Kompaktleistungsschalter und Energiemonitoring-System

 

Hager Kompaktleistungsschalter H3+ P630 mit der Auslöseeinheit LSI (Bild: Hager Vertriebsgesellschaft mbH & Co. KG)

Hager Kompaktleistungsschalter H3+ P630 mit der Auslöseeinheit LSI (Bild: Hager Vertriebsgesellschaft mbH & Co. KG)

Einbindung ins Agardio Energiemonitoring

Für die Abfrage von Messwerten und Statusmeldungen über Modbus RTU stehen für H3+ zudem zwei Kommunikations-Module zur Verfügung. Damit kann der Leistungsschalter auch als Multifunktionsmessgerät eingesetzt werden und über ein Energiemonitoring-System wie den ‚agardio.manager‘ von Hager oder andere Modbus-RTU-Systeme Messwerte bereitstellen. Der modulare Server ‚agardio.manager‘ ist die zentrale Einheit des Energiemonitoring-Systems von Hager, das speziell für den Einsatz in kleineren bis mittleren Gewerbe- und Zweckbauten wie Bürogebäuden, Tankstellen, Hotels oder Produktionsanlagen entwickelt wurde. Dort erweist sich dieses System als besonders komfortables Hilfsmittel zur Umsetzung der DIN VDE0100-801 für eine energieeffiziente Planung von Niederspannungsanlagen sowie als Voraussetzung für die Zertifizierung von Energiemanagementsystemen nach ISO50001. Seit seiner Markteinführung 2016 hat der Hersteller das System sukzessive ausgebaut und den Funktionsumfang dabei um zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten erweitert. An den sechs PLE breiten Server zur Hutschienen-Montage können bis zu 31 Messgeräte über Modbus RTU angeschlossen werden – neben Hager Geräten jetzt auch Modbus-RTU-Produkte anderer Hersteller. Ebenfalls neu ist die Möglichkeit des Anschlusses der MID-konformen Hager Energiezähler für zugelassene Abrechnungszwecke sowie der oben erwähnte Anschluss des Hager Kompaktleistungsschalters H3+. Zudem bietet Hager als weiteres Zubehör einen kompakten Messadapter für NH-Sicherungslasttrennschalter an, mit de

 

m sich auch Sicherungslasttrennschalter der LT-Serie in das Agardio-Energiemonitoring-System einbinden lassen. So kann die Energiedatenerfassung direkt am Lasttrenner erfolgen. Sämtliche vom Agardio-System erfassten Messdaten wie Energieverbräuche, Zählerstände, oder Grenzwertüberschreitungen sowie Alarme und Informationen zur Netzqualität werden über Web-Browser anschaulich visualisiert. Verbrauchs- und Erzeugungswerte können dabei in Echtzeit und Intervalldarstellung als Balken oder Kuchendiagramme angezeigt werden. Da sich alle Messdaten auch über das BACnet-Protokoll übertragen lassen, sind die Einsatzmöglichkeiten insbesondere bei Nachrüstungen nochmals erweitert. Trotz dieses großen Funktionsumfangs ist die Konfiguration des agardio Systems denkbar einfach: Sie erfolgt bequem am Laptop oder Tablet direkt im Webbrowser mit Hilfe einer geführten Programmiermaske – und zwar ohne komplizierte Modbus-Mapping-Tabellen oder den Einsatz einer speziellen Software. Aufgrund dieser Vorteile hat sich Agardio als Energiemonitoring-System bereits in zahlreichen kleineren und mittleren Gewerbeanwendungen bewährt. So zum Beispiel in einer mittelständischen Metzgerei in Unterfranken. Hier hat sich das Planungsbüro Elektrotechnik Geldner aus Bad Bocklet vor zwei Jahren für den Einsatz von agardio entschieden. Das System besteht aus einem Server und zehn Energiezählern, die in sämtlichen Gebäudebereichen des Produktionsbetriebs Verbrauchswerte bis 300kW erfassen. Diese werden alle sechs Monate analysiert, um mögliche Einsparpotenziale zu erkennen. „Wir haben mit dem System nur positive Erfahrungen gesammelt. Es ist nicht nur sehr einfach zu planen, sondern auch Installation und Inbetriebnahme sind völlig unproblematisch, wie uns der Elektrohandwerker bestätigt hat“, berichtet Jochen Geldner, Geschäftsführer des Planungsbüros. Deshalb wird er das System auch weiterhin einsetzen – aktuell in einem Sanitätshaus. Dort werden mit einem Server und acht Energiezählern Verbrauchswerte bis 150kW überwacht. Ein weiteres typisches Einsatzgebiet von Agardio sind Tankstellen. So hat der Tankstellenbetreiber Knittel bereits Mitte 2017 in einer seiner Stationen das Hager Energiemonitoring-System eingesetzt. Agardio misst und analysiert hier die elektrischen Verbräuche in verschiedenen Bereichen der Station: unter anderem im Bistro, im Shop, in der Waschanlage oder auch den Tanksäulen. Darüber hinaus erfasst Agardio den Einsatz der Wärmeenergie über entsprechende Zähler. „Mit Agardio können wir genau erkennen, wie sich die Energieverbräuche in den einzelnen Bereichen verhalten. Vorher hatten wir nur einen Stromzähler, der den gesamten Verbrauch gemessen hat. Das geht jetzt viel detaillierter, sodass wir Rückschlüsse ziehen können, ob unser Energiekonzept das richtige ist“, erklärt Janko Necke, Technischer Leiter bei Knittel.

