Plug-and-play in der Antriebstechnik mit EPA

Viele werden es kennen: Heimelektronik-Komponente X ist in die Jahre gekommen, verweigert die Zusammenarbeit mit der gerade eben neu angeschafften Peripherie, bekommt keine Sicherheitsupdates mehr oder hat schlicht und ergreifend das Zeitliche gesegnet. Gelockt von den Werbeversprechen des Herstellers eines reibungslosen Austauschs wird ein – nicht selten deutlich neueres – Austauschgerät angeschafft, installiert und … natürlich hakt es an allen Ecken und Enden. Dass solch eine Aktion reibungslos verläuft, ist eine Seltenheit.

Und auch in der Antriebstechnik ist es nicht viel anders.

Die enorm breit gefächerte Liste von Anforderungen an einen Antriebsregler macht es für die Hersteller selbiger nahezu unmöglich, Geräte zu bauen, deren Austausch man als Plug-and-play bezeichnen könnte. Diese Geräte müssen vielmehr einen möglichst großen Einsatzbereich abdecken.

Kommt es nun zum Fall der Fälle und in einer Anlage muss ein (oder unter Umständen sogar mehrere) Antriebsregler ausgetauscht werden, bedeutet das für den Endanwender, dass diese universellen Geräte erst einmal auf seine spezifischen Anforderung hin angepasst werden müssen. Diese Anpassung betrifft unter anderem die Beschaltung der Ein- und Ausgänge, aber noch sehr viel mehr das Programmieren der Parameter.

Wer sich selbst schon einmal durch Parameterlisten-Dschungel der Handbücher gekämpft hat, weiß, wie sehr man sich in solch einer Situation einen fachkundigen Guide gewünscht hat.

Die EPA GmbH ist genau dieser Guide! Mit unserem Parametrierservice ab Werk erhalten Sie auf Wunsch Ihre Geräte komplett konfiguriert, vorparametriert und auf Ihre Anwendung abgestimmt.

Aber nicht nur bei einem Eins-zu-eins-Austausch mit baugleichen Geräten, auch bei einem Retrofit, einer Modernisierung Ihrer Antriebstechnik bieten wir Ihnen diesen Service.

Bei einem Beispiel aus der Praxis sollten vier Frequenzumrichter vom Typ Commander SK auf ein aktuelles Modell umgebaut werden. Die Anbindung sowie die Anwendung sollten jedoch identisch bleiben.

In Zusammenarbeit mit unserem Team aus der Antriebstechnik wurden für die Umrüstung die Modelle M400 inklusive passender EMV-Unterbaufilter ausgewählt.

Die Parameter der alten Geräte wurden ausgelesen und in unserer Antriebsabteilung auf die neuen Geräte übertragen, bevor sie ausgeliefert wurden.

Nach dem Einbau Frequenzumrichter an ihrem Bestimmungsort waren alle Tests – inklusive der komplexen Profibus-Anbindung – ohne weitere Anpassungen auf Anhieb erfolgreich.

Plug-and-play, wie es sein sollte!

Be different – be special! Mit Spezialfiltern von EPA.

Für eine Vielzahl von EMV-Problemen gibt es schon ein geeignetes Filter. Doch was, wenn sich im Standardsortiment nicht die passende Lösung für Ihr Problem finden lässt? Wenn die Nennspannung oder der Frequenzbereich ihrer Anlage stark von dem abweicht, was gängig ist? Wenn hohe Anforderungen an die EMV gestellt werden und zusätzlich der Betrieb an einem FI möglich sein soll?

Mobile Kühlaggregate, wie sie zum Beispiel bei Getränkewagen oder Kühltransportern bekannter Anbieter von tiefgefrorenen Lebensmitteln zum Einsatz kommen, sind typische Anwendungen, bei denen es nahezu unmöglich ist, die rechtlichen Vorgaben mit einem Standardfilter zu erfüllen.

Wie unser Epi oben im Bild, muss ein Filter hierfür anders sein, speziell!

Das Filter muss viele bekannte Fähigkeiten in sich vereinen: Die Nennspannung muss der Anlage entsprechend ausgelegt werden, der Frequenzbereich der Dämpfung muss passen, das Filter muss in der Lage sein, die Störungen zu bedämpfen, ohne dabei in Sättigung zu gehen, die Höhe des Ableitstromes muss berücksichtigt werden, etc.

