Heft 1 | Januar 2009 WWW.ELEKTROTECHNIK.CH
Elektrotechnik 1/ 2009
ELEKTROTECHNIK AUTOMATION, TELEMATIK GEBÄUDETECHNIK
eco
line P
eco
bus
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com
bi
Trennen Sie noch?
17
Netzteile für Verteiler und Schränke
50
Multifunktionsdrucker
41
Energiedaten für Betriebsoptimierung
60
NIN-Know-how, Leserfragen, Teil 41
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SPS | iQ Plattform | MMI | Frequenzumrichter | Servo/Motion | Roboter
Kraftpaket.
Für Schwergewichte.
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Editorial
ET-Wettbewerb Januar 2009
Holen wir das Beste aus 2009 Liebe Leserin, lieber Leser
Am Ende des Jahres, wenn der Chef noch zu einem Abschlussessen einlädt, kommt natürlich auch seine obligate Rede. Dabei ist üblich, dass der Chef speziell hervorhebt, dass die Erreichung der Ziele nur dank vollem Einsatz aller Mitarbeitenden möglich war und dass er deshalb stolz auf seine Belegschaft sei. Im letzten Jahr könnte es etwa so getönt haben, als der Chef aufstand, mit dem Löffel laut sein Glas erklingen liess und seine Rede mit Pathos in der Stimme begann: «Meine lieben Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, das Jahr 2008 hat hoffnungsvoll begonnen. Leider müssen wir am Ende dieses Jahres feststellen, dass wir trüben Zeiten entgegengehen. Am Horizont der Wirtschaft ziehen düstere Wolken auf und es bleibt uns keine andere Wahl – und ich rede jetzt nicht von mir selbst, – wir müssen den Gürtel enger schnallen. Ich erwarte deshalb von allen Mitarbeitenden Verständnis, dass ...» Schmunzeln erlaubt. Es lässt sich nicht leugnen, die Stimmung ist gedämpft. Die Rezession ist in der Schweiz zwar noch nicht angekommen, doch Vorboten sind durchaus wahrnehmbar. Viele Menschen sind ins Jahr 2009 verunsichert gestartet, um nicht zu sagen mit Angst. Mit Fragen wie «Reisst die Finanzkrise noch die ganze Wirtschaft in den Abgrund?» oder persönlicher: «Wie steht es um meinem Job?» Was wollen wir persönlich in dieser Krise mitnehmen ins Jahr 2009? Drei Vorschläge: Erstens, es wird nicht besser, wenn wir wie gelähmt auf die Krise starren und lamentieren. Machen wir doch einfach das Beste daraus. Zweitens wollen wir es mit Luther halten, der gesagt hat: «Auch wenn ich wüsste, dass morgen die Welt zugrunde geht, würde ich heute noch einen Apfelbaum pflanzen!» Und drittens wollen wir nicht über die Verhältnisse leben nach dem Motto: Nach uns die Sintflut. Sondern kaufen, was wir zahlen können, denn etwas mehr Bescheidenheit täte uns allen gut. Ich wünsche allen unseren Leserinnen und Lesern von Herzen trotz aller Krisenstimmung ein gutes Jahr 2009, das Freude macht.
Raymond Kleger raymond.kleger@elektrotechnik.ch
Was ist auf diesem Bild zu sehen? • Skilift-Antrieb • Automatisches Parkhaussystem • Regalbediengerät in Schokoladenlager Geben Sie Ihre Antwort auf der ET-Website www.elektrotechnik.ch ein und gewinnen Sie einen von drei Gutscheinen à 100 Franken für eine Bestellung bei Conrad Electronic, www.conrad.ch Auflösung des Wettbewerbs ET 12/08: «Ein Standbykiller» war die richtige Antwort. Je einen solchen Standbykiller «Click» (Beschrieb in ET 12/08, Seite 40), gespendet vom EKZ, haben gewonnen: • José Castano, Näfels • Armin Kolly, Brünisried • Rolf Barrer, Fulenbach
Berichtigung: Die in ET 12/08 genannten Gewinner waren nicht wie erwähnt vom Wettbewerb ET 11/08, sondern von dem in ET 10 /08. Die wirklichen Gewinner vom November-Wettbewerb waren: • Björn Joensson, Hitzkirch • Daniel Apera, Bern • Christoph Eugster, Rapperswil
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Fachteil
Editorial
Holen wir das Beste aus 2009
Aktuell Kompakte Zeitrelais Zum Titelbild: Trennen Sie noch? 6 Produkteanzeigen 10 Compact NSX – Schaltgerät der Zukunft 14 Füllstände von Schüttgütern messen 16 Lösungen für Profis 4 6
