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Energieautark: An die Schienen geklemmt erhält der MNode-Sensor seine Energie aus dem magnetischen Wechselfeld des stromführenden Leiters und hilft Unfälle und Betriebsunterbrechungen im Vorfeld zu verhindern. Bild: Micropelt
Energieverteilung & -speicherung

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Funksensor für Hochstromverteiler

Text: Harald Hellmann, Micropelt
Um Ausfälle zu vermeiden muss die Temperatur in Schaltschränken und Hochstrom-Verteil­systemen an kritischen Stellen überwacht werden. Bisherige Messmethoden sind allerdings teuer oder mäßig verlässlich. Ein energieautarker Temperatursensor hingegen misst die Temperatur kontinuierlich und lässt sich zudem nachrüsten.

Trotz Sicherheitsmaßnahmen ereignen sich in elektrischen Schaltanlagen immer wieder Brände mit hohen Sachschäden gefolgt von Produktionsausfällen. Ursache dafür sind meist Wärmenester, die durch lose Befestigungsschrauben an Stromschienen oder lockere Klemmstellen entstehen.

Auch Alterungseffekte bei Isoliermaterial, Korrosion durch Eindringen von Staub oder Salz, der Ausfall von Lüftern oder Schaltgeräten sowie Überlastung oder unregelmäßige Wartung sind häufig Gründe für solche Unfälle. Insbesondere bei älteren Anlagen oder nach Umbau und Erweiterung steigt das Risiko. Diese Gefahr kann durch eine kontinuierliche Überwachung der Temperatur an kritischen Stellen innerhalb der Schaltanlage verringert werden. Eine rechtzeitige Vorwarnung hilft dabei, Schlimmeres zu vermeiden.

Allerdings fehlte es bislang an geeigneten Systemen. Der übliche Rundgang mit Infrarotkamera ist in der Regel nur mäßig verlässlich und verlangt hohe Fachkompetenz. Zudem wird das Nachrüsten einer großen Anzahl an Temperaturfühlern durch das Verkabeln und die Integration in die Leittechnik enorm teuer. Diese Einsichten haben Micropelt dazu veranlasst, einen energieautarken Temperatursensor zu entwickeln, der sich schnell und einfach montieren lässt und sich zum Nachrüsten bestehender Schaltanlagen eignet.

Der MNode-Funksensor überwacht kontinuierlich die Temperatur von Niederspannungsschaltanlagen. Seine Betriebsenergie gewinnt das Gerät aus dem magnetischen Wechselfeld entlang der Oberfläche des stromführenden Leiters, durch sogenanntes induktives Energy Harvesting. Bereits ab einer Stromstärke von 50 A erzeugt er genügend Energie für Temperaturmessung und Datentransfer. Durch die kompakte Bauform kann er überall und lageunabhängig in der Verteilung befestigt werden.

Dank dem eigenisolierenden Kunststoffgehäuse kann der Funksensor auch kritische Stellen überwachen. Die Messdaten werden mit dem robusten, lizenzfreien 2,4-GHz-Funk im Standard IEEE 802.15.4 übertragen, auch im abgeschirmten industriellen Umfeld. Der Sensor muss dazu lediglich an die Stromschiene geklemmt werden. Eine Verkabelung ist nicht notwendig.

Fehler frühzeitig erkennen

Diese Überwachungslösung führt zu mehr Ausfallsicherheit und gesteigerter Verfügbarkeit bei Schaltanlagen zur Niederspannungsenergieverteilung. Denn in den meisten Fällen kündigen sich Fehler durch erhöhte Temperaturen an, zum Beispiel an der Oberfläche von Stromsammelschienen oder an den Anschlüssen und Verbindungsstellen. Frühzeitig entdeckt können sie rechtzeitig repariert werden.

Der MNode-Sensor erfasst den Temperaturmesswert, überträgt ihn an den Node-Server (Gateway) oder direkt an das Leitsystem. Der Node-Server beziehungsweise das Leitsystem verarbeitet und speichert die Messdaten, führt Plausibilitätsprüfungen durch und errechnet Trendanalysen. Bei Überschreiten der nutzerdefinierten Grenzwerte wird eine Alarmmeldung an die Leitstelle und an das Handy des Verantwortlichen verschickt. Ein solches aktives Zustands-Monitoring hilft Anlagen­betrei­bern unvorhergesehene Ausfälle und kostspielige Betriebsunterbrechungen im Vorfeld abzufangen. Mit Vorwarnzeit können interne oder externe Spezialisten rechtzeitig disponiert werden.

Für das Monitoring von Verteiler­einheiten oder von ganzen Anlagen mit mehr als fünf Sensoren werden Node-Server auf Linux-Basis eingesetzt. Sie verarbeiten die Messdaten und übermitteln die Daten in die bestehende Leittechnik. Diese lassen sich individuell konfigurieren und nutzen das Kommunikationsprotokoll Modbus/TCP.

Einstieg mit Evaluation-Kit

Zum Testen und Evaluieren des Temperaturüberwachungssystems gibt es von Micropelt ein Testkit, das aus drei Sensoren, einem USB-Funk-Receiver sowie der Auswertungs-Software Scope besteht. So kann das Sensorsystem vorab in der eigenen Installationen geprüft werden.

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