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Schienenverteiler-Systeme

Auch in Carbonstaub‐haltiger Umge­bung lange Zeit einsatz­be­reit

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Neue Mate­ria­lien wie etwa leich­tere Kohlen­fa­ser­ver­bund­werk­stoffe stel­len in der Auto­mo­bil­in­dus­trie neue Anfor­de­run­gen an die dort einge­setz­ten Tech­no­lo­gien und Systeme. Das gilt selbst­ver­ständ­lich auch für Schienenverteiler‐Systeme zur siche­ren und flexi­blen Ener­gie­ver­tei­lung in Indus­trie­an­la­gen. Doch fehlen viel­fach Langzeit‐Erfahrungen unter produkt‐ionsspezifischen Umgebungsbedin‐gungen im Automotive‐Bereich. Für den Einsatz des Schienenverteiler‐Systems LD aus der Produkt­fa­mi­lie Siva­con 8PS hat Siemens deshalb zusam­men mit einem Automobil‐hersteller einen Praxis­test in Carbonstaub‐haltiger Atmo­sphäre durchge‐führt. Dabei wurde eine Belas­tung von zwan­zig Betriebs­jah­ren simu­liert – mit beru­hi­gen­den Ergeb­nis­sen.

Cars­ten Schwarz

Hohes Ener­gie­vo­lu­men, zahl­rei­che Verbrau­cher, große Distan­zen und hohe Flexi­bi­li­tät: Die Gründe, bei der elek­tri­schen Ener­gie­ver­tei­lung in industri‐ellen Anla­gen und Infra­struk­tu­ren auf Schienenverteiler‐Systeme statt auf herkömm­li­che Kabel zu setzen, sind viel­fäl­tig. Deshalb gelten Schienenverteiler‐Sys‐teme auch in der Auto­mo­bil­in­dus­trie als die deut­lich bessere Alter­na­tive.
Neue Heraus­for­de­rung in der Auto­mo­bil­in­dus­trie
Gerade in der Automotive‐Branche voll­zieht sich derzeit ein Wandel zum vermehr­ten Einsatz neuer Werk­stoffe. Insbe­son­dere leich­tere Kohlen­fa­ser­ver­bund­werk­stoffe erset­zen in der Produk­tion zuneh­mend Metalle. Ohne Einbu­ßen bei der Festig­keit redu­ziert sich das Gewicht der entspre­chen­den Bauteile damit erheb­lich. Der Kraft­stoff­ver­brauch der Autos wird gerin­ger.
Neue Werk­stoffe verän­dern natur­ge­mäß die Produk­ti­ons­ver­fah­ren. Das bringt neue Umge­bungs­be­din­gun­gen mit sich, die auch die Schienenverteiler‐Systeme betref­fen. So stellt sich konkret die Frage, ob diese in einer Carbonstaub‐haltigen Atmo­sphäre dauer­haft das gewohnte Maß an Sicher­heit bei der Ener­gie­ver­sor­gung gewähr­leis­ten.
Bisher exis­tiert noch keine Norm, die diese Frage beant­wor­ten würde. Deshalb hat Siemens in Zusam­men­ar­beit mit einem großen deut­schen Auto­mo­bil­her­stel­ler einen gemein­sa­men Test­zy­klus durch­ge­führt. Ziel der Versuchs­reihe war die syste­ma­ti­sche Über­prü­fung der Carbonstaub‐Verträglichkeit am Beispiel des Schienenverteiler‐Systems LD aus der Produkt­fa­mi­lie Siva­con 8PS. Dazu wurde eine Belas­tung simu­liert, die einer Betriebs­dauer von 20 Jahren entspricht. Auch nach dieser Phase sollte das System noch ohne Beein­träch­ti­gun­gen bei Funk­tion und Sicher­heit arbei­ten.
Prüf­auf­bau und -durch­füh­rung
Die Versu­che fanden in einer abge­schot­te­ten Prüf­kam­mer statt. Dort wurden verschie­dene Kompo­nen­ten des Schienenverteiler‐Systems in unter­schied­li­chen Aufbau­la­gen instal­liert: Exem­pla­ri­sche Strom­schie­nen­län­gen, -winkel, und -Klemm­ver­bin­dun­gen ließen sich damit in hori­zon­ta­ler und verti­ka­ler Posi­tion unter­su­chen. Eine weitere Prüf­si­tua­tion bildete werks­sei­tig verbaute Eckver­bin­dun­gen bei Rich­tungs­än­de­run­gen ab.