Monatsthema
17 Stromversorgungen für Verteiler und Schränke 22 Stromversorgungen für alle Fälle
Telematik und Multimedia
50 Multifunktionsdrucker – mit Tinte oder Laser?
Wirtschaft und Verbände Interview
Installations- & Gebäudetechnik
23 Mit einer DC-USV immer sicher versorgt 26 Fachgespräch «Gebäudetechnik 2020»
55 Minergie-Weiterbildung: Der grosse Hebel Portrait
57 Kompetenzzentrum für Energie-Contracting
Automation & Elektronik
30 Die BACnet-Interoperabilitätsregeln (Teil 1) 33 Parkhaussystem für gehobene Ansprüche Licht & Leuchten
35 Licht-Innovationen live erleben
Branchen-News
59 darwin21 lässt Körper sprechen
Aus- und Weiterbildung 60 NIN-Know-how 41 65 Zwischen Hochschul- und Industriewelt
Diverse Rubriken
Maschinen & Geräte
37 Zuverlässige Kleinantriebe für Medizintechnik 40 Weg- und Winkelsensorik: Neues Technikheft vermittelt Praxiswissen Messtechnik & Schutzmassnahmen
41 Energiedaten mit dem Browser visualisieren Modernes 24-VDC-Schaltnetzteil, das mit 90... 240 VAC eine stabile Lastspannung liefert. 44
66 Ausstellungen als Kommunikationsplattform 67 Erfolgreiche Nürnbergermesse 68 Veranstaltungen 70 Stellenanzeiger 71 Impressum 71 Unsere Inserenten 71 Im Text erwähnte Firmen 72 Vorschau
Forschung & Umwelt
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Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Focus
Nur 6,2 mm breite Zeitrelais bieten Platzersparnis von bis zu 70%
Kompakter gehts nicht mehr Trotz Mini-SPS und anderer Kleinsteuerungen werden Zeitrelais aller Art nach wie vor häufig verbaut. Weil der Trend zu immer kompakteren Steuerungen nicht aufzuhalten ist, verblüffen die neuen kompakten Zeitrelais von Phoenix Contact mit Aussenmassen einer Klemme. Zeitrelais sind in den letzten Jahren immer kleiner geworden. Selbst Multifunktionsrelais haben in einem Gehäuse von 22,5 mm Breite Platz. Oftmals genügt jedoch eine einzige Zeitfunktion, z. B. eine Anzugverzögerung, Blink- oder Wischrelaisfunktion. Mit dem neuen MiniaturZeitrelaisprogramm stellt Phoenix Contact eine komplette Produktfamilie singlefunktionaler Zeitrelais im 6,2 mm schmalem Gehäuse vor. Diese Relais lassen sich wie gewöhnliche Klemmen auf der Schiene montieren und sparen im
Schaltschrank bis zu 70% Platz gegenüber herkömmlichen Zeitrelais. Zeiteinstellung an der Front Die Zeiteinstellung erfolgt frontseitig mit einem beschrifteten und hinterleuchteten Rändelrad, womit eine hohe Einstellgenauigkeit erreicht wird. Zum Schutz vor einem unbeabsichtigten Verstellen ist das Rändelrad versenkt angeordnet und lässt sich mit einem Schraubendreher bewegen. Es stehen vier unterschiedliche Funktionen und Zeitbereiche von 0,1 Se-
kunden bis fünf Stunden zur Verfügung. Sie ermöglichen eine individuelle Anpassung an die Applikation. Optimale Visualisierung Die Funktion und der Zeitbereich des Relais können auf der bedruckten Modulfront einfach abgelesen werden. Die Betriebszustände werden durch 2 LEDs komfortabel visualisiert. Klemmenzubehör einsetzbar Die Zeitrelais werden mit 24 VDC versorgt, die ausgangsseitige Signalisierung erfolgt mit einem potenzialfreien Wechselkontakt. Gleiche Potenziale können mit einem Steckbrückensystem, welches im PLC-Relais-Programm von Phoenix Contact erhältlich ist, zeitsparend verbunden werden. Auch der im Zubehörprogramm erhältliche Adapter PLC-V8 lässt sich ohne Einschränkung verwenden und erlaubt so eine schnelle und einfache Verbindung mit der Varioface-Systemverkabelung. Fazit Die neuen kompakten Zeitrelais können für unterschiedliche Zeitfunktionen eingesetzt werden. Der Aufbau von superkompakten Zeitsteuerungen ist möglich. Für einfachste Steuerfunktionen entfällt mitunter der Einsatz einer Kleinsteuerung. Es ergeben sich Kosten- und Zeitvorteile, da keine Programmierung erfor■ derlich ist.