Wie bei vielen Maßnahmen, die man zur Einhaltung von EMV-Vorgaben ergreift, bildet auch – oder richtiger: gerade – hier eine ausführliche EMV-Messung das Fundament für die Entwicklung eines solchen Spezialfilters. Eine besondere Herausforderung besteht dabei, wenn die Anlage zusätzlich an einem FI betrieben werden soll. Sobald jedoch alle nötigen Anforderungen bekannt sind, kann mit der Entwicklung des kundenspezifischen Spezialfilters begonnen werden.

Das maßgeschneiderte Filter sorgt nach dem Einbau für die Einhaltung der EMV-Grenzwerte und ermöglicht – wenn nötig – gleichzeitig den Betrieb der Anlage an einem FI. Damit Frisches auch frisch bleibt!

Obwohl unsere Spezialfilter nicht so bunt sind wie unser Epi, so sind sie doch mindestens genauso vielseitig und einzigartig!

 

Ist Ihr Schaltplan EMV-konform?

Bei unseren Serviceeinsätzen wird Ihre Anlage nicht nur messtechnisch untersucht, sondern auch einer eingehenden Sichtprüfung und Aufbauanalyse unterzogen. Oft lassen sich Probleme alleine schon durch diese Maßnahmen ausmachen. Wie wurde die Maschine aufgestellt – auf einem leitenden Untergrund oder isoliert? Wie ist die Netzform? Wo und wie wurden Erdungsleitungen, Potentialausgleich und Kabelschirme aufgelegt? Welches Bauteil der Anlage ist die Störquelle? Wie können Ableit- und Störströme in der Anlage auftreten und letztendlich abfließen? Wie sind die Bauteile der Anlage angeordnet bzw. die Kabel verlegt? Sind alle nötigen Leitungen abgeschirmt?

Fragen über Fragen …

All diese losen Enden können nach einer Sichtprüfung der Anlage sowie einer Analyse der dazugehörigen Schaltpläne durch unsere EMV-Experten miteinander verknüpft werden. In einigen Fällen ist die einzig erforderliche Maßnahme, Anpassungen an den Schaltplänen, der Verdrahtung, der Kabelverlegung oder der Bauteilanordnung vorzunehmen, um die EMV-Probleme in den Griff zu bekommen.

 

Powerline Communication (PLC) – Strom und Internet, Licht und Schatten

PowerLAN, das „Internet aus der Steckdose“, ist für viele Anwender wohl – wenn vielleicht auch nicht wissentlich – der häufigste Einsatzzweck der Powerline Communication (PLC). Der große Vorteil dieser Technologie ist, dass sie die vorhandenen elektrischen Leitungen des Niederspannungsnetzes zur Datenübertragung benutzt, wodurch der Mehraufwand für die Verlegung separater Datenleitungen entfällt.

Doch wie so oft: Wo Licht ist, ist auch Schatten! Die Daten, die zur Kommunikation genutzt werden, können im ungünstigen Fall andere Geräte stören, sodass diese nicht mehr ordnungsgemäß funktionieren. Oder im umgekehrten Fall: Die Kommunikation kann durch andere Geräte derart gestört werden, dass diese in der Datenübertragung beeinträchtigt werden oder selbige gar nicht erst stattfinden kann.

Es gibt noch viele weitere Anwendungen für die PLC-Technologie, z. B. in der Heimautomation, bei Sicherheitssystemen, bei PLC G3- und PRIME-Übertragung oder beim Einsatz von digitalen Stromzählern, auch Smart-Meter genannt, welche zunehmend in Haushalten und Industriegebäuden anstelle der alten analogen Stromzähler eingesetzt werden, um das Auslesen durch den Energieversorger zu ermöglichen.

Die intelligenten Messsysteme speichern nicht nur den Stromverbrauch, sondern übermitteln die erhobenen Daten auch direkt an den Energieversorger. Wird das Smart-Meter nun von anderen kommunizierenden Geräten gestört, lässt sich der Verbrauch nicht ablesen.

Das Spezialfilter EPA NF-1ph-PLC setzt genau hier an. Eingebaut in jede der drei Netzphasen, ermöglicht es eine störungsfreie Übertragung des Messsystems an den Energieversorger, sorgt für eine stabile Internetverbindung via PowerLAN und stabilisiert Heimautomation sowie Sicherheitssysteme.