Visualisierung von Verbrauchswerten

In Kombination mit dem Kompaktleistungsschalter H3+ lassen sich die Analysemöglichkeiten von agardio nochmals erweitern. Die Funktionsweise ist denkbar einfach: Über das Kommunikationsmodul, welches mit dem Kompaktleistungsschalter verbunden ist, werden Energiewerte wie Strom, Spannung, Leistung, THD-Werte oder auch Frequenzen an den Agardio Server weitergeleitet. Dieser visualisiert die Daten im Konfigurator und macht sie damit für ein intelligentes Energiemonitoring-System nutzbar. So lassen sich im Verbund von Kompaktleistungsschalter und Energiemonitoring beispielsweise die Energiedaten einzelner Verbraucher anschaulich darstellen und auswerten. Mögliche Anwendungsfälle liegen beispielsweise in Produktionsbetrieben. Hier können aufgrund der visualisierten Datenlage in spezifischen Bereichen gezielt verbrauchsoptimierte Technologien eingesetzt werden, um Energie- und damit Herstellungskosten zu senken.

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KDL/H-VA-FDA mit Leitungsbestückung (Bild: Murrplastik Systemtechnik GmbH)

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Bei der Kartoffelveredelung werden riesige Mengen der wohlschmeckenden Knolle verarbeitet. Die darauf spezialisierte Firma Emsland Food hat zur Produktionserweiterung in eine neue Fördertechnikanlage zur Annahme und Zwischenlagerung von Kartoffeln investiert. Bis Anfang 2020 haben der Maschinenbauer Schneider Fördertechnik sowie der Automatisierungsexperte Dr. Günther Schaltanlagen den gigantischen ‚Kartoffel-Puffer‘ in Hagenow sukzessive umgebaut. Durch den Einsatz von 224 Motorstartern in kompakter Hybridschalttechnik konnte dabei die Zahl an benötigten Schaltschränken um die Hälfte reduziert werden.