Als Refe­renz­wert für die Carbonstaub‐Belastung diente die in den tech­ni­schen Regeln der Bundes­an­stalt für Arbeits­schutz und Arbeits­me­di­zin (BAuA) fest­ge­legte maxi­male Arbeits­platz­kon­zen­tra­tion (MAK). Die abso­lute Menge wurde auf eine 20‐jährige Betriebs­dauer hoch­ge­rech­net und in die Prüf­kam­mer einge­bracht. Dort sorgte ein Lüfter dafür, dass der Staub fort­wäh­rend aufge­wir­belt und in Bewe­gung gehal­ten wurde.
Die Prüf­dauer betrug in Anleh­nung an DIN EN 60529 24 Stun­den. Die Norm regelt verbind­lich die Eignung von elek­tri­schen Betriebs­mit­teln gegen­über Umwelt­ein­flüs­sen wie Spritz­was­ser und Staub. Nach dem 24‐stündigen Prüf­zy­klus wurde zunächst der finale Über­gangs­wi­der­stand der geprüf­ten Teile gemes­sen. Anschlie­ßend fand eine Hoch­span­nungs­prü­fung bei 3,5 kV statt. Dieser Wert erfüllt die in der aktu­el­len Norm DIN EN 61439 gefor­der­ten 2,2 kV nicht nur, sondern über­trifft sie noch deut­lich.
Ergeb­nis: volle Funk­ti­ons­fä­hig­keit
Die Tests erga­ben: Auch unter der neuen Belas­tungs­art durch Carbon­staub blei­ben die Vorteile des luft­iso­lier­ten Schienenverteiler‐Systems voll erhal­ten. Weder an den Strom­schie­nen noch an den Klem­men konnte der Carbon­staub signi­fi­kant eindrin­gen. Der verglei­chende Isola­ti­ons­test zeigte keiner­lei Unter­schiede zwischen den Zustän­den mit und ohne Carbonstaub‐Belastung. Zudem konn­ten sich keine funk­ti­ons­kri­ti­schen Kurz­schluss­brü­cken durch Staub­ab­la­ge­run­gen bilden. Ein Grund dafür ist die Epoxid­be­schich­tung der Stromleiter‐Oberflä‐chen. Außer­dem zeich­nen sich luft­ven­ti­lierte Schienenverteiler‐Systeme durch große Luft‐ und Kriech­st­re­cken aus, die eben­falls Staub­ab­la­ge­run­gen verhin­dern.
Charak­te­ris­ti­sche Vorteile
Schie­nen­ver­tei­ler erset­zen nicht nur das klas­si­sche Kabel durch feste Strom­schie­nen, sondern auch herkömm­li­che zentrale Vertei­ler durch verbrau­cher­nah ange­ord­nete Schutz­or­gane. Daraus erge­ben sich charak­te­ris­ti­sche Eigen­schaf­ten, die sich syste­ma­tisch für die Elek­tro­pla­nung in Produk­ti­ons­an­la­gen nutzen lassen:
  • Hohe Flexi­bi­li­tät: Die lini­en­för­mig ange­ord­ne­ten Verbrau­cher gewähr­leis­ten eine hohe Flexi­bi­li­tät. Bei Ände­run­gen und Erwei­te­run­gen des Versor­gungs­sys­tems, z.B. durch neue Anla­gen­teile, ergibt sich ein entschei‐dender Plus­punkt: Sind diese bei Kabeln aufwän­dig, etwa weil Paral­lel­lei­tun­gen nötig werden oder weil sie gar eine Neuin­stal­la­tion erfor­dern, können Schienenverteiler‐Systeme bei Bedarf sogar unter Span­nung (vorbe­halt­lich natio­na­ler Normen – in Deutsch­land gemäß DIN EN 50110–1 / VDE 0105–1) verän­dert, ergänzt und ausge­tauscht werden. Anders als bei der Instal­la­tion von Kabeln entste­hen dadurch keine Still­stand­zei­ten. Die Ener­gie­ver­sor­gung kann flexi­bel den Erfor­der­nis­sen ange­passt werden.