PHOENIX CONTACT AG 8317 Tagelswangen Tel. 052 354 55 55 www.phoenixcontact.ch
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Julien Schreyer, Energy Trader Handel
«Chancen wahrnehmen bedeutet, gründlich zu analysieren und geschickt zu agieren.»
Die Liberalisierung im Strommarkt setzt Impulse frei und eröffnet neue Chancen. Wir verstehen sie als Aufforderung, uns dynamisch weiterzuentwickeln. Dazu sind wir auf engagierte Mitarbeitende angewiesen wie beispielsweise Julien Schreyer. Als Energy Trader agiert er geschickt bei neuen Herausforderungen – und trägt so zur Unternehmensentwicklung bei. Bei der BKW FMB Energie AG sorgen 2500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter heute dafür, dass bei mehr als einer Million Menschen zuverlässig der Strom fliesst. Gehören Sie morgen dazu? Wir freuen uns, wenn Sie mit uns die Zukunft angehen. BKW FMB Energie AG, Human Ressource Management, Telefon 031 330 58 68, info@bkw-fmb.ch, www.bkw-fmb.ch/jobs
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D 01
Im Handumdrehen angeschlossen. 1
Positionieren: Zuverlässige Kontaktierung mit Schneidklemmen (SL)
Zum Titelbild: Trennen Sie noch?
Vorbereiten: Ohne abisolieren einlegen. 16 A: 1… 2.5 mm2 32 A: 2.5 … 6 mm2
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Die Flachkabel-Installationstechnik von Woertz bietet einfache, zeitsparende und wirtschaftliche Lösungen. Die seit Jahren bewährten Systeme entwickeln sich laufend weiter und werden immer neuen Anforderungen gerecht. Woertz bietet fünf Systemlösungen, bestehend aus Flachkabel und Anschlussdosen, an:
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• ecobus combi mit kombinierten Starkstrom- und Busleitungen in einem Kabelmantel, • ecobus power mit fünf Starkstromleitungen, • ecoline mit drei Starkstromleitungen, • ecobus data mit zwei Busleitungen sowie • ecofil i für industrielle Einsatzgebiete. Die Wirtschaftlichkeit der Woertz-Systeme liegt im geringen Montageaufwand und in der einfachen Erweiterbarkeit – jederzeit, an jedem Ort. Auch die Möglichkeit, vorkonfektionierte Bestandteile zu verwenden, hilft Zeit und Geld zu sparen. Zur Kennzeichnung verschiedener Stromkreise können die Kabel auch in verschiedenen Farben geliefert werden. Woertz AG 4132 Muttenz Tel. 061 466 33 33 www.woertz.ch
Verschliessen: Durch Zuschrauben des Hinterteils werden alle 5 Leiter gleichzeitig kontaktiert. Aussenliegende Kabelverschraubung: Zugentlastung und Abdichtung zugleich.
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Auch mit Doppelschrauben erhältlich: 16 A Stecker 32 A Stecker
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kann wahlweise mittels G1/2”oder NPT1/2”-Anschluss montiert werden. Typische Anwendungsgebiete sind die Überwachung von ölisolierten Transformatoren, Hydraulikölen und Ölschmierungen in Wälzlagern.