Im Werk Hagenow der Firma Emsland Food wurde zur Produktionserweiterung in eine neue Fördertechnikanlage zur Annahme und Zwischenlagerung von Kartoffeln investiert. Dabei kamen 224 Motorstarter Simatic ET 200SP von Siemens in Hybrid-Schalttechnik zum Einsatz. (Bild: Siemens AG)

„Nach unserer Erfahrung sind einfach aufgebaute und schnell erfassbare Lösungen die besten“, berichtet Thomas Mielke, Geschäftsführender Inhaber der Firma Dr. Günther Schaltanlagen in Hartha. Insofern besitzen bei ihm Systemdenken und moderne elektrotechnische Gesamtlösungen mit hoher Funktionsintegration einen bedeutenden Stellenwert. Das dokumentiert der Praktiker u.a. in einem Schaltschrankprojekt für eine Anlage zur Annahme und Zwischenlagerung von Kartoffeln in Hagenow, wo er zum ersten Mal die Vorteile der Motorstarter Simatic ET 200SP von Siemens genutzt hat. Zum Hintergrund: Für eine notwendige Produktionserweiterung investierte die Firma Emsland Food im Werk Hagenow in die Vergrößerung ihrer Bevorratungskapazitäten für Kartoffeln auf eine Gesamtkapazität von ca. 2.700t. Unterschiedliche Pufferanlagen inklusive kilometerlange fördertechnische Zu- und Abführungsstrecken mussten von der beauftragten Firma Schneider Fördertechnik in Villingendorf neu konstruiert und gebaut werden. Die Aufgabenstellung an die Elektrotechnik bestand für Dr. Günther Schaltanlagen darin, eine möglichst nachhaltige und betriebssichere Gesamtlösung zu entwickeln. Thomas Mielke erinnert sich: „Deshalb entschieden wir uns für eine Motorstarterlösung, die zum dortigen Rund-um-die-Uhr-Betrieb, wie er in der F&B-Branche häufig üblich ist, passt.“ Der Sächsische Schaltschrankbauer plant, konstruiert und baut komplette Schaltanlagen gemäß Kundenwunsch. Weil auch die Inbetriebnahme und der spätere After-Sales-Service in Hartha ein zentrales Qualitätsmerkmal darstellt, sind die Sachsen stets auf der Suche nach „noch besseren“ Lösungen.

Thomas Mielke (rechts im Bild), Geschäftsführender Inhaber der Firma Dr. Günther Schaltanlagenin Hartha: „Mit den Simatic ET 200SP Motorstartern spart man viel Prüfaufwand und der Endanwender hat die Sicherheit eines hochverfügbaren und kompakten Abzweigs.” (Bild: Siemens AG)

Im Endausbau lassen sich über die Förderstrecken maximal 180t Kartoffeln pro Stunde einlagern. Das bedeutet, auch in der Planung und Umsetzung der Automatisierung muss ein Höchstmaß an Verfügbarkeit im Vordergrund stehen, um die angeschlossene Fabrik zur Kartoffelveredelung versorgen zu können. In jedem Feld befinden sich maximal 72 Antriebe; circa 85 Prozent dieser Antriebe werden über Direktstarter gestartet, der Rest über Wendestarter. Als Motorstarter kamen hier die ET 200SP Motorstarter zum Einsatz. Diese sitzen auf sog. Base Units, welche durch selbstaufbauende Potentialschienen den Verdrahtungsaufwand auf eine einmalige Einspeisung reduzieren. Alle rechts folgenden Module werden dann automatisch beim Zusammenstecken der Base Units versorgt. Zusätzlich wird auch der Rückwandbus der ET 200SP, über welchem die Motorstarter direkt aus dem zyklischen Prozessabbild der Steuerung angesteuert werden, automatisch beim Zusammenstecken aufgebaut. Dies macht auch die sonst übliche Steuerstromkreisverdrahtung überflüssig. Man benötigt auch keine Klemmleiste als zusätzliche Zwischenebene. Außerdem müssten bei einer konventionellen Motorstarterlösung bis zu 38 Klemmstellen pro Abzweig verdrahtet werden. Hinzu kämen für jeden Abzweig aufwendige Verdrahtungsprüfungen. Diesen Aufwand spart man sich mit den ET 200SP Motorstartern. „Durch den hier gewählten Systemaufbau wird beim Verdrahtungsaufwand bestimmt drei Viertel der Zeit gespart“, schätzt Thomas Mielke.

