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Fortlaufende Messung und Kontrolle aller Energiekenngrößen

Strommesssystem
Fortlaufende Messung und Kontrolle aller Energiekenngrößen

Wesentlicher Bestandteil eines wirkungsvollen Energiemanagements ist die kontinuierliche Erfassung und Überwachung sämtlicher relevanter Kenngrößen. Mit dem Strommesssystem PACT RCP hat Phoenix Contact eine Lösung entwickelt, die sich einfach in vorhandenen Anlagen nachrüsten lässt.

Die fortlaufende Messung und Kontrolle aller Energiekenngrößen stellt einen wichtigen Aspekt im Regelkreis eines Energiemanagement-Systems dar. Zu diesem Zweck muss insbesondere in älteren und über die Jahre gewachsenen Anlagen entsprechende Strommesstechnik nachgerüstet werden. Die Herausforderung bei deren Installation besteht darin, den laufenden Betrieb möglichst aufrechtzuerhalten oder nur kurzzeitig zu unterbrechen, damit keine teuren Stillstandzeiten auftreten. Phoenix Contact hat mit dem Retrofit-Strommesssystem PACT RCP eine Lösung geschaffen, die sich einfach und schnell im Feld nachrüsten lässt.

Traditionell werden für die Nachrüstung die sogenannten Umbau-Stromwandler verwendet, da sie sich im Vergleich zu den Standard-Stromwandlern mechanisch öffnen lassen. Auf diese Weise erhält der Monteur die Möglichkeit, den stromführenden Leiter in die Schenkel des geöffneten Stromwandlers einzubauen, sodass die aufwändige Demontage von Anlagenteilen und Stromschienen entfällt. In der Vergangenheit resultierte die nachträgliche Installation der Strommesstechnik oftmals aus der Erweiterung der jeweiligen Anlage. Heute werden zusätzliche Messpunkte eingerichtet, weil die Energieflüsse im Rahmen eines Energiemanagement-Systems detailliert erfasst werden müssen.
ohne Montagearbeiten. Das Retrofit-Strommesssystem PACT RCP setzt sich aus einer Rogowski-Spule zur Strommessung, einem Messumformer mit Stromausgang bis maximal 1 A AC zum Anschluss an handelsübliche Energiemessgeräte sowie einer Haltevorrichtung zum Anbringen auf der Stromschiene zusammen. Mit der Rogowski-Spule werden Wechselströme aufgenommen. Sie umfasst einen Leiterdraht, der um einen festen Körper gewickelt wird, welcher aus einem nicht-leitenden und nicht-ferromagnetischen Werkstoff besteht. Daher wird von einer Luftspule gesprochen. Aus diesem Aufbau ergeben sich wesentliche technische Vorteile gegenüber einem Umbau-Stromwandler.
Flexible Konfiguration. So lassen sich beispielsweise schnelle Stromimpulse erfassen und es kommt zu keiner magnetischen Sättigung. Das Konzept zeichnet sich außerdem durch eine hohe Linearität selbst bei großen Strömen aus. Ferner sind keine gefährlichen Offenspannungen vorhanden und es kann ein breites Frequenzspektrum von 10 bis 5000 Hz abgedeckt werden. Mit der Rogowski-Spule, die gegen elektromagnetische Interferenzen geschützt ist, können sowohl Oberwellen als auch Transienten aufgenommen werden. Kurzschlussströme verursachen keine Hysterese-Effekte. Nicht zu vergessen, dass sich die Spulen ohne Auftrennen des Stromkreises, also ohne Montagearbeiten, einfach einbauen lassen. Im Strommesssystem PACT RCP erfasst die Rogowski-Spule Wechselströme bis 4000 A AC. Beim Ausgangssignal der Spule handelt es sich um eine zum Eingangssignal phasentreue AC-Spannung, die linear zum Primärström ansteigt und 100 mV je 1000 A AC beträgt. Das Spannungssignal wird an einen nachgeschalteten Messumformer weitergeleitet, der es in einen Strom von 0…1 A AC umwandelt. Dies ist ein typischer Stromwert, den in der Regel auch Stromwandler sekundärseitig zur Verfügung stellen. Der Stromwert dient als Eingangsgröße für nachfolgende Energiemessgeräte, damit diese die gewünschten elektrischen Daten berechnen können.