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rungssektor Profis – jeder auf seinem Terrain. Mit Eplan wird heute ein Grossteil der Produktionslinien geplant; so muss auch das Wissen um die
Technologie schon im Lernstadium vermittelt werden. Hier kommt die schlagkräftige Kompetenz von Festo Didactic ins Spiel. Eplan Software & Service setzt auf diese Kompetenz und gibt Festo Didactic die Exklusivrechte zum Wiederverkauf von Eplan Education. Mit Eplan Education erhalten Bildungsträger nicht nur die gängige Industrie-Software, auch die Installation vor Ort wird durch Eplan-Teams durchgeführt. Dritter und letzter Baustein des gut geschnürten Lernpakets: die Schulung der Dozenten in einem der weltweiten Trainingszentren von Eplan Software & Service. Auf Wunsch bekommt der Bildungsträger Extra-Unterstützung mit dem Software-Service von Eplan, der Hotline und Updates umfasst. Eplan Education beinhaltet netzwerkfähige Klassenraumlizenzen der aktuellen Systeme Eplan Electric
P8, Eplan Fluid und Eplan PPE. Gleich drei Disziplinen im Engineering werden somit voll unterstützt: Elektro-, Fluid- und EMSR-Technik. Alle Systeme sind auf einheitlicher Datenbasis aufgesetzt und kommunizieren ohne Schnittstellen direkt miteinander. Das Eplan-Education-Konzept richtet den Fokus auch auf Schüler, Studenten und Auszubildende. Diese können per Internet-Registrierung eine kostenlose Studentenlizenz anfordern. Mit der auf die Ausbildungszeit befristeten Version lassen sich Labor und Abschlussarbeiten im Bereich Elektro-, Fluid- und EMSR-Technik erstellen.
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Kompakte Steckverbinder mit 600 -V-UL-Zulassung
Der neue Leistungssteckverbinder GIC 2,5 HCV von Phoenix Contact vervollständigt zusammen mit dem Steckverbinder GMSTB 2,5 HCV die Produktfamilie für die 600-V-ULZulassung. Sie zeichnen sich durch ihre platzsparende und kompakte Bauform aus. Aufgrund des High-Voltage-Designs haben die Steckverbinder bereits im Rastermass 7,62 mm die uneingeschränkte 600 -VUL-Zulassung in der Usergroup C (1000 V nach VDE). Somit sind sie insbesondere für den Einsatz im internationalen Markt geeignet. Geräteeingänge können mit dem Steckverbinder GMSTB platzsparend aufgebaut werden, der Geräteausgang wird durch die invertierte Bauweise des Steckverbinders GIC mit Buchsenkontakten zum fingerbe-
rührsicheren Anschluss. Mit diesen Varianten können auch fliegende Kabel-Kabel-Verbindungen und Platine-PlatineVerbindungen umgesetzt werden. Bei einem Anschlussquerschnitt von 2,5 mm² flexibel, beträgt der übertragbare Strom 16 A bei einer Umgebungstemperatur von ca. 60°C. Für kleinere Anschlussquerschnitte und somit kleinere Ströme ist die Strombelastbarkeitskurve zu beachten. Der Leiteranschluss erfolgt per Zughülsenprinzip im Schraubverfahren.
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Die Anson AG entspricht dem wachsenden Bedürfnis an Minergie-, Niedrigenergie- und Passivhäusern mit einem neuen, innovativen und kompletten Sortiment an kompakten Komfortlüftungsgeräten mit Wärmerückgewinnung. Wärmerückgewinnung wird damit in Alt- wie in Neubauten auch für kleinere Einzelräume ohne
Schurter präsentiert die neuen 3-Phasen Netzfilter, Serien FMAC ECO und FMBC ECO. Die kompakten und kostenoptimierten EMV Filter im ECO Design eignen sich für den Einsatz in der Antriebstechnik, im Maschinenbau und
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grossen baulichen Aufwand möglich. Die Geräte haben kleinste Abmessungen und fallen kaum auf. Der in der neuen Broschüre vorgestellte Leistungsbereich der AnsoventSimplex-Reihe reicht von Luftaustausch. 17... 550 m3/h Damit erschlossen werden Anwendungsbereiche für alle aussen liegenden Räumlichkeiten von der Toilette über Wartezimmer bis zu Sportstudios, Klassen- und Schulungsräumen sowie kleineren Schwimmbädern und Werkstätten. Bis zu 75% der Wärmeenergie werden durch die äusserst geräuscharmen und platzsparenden Geräte zurückgewonnen.