Kurzer Rückblick: Die ursprüngliche Kundenvorgabe, alle 224 Elektroantriebe in den Förderstrecken mit konventionellen Abzweigen – bestehend aus Leistungsschalter für den Motorschutz plus Schütz – auszustatten, wurde nach gemeinsamer Abstimmung verworfen. Der Grund: Der Motorstarter in Hybrid-Schalttechnik von Siemens vereint die Funktionen von Schutzgeräten und konventioneller Wendeschützkombination in einem Gerät. Dadurch werden in Summe weniger Geräte benötigt. Das spart Platz im Schaltschrank und reduziert die Verdrahtung. Denn eine Verdrahtung sämtlicher Abzweige über Einzelklemmen ist nicht mehr nötig. Durch die stehende Verdrahtung ist auch ein schneller Gerätetausch im Servicefall gegeben. Hinzu kommt, dass die Verwendung von Einzelklemmen viel Platz ‚frisst‘ und für das Projekt etwa doppelt so viele Schaltschränke bedeutet hätte als die nun für die Antriebstechnik ausreichenden vier Schaltschränke. Die Motorstarter Simatic ET 200SP gibt es mit fünf unterschiedlichen Weiteinstellbereichen bis zu einer Leistung von 5,5kW. Mit nur 30mm Baubreite lassen sich damit 1- und 3-phasige Motoren starten und schützen. Aufgrund ihres Aufbaus in Hybrid-Schalttechnik sind die Motorstarter nicht nur kompakter, sie haben auch eine höhere Lebensdauer – mit bis zu 30Mio. Schaltspielen, was gerade in anspruchsvollen Fördertechnikprojekten einen Vorteil gegenüber konventionellen Lösungen darstellt. Dort sind erfahrungsgemäß die Hauptkontakte der Schütze oft bereits nach 1Mio. Schaltspielen verschlissen, was dann einen Austausch erforderlich macht. In der neuen Fördertechnikanlage zur Ein- und Auslagerung von Kartoffeln sind die 224 Starter für Motoren mit einer Leistung von 0,75 bis 4kW eingesetzt und zur besseren Übersicht in Gruppen zwischen fünf und zehn Antrieben zusammengefasst. Für den Servicefall muss die Instandhaltung in Hagenow lediglich jeweils drei unterschiedliche Baugrößen der Direkt- und Wendestarter als Ersatzteil vorhalten, was einen logistischen Vorteil darstellt. Denn bei konventionellen Abzweigen sind vor allem die Leistungsschalter, aufgrund der kleinen Einstellbereiche der thermischen Überlastauslöser, vergleichsweise eng abgestuft.

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Gemeinsam mit durchgängigen Lösungen die Potentiale durch die Digitalisierung im Schaltschrankbau heben: Dafür haben die Unternehmen Weidmüller, Komax, Zuken und Armbruster Engineering im April die Initiative Smart Cabinet Building gegründet. Bei den Unternehmen handelt es sich um Technologieführer in verschiedenen Bereichen des Schaltschrankbaus, die ihre Kompetenzen und ihr Know-how nun erstmals bündeln.‣ weiterlesen

Einfachere und schnellere Montage, kompaktere und anwenderfreundlichere Federklemmtechnik – die Anforderungen an Schirmklemmen nehmen zu. Die neuen Schirmklemmen der Baureihe SCC von Phoenix Contact ermöglichen jetzt eine werkzeuglose Einhandbedienung. Mit Hilfe des Klemmhebels wird der Leiter mühelos eingelegt und ohne Kraftaufwand durch die Kontaktfeder festgeklemmt.