  • Gerin­ger Platz­be­darf: In Indus­trie­an­la­gen geht der Trend zu immer klei­ne­ren Technik‐ und Betriebs­räu­men. Versor­gungs­sys­teme müssen in der Regel auf engs­tem Raum instal­liert werden. Dort bieten Schienenvertei‐ler‐Systeme große Vorzüge. Während Biege­ra­dien, Häufung, Verle­ge­art und Strom­be­last­bar­keit bei Kabel­lö­sun­gen zu enor­mem Platz­be­darf führen, ist er bei den kompak­ten, kontur­gleich zur Gebäu­de­struk­tur geführ­ten Schienenverteiler‐Systemen äußerst gering. So lassen sich beispiels­weise auch 90‐Grad‐Winkel reali­sie­ren und damit Ecken opti­mal ausnut­zen. Durch die in Lini­en­form ange­ord­ne­ten Verbrau‐cher redu­zie­ren sich die Distan­zen gegen­über der Stern­form bei Leitun­gen von vorn­her­ein.
  • Hohe Sicher­heit für Perso­nen und Gebäude: Die Ausfüh­rung als bauart­ge­prüfte Niederspannungs‐Schaltge‐rätekombination nach IEC 61439 sowie das Stahl‐ bzw. Alumi­ni­um­ge­häuse der Schie­nen­ver­tei­ler garan­tie­ren, anders als Kabel­lö­sun­gen, hohe Betriebs­si­cher­heit und Kurz­schluss­fes­tig­keit. Die Brand­last beträgt nur rund 30 Prozent gegen­über einer herkömm­li­chen Kabel­in­stal­la­tion und ist damit annä­hernd vernach­läs­sig­bar. Darüber hinaus sind Schie­nen­ver­tei­ler grund­sätz­lich PVC‐ und Halogen‐frei ausge­führt.
  • Elek­tro­ma­gne­ti­sche Verträg­lich­keit (EMV): Gegen­über Kabeln punk­ten Schienenverteiler‐Systeme mit einer im Schnitt um den Faktor 3 gerin­ge­ren Emis­sion von elek­tro­ma­gne­ti­schen Feldern. Entspre­chend höher ist die elek­tro­ma­gne­ti­sche Verträg­lich­keit. Einfa­che Planung und schnelle Montage: Mit modu­lar aufge­bau­ten Schienenverteiler‐Systemen lässt sich die Ener­gie­ver­tei­lung in großen Indus­trie­kom­ple­xen verläss­lich planen und schnell montie­ren. Erfor­dern Kabel­lö­sun­gen lange Monta­ge­zei­ten und hohen Perso­nal­auf­wand bei nied­ri­gem Umsatz, redu­zie­ren Schienenverteiler‐Systeme die Monta­ge­zei­ten deut­lich.
  • Schienenverteiler‐Systeme von Siemens
  • Mit den insge­samt fünf verschie­de­nen Schienenverteiler‐Systemen der Produkt­fa­mi­lie Siva­con 8PS erschließt Siemens die genann­ten Vorteile für unter­schied­lichste Anwen­dungs­be­rei­che. Ihre Kommu­ni­ka­ti­ons­fä­hig­keit ermög­licht dabei auch die Anbin­dung an die Industrie‐ und Gebäu­de­au­to­ma­tion. Das Spek­trum beginnt bei der Ener­gie­ver­sor­gung für Beleuch­tungs­an­la­gen und Klein­ver­brau­cher ab 40 Ampere und reicht bis zur Über­tra­gung großer Ener­gie­men­gen mit Strom­stär­ken bis 6.300 Ampere.
Das System LD für 1.100 Ampere bis 5.000 Ampere ist ausge­legt für den Einsatz in indus­tri­el­len Anwen­dun­gen wie zum Beispiel in der Automobil‐ und Schwer­indus­trie, aber auch in der Solarzellen‐Produktion oder auf Schif­fen. Das luft­ven­ti­lierte System bietet sich aus mehre­ren Grün­den für den Einsatz in Produk­ti­ons­stra­ßen an: etwa durch seine kompakte Bauart und durch hohe Kurz­schluss­fes­tig­kei­ten bei gleich­zei­ti­gem sprink­ler­ge­prüf­tem Wasser­schutz.
Fazit
Neue Werk­stoffe stel­len auch neue Anfor­de­run­gen an Schienenverteiler‐Systeme in Produk­ti­ons­an­la­gen. Ein Test von Siemens und einem großen Automobil‐hersteller belegt die gene­relle Eignung des luft­iso­lier­ten Schienenverteiler‐Systems LD aus der Produkt­fa­mi­lie Siva­con 8PS selbst über eine simu­lierte Betriebs‐dauer von 20 Jahren. Die wirt­schaft­li­che, flexi­ble und sichere Ener­gie­ver­tei­lung ist damit auch an Carbonstaub‐haltigen Einsatz­or­ten zuver­läs­sig möglich.
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