Blitzströme zerstörungsfrei abzuleiten und Netzfolgeströme zu unterdrücken, ohne vorgelagerte Überstrom-Schutzeinrichtungen auszulösen, sind Anforderungen an moderne Blitzstromableiter, die die neuen DEHNbloc® Maxi 440 und
760 sicher erfüllen. Sowohl der Aufbau der Schutzbeschaltung als auch das speziell für diese Geräte gestaltete Ableitergehäuse berücksichtigen die Anwendung der Geräte bei hohen Systemspannungen. Ein für alle Anwender entscheidender Vorteil ist die Kompaktheit der Geräte. Die betriebsstromfreie Funktions/Defektanzeige der koordinierten Blitzstromableiter gibt sofort Auskunft über die Betriebsbereitschaft der Geräte.
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Im Bereich der Elektroenergiezähler hat sich mit der Messgeräterichtlinie MID (Measuring Instruments Directive) der EU vieles verändert. Dieser Richtlinie unterstellt sich auch die Schweiz. Elektroenergiezähler gemäss MID dürfen ohne weitere Auflagen installiert werden. Die MID ersetzt in den Bereichen Haushalt, Gewerbe und Leichtindustrie die bisherige Regelung aus nationaler Zulassung und anschliessender Eichung. In der MID werden die Aspekte wie: • das Inverkehrbringen der Messgeräte
• die technischen Anforderungen (Normenreihen DIN EN 50470-1/-3) • die Konformitätsbewertungsverfahren • die Kennzeichnung der Messgeräte • die Marktaufsicht geregelt. Die Nacheichung, Eichgültigkeit und Gebühren werden nach wie vor nach Landesrecht gehandhabt. Elko ist ein Anbieter der ersten Stunde von Zählern, die MID erfüllen. Zähler von Elko können ohne weitere Auflagen im Haushalt und Gewerbe installiert werden.
Der DIZ ist ein digitaler Einfach/Doppeltarif-Elektroenergiezähler zur Messung von positiver Wirkenergie in 4-Leiter-Netzen. Die Tarifumschaltung erfolgt über einen externen Steuereingang (230 V). Der DIZ wird vornehmlich für die Energiedatenerfassung in der Gebäudetechnik, im Industrie- und im Schaltanlagenbau und im Energieversorgerbereich eingesetzt. Mit einer Breite von nur 6TE passen die DIZ auch in jede noch so kleine Verteilung. Die Zähler der Baureihe DIZ haben ein multifunktionales LCDDisplay. Auf dem Display werden folgende Werte angezeigt: • kWh-Energie-Tarif 1 und 2 • Leistung pro Phase • dreiphasige Leistung • Strom pro Phase • Spannung pro Phase Der DIZ ist ein Zähler von höchster Präzision in der Genauigkeitslasse B gemäss IEC 62053-21. Der Ansprechstrom
beim direktmessenden Zähler von 20 mA und bei Wandlermessung von 2 mA im Sekundärkreis ist äusserst gering. DIZ gilt als der empfindlichste Zähler für DIN-Schienenmontage. DIZ-Zähler verfügen über einen hochbelastbaren Impulsausgang. Alle DIZ sind optional mit M-BUS- oder LON-BUS-Schnittstelle lieferbar. Der DIZ in Wandlerausführung verfügt über ein einstellbares Wandlerverhältnis zur Erfassung des tatsächlichen Energieverbrauchs. Für die Einstellung der Wandlerdaten sowie der M-Bus- oder LONBus-Parameter wird keine Software benötigt, sie erfolgen über die Bedientaste am Gerät.
