HARTING Deutschland GmbH & Co. KG

Kondensatorboxen, verbunden mit Han Q 1 Steckverbindern, in einer Windenergieanlage.

Bild: Harting Electric
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Steckverbinder für modulare Speicher Schneller Energietransfer

07.11.2017

Energiespeicher aus Batterien oder Kondensatormodulen gibt es für die unterschiedlichsten Anwendungen: vom kleinen Boot bis zur großen Industrieanlage. Die Systeme sind leicht skalierbar, finden fast überall Platz und gewinnen zunehmend an Bedeutung. Steckverbinder helfen, Energiespeicher schnell und fehlerfrei zu verbinden.

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Ob als Reservestromversorgung für Pitch-Systeme einer Wind­energieanlage oder als Energiespeicher für die Generatorbremse eines Schienenfahrzeugs – die Verbindungen zwischen einzelnen Speichereinheiten und Verbrauchern müssen leistungsfähig, flexibel und zuverlässig sein. Sonst besteht die Gefahr, dass die eingesetzten Kondensatoren und Batterien ihre Eigenschaft verlieren, nahezu wartungsfrei zu sein.

Solche Energiespeichersysteme bestehen häufig aus vielen Einzelmodulen. Plus- und Minuspole werden dabei in Reihenschaltung mit hohem Aufwand untereinander verkabelt. Die Monteure befestigen die Kabelschuhe einzeln mit Schrauben am jeweiligen Pol. Bei diesem Verfahren können sich allerdings leicht Fehler einschleichen, da sich die Module und Schnittstellen untereinander gleichen. Im Fehler- oder Wartungsfall kann es folglich zeitaufwändig sein, die Festanschlüsse wieder zu lösen. Sind die Module noch dazu auf engstem Raum zusammengefasst, finden die Service-Teams mit ihrem Werkzeug nur schwer Zugang zu den Anschlüssen. Die Folgen können im schlimmsten Fall längere Ausfallzeiten und Betriebsstillstände sein. Modular aufgebaute Kondensatoren, deren Einheiten mit Steckverbindern verknüpft sind, können die Servicezeit hingegen verkürzen und somit Kosten senken. Der Einsatz von Steckverbindern bietet aber noch weitere Vorteile, wie sich am Beispiel einer Reserve­stromversorgung für die Blattverstellung einer Windenergieanlage aufzeigen lässt. Die für die Reihenschaltung verwendete Schnittstelle ist ein kleiner Standardindustriesteckverbinder der Baugröße 3A.

Kompakte Anbindung von Energiespeichern

Steckverbinder für Energiespeicher müssen auf kleinem Raum hohe Leistungen übertragen und den Ausgleich von Leistungsschwankungen sicher unterstützen. Das Unternehmen Harting Electric hat deshalb für ein Back-up-System im Bereich Windenergie einen einpoligen, robusten Steckverbinder gewählt, der Ströme von über 100 A übertragen kann. Gleichzeitig ist er kompakt gebaut und benötigt nur wenig Raum. Der Stiftkontakt der Steckverbindung ist zudem gewinkelt, sodass die Speichermodule im rechten Winkel aufgeladen und entladen werden können. Die Speichermodule bilden dadurch eine flache und solide Einheit – ein Eindruck, der durch die niedrige Aufbauhöhe des Steckverbinders zusätzlich verstärkt wird. Bei Outdoor-Anwendungen verringert der Steckverbinder den Aufwand für den Schutz des Systems. Der Han Q 1/0 weist im verriegelten Zustand die Schutzart IP 65 auf, ist folglich staubdicht und gegen Strahlwasser geschützt. Wird er mit am Markt verfügbaren Kondensatormodulen derselben Schutzart kombiniert, bedarf es im Außenbereich keiner zusätzlichen Schutzhülle mehr – etwa durch Unterbringung in geschlossenen Containern. Die Planer von Energiespeichern gewinnen somit mehr Freiheit. Die Steckverbinder lassen sich zudem in einem deutlich weiteren Temperaturbereich einsetzen als die mit ihnen verbundenen Batterien oder Kondensatoren. Sie schränken den Spielraum für Applikationen – anders als mögliche Varianten der Festverdrahtung – nicht ein.

Kurze Installations- und Wartungszeiten

Steckverbinder ermöglichen es dem Anwender, Batteriesysteme mit vorkonfektionierten Verkabelungen auszustatten. Für die Montage müssen die Kabel lediglich zwischen den Plus- und Minuspolen der Speicher-Module gesteckt werden. Anbauseitig konfektioniert Harting den Steckverbinder in der gewinkelten Version als Stift-Stift-Einsatz im kleinen Standard-Steckverbinder-Gehäuse. Das spart zusätzlich Montagezeit. Auf der Kabelseite können Leiterquerschnitte von bis zu 25 mm² eingesetzt werden. Für diese Schnittstellen eignen sich insbesondere Kontakte mit Axialschraubanschluss: Diese Anschlussart hat einen geringen Platzbedarf und ist einfach zu handhaben. Die Montage ist ohne Spezialwerkzeug möglich. Der Axialschraubanschluss bietet zudem eine hohe Zuverlässigkeit bei Störungen durch Schock und Vibration.

Erhöhte Sicherheit durch Steckverbinder

Die Farbe des Gehäuses – rot oder schwarz – kennzeichnet den Plus- und Minuspol. Zudem bietet der Steckverbinder
Han Q 1/0 bis zu 16 Kodiermöglichkeiten, um dem Fehlstecken von Einzelmodulen vorzubeugen. Im geöffneten Zustand sind die Kontakte des Steckverbinders durch eine integrierte Kunststoffkappe IP2x geschützt. Somit ist der Anwender auch bei getrennter Schnittstelle stets gegen das Berühren stromführender Komponenten geschützt (finger protected lt. IEC 60 529).

Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber bestehenden Lösungen, bei denen oft Pole frei liegen und erst nach der Installation zusätzlich mit Kunststoffkappen abgedeckt werden können. Diese sind weniger robust: Bei Installationen oder Umbauten mit schweren Speichereinheiten und Kabeln können sich die Abdeckungen lösen und zu Bruch gehen. Anders beim Einsatz eines schweren Steckverbinders: Ein robustes Metallgehäuse schützt die gesamte Verbindung und ist mittels zweier Schrauben fest am Speicher befestigt. Stöße und Schläge machen der Schnittstelle nichts aus.

Bildergalerie

  • Modulare Batteriespeicher sind skalierbar und brauchen leistungsstarke und kompakte Schnittstellen, hier: Han Q 1/0. Die Farbgebung rot und schwarz symbolisiert jeweils den Plus- und den Minuspol.

    Bild: Harting

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