Anlässlich unseres 100-jährigen Bestehens präsentieren wir – elektrotechnik AUTOMATISIERUNG – die Pioniere der industriellen Automation. In einer exklusiven Berichtserie zeigen wir deren Errungenschaften. Mit den Wegbereitern der Automation lassen wir Technologien und Entwicklungen Revue passieren, betrachten die Gegenwart und wagen einen Blick in die Zukunft!

Energietechnik

Aktuell: Drei Produkte aus der Energietechnik

| Redakteur: Gudrun Zehrer

Die Kombination aus Prüfzähler, Leistungsquelle und Softwarepaket ermöglicht eine umfängliche automatische Prüfung für Powerquality gemäß IEC 62586-2 Ed.2.0. Die Ergebnisse werden in grafisch übersichtlicher Form dargestellt.
Die Kombination aus Prüfzähler, Leistungsquelle und Softwarepaket ermöglicht eine umfängliche automatische Prüfung für Powerquality gemäß IEC 62586-2 Ed.2.0. Die Ergebnisse werden in grafisch übersichtlicher Form dargestellt. (Bild: EMH Energie-Messtechnik)

In unserem aktuellen Themencluster zur Energietechnik haben wir mehrere Neuheiten zusammengefasst: Eine Kombination aus Prüfzähler, Leistungsquelle und Softwarepaket zur Prüfung von Netzanalysatoren, Smart Panels für eine transparente sowie effiziente Verteilung und Steuerung von Energie in Niederspannungsanlagen und ein erweitertes hochskalierbares EtherCAT-I/O-Spektrum für das Energiemanagement.

Aus 3 mach 1: Integriertes System zur Prüfung von Netzanalysatoren

Schnell wechselnde Netzlasten, immer häufiger auftretende Spannungs- und Stromspitzen in den Verteilnetzen und der zunehmende Einsatz sensibler elektronischer Geräte: Eine hohe Netzqualität zu gewährleisten, stellt Energieversorger permanent vor große Herausforderungen. Damit steigen auch die Anforderungen an entsprechende Prüfsysteme. Die EMH Energie-Messtechnik und ihr Schwesterunternehmen MTE Meter Test Equipment haben darauf reagiert und ein kombiniertes Prüfsystem entwickelt.

Das neue Prüfsystem vereint drei praxiserprobte Technologien zu einem einzigen Analysesystem. Als Hardware kommen dabei der dreiphasige, tragbare Prüfzähler und Netzqualitätsanalysator PRS 600.3 und die dreiphasige Leistungsquelle mit Power Quality Signalgenerierung SQE 120.3 zum Einsatz, die Auswertung der erfassten Daten übernimmt ein speziell angepasstes CALegration-Softwarepaket. Den Anlass für diese Neuentwicklung bildeten Neuerungen der Norm IEC 62586-2, die den verbindlichen Rahmen für Funktionsprüfungen und Unsicherheitsanforderungen in Zusammenhang mit Power-Quality-Geräten (PQI) vorgibt und in der Fassung IEC 62586-2 Ed.2.0 jüngst um eine Reihe zusätzlich zu prüfender Kenngrößen erweitert wurde.

Neben Kenngrößen wie Flicker, Oberschwingungsspannung oder Spannungsunsymmetrie müssen bei der Versorgungsspannung nun auch die Faktoren Unter-/Über-Abweichung sowie schnelle Spannungsänderungen ermittelt werden, darüber hinaus wurden als Strom-Kenngrößen die Höhe des Stromes, Oberschwingungsströme, Zwischenharmonische Ströme und Stromunsymmetrie neu eingeführt.

Gebäudeinfrastruktur: Smart Panels vereinen Messung und intelligente Steuerung

Diese Smart Panels von Schneider Electric sind energieeffiziente Niederspannungsanlagen, deren Komponenten Energieverbräuche messen und durch ihre Konnektivität gezielt Steuerungen vornehmen können. Dabei gehen die Messungen je nach Konfiguration und Parametrierung weit über die Erfassung des Gesamtverbrauchs hinaus: Sind zum Beispiel gemäß DIN VDE 0100-801 Zonen und Maschen in der NS-Anlage definiert, kann der Energieverbrauch mit den Komponenten eines Smart Panels bis in die kleinsten Lastabnehmer aufgezeichnet werden. Auch multifunktionale Digitalgeräte wie das Power Meter zur Datenerfassung und -steuerung einzelner Anlagenteile erhöhen die Transparenz und Allokation der Energieverbräuche. Erst eine derart granulare Erfassung der Verbrauchsdaten in Verbindung mit den intelligenten Steuerungskomponenten des Smart Panels ermöglicht ein effizientes Energiemanagement nach ISO 50001.

Für Betreiber industrieller Produktionsanlagen sowie Facilitymanager im Wohn- und Zweckbau soll diese Transparenz und Steuerung im Ergebnis zur Senkung der Gesamtbetriebskosten führen, zur Reduzierung von ungeplanten Ausfall-, Wartungs- und Servicezeiten sowie der Schonung von Primär-Ressourcen.

