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Immer unter Strom – Batterielader in offener Bauweise

30 Juni 2020

Sie lauern stets im Hintergrund und wenn sie benötigt werden, erwartet man volle Leistung. Gemeint sind die Batterien in BHKW’s und Notstromanlagen, die bei Netzausfall das Aggregat starten müssen.  Dabei werden überwiegend Bleiakkumulatoren, seltener NiCd-Akkus, eingesetzt, wie man sie auch von Kraftfahrzeugen her kennt.  Moderne Stand-Batterien haben heute eine Lebenserwartung von weit über 10 Jahren bei entsprechender Ladetechnik. Anders als bei Kraftfahrzeugen, werden Aggregate-Batterien normalerweise nur bei Netzausfall oder bei einem Netzparallelbetrieb zur Abdeckung von Leistungsspitzen beansprucht. Während eine KfZ-Batterie in der Regel mehrmals täglich ihren Dienst versehen muss und durch die Lichtmaschine ihre Ladung erhält, muss der „Kollege“ in der Anlagentechnik über Wochen und Monate im Standby verharren. Um für den Ereignisfall gewappnet zu sein, wird ein entsprechendes Batterieladegerät permanent mit der Stand-Batterie verbunden.  Das Ladegerät sorgt nach der DIN 41773 durch Erhaltungsladung dafür, dass die Batterie  während ihrer „Wartezeit“ immer volle Kapazität hat und nach Startvorgängen aufgeladen wird. Die AL-Serie der DSL electronic GmbH wurde speziell für diese Anforderungen konzipiert.  Seit mehr als 25 Jahren sind die Batterieladegeräte in offener Bauweise weltweit erfolgreich im Einsatz. Die Geräte werden ausschließlich in Deutschland unter Verwendung von deutschen Zulieferfirmen (Sicherheitstrafo nach EN 61558) gefertigt.  Für extreme Witterungsbedingungen wurde die AL-G035 Serie  entwickelt, die einen erweiterten Betriebstemperaturbereich (angelehnt an MIL-STD) bietet. Alle typgleichen Batterieladegeräte der AL-Serie können selbstverständlich zur Stromsteigerung parallel geschaltet werden.

Eine Übersicht aller DSL Batterieladegeräte finden Sie hier

Synchronisiergeräte SYFN30 und SYFU50

2 April 2020

Synchronisiersysteme sind ein wichtiger Bestandteil in Stromerzeugungs- und Netzersatzanlagen. Sie dienen zur Synchronisation mit dem Netz (Netzparallelbetrieb), bzw. zur Parallelschaltung von mehreren Stromerzeugern (Inselbetrieb). Das  Synchronisier- und Frequenzregelgerät  SYFN30  der  DSL-electronic® GmbH vergleicht die Netz- und Generatorspannung auf Spannungsunterschiede, Frequenzunterschiede und Phasenlage. Erst wenn alle Synchronisierbedingungen erfüllt sind, erfolgt eine Durchschaltung des Synchronisierrelais. Durch zusätzliche logische Verknüpfungen wird verhindert, dass unter ungünstigen Umständen kein ungewollter Synchronimpuls ausgegeben wird. Der dynamische Regelteil generiert aus der Frequenz heraus die  Impulse für die Kontakte „Tiefer“ und „Höher“ zum Nachstellen des Aggregates auf den Sollwert. wobei bei größerem Frequenzabstand eine entsprechend größere Anzahl an Nachstellimpulsen ausgegeben wird.  Bei einem Netzausfall  wird ein interner 50 Hz Quartzgenerator aufgeschaltet, der mit hoher Genauigkeit die 50 Hz Referenzfrequenz für den Inselbetrieb  des Aggregates liefert. Ein  automatischer Rückleistungsschutz komplettiert die Funktionssicherheit.

Das µController basierte Synchronisier, Frequenz- und Spannungsregelgerät  SYFU50  enthält neben den oben beschriebenen Eigenschaften jeweils Wechselkontakte für die „Tief“ und „Hoch“ Verstellung von Frequenz- und  Spannungsregelung  mit denen die Spannung und die Frequenz des Generators vor dem Synchronisieren nachgestellt wird.

