenge, die bei einem Fehler freigesetzt werden kann, begrenzt wird.
Diese Technologie macht Systeme der Klasse 4 genauso sicher wie – wenn nicht sogar sicherer als – Systeme der Klasse 2 und der Klasse 3. Aus diesem Grund können Systeme der Klasse 4 von denselben Integratoren und Vertragspartnern installiert werden, die auch Kategorie- und PoE-Verkabelungen installieren.
Wie funktionieren sie?
Fehlergesteuerte Stromversorgungssysteme können den verfügbaren Strom auf unterschiedliche Weise begrenzen.
Verwenden wir Digital Electricity (Stromkabel), entwickelt von VoltServer, als reales Beispiel. Bei Verwendung von Digital Electricity wird analoger Wechsel- und Gleichstrom aus dem Netz, einer Batterieanlage oder einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) eingespeist. Ein Sender verwandelt den eingehenden analogen Wechsel- oder Gleichstrom in Digital Electricity.
Diese Digital Electricity wird anschließend in paketierte Einheiten aufgeteilt, die Strom und Daten kombinieren, damit beide über das gleiche strukturierte Kabel gesendet werden können. Ein Empfänger verwandelt die Digital Electricity wieder in analogen Wechsel- oder Gleichstrom.
Pro Sekunde werden fast 500 dieser Pakete, von denen jedes eine sehr kleine Menge Energie enthält, von einem Sender zu einem Empfänger übertragen.
Der ständige Strom von Hunderten von Paketen pro Sekunde führt zu einer durchgehenden Fehlerüberwachung. Der Sender kann einen Fehlerzustand innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde erkennen – falsche Verdrahtung, Kurzschluss oder eine Berührung der Übertragungsleitungen – und die Übertragung der Pakete anhalten. Dadurch wird der Strom sofort gestoppt und die Leitungen können ohne Gefahr berührt werden.
Zusätzlich zur Priorisierung der Sicherheit gilt die Klasse 4 auch als effizienter und kostengünstiger als die Alternativen, die für die Übertragung dieser Strommenge über große Entfernungen zur Verfügung stehen. Weil Klasse 4 kleine Stromleiter verwendet, ist weniger Kupfermaterial erforderlich.
Wie wird sich die Zukunft durch fehlergesteuerte Energie ändern?
Es wird noch Zeit brauchen, aber zahlreiche Branchenexperten gehen davon aus, dass die Klasse 4 irgendwann als primäre Stromversorgungsinfrastruktur innerhalb von Einrichtungen fungieren könnte. Bei Projekten wie dem Sinclair Hotel in Texas und dem Circa Casino & Resort in Las Vegas geschieht dies bereits.
Angesichts der Tatsache, dass Gebäude immer intelligenter werden und mehr Geräte, Strom und Verbindungstechnik erfordern, wird die Klasse 4 eine praktikable Möglichkeit an Orten wie Flughäfen, Class-A-Büros, Stadien und Arenen sowie in industriellen Anlagen sein, um geschäftskritische Systeme wie 5G-Funkgeräte und kleine Zellen, Stromverteilungsinfrastrukturen, verteilte Antennensysteme (DAS), passive optische Netzwerke (PON) und Systeme, die PoE-Switches verwenden, zu unterstützen.
Erfahren Sie mehr über Schaltkreise der Klasse 4 und wie sie funktionieren.
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Über den Autor
Ron Tellas ist Fachexperte für HF-Design und elektromagnetische Ausbreitung. Er hat sich Belden im Jahr 2016 angeschlossen, um mitzuhelfen, den Zeitplan für Technologien und Anwendungen im Bereich intelligente Gebäude mitzugestalten. Dank dieser Erfahrungen kann er heute sehr effektiv Systeme, Geräte und Verbindungstechnik in Netzwerklösungen integrieren. Ron Tellas vertritt Belden in mehreren Standardisierungsorganisationen, Ausschüssen des National Electrical Code und als Vorstandsmitglied der FMP Alliance. Er hat einen Master- und Bachelor-Abschluss in Elektrotechnik und einen Master-Abschluss in Betriebswirtschaftslehre erworben und hat 17 US-Patente angemeldet. Er ist stolzer Empfänger des 2024 Harry J. Pfister Award, einer Auszeichnung, die er für seine herausragenden und eindrucksvollen Beiträge zur Telekommunikationsbranche erhalten hat.