Die einzelnen Mess- und Steuerungskomponenten seines Smart Panels entwickelt der Hersteller stetig weiter. Als einer der Hauptakteure in Smart Panels ermöglicht heute beispielsweise der offene Leistungsschalter Masterpact MTZ für 630 A bis 6300 A die integrierte Leistungs- und Energiemessung der Genauigkeitsklasse 1 und punktet mit modular erweiterbaren Funktionen. Über Software-Module werden diese Funktionserweiterungen einfach über das Auslösegerät Micrologic X installiert. Diese „digitalen Module“ stehen zur schnellen Wiederherstellung der Stromversorgung, zur Wellenformerfassung bei einem Auslöseereignis sowie zur Phasen-bezogenen Analyse des Energieverbrauchs zur Verfügung. Damit liefern die digitalen Module Daten zur Sicherung der konstanten Netzqualität: Spannungsabfälle, Lastschwankungen oder Gefahren durch Oberschwingungen können erfasst und Korrekturmaßnahmen eingeleitet werden. Abrufbar sind die Werte per NFC-Schnittstelle vor Ort aber auch remote über Webdienste per Smartphone, Tablet oder Multi-Monitor-Systeme.

Die erhobenen Daten dienen jedoch nicht nur der akuten Fehlerbehandlung – sie fließen in das übergeordnete Energiemanagementsystem ein und liefern einen Teil der Datenbasis, anhand derer ein Unternehmen operative und strategische Entscheidungen trifft. Um diese Smart Panels schnell, flexibel und individuell konfigurieren zu können, steht Planern und Installateuren die firmeneigene Software MyPact kostenlos zur Verfügung.

EtherCAT-Klemmen für Netzüberwachung, Prozesssteuerung und Power Monitoring

Energiemanagement im Maschinenumfeld und in der Energiewirtschaft stellt vielfältigste Anforderungen, angefangen von der reinen Netzüberwachung über die Prozesssteuerung bis hin zum Highend-Power-Monitoring. Erweitert um vier neue EtherCAT-I/Os steht hierfür nun ein umfassendes, hochskalierbares Spektrum an EtherCAT-Klemmen von Beckhoff zur Verfügung.

Die neuen EtherCAT-Klemmen für das Energiemanagement ergeben zusammen mit den bewährten Netzmonitoring-Oversampling-Klemmen EL37x3 (und der dazugehörigen TwinCAT-Bibliothek Power Monitoring) ein umfassendes Produktspektrum, das sich in einem breiten Anwendungsspektrum optimal an die jeweilige Applikation anpassen lässt.

So eignen sich zwei der neuen EtherCAT-Klemmen zur Leistungsmessung im Anwendungsbereich Prozesssteuerung:

– Die 3-Phasen-EtherCAT-Klemme EL3443 eignet sich als neue Standard-Leistungsmessklemme universell für alle Aufgaben der Prozesssteuerung. Sie bietet gegenüber dem Vorgängermodell zahlreiche neue Funktionen wie z.B. Netzwächter-Funktionalität, präzise Bestimmung des Spannungsnulldurchgangs sowie Oberwellenanalyse und ist auch für Gleichstromsysteme geeignet.

– Bei der 3-Phasen-EtherCAT-Klemme EL3453 für Messspannungen bis zu 690 V AC stehen anspruchsvolle Prozesssteuerungsaufgaben im Vordergrund. Die Klemme aktualisiert hierfür ihre Prozesswerte mit jeder Halbwelle, was bei 50 Hz einem Intervall von 10 ms entspricht. Hinsichtlich der Ausstattung lassen sich hier vier galvanisch getrennte und im Messbereich frei einstellbare Strommesskanäle für 100 mA, 1 A oder 5 A und einer Stoßüberlastbarkeit von 60 A nutzen.

Zwei weitere EtherCAT-Klemmen-Neuheiten sind für das Energiemanagement im Anwendungsbereich Überwachung bzw. Instandhaltung konzipiert:

– Die neue 3-Phasen-Energiemessklemme EL3423 ist als Economy-Variante prädestiniert für kostensensitive Energiemanagement-Lösungen, insbesondere auch im IoT-Umfeld. Erfasst werden mit einem von 10 s bis 1 h einstellbaren Aktualisierungsintervall die Messwerte Energie, Leistung und Netzqualitätsfaktor. Als besondere Eigenschaft stehen die genannten Werte als Durchschnitt, Mini- und Maximum zur Verfügung.

– Mit dem 3-Phasen-Netzwächter EL3483 für Spannung, Frequenz und Phase lässt sich die Spannungsversorgung einer Maschine optimal überwachen, was vor allem bei in dieser Hinsicht sensiblen Systemen große Vorteile ergibt. Zu den Funktionen zählen eine Schwellwertüberwachung der internen Messwerte sowie das Setzen von Warn- und Fehler-Bits im Prozessabbild. Der einphasige Betrieb als Spannungs-, Frequenz- und Phasenwächter ist ebenfalls möglich.

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