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DIZ-D6… der Intelligente Zähler
Highlight
Wachablösung nach mehr als 20 Millionen verkauften Schaltgeräten
Compact NSX – Schaltgerät der Zukunft Als vor 15 Jahren der Leistungsschalter Compact NS von Merlin Gerin entwickelt wurde, war der riesige Erfolg nicht absehbar. Noch heute gilt dieses Gerät als der Standard auf dem Markt. Der Nachfolgetyp Compact NSX brilliert zusätzlich durch optimale Mess- und Schutzfunktionen und spart dadurch erhebliche Investitionen. Vor 15 Jahren war der Compact NS ein Produkt, das seiner Zeit deutlich voraus war. Heute, mehr als 20 Millionen Stück später, gilt der Compact NS immer noch als einer der modernsten Leistungsschalter. Für Experten gibt es bis heute kein zweites Produkt, welches mit dem NS vergleichbar ist, und zwar aus unterschiedlichen Gründen. Zu nennen sind unter anderem: Die Montage des Leistungsschalters ist denkbar einfach. Zuverlässigkeit, Robustheit, Modularität und Selektivität des Geräts sind unerreicht. Hinzu kommt eine ausgesprochen einfache Parametrierung. Trotzdem ist es an der Zeit, diesen bewährten Leistungsschalter zukünftigen Marktbedürfnissen anzupassen.
Compact NSX im Überblick • 1:1 austauschbar mit dem Compact NS • Standardauslöser TMD weiterhin im Programm • Grundschalter und Auslöser können lose geliefert werden • ab 16 A: Messung der Betriebsdaten • Strom (I) • Spannung (U) • Wirkleistung (P) • Blindleistung (Q) • Scheinleistung (S) • Wirkungsgrad (cos ) • Frequenz (f) • Oberschwingung (THD) • Plug & Play-Kommunikation • erweiterte Schutzfunktionen (Anlagen- und Motorschutz) • erhöhte Selektivität
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Bewährtes bleibt Die einmaligen Merkmale der Leistungsschaltergeneration Compact NS werden beim Nachfolgetyp «Compact NSX» beibehalten. Der innovative und intelligente Leistungsschaltertyp Compact NSX ersetzt durch seine Multifunktionalität eine Vielzahl konventioneller Überwachungsgeräte wie Amperemeter, Voltmeter und Wattmeter. Kombiniert mit einem Energiedatenmanagement werden alle Funktionen wie Steuerung, Überwachung, Diagnose und lokale Archivierung mittels Web-Server über integrierte HTML-Webseiten angeboten. Es lassen sich Lastoptimierungen erzielen durch die optimale Ansteuerung von Verbrauchern und vorbeugende Wartungen einleiten. Dem Wartungspersonal wird zudem eine genaue Fehleranalyse ermöglicht und Stillstandzeiten werden so gering wie möglich gehalten. Anlagenmanagement Der Einsatz eines Energiemanagements ist bei stetig steigenden Energiekosten die Grundlage für das wirtschaftliche Betreiben von elektrischen Anlagen. Durch die Betriebsdatenmessung werden Voraussetzungen geschaffen für Betriebskontinuität und Energieeffizienz. Deshalb macht der Compact NSX den Unterschied aus. Er ist nicht nur ein ausgezeichnetes Schutzund Schaltgerät, sondern auch ein Hochleistungsmessgerät, welches sich zur Anlagenüberwachung und -verwaltung eignet. Der Leistungsschalter Compact NSX schafft die Voraussetzungen, um in Gebäuden und der Industrie:
• steigende Energiekosten • ungeplante Anlagenstillstände • Oberschwingungen • Wirkungsgrad • Blindleistung in den Griff zu bekommen. Neu und «alt» nebeneinander Die Inbetriebnahme des Compact NSX ist ebenso einfach wie jene des Compact NS. Installation und Anschlüsse sind identisch: Die Abmessungen bleiben auch für neue Projekte gültig. Der Compact NSX fasst alle Innovationen der vorhergehenden Generationen zusammen, besonders das Prinzip der rotoaktiven Unterbrechung, das dem Leistungsschalter ein sehr hohes Abschaltvermögen bei kompakten Abmessungen sowie ein hervorragendes Strombegrenzungsvermögen und eine hohe Lebensdauer verleiht. Die ausgezeichnete Strombegrenzung wirkt sich positiv aus auf die gesamten neuen Leistungsniveaus, wodurch neue Anwendungsgebiete entstehen. In den Compact NSX integriert ist die neue Wandlergeneration, die aus einer Kombination aus «Eisenkern»-Wandlern für die Spannungsversorgung der elektronischen Auslösesysteme und «Luft»-Wandlern (Rogowski-Spulen) für die Messung besteht. Aufgrund der separaten Stromkreise werden die Schutzsysteme durch die Messfunktionen keineswegs beeinträchtigt. Die Schutzfunktionen werden von elektronischen ASIC-Komponenten unabhängig von der Messfunktion verwaltet, die äusserst störfest sind. Zugang zu Informationen Die bedeutendste Innovation des Compact NSX besteht in der Integration sowohl der Mess- als auch der Kommunikationsfunktionen, und zwar von den niedrigsten Bemessungsstromwerten (16 A) aufwärts. Im Schaltschrank führt dies zu einer erheblichen Platzersparnis. Der Benutzer kann auf die ge-
Highlight 1 1 Die neue Familie Compact NSX, voll kompatibel zum Vorgänger NS. 2 Leistungsschalter Compact NSX mit Front-Display-Modul FDM121.