Das SYFA30 sorgt für die vollautomatische Synchronisation und Frequenznachführung von Asynchron-Generatoren.  Die Spannungseingänge des Systems wurden für eine minimale Generatorspannung von 1-2 VAC ausgelegt, um eine Frequenzerfassung und Frequenzregelung bei Asynchron-Generatoren zu realisieren.  Asynchron-Generatoren besitzen in der Anlaufphase eine sehr geringe Remanenzspannung  die mit „herkömmlichen“  Synchronisiergeräten nicht erfasst werden kann.

Eine Übersicht aller Synchronisiersysteme finden Sie hier.

Spannungswächter im Doppelpack

6 Januar 2020

Das Stromnetz fällt aus, aber wir haben ja unseren Notstromgenerator der jetzt  anspringen sollte. Tut er aber nicht, weil die Starterbatterie  leer ist. Was für den Autofahrer mit Laternengarage nach strengen Frostnächten unangenehm und lästig ist, kann im industriellen Umfeld schnell zum Fiasko durch Produktionsausfälle werden und in klinischen Betrieben sogar Menschenleben gefährden. Ein Gleichspannungswächter schützt in diesen Fällen und sorgt dafür, das bei Unterschreitung eines kritischen Spannungspegels  (Batterie oder DC-Netzversorgung) eine Reaktion erfolgt. Dies kann eine Warnmeldung, oder auch das Aktivieren eines Batterieladers sein. Der BUW524 im schlanken Hutschienengehäuse überwacht permanent die Spannung im Bereich 10-32 VDC . Die Versorgung des Gerätes erfolgt direkt aus der Messspannung, so dass keine separate Hilfsspannung benötigt wird. Der aktuelle Spannungswert wird auf dem Display angezeigt. Wird der eingestellte Schwellwert unterschritten, so wird erst nach Ablauf der vorgegebenen Verzögerungszeit (1-120 Sekunden) der Relaisausgang aktiviert. Die Verzögerungszeit verhindert Fehlalarme, falls Kurzzeitabsenkungen der DC-Versorgung  durch den Anlauf großer Verbraucher im Prozess vorkommen.  Oft ist es erforderlich die Unter- und Überspannung einer Gleichstromversorgung zu überwachen. Für diese Fälle wurde der BUW524-G004 entwickelt.

Für die Überwachung in Wechselstromnetzen wurde der Multifunktionswächter MFW100 konzipiert. Der Baustein überwacht permanent die Spannungen, die Frequenz und die Phasenlage in 3-phasigen Wechselstromnetzen. In Anlehnung an die aktuellen VDE-Richtlinien wurde hier eine doppelte Spannungs-Ober- und Untergrenze mit individuell einstellbaren Verzögerungszeiten implementiert.

Eine Übersicht aller Funktionswächter finden Sie hier

Schnelles Kurzschlussrelais I-S35S-G002 reagiert in 10 ms

25 Januar 2015

Die Echtzeitüberwachung der Stromaufnahme bei Motoren, Generatoren und Invertern ist eine der zuverlässigsten Lösungen, seine Investitionen zu schützen. Durch kurze Auslösezeiten bei Überstrom oder Kurzschluss werden Maschinenschäden und damit verbundene Stillstandszeiten vermieden.  Das neu entwickelte Kurzschluss-Relais I-S35S-G002 der DSL-electronic® GmbH überwacht den Istwert  des Wechselstromes in  1, 2, und 3-Phasennetzen. Wird der eingestellte Überstrom/Kurzschlussstrom (2-10 fach) auf  einer oder mehrerer Phasen überschritten, erfolgt umgehend die Abschaltung. Nach Beendigung eines Kurzschlussstroms schaltet das System sofort in die Normalstellung zurück. Durch den Verzicht hochintegrierter Schaltkreise kann das System auch in sicherheitsrelevanten Anlagen (z. B. Kraftwerkstechnik) eingesetzt werden. Eine externe 24 VDC Hilfsspannungsversorgung sorgt für die notwendige Systemstabilität.  Das Kurzschluss-Relais ist ab sofort erhältlich.