Der Messumformer eröffnet einen erheblichen Vorteil im Vergleich zum traditionellen Umbau-Stromwandler, wenn es um die Anzahl der verfügbaren Strommessbereiche geht. Anstatt eines einzigen stehen jetzt acht Strommessbereiche zur Auswahl, sodass sich ein wesentlich breites Einsatzspektrum im Feld ergibt. Je nach Anforderung lässt sich der Messumformer durch das Betätigen der DIP-Schalter innerhalb von Sekunden flexibel für den jeweiligen Anwendungsbereich konfigurieren.
Geringer Platzbedarf. Mit dem Befestigungselement PACT RCP-CLAMP lassen sich Rogowski-Spulen mit wenigen Handgriffen sicher und schnell auf der Stromschiene befestigen. Im Inneren des Befestigungselements befindet sich dazu ein Stahlwinkel, der für den dauerhaft festen Sitz der Spule sorgt, selbst wenn die Stromschiene hohe Temperaturen aufweist.
Bei der Installation wird das Befestigungselement zunächst auf die Oberkante der Stromschiene gesetzt und mit dem Rändelrad handfest angezogen. Anschließend öffnet der Monteur den Bajonettverschluss der Rogowski-Spule und zieht die gelbe Messspule aus dem Gehäuse. Auf diese Weise lässt sich die Messspule um die Stromschiene herumführen und durch das Einschieben in das Gehäuse wieder schließen. Im nächsten Schritt wird das Spulengehäuse auf das Befestigungselement geschoben, wodurch die Rogowski-Spule fest mit dem Befestigungselement fixiert ist. Damit sind die wenigen Handgriffe der Installation abgeschlossen und es kommt nur zu kurzen Stillstandzeiten.
Der Einbau gestaltet sich also komfortabel und schnell. Da der Platzbedarf der Spulen gering ist, können sie auch an Orten montiert werden, in die sich Umbau-Stromwandler wegen ihrer Abmessungen nicht mehr integrieren lassen. Die kompakte Bauform von PACT RCP erweist sich bei der Installation auf der mittleren Stromschiene als vorteilhaft.
Das Befestigungselement PACT RCP-CLAMP zeichnet sich durch ein weiteres technisches Merkmal aus: Die auf ihr fixierte Rogowski-Spule kann in 15-Grad-Schritten seitlich verdreht werden, um sie optimal auf der Stromschiene auszurichten. So ist es selbst bei geringen Abständen zwischen den einzelnen Stromschienen noch möglich, die Spule auf der mittleren Schiene anzubringen, wo eigentlich kein Platz mehr vorhanden wäre. Durch das Verdrehen der Rogowski-Spule berührt die gelbe Messspule zudem weder die Stromschiene, auf der sie befestigt ist, noch die benachbarte Stromschiene direkt. Diese Funktion hat den Vorteil, dass die Rogowski-Spulen des Systems auch auf stark erwärmten Stromschienen betrieben werden können und nicht nur auf isolierten Stromleitungen.
Zuverlässiger Betrieb. Aufgrund der unterschiedlichen Abmessungen der Stromschienen wird die Messspule in drei verschiedenen Längen angeboten: Sie ist in 300, 450 und 600 mm erhältlich. Die Spulen passen sich somit den Dimensionen der Stromschienen an, deren Maße zwischen 30 x 10 mm und 160 x 10 mm variieren, wobei jede Phase bis zu drei Stromschienen umfassen kann. Ferner lässt sich die Rogowski-Spule auf runden Stromkabeln mit einem Durchmesser bis 60 mm montieren. Das Anbringen gestaltet sich hier ebenfalls einfach: Ein Kabelbinder wird um die stromführende Leitung sowie durch die beiden Aussparungen des Gehäuseflansches der Spule geführt. Nach dem Festziehen des Kabelbinders ist die Installation abgeschlossen.
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