Schneller prüfen

Ein weiterer Schritt in die Zukunft: Mit der neuen Einspeise­plattform für Prüf­ge­räte von HIGHVOLT steht erst­mals
ein leis­tungs­elek­tro­ni­sches Einspei­se­gerät zur Verfü­gung.

Text: Martin Buschen­dorf

Der tech­no­lo­gi­sche Fort­schritt verän­dert unser Leben. Fern­ge­spräche über die Tele­fon­zelle oder ein Telefon mit Wähl­scheibe gehören längst der Vergan­gen­heit an. Heut­zu­tage nutzt fast jeder von uns ein Smart­phone und möchte auf eine Viel­zahl der Zusatz­funk­tionen nicht mehr verzichten. Ein weiteres Beispiel ist die Entwick­lung vom Fahr­zeug mit Verbren­nungs­motor zum elek­trisch betrie­benen Auto.

Auch inner­halb der Rein­hausen Gruppe arbeitet keiner mehr am Reiß­brett, um Last­stu­fen­schalter oder Prüf­technik zu entwerfen. Der tech­no­lo­gi­sche Fort­schritt hat sich überall in der Indus­trie etabliert und klas­si­sche Systeme durch smarte ersetzt. HIGHVOLT als einer der welt­weiten Tech­no­lo­gie­führer setzt auch für seine Produkte auf intel­li­gente Lösungen. Die bishe­rige Span­nungs­steue­rung über einen mecha­nisch betrie­benen Regel­trans­for­mator wird sukzes­sive durch eine elek­tro­ni­sche Einspei­se­platt­form, die soge­nannte Elec­tronic Power Source (EPS), ersetzt.

Aufgaben der Elec­tronic Power Source

Um zu verstehen, was für ein großer Schritt das ist, wird kurz erläu­tert, was die Aufgaben der EPS sind, wie sie sich von der bishe­rigen Lösung unter­scheidet und was die sich daraus erge­benden Neue­rungen und Kunden­vor­teile sind. Um eine Prüf­span­nung von mehreren Hundert­tau­send Volt zu errei­chen, wird die verfüg­bare Netz­span­nung über Trans­for­ma­toren auf ein deut­lich höheres Niveau trans­for­miert. Das funk­tio­niert ähnlich wie im Umspann­werk beim heimi­schen Ener­gie­ver­sorger. Um dabei das zu prüfende Objekt nicht zu zerstören, ist eine Rege­lung der Ausgangs­span­nung notwendig.

Man bedient sich des Tricks, dass die Rege­lung gleich auf der Nieder­span­nungs­seite erfolgt und dann entspre­chend dem Über­tra­gungs­ver­hältnis am Ausgang zu sehen ist. Einfach gesagt: Hat man ein System mit 500.000 Volt Maxi­mal­span­nung an ein 400-Volt-Netz ange­schlossen und stellt nun gerade einmal 200 Volt am Eingang ein, so ergeben sich 250.000 Volt am Ausgang. Analog ergeben sich bei 40 Volt am Eingang 50.000 Volt am Ausgang und so weiter.

Bisher hat man dafür einen soge­nannten Regel­trans­for­mator verwendet. Dabei wird ein Strom­ab­nehmer mithilfe eines mecha­ni­schen Antriebs über die Windungen gefahren und damit die Span­nung von 0 bis 400 Volt justiert. Die Baugröße unter­scheidet sich in Abhän­gig­keit von Anschluss­leis­tung und Anschluss­span­nung deut­lich. Das Versor­gungs­netz wird asym­me­trisch auf zwei von drei Leitern belastet.

Genau an diesen Stellen setzt die EPS an. Am Netz­anschluss sitzt eine leis­tungs­elek­tro­ni­sche Schal­tung, das soge­nannte Active Frontend, das direkt von den Kollegen der MR PQ über­nommen werden konnte. Die Wech­sel­span­nung aus dem Netz wird damit gleich­ge­richtet und in einen Zwischen­kreis gespeist. Von da aus sorgt ein eigens dafür entwi­ckelter Wech­sel­richter mit IGBTs als Halb­lei­ter­schalter für eine variable, fein justier­bare Ausgangs­span­nung zwischen 0 und 690 Volt.

Die Netz­be­las­tung wird gleich­mäßig auf alle drei Phasen verteilt und der Regel­vor­gang wird, ganz ohne mecha­nisch bewegte Teile, deut­lich präziser und schneller. Um nicht mehr viele verschie­dene Designs verwalten zu müssen, sind der Gleich­richter und der Wech­sel­richter modular zusam­men­schaltbar und ledig­lich die Anzahl von immer glei­chen Baugruppen führt zu einer adap­tiven Skalier­bar­keit.

