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7-2013

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Stromversorgung Zurück

Stromversorgung Zurück ins Netz Netzrückspeisung spart Energie beim Testen von Stromversorgungen mit elektronischen Lasten Elektronische Lasten bieten sich zum Testen von Stromversorgungen an. Bislang wandelten dabei Halbleiter die entstandene Leistung in Wärme um. Jetzt bietet ein Unternehmen Lasten an, die bis zu 95% der Energie zurück ins Netz speisen. Das spart nicht nur Stromkosten - auch die Klimatisierung kann entfallen. Um Stromversorgungen, Energiespeicher oder elektronische Komponenten auf Funktion und Leistung zu prüfen, bedient man sich gerne elektronischer Lasten. Sie haben den Vorteil, dass die Parameter, wie Spannung, Strom, Widerstand und Leistung, individuell eingestellt und geregelt werden können. So wird ein nachvollziehbarer Prüfprozess gewährleistet. Bei konventionellen elektronischen Lasten wird der gewünschte Strom über Leistungshalbleiter geregelt. Die Leistung wird dabei in den Halbleitern in Wärme umgesetzt, was eine aufwendige Kühlung nach sich zieht. Ebenso bedarf der umgebene Raum, in den die Wärme abgeführt wird, Autoren: Wolfgang Horrig, Vertriebsleiter und Mario Bienert einer aufwändigen Klimatisierung. Dadurch fallen laufende Kosten für Energie, Wartung und die Klimatisierung an. EA Elektro Automatik bietet jetzt elektronische Lasten an, die bis zu 95% der Leistung zurück ins Netz speisen. Die Einspeisung erfolgt dabei sinusförmig über einen Inverter mit PFC. Damit entsteht nur noch wenig Abwärme. Die Umweltbilanz erhöht sich, die Kosten werden gesenkt. Ein Beispiel aus der Praxis An einer typischen Anwendung kann dies verdeutlicht werden: In einem Burn-In-Test sollen Stromversorgungen für ein Funknetz geprüft werden. Die 3-kW-Netzteile mit 56 V Ausgangsspannung werden über einen Zeitraum von zwei Stunden mit 53,5 A geprüft. An einem 8-Stunden-Tag wird also eine Leistung von 24 kWh benötigt. Bei der Last mit Netzrückspeisung wird diese Leistung zu mindestens 90% ins Netz zurückgespeist. Das ergibt folgende Rechnung: Prüfkosten mit herkömmlicher Last: 24 kWh x 0,25 € = 6,00 €/Tag Prüfkosten mit netzrückspeisender Last: 2,4 kWh x 0,25 € = 0,60 €/Tag Geht man von 220 Arbeitstagen im Jahr aus, kommt man auf eine jährliche Ersparnis von 1.188 Euro. Dieser Wert zeigt, wie schnell sich eine netzrückspeisende Last gegenüber einer herkömmlichen Last amortisiert. Dabei ist das Einsparpotenzial durch das Wegfallen der Klimatisierung noch gar nicht berücksichtigt. Breites Einsatzspektrum Die rückspeisenden Lasten der Serie ELR 9000 sind mit ihrer Modularität so konzipiert, dass sie ein breites Einsatzspektrum bedienen können. Der Eingang der Last arbeitet galvanisch getrennt bereits ab OV, steigt dann linear an und kann ab etwa einem Prozent der Nennspannung den vollen Strom aufnehmen. Mit der Leistungshyperbel können hohe Ströme und Spannungen flexibel zur Leistung verarbeitet werden. So kann der Anwender für die unterschiedlichen Anforderungen an Spannung und Strom dasselbe Gerät einsetzen. Bei größerem Leistungsbedarf können über einen Master-Slave- Bus bis zu 16 Geräte pa.rallel geschaltet werden. Mit dem Mastergerät kann die Gesamtanlage über das HMI, eine analoge oder eine digitale Schnittstelle gesteuert und überwacht werden. Die Performance der Lasten lässt nicht nur statische, sondern auch dynamische Lastprofile zu. Für spezielle Anwendungen, wie das Testen von Photovoltaik-Modulen, steht eine von einem FPGA geregelte Einheit zur Verfügung. Hier bietet die Last die Möglichkeit, dynamische Kurvenverläufe ablaufen zu lassen. Die können von einem Funktionsgenerator erstellt, in einem integrierten Programm berechnet oder als Tabelle über einen USB- Stick geladen werden. Neues Bedienkonzept Das Berechnungsprogramm und der Funktionsgenerator sind im HMI mit Touchscreen intuitiv zu bedienen. Ermöglicht wird dies durch die neue Menüführung. Dieses Konzept erlaubt es dem Anwender, Parameter schnell auszuwählen und die Werte über Encoder oder numerisch einzugeben. Im Display sind die aktuellen Werte für Spannung, Strom und Leistung angeordnet. Gleichzeitig hat der User hier den Überblick über die eingestellten Sollwerte, dem aktuellen Regelmodus, anstehende Alarme oder Warnungen und den Zustand des Ausgangs. Ist das Gerät im Remote- Betrieb, wird im Display angezeigt, über welche Schnittstelle es gerade gesteuert wird. Im Funktionsgenerator sind Kurven wie Sinus, Dreieck, Rechteck oder auch die KFZ-Anlasskurve nach DIN 40839 hinterlegt. Durch die Eingabe der gewünschten Parameter kommt der Anwender unkompliziert zum gewünschten Ergebnis. Ein Pulsbetrieb mit einstellbaren Flanken eignet sich sowohl zum Testen von Netzteilen als auch zum Nachbilden elektrischer Antriebe oder KFZ-Bordnetze. Im Arbiträr- Modus können bis zu 96 Sequenzen 74 PC & Industrie 7/2013