 

Erdungsband vs. Kupferleitung

Die Frage, ob ein Erdungsband oder lieber eine Einzeladerleitung für die Erdung verwendet werden sollte, ist einigen vermutlich nicht fremd.

Unser Epi entscheidet sich eindeutig für das Kupferband! Aber warum? Wenn der Querschnitt gleich ist, sind doch beide Leiter gleichermaßen in der Lage, Strom zu transportieren! Oder?

Das entspricht nur teilweise der Wahrheit. Die Fähigkeit, Strom zu transportieren, ist nämlich von der Frequenz abhängig. Man spricht in diesem Zusammenhang vom Skin Effekt, was übersetzt soviel wie „Haut-Effekt“ bedeutet. Je höher die Frequenz des Stromes ist, der den Leiter durchfließt, desto mehr werden die Elektronen an den Rand des Leiters gedrückt, prinzipiell vergleichbar mit der Fliehkraft.

Das hat zur Folge, dass sich die Elektronen bei hohen Frequenzen nur noch im äußeren Bereich des Leiters bewegen und nicht mehr homogen verteilt über den kompletten Querschnitt. Der Stromfluss findet also nur noch auf der „Haut“ des Leiters statt.

Hier unterschiedet sich das Erdungsband von der Einzeladerleitung. Während letztere zwar – wie auch das Erdungsband – aus vielen kleinen, einzelnen Drähten besteht, sind diese hier allerdings in einem runden Leiter zusammengefasst und die nutzbare „Hautfläche“ des Leiters somit relativ klein. Im Vergleich zum gesamten Leiterquerschnitt, bietet ein Erdungsband allein durch den flachen Aufbau eine sehr viel größere „Hautfläche“ auf der hochfrequente Ströme fließen können.

In unserem deutschen Netz mit einer Frequenz von 50Hz wird es kaum einen Unterschied machen, ob ein Erdungsband oder eine Kupferleitung verwendet wird, solange auch nur 50Hz-Ströme zu erwarten sind. Doch wie können wir sicher sein, dass keine Ströme mit höheren Frequenzen entstehen? In der heutigen Zeit sind Antriebsregler sehr weit verbreitet; selbst in haushaltsüblichen Geräten sind sie keine Seltenheit mehr. Diese Antriebsregler nutzen eine Technik, die unsere 50Hz-Netzfrequenz in eine sehr viel höhere Frequenz (im kHz-Bereich) umwandelt. Ebenso ist bekannt, dass bei solchen Geräten ein sogenannter Ableitstrom entsteht. Also ein Strom, der unter normalen Bedingungen (kein Fehlerfall) über die Erde abfließt. Und schon hat der Leiter, welcher für die Erdung verwendet wird, nicht nur 50Hz-Ströme zu transportieren, sondern eben auch die hochfrequenten Ableitströme. Es gibt noch viele weitere Quellen für hochfrequente Ströme, doch diese alle zu erörtern, würde an dieser Stelle den Rahmen sprengen.

Zumindest sollte nun aber klar sein, weshalb unser Epi anstatt zur Einzeladerleitung lieber zum Kupferband greift!

 

Stillstand der Druckmaschine, was nun?

Auch wenn es eigentlich nie den richtigen Zeitpunkt für einen Ausfall gibt – welcher Anlagenbetreiber wünscht sich das schon? – so scheinen gerade Druckmaschinen immer zu den denkbar ungünstigsten Momenten Probleme zu machen. Wenn auch bei Ihnen sporadische Ausfälle auftreten und alle bisherigen Fehlersuchen ins Leere liefen, könnte die Ursache im Oberschwingungsanteil der Maschine zu finden sein! – Ob sie auch in Ihrer Anlage der Verursacher der Probleme sind, lässt sich mit einer Messung und Analyse feststellen.

Oberschwingungen entstehen häufig durch Schaltnetzteile, Leistungselektronik und andere Betriebsmittel mit einer nicht linearen Kennlinie. Im Idealfall ist die Versorgungsspannung sinusförmig. Die entstehenden Oberschwingungen überlagern diese sinusförmige Spannung allerdings und verändern so deren Form. Das Ergebnis ist eine Spannungskurve, die im schlimmsten Fall nichts mehr mit einer Sinusform gemeinsam hat.