Gerin­gere Betriebs­kosten, verkürzte Prüf­zeiten, leichte Erwei­ter­bar­keit sowie einfache und schnelle Repa­ratur — die Vorteile sind mannig­faltig!

Für den Kunden ergibt sich eine Viel­zahl von Vorteilen. Neben den bereits genannten, wie feinere und schnel­lere Span­nungs­re­ge­lung, kann nun über­schüs­sige Energie im Reso­nanz­kreis von entspre­chenden Prüf­sys­temen ins Ener­gie­ver­sor­gungs­netz zurück­ge­speist werden. Beson­ders inter­es­sant ist die variable System­fre­quenz, die von 0 bis 500 Hertz einge­stellt werden kann.

Unsere Kunden können damit — unab­hängig vom eigenen Standort und der damit verbun­denen Begren­zung durch die Netz­fre­quenz auf 50 oder 60 Hertz — Prüfungen für den gesamten Welt­markt mit 50 Hertz und 60 Hertz durch­führen. Außerdem können zusätz­lich Frequenz­va­ria­tionen genutzt werden, um den Prüf­be­reich zu erwei­tern oder um bisher nicht mögliche Spezi­al­mes­sungen zum Aufspüren von Fehlern durch­zu­führen. Zusätz­lich ermög­licht das System, harmo­ni­sche Schwin­gungen aktiv zu kompen­sieren oder gezielt einzu­prägen.

Modu­lares System

Ganz grund­le­gend bekommt der Kunde ein a priori erwei­ter­bares System, das für die Zukunft gewappnet ist und — im Falle eines Falles — schnell und modular repa­riert werden kann und somit nach nur wenigen Stunden wieder einsatz­fähig ist. Die Modu­la­rität ermög­licht es den Kunden, von Beginn an die volle Funk­tio­na­lität zu nutzen oder jeder­zeit einfach nach­zu­rüsten. Viele Eigen­schaften, die heut­zu­tage durch Zusatz­kom­po­nenten reali­siert werden, sind in der EPS bereits inte­griert, wie beispiels­weise eine Ober­schwin­gungs­kom­pen­sa­tion, Kurz­schluss­erken­nung und die Schnell­ab­schal­tung.

Die Einfüh­rung der Einspei­se­platt­form erfolgt schritt­weise. Zuerst werden die Anlagen mit einer einpha­sigen Ausgangs­span­nung für Wech­sel­span­nungs­an­lagen des Typs WP (trans­for­ma­tor­ba­siert) und WRM (basie­rend auf dem Reso­nanz­prinzip) mit der EPS ausge­stattet. Danach erfolgt die Adap­tion für GPM (modu­lare Gleich­span­nungs­prüf­mittel). Die Entwick­lung der drei­pha­sigen EPS ermög­licht es, dass auch Trans­for­ma­tor­prüf­sys­teme für Nieder- und Mittel­span­nungs­trans­for­ma­toren bald mit der neuen EPS ange­boten werden. Die Funk­tionen des Systems werden dabei ständig erwei­tert.

Kunden­vor­teile

Die größte Heraus­for­de­rung bei der Entwick­lung der EPS war das Errei­chen eines nied­rigen Stör­pe­gels. Prüfungen können nur dann durch­ge­führt werden, wenn der ogenannte Teil­ent­la­dungs-Grund­stör­pegel deut­lich geringer ist als das zu messende Signal. Die Experten von HIGHVOLT haben es geschafft, diesen Stör­pegel auf weniger als ein Pico­cou­lomb zu redu­zieren, der damit unter dem von herkömm­li­chen Einspei­sungen liegt.

Trotz der umfang­rei­chen Verbes­se­rungen kostet es den Kunden bei der Anschaf­fung nicht mehr und spart ihm im Betrieb Kosten durch die Verkür­zung der Prüf­zeiten, die leichte Erwei­ter­bar­keit sowie die einfache und schnelle Möglich­keit zur Reparatur—bei deut­lich erhöhtem Funk­ti­ons­um­fang, den der Kunde entspre­chend seinen Bedürf­nisse anwählen kann.


IHR ANSPRECHPARTNER


Haben Sie Fragen zur elek­tro­ni­schen Einspei­se­platt­form?
Martin Buschen­dorf ist für Sie da:
M.Buschendorf@highvolt.com


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