Seien Sie nicht albern, zahlen Sie NICHT für das, was Sie NICHT verbrauchen und tanken Sie Energie!

Artikel bereitgestellt von EA-EleltroAutomatik 

Die Netzstromrückführung spart Energie beim Testen von Stromversorgungen mit elektronischen Lasten wie der ELR9000-Serie. 

Elektronische Lasten eignen sich sehr gut zum Prüfen von Stromabzweigen. Bisher wurden Halbleiter eingesetzt, die den gewonnenen Strom in Wärme umwandelten. Das deutsche Unternehmen EA-ElektroAutomatik, vertreten in Spanien durch Hameg Instruments, SL, bietet jetzt elektronische Lasten an, die bis zu 95 % der gewonnenen Energie ins Netz zurückspeisen. 

Zur Überprüfung von Netzteilen, Energiespeichern oder elektronischen Bauteilen hinsichtlich ihrer Funktion, Leistung und ihrer Parameter werden besonders bevorzugt elektronische Lasten eingesetzt. Durch die Durchführung der Prüfungen können Sie Spannung, Strom, Widerstand und Leistung einstellen und regulieren. Dadurch ergibt sich ein reproduzierbarer Prüfablauf. 

Bei normalen elektronischen Lasten wird der gewünschte Strom über einen Leistungshalbleiter geführt und geregelt. Die Leistung wird in den Leistungshalbleitern zu 100 % in Wärme umgewandelt, die eine anschließende Kühlung erfordert. Auch der Fahrgastraum, in dem Sie arbeiten/kontrollieren, muss gekühlt werden, was unter Umständen teuer werden kann. Dadurch entstehen einerseits Kosten für Energie, Wartung und den benötigten Fahrgastraum, andererseits sind Anschaffungsinvestitionen für Ladung und Kühlung/Konditionierung erforderlich. 

Die elektronischen Lasten der Serie ELR 9000 des deutschen Unternehmens EA-ElektroAutomatik helfen, Energiekosten zu senken. Da die für den Test benötigte Leistung um bis zu 95 % reduziert und über einen PFC-Wechselrichter in Form eines Sinussignals in das Stromnetz zurückgespeist wird, entsteht nur sehr wenig Abwärme. Die Installation eines Raumklimagerätes entfällt und hohe Energiekosten werden vermieden, wodurch die Umweltbilanz verbessert und die Energiekosten gesenkt werden. 

Dies kann in einer typischen Anwendung demonstriert werden. Zum Beispiel: Für einen „Burn In“-Test wollen Sie Netzteile prüfen, die für ein Broadcast-Netzwerk notwendig sind. 3-kW-Netzteile mit einer Ausgangsspannung von 56 V werden über einen Zeitraum von zwei Stunden bei 53,5 A getestet. Bei einem 8-Stunden-Arbeitstag wird dann eine Leistung von 24 kWh benötigt. Bei Verwendung einer elektronischen Last mit Netzrückspeisung werden 90 % der 24 kWh ins Netz zurückgespeist. 

Folgende Berechnung kann durchgeführt werden: 

Testkosten mit Standardgebühr: 24 kWh x 0,25 Eu = 6,00 Eu / Tag = 1.320,00 Eu / Jahr 

Testkosten bei einer Ladung mit Rückmeldung: 2,4 kWh x 0,25 Eu = 0,60 Eu / Tag = 132,00 Eu / Jahr 

Jährliche Ersparnis = 1.320,00 Euro -132,00 Euro = 1.188,00 Euro. 

Dank dieser enormen Einsparungen amortisieren sich Feedback-Ladegeräte in kurzer Zeit im Vergleich zum herkömmlichen Laden, auch ohne Berücksichtigung der Einsparungen durch den Wegfall der Anschaffung einer leistungsstarken Kabinenkühlung und deren Energiekosten. 

Das Leistungsspektrum umfasst den Spannungsbereich bis 1500VDC, einen Strombereich bis 510A, in den Leistungsklassen 3,5kW, 7kW und 10kW. Der Lasteingang arbeitet ab 0V galvanisch, steigt dann linear an und kann ab ca. 1 % der Nennspannung Vollstrom. Mit Hilfe der Leistungshyperbel kann flexibel mit hohen Strömen und hohen Spannungen gearbeitet werden. Somit kann der Anwender ein einzelnes Gerät für verschiedene Anwendungen mit unterschiedlichen Spannungs- und Stromwerten verwenden. 

Wird eine höhere Leistung benötigt, können bis zu 16 Geräte parallel über einen Master-Slave-Bus angeschlossen werden. Mit der Ausrüstung, die als Server arbeitet, kann die gesamte Installation über die HMI, analoge oder digitale Schnittstelle gesteuert oder überwacht werden. Mit den Lastfunktionen können Sie nicht nur statische, sondern auch dynamische Lastprofile steuern. Für spezielle Anwendungen, wie zum Beispiel beim Testen von Photovoltaikmodulen, steht eine FPGA-gesteuerte Einheit zur Verfügung. Diese Einheit bietet nicht nur eine hohe Präzision, sondern auch eine hohe Dynamik. Die elektronische Last bietet dann die Möglichkeit, die dynamischen Kurven zu verarbeiten, die beispielsweise in einem Funktionsgenerator erzeugt und in einem integrierten Programm berechnet oder einfach über einen USB-Stick aus einer Tabelle geladen werden. 

