EX ''i'' Speisetrenner
Diplomarbeit 2022
Eigensichere Spannungsversorgung für ein industrielles Flurförderzeug mit bestehendem Wiegesystem, ausgelegt für den explosionsgeschützten Bereich.
Die Aufgabe sieht vor, dass ein externes Wiegesystem über die Fahrzeugbatterie des Flurförderzeugs betrieben werden kann. Dies wird mittels eines Speisetrenner gewährleistet. Dadurch kann auf die zusätzliche Batterie verzichtet werden, welches in einer Reduktion des Unterhalts wie auch Anschaffungskosten resultiert. Zudem ermöglicht ein wegfallen der Batterie, eine freie und verbesserte Sicht auf Gabel und Last.
Der Speisetrenner umfasst eine galvanisch getrennte Spannungswandlung mittels einer Fly Back Converter Schaltung, welche die Batteriespannung von 18 bis 32V auf 9V reduziert. Die Ausgangsspannung von 9V wird über eine Lineare Kennlinie durch die Zündschutzart Eigensicherheit ''i'' am Ausgang ausgegeben.
Um diesen Speisetrenner zu realisieren, wurde eine Recherche, Schaltungsaufbau, Simulation und Leiterplattendesign durchgeführt.
In der Recherche wurden die notwendigen Informationen über den Explosionsschutz und der Zündschutzart Eigensicherheit ''i'', sowie die Anforderungen aus den Normen recherchiert.
Der Schaltungsaufbau umfasst die Vorgehensweise einer galvanischen getrennten Spannungswandlung und der Gewährleistung der eigensicheren Ausgangspannung mittels linearen Kennlinie. Bauteile im Eigensicheren Stromkreis wurden nach der 2/3 Auslastung berechnet.
Die ermittelten Werte der Schaltung und benötigten Bauteile wurden im Simulationsprogramm LtSpice erfolgreich simuliert.
Die Leiterplatte und das zugehörige Schema wurden in KiCAD gezeichnet und entwickelt. Beim Leiterplattendesign wurden die geforderten Trennabstände, Luft- und Kriechstrecken welche von der Norm gefordert werden berücksichtigt. Für Bauteile welche die Kriechstrecken nicht einhalten, wurde die entsprechende Schutzschicht und Vergussmasse vorgestellt.
Aufgrund von Lieferverzögerungen, konnten die Inbetriebnahme und Validation nicht durchgeführt werden. Jedoch wurde das Inbetriebnahmeprotokoll erstellt, sodass bei Erhalt der Bauteile die Funktionsfähigkeit des Speisetrenners überprüft werden kann.
Anhand der Simulationswerten kann von einem funktionsfähigen Speisetrenner ausgegangen werden.
Mathias Hägeli
Im Anhang befindet sich die Dokumentation.
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