Aufrufe
vor 11 Monaten

antriebstechnikk 3/2016

antriebstechnik 3/2016

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE Gefahren vermeiden Steckverbinder für DC-Netze – diese Besonderheiten sollten Sie beachten Bernd Horrmeyer Ob Photovoltaik, Elektromobilität oder Industrieautomatisierung – Gleichstromnetze gewinnen zunehmend an Popularität. Bei den Netzen sowie bei den eingesetzten Steckverbindern sind einige Besonderheiten zu beachten. Wo aber liegen die Herausforderungen und Lösungsansätze und welche besonderen Gefahren sind zu beachten? Dipl. Wirt. Ing. Bernd Horrmeyer ist Fachreferent für Standardisierung bei der Phoenix Contact GmbH & Co. KG in Blomberg Seit vielen Jahren ist die Beziehung zwischen elektrischer Energieversorgung und Verbrauchern harmonisch. Generatoren erzeugen Drehstrom, die Verteilung über lange Strecken und den daraus resultierenden Spannungsebenen erfolgt ebenfalls als Drehstrom, und Verbraucher vom Motor bis zur Glühbirne benötigen Drehoder Wechselstrom – eine perfekte Symbiose also. Mit der Energiewende und der zunehmenden Elektronik ändert sich das Bild allerdings – jetzt geraten Erzeugung, Verteilung und Konsum elektrischer Energie in Form von Gleichstrom (DC) immer mehr in den Fokus. Neue Impulse aus regenerativen Energien Über lange Jahre erfolgte die Anpassung an verschiedene Spannungsniveaus nur durch Transformatoren. Mit der Entstehung der Leistungselektronik und ihren schnell schaltenden Leistungsschaltern auf Halbleiterbasis wurde in den letzten Jahren die Wandlung mit Wirkungsgraden bis zu 99 % bei kleinerer Bauform kostengünstig ermöglicht. Lösungen von der Hochspannungsbis zur Kleinstspannungsebene sind daher am Markt breit verfügbar. Generatoren in Windenergieanlagen erzeugen wegen der stetigen Anpassung an die Windgeschwindigkeit ebenfalls Gleichspannung, ebenso wie PV-Anlagen. Mithilfe von verlustbehafteten Wechselrichtern erfolgt dann die Einspeisung in das Wechselstromnetz (AC). Zur Anpassung an Angebot und Nachfrage werden Batteriespeicher benötigt, die ebenfalls auf DC-Basis arbeiten. Auch hier ist dann eine Anpassung mit Wechselrichtern erforderlich. Auf der anderen Seite benötigen moderne halbleiterbasierte elektrische Verbraucher – von der Steuerung über LED-Beleuchtungen und Notebooks bis zum E-Mobil ebenfalls DC, der aus dem Wechselstromnetz mittels Transformator und Gleichrichtung erst erzeugt werden muss. Ein extremes Beispiel für die verlustbehaftete Wandlung zwischen AC und DC ist die batteriegepufferte Energieversorgung in Rechenzentren – wo inzwischen neue Konzepte die DC-Span­ 20 antriebstechnik 3/2016

