Antriebstechnik

Technologische Prozesse fordern NS-Schaltanlagen

Die Mikroelektronik verändert alle Bereiche der Wirtschaft. Aus ihr erwächst allerdings weder Kraft und Geschwindigkeit noch Drehmoment und Drehzahl. Zum Umsetzen der von der Automatisierungstechnik errechneten Informationen in leistungsstarke Aktionen (Schalt-/Stellvorgänge, Bewegungsabläufe, Schutzfunktionen) wird neben Antriebstechnik/Leistungselektronik Niederspannungs-(NS-)Technik benö-tigt. Ihre Unverzichtbarkeit zum prozessnahen Energieverteilen in Industrie, Intralogistik, Gewerbe sowie Gebäudetechnik begründet die wirtschaftliche Bedeutung und hinreichende Kenntnisse über diese Technologie für Erfolg bei Betrieb, Neuinvestition und Retrofit.

Zur NS zählen die Betriebswerte

Einbau-/Funktionsräume in Feldern/Schränken.
  • V AC/DC Steuerspannung für Hilfsstromkreise,
  • V AC Gebäudetechnikspannung für Hauptstromkreise,
  • V AC Industriespannung für Hauptstromkreise.

Die Ausdehnung auf 2000 V AC würde zur Betriebsspannung 1250 V führen. Wachstum von Energieverbrauch, Zunahme der Verluste in Betriebsmitteln bei Größtanlagen ließen sich besser beherrschen. Alle Forderungen (ohne Installationskleinstverteiler und Zählerplätze) sind unter dem Oberbegriff Niederspan-nungs-Schaltgerätekombination NS-SK in der Grundnorm DIN EN 60 439-1 (VDE 0660 Teil 500) fixiert. Seit 1. Juli 2010 ist die als DIN EN 61439-1 (Grundnorm „Allgemeine Festlegungen“ VDE 0660 Teil 600-1, Produktnormen Teile 2–6) ratifizierte, übersichtlichere, neue Weltnorm IEC 61439 verbindlich. Der Vorläufer DIN EN 60 439-1 bleibt für weitere fünf Jahre gültig. Ebenso behalten bestehende Zertifikate ihre Geltung.

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Einordnung in die Energieversorgung

Die Versorgung beginnt am Kraftwerksgenerator und endet an Motoranschluss bzw. Steckdose. Mit Kabeln und Freileitungen sowie Transformatoren wird die Elektroenergie über mehrere Spannungsebenen (HGÜ, AC: 400 kV, 110 kV, ≤20 kV) zum Verbraucher transportiert. Schließlich verteilen sie NS-SK in Prozessnähe. Ihren Hauptverteiler (HV, Power-Control-Center PCC) speist das NS-Netz über Kabel oder Schiene, von oben, unten oder rückseitig. Interne Schienensysteme führen zu nachgeordneten Unterverteilern UV mit stets vorderseitig zugänglichen Verbraucherabzweigen für Motoren/Antriebe, Elektrowärme- und Klimageräte, Beleuchtungen, Magnetventile, Akkumulatoren, Elektrolysen, Gebäudeinstallationen, Logistikeinrichtungen, Geräte zur Blindleistungskompensation u.a. Hauptstromkreise übertragen die Energie, beigeordnete Hilfsstromkreise sorgen für Steuerung, Messung, Meldung, Schutz.

Einteilung

Hinsichtlich der Verwendung unterscheidet man zwischen HV, UV sowie Schwerpunktlaststationen SLL. Angeordnet in Lastschwerpunkten (Großantriebe, große Gebäude o. ä.) besitzen Letztere eine separate Schaltanlage, die über einen eigenen Transformator direkt aus der MS-Ebene versorgt wird. Bezüglich der Topologie spricht man von Punkt- (Energiezentrale in Sternstruktur aus Schaltschrankkombinationen) und Linienverteilern (Busstruktur mit Schienen).

Konstruktiv gibt es die modular aufgebauten NSA in geschlossenen, reihbaren Gefäßen (Schränke, Kästen). Offene, berührungsunsichere Bauformen (Tafeln) finden sich kaum noch. Schränke/Felder bestehen aus einem Rahmengerüst mit Verkleidung und Unterteilung. Sammelschienenräume nehmen die interne Hauptsammelschiene HSS oder in Unterverteilern die Verteilschiene VS für die Verbraucherabgänge auf.

Hinsichtlich des Geräteraumes gibt es vier Ausbauformen. Durch innere Trennwände entstehen Abteile unterschiedlicher Leistungen und Abmessungen. Sind in solcher Baueinheit (Compartment, Einsatz, Einschub) alle für die Steuerung eines Motors benötigten Geräte konzentriert, spricht man vom Motor-Control-Center (MCC). Darüber hinaus kennzeichnen vielfältige funktionelle Eigenschaften der „Black Box“ (DIN EN 61 439-1) die Anlage. Die ausgeführte Qualität der alten Fassung als typgeprüft (TSK) oder partiell typgeprüft (PTSK) wird vom Bauartnachweis ersetzt.

Versorgungs- und Personensicherheit

Der Sicherheit bei Betrieb und Wartung, nach Änderungen und Störungen dienen: Schutzart ≥IP 2X, äußere/innere Kapselung der Gefäße mit Isolierstoff oder Metall, Schutzmaßnahmen gegen Berühren, Abschließbarkeit von Türen wie Betriebsmitteln. Besonderen Stellenwert besitzen Brand-/Lichtbogenschutz (DIN EN 60 439-1, VDE 0660 Teil 500, Beiblatt 2), da nicht nur befähigte Personen, sondern lediglich unterwiesene Mitarbeiter NSA bedienen. Zudem befinden sie sich oft nicht in abgeschlossenen Betriebsräumen. Sicherheitsverteiler SV für Notbeleuchtung, Rauchabzug, medizinische Einrichtungen u. a. kennzeichnet im Brandfall die bessere Widerstandsfähigkeit (höhere Feuerwiderstands-Fxx und Funktionserhaltsklasse Exx).

NSA-Leittechnik

Die Elektronifizierung der NS-Geräte unterstützt den Verbund mit der Automatisierungsanlage. Joachim Krause

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