wünschten Parameter und Einstellungen direkt zugreifen. Die Einstellungen erfolgen intuitiv und werden am Display des Auslösesystems in Ampere angezeigt. Die verschiedenen Anzeigen des Leistungsschalters, am Schaltschrank (Front Display Modul 96 x 96 mm) oder über das Kommunikationssystem ermöglichen den Zugang zu den wichtigsten elektrischen Daten: I, U, P, Q, S, cos(phi), f, THD, einer Vier-Quadranten-Messung und weiteren bedarfsabhängigen Wartungsdaten wie Kontaktverschleiss, Lastprofil, Ereignisprotokolle mit Zeitstempel und anderem mehr. Die wichtigsten Messdaten (Einstellungen, momentane Strombelastung, Phasenbelastung etc.) sind auf dem integrierten Display des Auslösesystems direkt verfügbar. Das einzigartige benutzerfreundliche Schaltschrank-Display mit der intuitiven Navigation ist einfach zu lesen und ermöglicht einen schnellen Zugang zu detaillierten Informationen. Das FDM121-Display (96 x 96 mm) ist mit dem Leistungsschalter über ein einfaches Kabel mit RJ45-Anschluss verbunden. Es ist keine weitere kundenspezifische Anpassung oder Konfiguration erforderlich, da es sich um ein
«Plug & Play»-Gerät handelt. Einfacher geht es nicht! Eigenschaften im Detail Das Front-Display-Modul hat die Abmessungen: 96 x 96 x 30 und verblüfft durch die sehr niedrige Einbautiefe. Es verfügt über eine digitale und grafische Messwertanzeige der Betriebsdaten, eine intuitive Bedienung, 24-VDC-Versorgung durch Klemmenleiste oder über RJ45-Stecker. Eine Programmierung ist nicht erforderlich. Alle Compact-NSX-Leistungsschalter können über eine vorverdrahtete Anschlusstechnik mit einem Modbus-Interfacemodul (IFM) ausgerüstet werden. Betriebsstörungen werden frühzeitig erkannt, erfasst und von Compact-NSX gemeldet. Durch qualifizierte Alarme lassen sich die Störmeldungen differenzieren. So ist es einfach zu unterscheiden, ob der Soforteinsatz eines Technikers notwendig oder die Aufnahme in den Wartungsplan ausreichend ist. Die Alarmierung kann z. B. per SMS, EMail oder Fax zu einer Alarmzentrale bzw. zu den entsprechenden Verantwortlichen erfolgen. In Verbindung mit der Überwachungssoftware ION-E von Schneider Electric liefert der Leis-
2 tungsschalter dem Benutzer eine Vielfalt an Parameter und Tools, die eine Anlagenüberwachung ausserordentlich vereinfachen. Fazit Der neue Leistungsschalter Compact NSX übernimmt die legendären Eigenschaften des NS, der über 20 Millionen Mal verkauft wurde. Der NSX ist mit neuen Mess- und Schutzfunktionen ausgerüstet, verfügt über ein absetzbares Grafikdisplay und vielfältige Kommunikationsmöglichkeiten. Es steht nichts im Wege, die Erfolgsgeschichte ■ des «Alten» zu wiederholen.