nung verteilen und so Wandlungsverluste vermeiden. Sparpotenziale durch DC Daher wird in Fachkreisen immer häufiger diskutiert, ob das jetzige Dreh- und Wechselstromnetz nicht durch ein Gleichstromnetz ganz oder teilweise ersetzt werden kann. Statt die Spannungshöhe und Spannungsform anzupassen, wäre nur noch die Spannungshöhe zu ändern. Auch unerwünschte Effekte wie etwa die Blindleistung ließen sich so eliminieren. Mittels Übertrager und Halbleiter ergeben sich erhebliche Potentiale zur Einsparung von Energie, Material, Platz und Kosten. Nun wird DC unsere Netze nicht revolutionsartig umkrempeln – die getätigten Investitionen in die vorhandene Infrastruktur sowie die mangelnde Kompatibilität stehen dem entgegen. Eine schrittweise Etablierung von DC in immer mehr ökonomisch sinnvollen Bereichen ist aber abzusehen. Nun bietet DC nicht nur Vorteile. Zwischen zwei Leitern mit unterschiedlichem Potential erzeugt das elektrische Feld eine Kraft. Ist diese Kraft größer als die Bindungskraft eines Elektrons zu seinem Atomkern, entstehen freie Elektronen, die zu einer sich MEIN TIPP Dirk Schaar, Chefredakteur Haben Sie sich schon mal Gedanken darüber gemacht, ob Sie besser Gleich- oder doch eher Wechselstrom in Ihrer Anlage oder Maschine einsetzen? Wenn nicht, wird es höchste Zeit, denn hier sind klare Trends zu erkennen. Auch gilt es, vorhandene Gefahren zu beseitigen. Wie das geht und was das für die Automatisierung bzw. Verkabelung bedeutet, erläutert Bernd Horrmeyer eindrucksvoll. selbst erhaltenden Gasentladung zwischen den Elektroden führt – dem Lichtbogen. Dessen Auftreten hängt von Parametern wie Spannung, Strom, Material, Luftfeuchte usw. ab – weshalb keine präzisen Vorhersagen möglich sind. Bei AC ist dies im Niederspannungsbereich kein Problem, da der Nulldurchgang der Spannung für ein Abreißen des Lichtbogens sorgt. Gefahren nicht unterschätzen Bei DC fehlt dieser Nulldurchgang, weshalb der Lichtbogen dauerhaft stehen bleiben kann. Die hohe freigesetzte Energie kann somit zu schweren Gesundheitsschäden bei Personen in der Nähe sowie zu Brandgefahr und Materialbeschädigungen führen. Immer dann, wenn zwei Leiter geschlossen oder getrennt werden, besteht diese Gefahr. Schaltgeräte und Steckverbinder sind hierfür die häufigste Anwendung. Während beim Schaltgerät innerhalb eines Gehäuses Maßnahmen zur Beherrschung dieses Umstandes getroffen werden können und die Gefahr auch nicht nach außen dringen kann, ist dies bei Steckverbindern nicht gegeben. Normativ unterscheidet man bei Steckverbindern gemäß IEC 61984 nach Ausführungen mit Schaltleistung (connector with breaking capacity, CBC) und ohne Schaltleistung (connector without breaking capacity, COC). Bei Ersteren kann gesteckt oder gezogen werden, während die Kontakte unter Spannung stehen. Bei den Letzteren darf das Stecken oder Ziehen nur spannungsfrei erfolgen. Bereits heute ist in der Automatisierungstechnik eine Versorgungsspannung von 24 VDC weit verbreitet. Die hierfür eingesetzten Steckverbinder sind auch als COC klassifiziert, sodass bei bestimmungsge ­ mäßem Gebrauch die Betätigung nur spannungsfrei erfolgt und demzufolge keinerlei Probleme auftreten können. Fehlbedienung vermeiden Mit dem Industrial Ethernet gelangt auch immer häufiger das „Power over Ethernet“ (PoE) zur Versorgung der Automatisierungskomponenten in die Fabrikhalle. Hierbei wird über dem Kommunikations-Steckverbinder auch eine Spannungsversorgung mit 48 V geführt, die während des Steckens noch nicht anliegt, jedoch beim Ziehen vorhanden ist. Für die im Ethernet üblichen RJ45- Steckverbinder gibt es daher die Prüfnorm IEC 60512-99-001, die es erlaubt, dass nach Dichtungen. Stanzteile. Isolierteile. Individuelle und wirtschaftliche Lösungen • Jede Form, jedes Material, jede Größe • Vielseitige Technologien im Bereich des Stanzens und des Wasserstrahlund Laserschneidens • Hohe Flexibilität durch eigenen Werkzeugbau • Lösung komplexer kundenspezifischer Aufgabenstellungen 25. – 29. April 2016 Wir sind dabei. Halle 4, Stand E24 Wir freuen uns auf Sie! Schlösser - Ihr kompetenter Partner. www.schloesserdichtungen.de Schlösser GmbH & Co. KG Wilhelmstraße 8 | 88512 Mengen Tel. +49 7572 606-0 | Fax 606-5598 info@schloess.de

Aktuelle Ausgabe