Rückspeiseprinzip Stromversorgung DC ELR 9000 DC AC Prüfling, z. B. Labornetzgerät Rückgewinnung 95% AC AC Verbrauch 3kW Die elektronischen Lasten der Serie ELF 9000: Hohe Ströme und Spannungen können flexibel zur benötigten Leistung verarbeitet werden. programmiert werden, um eigene Signalformen zu erzeugen. Weiterhin ist es möglich, frei programmierbare Tabellen mit 4.096 Spannungs- und Stromwerten zu laden und abzuspeichern. Die Signale lassen sich für jeden Regelmodus programmieren, das heißt für den Spannungsmodus genauso wie für Strom und Leistung. Weitere Parameter sind konfigurierbar. Hierzu zählen Grenzwerte für Spannung, Strom und Leistung. Sollte einer der eingestellten Grenzwerte unter- oder überschritten werden, kann ein Alarm, eine Warnung oder eine Meldung erzeugt werden. Kommunikation ist unerlässlich Zur Standardausstattung der Kommunikationseinheit gehören ein USB- Anschluss, eine analoge Schnittstelle und ein Master-Slave-Port. So kann man die Geräte sowohl digital als auch analog fernbedienen und überwachen. Um sie in andere digitale Netze einzubinden, steht ein hot-plug-fähiger Slot mit Schnittstellen-Optionen wie RS-232, Ethernet, Profibus, Devicenet oder auch CANBus zur Verfügung. Fazit Mit dem Einsatz der Lasten der Serie ELR 9000 von EA Elektro Automatik können Entwickler und Hersteller von Stromversorgungen und Energiespeichern aller Art ihre Umweltbilanz erhöhen. Ob es sich um Labornetzgeräte oder Industriestromversorgungen handelt, DC/ DC-Wandler oder Ladegeräte - fast jede Stromversorgung lässt sich mit dieser Last testen. Mit einem Eingangsspannungsbereich von 0 bis 1.500 V eignen sich die Lasten auch zum Testen von Hybridfahrzeugen, bei denen Lithium-Batteriepacks mit einigen hundert Volt zum Einsatz kommen. • EA-Elektro-Automatik GmbH & Co. KG www.elektroautomatik.de Mini-Bauform erleichtert Integration im Schaltschrank E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH präsentiert mit dem SVSxx-80-PCB ein kompaktes Stromverteilungskonzept für den Maschinen- und Anlagenbau. Mit einer Baubreite von jeweils nur 12,5 mm sorgen der elektronische DC 24-V-Sicherungsautomat REF16-S und der thermisch-magnetische Schutzschalter 2216-S für eine deutliche Platzersparnis im Schaltschrank. Mittels bewährter Stecktechnik reduziert das Gerät den Montage- und Verkabelungsaufwand und erleichtert bei Anlagenerweiterungen spürbar den Austausch von Geräten. Die steckbaren Sicherungsautomaten und Schutzschalter passen standardmäßig auf die einkanaligen Sockel 80plus mit Pushin-Anschlusstechnik und 81plus mit Schraubklemmen. Darüber hinaus ist es nun auch möglich, mit einem eigens dafür konzipierten Leiterplatten-Sockel den REF16-S in flexible Stromverteilungssysteme vom Typ SVSxx-80- PCB zu integrieren. Dies erlaubt eine noch höhere Packungsdichte. Auf diese Weise steht im Schaltschrank zusätzlicher Platz für eine Kombination aus Überstromschutz und DC 24-V-Potenzialverteilung zur Verfügung. Die kundenspezifisch angepassten Stromverteiler ermöglichen eine optimale Einbindung in kompakte Automatisierungskonzepte mit hoher Packungsdichte oder bei beengten Platzverhältnissen im Steuerschrank. Eine relativ aufwändige und teuere 3D-Konstruktion z.B. mit Schwenkrahmen gehört damit der Vergangenheit an. Sind die Stecksockel oder das Stromverteilungssystem vorverdrahtet, so können die Geräte vom Typ REF16-S oder 2216-S mit nur einem Klick aufgesteckt werden. Dies erlaubt auch den kurzfristigen Austausch von Geräten, weil beispielsweise eine höhere Nennstromstärke notwendig ist. • E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH www.e-t-a.de Das DC24V-Stromverteilungs-Konzept SVSxx-80-PCB ermöglicht eine kundenspezifische Elektrokonstruktion mit optimaler Packungsdichte im Schaltschrank (Foto: E-T-A) PC & Industrie 7/2013 75

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