  

Echt-Effektivwert Messung von elektrischen Größen

23 Februar 2014

In allen Industrieanlagen werden elektrische Größen wie Wechselstrom, Wechselspannung und Netzfrequenz zur Überwachung, Steuerung oder Regelung benötigt. Die Genauigkeit der erfassten Messgrößen sind als Stellglieder letztendlich der Garant für einen optimalen Prozessverlauf. Bei einfachen Messumformern wird der Effektivwert über den gleichgerichteten Wechselstrom erfasst und das Ergebnis wird mit dem Faktor 1,1 multipliziert (Effektivwert = quadratischer Mittelwert). Dieser Faktor beschreibt das konstante Verhältnis zwischen dem Mittelwert und dem Effektivwert, allerdings nur bei einer reinen Sinuswelle.  Linearen Lasten, die nur aus Widerständen, Spulen und Kondensatoren bestehen, ziehen immer einen sinusförmigen Strom, so dass es hier keine Probleme mit der Messung gibt. Heutzutage werden jedoch überwiegend nicht lineare Lasten, zum Beispiel Drehzahlgeregelte Motorantriebe, getaktete Stromversorgungen, usw. eingesetzt, die Strom mit verzerrter Signalform ziehen. Dies führt dann unweigerlich zu Fehlmessungen, die bis zu 50% unter dem tatsächlichen Messwert liegen können. Abhilfe schaffen hier Echt-Effektivwert Umformer (True-RMS). Sie arbeiten mit einem elektronischen Messverfahren, dass den tatsächlichen Effektivwert des Wechselstroms,  auch bei verzerrter Signalform, korrekt ausgibt. Der Wechselspannungs Messumformer VMU100 arbeitet nach dem Echt-Effektivwertverfahren.  Der Eingang wandelt Wechselspannung zwischen 0 und 500 VAC  in normierte 10Volt / 20mA  um. Dank der implementierten 3-Weg Potentialtrennung,  kann das Ausgangssignal direkt auf ungeschützte Analogeingänge von  SPSen oder Meßdatenerfassungskarten zur Weiterverarbeitung gelegt werden. Der  AMU150  ist der Pendant für die Wechselstromerfassung und wandelt 0-5 A in normierte 10 Volt / 20mA Signale um. Der dritte Umformer im Trio ist der  FMU100.  Dieser Baustein wandelt die Netzfrequenz (40-70 Hz@15-264 VAC) in normierte 10 Volt / 20mA Signale um.

IOS350 – Sicherer Schutz vor Überstrom und Kurzschluss

16 Februar 2014

Die Echtzeitüberwachung der Wechselstromaufnahme bei Motoren und Generatoren ist eine der zuverlässigsten Lösungen, seine Aggregat-Investitionen zu schützen. Bei einem Kurzschluss kann innerhalb von wenigen Millisekunden eine Abschaltung erfolgen, um Maschinenschäden zu vermeiden.  Das Überstrom- und Kurzschlusszeitrelais  IOS350  der DSL-electronic® GmbH besitzt zwei getrennte Kreise für Überstrom und Kurzschluss. Der Istwert des Wechselstromes wird dabei permanent auf allen drei Leitern (L1, L2, L3)  überwacht. Wird der eingestellte Stromwert (In=0,7 bis 1,3 fach) auf  einer oder mehrerer Phasen überschritten und die eingestellte Verzögerungszeit (tv=1 bis 30 sek) ist abgelaufen, wird das Überstrom-Relais betätigt. Bei Überschreiten des Stromwertes auf das Doppelte oder höher (In=2,0 bis 10 fach) und Ablauf der Kurzschluss-Verzögerungszeit (tv=0,1 bis 3 sek), wird das Kurzschluss-Relais aktiviert. Nach Beendigung eines Über-/Kurzschlussstroms schaltet das System sofort in die Normalstellung zurück, der Zeitkreis wird wieder auf Null gesetzt und die Überwachung startet erneut  Die Geräte beziehen ihren Eigenbedarf aus dem Eingangssignal, so dass keine separate Hilfsspannungsversorgung benötigt wird. Die kundenspezifische Anpassung der Überstrom / Kurzschlusswerte oder der Verzögerungszeiten ist auf Wunsch möglich.

Eine Übersicht aller Überstrom- und Kurzschluss Zeitrelais finden Sie hier.

Schieflast (Stromasymmetrie) in Stromerzeugungsanlagen

23 November 2012

In elektrischen Stromerzeugungsanlagen mit Einspeisung ins öffentliche Stromnetz wird ab einer bestimmten Einspeiseleistung grundsätzlich 3-phasig eingespeist. Die hierfür verwendeten Generatoren (BHKW) bzw. Wechselrichter (PV) sind dann 3-phasig ausgelegt. Die für die Leistungsregelung und Steuerung verwendeten Steuerungen werten in der Regel keine unsymmetrische Belastung durch den Verbraucher aus, normalerweise wird hier nur die gesamte Solleistung aller 3 Phasen kontrolliert. Es können aber Probleme auftreten für den Stromerzeuger, wenn eine Schieflast entsteht.