Neues Bedienkonzept 

Das Berechnungsprogramm und auch der Funktionsgenerator lassen sich auf dem neuen HMI über ein großes Grafikdisplay intuitiv bedienen. Dies ist dank eines neuen Menüs möglich, das über den Touchscreen aufgerufen wird. Dieses Konzept ermöglicht dem Benutzer einen schnellen und einfachen Zugriff, um Anpassungen vorzunehmen. Mit kurzen Zugriffen auf den Bildschirm können die notwendigen Parameter ausgewählt und die Werte über einen Encoder oder numerisch eingegeben werden. Das Display zeigt die aktuellen Werte für Spannung, Strom und Leistung an. Gleichzeitig wird die Zusammenfassung der gewählten Vorgabewerte, der aktuelle Regelmodus, die gewählten Alarme oder Warnungen und der Status des Ausgangs angezeigt. Wenn der Fernbedienungsmodus ausgewählt wurde, wird die zur Steuerung verwendete Schnittstelle auf dem Bildschirm angezeigt. 

Es hat die Möglichkeit, die Sprache des Menüs auszuwählen – mit den Grundsprachen Deutsch, Englisch und Chinesisch. Weitere Sprachen können auf Anfrage integriert werden. Der eingebaute Funktionsgenerator speichert die Signale Sinus, Dreieck, Rechteck sowie das Anfahrkennsignal für Automobile nach DIN 40839. Durch Eingabe der gewünschten Parameter gelangt der Anwender schnell und einfach zum gewünschten Ergebnis. Der Impulssignalmodus, bei dem auch die Flanken gesetzt werden können, dient zum Testen von Netzteilen, aber auch zum Nachbilden von Elektroantrieben oder Fahrzeugschaltungen. Im Arbiträrsignalmodus können bis zu 96 Sequenzen programmiert werden, um eigene Signalformen zu erzeugen. Es können auch frei programmierte Tabellen mit 4096 Spannungs- und Stromwerten geladen und auch gespeichert werden. Die Signale können für jeden Regelungsmodus programmiert werden, dh sowohl der Spannungsmodus als auch der Strom- oder Leistungsmodus sind programmierbar. Auch andere Parameter können konfiguriert werden, wie beispielsweise Grenzwerte für Spannung, Strom oder Leistung. Wird einer der eingestellten Grenzwerte überschritten oder unterschritten, kann ein Alarm, eine Warnung oder eine Benachrichtigung generiert werden. 

Kommunikation ist notwendig 

Standardmäßig sind in der Kommunikationseinheit ein USB-Anschluss, eine analoge Schnittstelle und ein Master-Slave-Port implementiert. Diese dienen als Drehscheibe zwischen dem Lademodul, dem Bedienfeld und der Außenwelt im Allgemeinen. Damit kann das Gerät ohne weitere notwendige Optionen digital oder analog ferngesteuert werden. Um das Gerät mit anderen digitalen Netzwerken zu verbinden, gibt es einen Steckplatz (Slot Hot-Plug) mit optionalen Schnittstellen wie RS232, Ethernet, Profibus, Profinet, Devicenet und CAN-Bus.Die externe Hardware des Geräts ist in 19 Zoll ausgeführt mit 3 Höheneinheiten (AE) und 600 mm Tiefe. An der Vorderseite befinden sich der Netzwerk-Switch, das HMI sowie Lüftungsöffnungen. Die Belüftung erfolgt über temperaturgeregelte Lüfter, die von der Front zur Rückwand geführt werden. Auf der Rückseite befinden sich weitere Anschlüsse für den Netzwerkeingang, Stromeingang sowie Anschlüsse für die digitalen und analogen Schnittstellen. Dazu kommen die RJ45-Klemmen für den Master-Slave-Bus. Die Verbindung erfolgt über Standardkabel für Netzwerkverbindungen. 

Zusammenfassung 

Durch den Einsatz der elektronischen Lasten der ELR 9000 Serie können Konstrukteure und Hersteller von Stromversorgungen und Energiespeichern jeglicher Art ihre Ökobilanz verbessern und zusätzlich Energiekosten sparen. Ob Labor- oder Industrienetzteile, DC/DC-Wandler oder Ladegeräte – mit dieser elektronischen Last mit Netzrückführung lässt sich nahezu jedes Netzteil testen. Auch in Energiespeichern mit unterschiedlichen Speichertechnologien oder Energiezellen können die Vorteile dieser neuen elektronischen Lasten genutzt werden. Mit einem Eingangsspannungsbereich von 0 bis 1500 V können diese Ladungen auch zum Testen von Hybridfahrzeugen verwendet werden, bei denen Lithium-Batteriepacks mit Spannungen von mehreren hundert Volt verwendet werden.