Diese Spannungsveränderung wirkt sich auf sämtliche Bauteile einer Anlage aus, da diese für eine sinusförmige 50Hz-Spannung ausgelegt sind. Gelegentliche Störungen und Anlagenausfälle können die Folgen dieser Netzverzerrungen sein.

Wir bei EPA haben nicht nur das Equipment und das Know How, die Oberschwingungen zu messen und zu erkennen, sondern können Ihnen auch Filterlösungen anbieten, welche die Sinusform erhalten. Damit die Druckmaschine Ihnen keinen Druck macht!

 

Praxisbericht Ausbildungs-Drehmaschine an RCD

Den folgenden kurzen Bericht kann man durchaus als „typischen“ Ablauf von Analyse zu Fehlerbehebung bezeichnen.

Die Problemstellung war diese: Eine mobile Maschine, genauer gesagt eine Präzisions-Drehmaschine für Produktion, Aus- und Weiterbildung, verfügt über eine 32 A Stromversorgung mittels CEE Stecker und muss laut VDE folglich per 30 mA RCD für den Personenschutz abgesichert werden – gerade im Hinblick auf die geplante Verwendung in einer Schulungsumgebung von elementarer Wichtigkeit! Der Betrieb der Maschine war so allerdings nicht möglich, da die Maschine selbigen auslöste.

Für den mit der Lösung eines solchen Problems betrauten Techniker besteht der erste Schritt darin, mehr Informationen zu sammeln, um sich ein umfassenderes Bild machen zu können: Wann kommt es zur Auslösung? Was sind mögliche Verursacher? Wird überhaupt der richtige Typ RCD verwendet? Was hat der Kunde selbst schon an Gegenmaßnahmen ausprobiert? Wurde bereits eine Ableitstrom-Messung durchgeführt?

Im vorliegenden Fall ergaben diese Fragen, dass die Drehmaschine beim Zuschalten des Hauptschützes den – korrekt ausgewählten – allstromsensitiven Fehlerstromschutzschalter vom Typ B auslöste. Diese Erkenntnis bekräftigte den Techniker auch in seiner Vermutung, dass die Verursacher des Problems die beiden verbauten dreiphasigen Frequenzumrichter sind, denn diese werden mittels des Schützes geschaltet – ein geradezu klassisches Fehlerbild. Aufgrund vorheriger Erfahrungen mit dieser Problematik hatte der Kunde auf eigene Lösungsversuche verzichtet und sich direkt an die EPA GmbH gewandt. Diese führte eine detaillierte Messung und Analyse der vorhandenen Ableitströme durch, was die endgültige Bestätigung brachte: Die Auslastung des RCD lag bei rund 290 % mit 67 mA Ableitstrom in dem für dreiphasige Frequenzumrichter typischen 150 Hz Frequenzbereich.

Nach Einbau eines LEAKCOMP® HP in die Zuleitung der Maschine zeigte die erneute Ableitstrommessung eine unkritische Auslastung des RCD von rund 21 %. Hierdurch ließ sich die Maschine ohne Probleme am Fehlerstromschutzschalter betreiben und der zuverlässige Schutz der Schüler ist gewährleistet.

 

Krananlage EMV-konform entstört!

Nicht nur Endkunden kennen das Problem mit der EMV, auch Hersteller von Antriebsreglern sehen sich mit ihren Herausforderungen konfrontiert, weshalb uns des Öfteren Support-Anfragen über Empfehlungen unserer Partner in der Antriebstechnik erreichen.

Eine Krananlage war hier ein Paradebeispiel für die hohen Ansprüche, welche sowohl an moderne Antriebstechnik, wie auch die dazugehörige EMV gestellt werden und verdeutlichte einmal mehr, dass beide Bereiche Hand in Hand gehen müssen, um eine Anlage sicher betreiben zu können.

Uns wurde von Betriebsstörungen beim belasteten Fahren des Kranes sowie beim Heben größerer Lasten berichtet. Bisher behalf sich der Bediener mit einem Ab- und wieder Zuschalten der Anlage, um den Kran wieder störungsfrei betreiben zu können. Zumindest für eine Weile. Bei der von uns durchgeführten EMV-Messung zeigte sich, dass besagte Krananlage die EMV-Grenzwerte bei weitem überschritt. Und so standen im Lastenheft folglich zwei Punkte: Die Grenzwerte mussten eingehalten und die Störungen im Betrieb eliminiert werden.

