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Energieverbrauch in der Industrie erheblich verringern – mit DC-Microgrids

In der Industrie laufen Geräte und Maschinen in der Regel mit Gleichstrom bzw. Direct Current (DC). Die Versorgung und der Transport erfolgen allerdings mithilfe von Wechselstrom bzw. Alternating Current (AC). Die Gleichrichter verursachen beim Umwandeln von Wechsel- auf Gleichstrom hohe Energieverluste. Diese Umwandlungs- sowie die Transportverluste lassen sich jedoch mithilfe zentraler Energiewandlersysteme um bis zu zehn Prozent reduzieren. Die Energieversorgung von Industrieanlagen, die mit Gleichspannung (U_N=650V) arbeiten, kann dann direkt mit Gleichstrom erfolgen. „DC-Microgrids für die Produktion sind ein entscheidender Baustein für Klimaneutralität, Energieeffizienz und Netzqualität der Industrieautomatisierung. Deswegen ist für uns nicht die Frage, ob, sondern wie schnell die DC-Technologie hier einziehen wird“, sagt Dr. Jan Stefan Michels, Executive Vice President Cross Divisional Functions bei Weidmüller.

topPCU- und maxPCU-Vorladesteuerungen von Weidmüller

Um DC-Netze geregelt und sequenziell hochfahren zu können, hat Weidmüller sogenannte Vorladesteuerungen entwickelt. Sie erlauben es, dass DC-Sektoren und einzelne Verbraucher wie Antriebe, Motoren oder komplexe Lastkreise nacheinander gestartet werden können, damit Stromspitzen bei der Einschaltung vermieden werden.

Die Vorladesteuerungen des Elektronik- und Verbindungstechnikunternehmens Weidmüller sind in vier verschiedenen Leistungsvarianten verfügbar: topPCU DC650 40, topPCU DC650 100, topPCU DC 500, maxPCU DC650 40. Die verschiedenen Modelle unterscheiden sich hinsichtlich des Vorladestroms für DC-Sektoren mit einer Größe von 40A, 100A oder 500A und der Möglichkeit, ein zusätzliches Kommunikationsmodul zu integrieren.

Bei allen topPCU-Geräten der Familie lassen sich der Betriebsmodus sowie die Einschaltverzögerung direkt am Gerät einstellen. Über die optionale Kommunikationsschnittstelle sind zudem weitere Einstellungs- und vielfältige Diagnosemöglichkeiten wählbar. Bei der Nutzung der optionalen Kommunikationsschnittstelle lässt sich die Vorladesteuerung passgenau auf die jeweilige Anwendung einstellen.

Die maxPCU-Variante arbeitet im Betriebsmodus als Controller. Die Einschaltverzögerung lässt sich ebenfalls direkt am Gerät einstellen.

Alle vier Varianten sind für Anschlüsse bis zu 16 mm² konzipiert. Tritt ein Fehler beim Hochfahren oder während des Betriebs auf, ist dieser bei jeder Vorladesteuerung über eine LED und einen Relaisausgang erkennbar. Über die Kommunikationsstelle der topPCUs lassen sich zusätzliche Schwellwerte, z. B. für die Symmetrie des Netzes oder die Kapazität des Sektors, setzen und überwachen. „Mit unseren Vorladesteuerungen zeigen wir, dass Weidmüller Pionier in der Entwicklung der DC-Technologie ist. Der Kundenzuspruch für diese Marktinnovation bestätigt dies deutlich“, erklärt Annika Gregorz, Strategische Produktmanagerin bei Weidmüller.

Die Vorladesteuerungen sind konform zum Systemkonzept DC-Industrie V3. Sie erfüllen zudem die in dem Konzept definierten Bedingungen, um einen reibungslosen Betrieb mit anderen Geräten zu gewährleisten. Das Systemkonzept entstand im Rahmen der Forschungsprojekte DC-INDUSTRIE 1+2, welche die Vorteile und Potentiale des Gleichstroms bereits nachweisen konnten. Die Fortsetzung und Nutzung erfolgt in der ODCA sowie in der Standardisierung.

Neben den Vorladesteuerungen bietet Weidmüller bereits ein umfangreiches DC READY Portfolio an. Dazu zählen unter anderem  DC-versorgte Netzteile und DC-fähige Verbindungstechnik, wie z.B. IP65 / IP20 Steckverbinder, Reihenklemmen sowie Messtechnik und Prüfwerkzeuge.