Schirmklemme der Baureihe SCC: Bei der Montage ermöglichen sie dem Bediener eine einfache und werkzeuglose Einhandbedienung. (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Die digitale Transformation hat viele Facetten: IIoT (Industrial Internet of Things), SPE (Single Pair Ethernet), APL (Advanced Physical Layer), TSN (Time Sensitive Network) und 5G sind auf dem Vormarsch. Die Übertragungsraten steigen, die Protokolle werden komplexer und auf die Stromversorgung werden noch Signale aufmoduliert. Zudem gewinnen WLAN, Bluetooth und Mobilfunk auch im industriellen Umfeld weiter an Bedeutung.

Für mehr Anlagensicherheit und eine höhere Produktionsqualität werden zudem immer mehr Signale – wie Schaltzustände, Temperaturen und Drücke – in die Regelkreise der Steuerungsrechner eingebunden. Dies alles erhöht nicht nur die Komplexität der Anlagen, sondern auch deren Störanfälligkeit um ein Vielfaches. Aus diesem Grund ist in der Normenreihe IEC61000 die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) für industrielle und gebäudetechnische Anwendungen definiert, die die zulässige Störstrahlung begrenzt. EMV beschreibt dabei die Fähigkeit von Geräten und Systemen, in einer elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend zu funktionieren – ohne andere Geräte und Systeme zu stören. Dabei ist zwischen der Störausstrahlung (Prinzip Sender) und der Störeinstrahlung (Prinzip Antenne) zu unterscheiden. Auf der Seite der Störausstrahlung gibt es typische Störquellen mit höherer Ausstrahlung, wie etwa Leitungen mit höheren Strömen, geschaltete induktive Lasten oder der ganze Bereich der Frequenzumrichter. Komponenten, die sensibel auf Störeinstrahlung reagieren, finden sich z.B. bei Inkrementalgebern von Roboterachsen, bei Messwertübertragungen in Stromschleifen oder bei Datenleitungen.

Vier Kopplungsarten: Die Störeinkopplung erfolgt auf unterschiedlichen Wegen – bei den unteren drei Kopplungsarten ist eine Schirmauflage notwendig. (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Die störende Wirkung – die Störeinkopplung – erfolgt auf unterschiedlichen Wegen. Da ist erstens die galvanische Kopplung durch z.B. gemeinsam genutzte Masserückleitungen zweier Stromkreise. An zweiter Stelle folgt die kapazitive Kopplung, die beeinflusst wird durch die elektrischen Felder zweier parallel verlaufender Signalleitungen mit Wechselspannung. An dritter Stelle steht als Gegenstück dazu die elektromagnetische Kopplung zweier parallel verlaufender Leitungen mit Wechselstrom. Die vierte Kopplungsart ist die direkte, elektromagnetische Störstrahlung aufgrund hochfrequenter Signale und der Ausprägung harmonischer Antennenlängen in Abhängigkeit zur Frequenz. Um diese parasitären Störein- und -ausstrahlungen auf ein möglichst geringes Maß zu reduzieren, sollten sie gemäß der normativen Regulierung zur EMV so gut wie möglich gedämpft werden. In den Kopplungsarten zwei, drei und vier geschieht das üblicherweise durch Abschirmung – was die Verwendung auch geschirmter Leitungen impliziert. Damit diese EMV-Störungen auch beim Kabeleintritt in den Schaltschrank abgefangen werden, ist es erforderlich, die Kabelschirmung möglichst großflächig und niederohmig auf das Erdungspotential des Schaltschrankes zu legen. Genau diesen effizienten Schutz gegen Störungen ermöglicht die neue Schirmklemmen-Serie SCC von Phoenix Contact – damit erhöht sich die Störfestigkeit der Applikation.

Elmeko erweitert sein Portfolio um die kompakte Schaltschrankheizung m 150 mit integriertem Lüfter. Diese bietet eine Heizleistung von 150W. 66mm breit, 86mm hoch und 97mm tief hat der Anbieter diesen Typ mit einem Lüfter ausgerüstet, der die Luftzirkulation im Gehäuse verbessert und eine bessere Wärmeverteilung im Schaltschrank erreicht. ‣ weiterlesen

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