Das bisher verwendete EMV-Filter wurde durch ein EPA-Filter ersetzt, welches genau in das zuvor ermittelte Störspektrum passt. Somit konnten die Störgrößen auf einen Wert reduziert werden, der unterhalb der EMV-Grenzwerte liegt.

Die Betriebsstörungen konnten auf Störsignale der Motorleitung zurückgeführt werden, welche in die Geberleitung des Antriebsreglers eingekoppelt wurden. Um diese Störungen zu unterbinden, kam unser neues Absorptionsfilter AF-BCR zum Einsatz. Auch dieses Filter war hier die ideale Lösung.

Die Krananlage kann nun EMV-konform und störungsfrei betrieben werden.

So geht Entstörung!

Ist Ihr Baustromverteiler bereit für die Normänderung ab Mai 2021?

Die Norm für Baustellen DIN VDE 0100-704 hat einige Neuerungen im Bezug auf „beweglich errichtete Anlagen“ (Baustromverteiler) erfahren, welche ab Mai 2021 verbindlich gelten. Was ändert sich? Ein Blick auf zwei wichtige Punkte:

„Drehstrom-Steckdosen bis einschließlich 63A müssen mit einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) vom Typ B in Übereinstimmung mit EN 62423 geschützt werden. Ausgenommen sind Schutzkontaktsteckdosen und Drehstromsteckdosen ≥ 125 A, sofern an diesen keine Verbraucher mit Frequenzumrichter betrieben werden.“

— Abschnitt Nr. 704.531.3

„Fest angeschlossene Baustromverteiler (ACS) mit Steckdosen müssen Einrichtungen zum Trennen der Einspeisung enthalten, die gegen das Einschalten abschließbar und für Laien (BA1) benutzbar sind. Eine verschließbare Umhüllung ist nicht ausreichend.“

— Abschnitt Nr. 704.537.101

Wir bieten Ihnen den passenden Fehlersromschutzschalter für Ihren Baustromverteiler. Unsere EPA RCCB Reihe entspricht nicht nur den normativen Anforderungen an einen allstromsensitiven Fehlerstromschutzschalter des Typs B, sondern übertrifft diese bei Weitem.

Einen weiteren Vorteil bietet der EPA RCCB2 mit erhöhter Auslöseschwelle im Hochfrequenzbereich. Unerwünschte Auslösungen aufgrund von hochfrequenten Ableitströmen lassen sich damit auf ein Minimum reduzieren.

Kurz gesagt: Mit den EPA-RCCB Fehlerstromschutzschaltern halten Sie die Norm ein und sind auch darüber hinaus auf der sicheren Seite!

EMV und FI Probleme trotz Netzfilter?

Immer wieder erreichen uns Berichte, dass der vorgeschaltete FI einer Maschine beim Einschalten oder im Betrieb ungewollt auslöst. Aber es ist doch ein Netzfilter verbaut, wie kann das sein?!

Eine unserer Hauptaufgaben im Servicebereich ist das Entstören von Maschinen, welche nicht sicher an einem FI-Schutzschalter betrieben werden können, beziehungsweise die EMV-Richtlinien nicht einhalten, obwohl bereits ein Netzfilter verbaut ist.

Wir bei EPA wissen: Netzfilter ist nicht gleich Netzfilter! Aus diesem Grund wird jede Maschine, die dahingehend Probleme bereitet, von uns eingemessen und ein passendes Filter anhand dieser Messergebnisse ausgewählt.

In einem konkreten Fall ging es darum, eine EMV-Messung an einer Kundenmaschine durchzuführen. Diese mit einem Netzfilter versehene Maschine brachte aber den vorgeschalteten FI zur Auslösung, wodurch eine Messung nicht möglich war. Das Problem war hier, dass das werksseitig verbaute Standard-Netzfilter nicht nur keine Abhilfe schaffen konnte, es war sogar selbst der Verursacher des Problems! Denn die in diesem Filter enthaltene Kondensatorschaltung produzierte einen zu hohen Ableitstrom, welcher dafür sorgte, dass der FI fiel.

Es wurde durch ein ableitstromarmes EPA-Netzfilter der Reihe NF-K-4 ersetzt, wodurch der vorgeschaltete FI nicht mehr auslöste. So konnte eine EMV-Messung durchgeführt werden, welche die Maschine auch auf Anhieb bestand, ohne dass weitere Maßnahmen erforderlich waren.