 

Anmerkung für Einzelphaseneinspeisung: Wird in der Regel nicht gemacht. Für die Einspeisung von jeweils 3 einzelnen Stromerzeugern würde der Steuerungs- und Schaltaufwand  zu groß werden. Für jede einzelne Phase müßte eine Spannungs- Frequenz und Blindleistungsregelung für den Generator vorgenommen werden, dazu werden noch die Synchronisiereinrichtung, separate Leistungsschalter und Leistungsregelung benötigt.

Nach den aktuellen Anwendungsregeln der VDE-AR-N-4105 (4.4.5) soll für mehrere einphasige Erzeugungsanlagen eine gleichmäßige Verteilung der eingespeisten Leistung angestrebt werden, wobei eine Unsymmetrie von maximal 4,6 kVA zugelassen ist. Für Stromeinspeiser > 13,8kVA Gesamtleistung muß grundsätzlich eine 3-phasige Schutzeinrichtung (NA-Schutz) stattfinden.

Erläuterung der Schieflastproblematik für 3-phasige Einspeisung: Ausgehend von einer reinen 3-phasigen Einspeisung des Stromerzeugers mit 3-phasigen Leistungsschaltern sind alle 3 Phasen gleichzeitig mit dem vorhandenem einzuspeisendem Netz verbunden. Unsymmetrien in den Netzspannungen oder abgenommenen Leistungen führen hier auch zur unsymmetrischen Leistungsabgabe für den Stromerzeuger. Das kann so weit gehen, daß eine Phase komplett ausfällt (keine Stromabnahme mehr oder Phase unterbrochen). In diesem Fall versucht der Stromerzeuger, die eingestellte Gesamtleistung zu halten. Dies bedeutet dann, daß die gleiche Leistung jetzt auf die 2 verbleibenden Phasen aufgeteilt wird, so daß die Strombelastung für Generator, Leistungsschalter und Leitungen auf den 2 verbleibenden Phasen möglicherweise zu hoch wird.

In diesem Fall wird der Generator auch nicht durch die in der VDE-AR-N 4105 (5.) vorgeschriebenen Schutzüberprüfungen der Spannungen und Frequenz (Zentraler NA-Schutz) vom Netz getrennt, da der Generator am Stromeinspeisungspunkt noch die richtige Spannung liefert und nur der Stromfluß in der fehlerhaften Phase fehlt. Hier sollte aus o.g. Sicherheitsgründen zur Schonung des Stromerzeugers eine Schieflastüberprüfung der 3 Phasen stattfinden. Gleichzeitig kann damit auch der Punkt 4.4.5 der VDE-AR-N-4105 erfüllt werden.

Die Stromüberprüfung der einzelnen Phasen wird in generatorischen Anlagen (BHKW) je nach verwendeter Generatorsteuerung immer durchgeführt, um die Gesamtwirkleistung, Scheinleistung und Blindleistung zu erfassen, anzuzeigen oder zu regeln. Bei den meist verwendeten Standardsteuerungen wird auf die Auswertung einer Schieflast verzichtet, die Daten sind meistens vorhanden, aber die notwendige Softwareänderung wird in bestehenden Anlagen nicht mehr verändert.

Abhilfe: Hier kann ein externer Schieflastwächter zur Anwendung kommen, der mit den 3 Meßströmen aus den Anlagen-Stromwandlern versorgt wird.

Da die Netzspannungen sich örtlich in engen Grenzen bewegen, reicht hier die Messung des Stromflusses aus, um eine Schieflast zuverlässig anzuzeigen. Da keine Verkabelung der 3 Phasenspannungen notwendig ist, läßt sich z.B. unser SLW150  recht einfach und schnell auf der Hutschiene an geeigneter Stelle platzieren. Zusätzlich muß noch eine Hilfsspannung von 24VDC oder 231VAC zugeführt werden.

Mit den einstellbaren Reglern lassen sich Schieflasten von 5% bis 15% einstellen und Abschaltzeiten von 100ms bis 5 Sekunden. Für dieses Gerät sind auch andere Schieflasten bis 40% und längere Abschaltzeiten auf Anfrage verfügbar.