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Eigene Position stärken
Die Optimierung der Prozesskosten betrifft jedes Unternehmen in jedem Bereich. Um eine Kostenersparnis in einem Projekt bewirken zu können, sind die folgenden Massnahmen, die durch BETAsolution ® getroffen werden, zu beachten: Ein Projekt besteht in der Regel aus Personal- und Materialkosten.
Eine wirkungsvolle Projektkostenersparnis über die Materialkosten wird langfristig nicht der richtige Ansatz sein. Die Mengenrabatte der Handelsprodukte sind in der Regel ausgereizt und können nicht mehr viel zu einem besseren Betriebsergebnis beitragen. Bei den Personalkosten sieht dies aber anders
aus. Je effizienter der Arbeitsprozess durchlaufen wird, desto höher wird der Betriebsgewinn ausfallen. Diese Effizienz kann mit einer «Industrialisierung der Ablaufprozesse», einem Lösungsansatz von BETAsolution ®, bewerkstelligt werden, diese «Industrialisierung der Ablaufprozesse» muss aber be-
reits im Vorprojekt sorgfältig geplant werden. Eine Untersuchung der Kostenstruktur im Wohnungsbau zeigt, dass die produktionstechnisch bedingten Kosten (Löhne, Geräteeinsatz und Bauverfahren) ca. 50% der Baukosten betragen und durch die Industrialisierung der Herstellprozesse beeinflussbar sind. Diese kostenrelevante Tatsache kann auch auf die Elektrobranche übertragen werden. Einspar- bzw. Effizienzpotenziale sind in diesem Kostenblock stets vorhanden. Diese effizienten und Kosten reduzierenden Lösungen können mit der Dienstleistung BETAsolution ® erreicht werden.
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ILC 170 ETH 2TX – mehr Kommunikation und steckbarer Parametrierungsspeicher
Die hochmodulare Steuerungsfamilie der Inline Controller von Phoenix Contact ist mit dem ILC 170 ETH 2TX um eine leistungsfähige Kleinsteuerung ergänzt worden. Mit dieser Steuerung wird der mögliche Einsatzbereich der Inline
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Controller hin zu kleinen Anwendungen erweitert, in denen eine komplexe Ethernet-Infrastruktur und ein steckbarer Parametrierungsspeicher gefordert sind. Über seine beiden integrierten Ethernet-Schnittstellen lässt sie sich mit der Auto-
matisierungssoftware PC WorX nach IEC 61131 parametrieren und programmieren, tauscht parallel Daten mit OPC-Servern aus und kommuniziert mit TCP/IP-fähigen Teilnehmern. Ausserdem ist es durch die auf dem Gerät vorhandenen Ethernet-Schnittstellen möglich, ohne zusätzliche Switches oder Hubs, eine lineare Netzwerkstruktur auf Maschinenebene zu schaffen und so den Verkabelungsaufwand deutlich zu reduzieren. Ein weiteres Feature ist der steckbare Parametrierungsspeicher, der einen einfachen Wechsel der Anlagenapplikation oder der Rezepturdaten erlaubt. Durch die direkte Integration in das Automatisierungssystem «Inline» kann die Kleinsteuerung hochmodular an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden.
Die Steuerungsfamilie der Inline Controller deckt ein breites Leistungsspektrum ab. Von der Einstiegsvariante bis zur Highend-Steuerung kann der Anwender die für seine Applikation passende Steuerung finden. In dem Portfolio kann er zwischen Steuerungen mit unterschiedlicher Rechenleistung, mit oder ohne Profinet IO-Controller und unter verschiedenen Zulassungen, z. B. für maritime Applikationen, wählen.
PHOENIX CONTACT AG Zürcherstrasse 22 8317 Tagelswangen Tel. 052 354 55 55 Fax 052 354 56 99 infoswiss@phoenixcontact.com www.phoenixcontact.ch
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Der tebis-Schaltausgang IP55 hat zwei Kontakte zur Ansteuerung von Rollläden oder auch zwei Verbrauchern wie Licht oder andere Lasten bis 16 A. Durch die hohe Schutzart IP55 eignet sich das Gerät ideal für
den Aussenbereich. Dieser Schutz prädestiniert das Gerät für den Einsatz an Orten wie Storenkästen. Ausserdem ist das Gerät gegen Temperaturschwankungen relativ unempfindlich. Es erlaubt einen Einsatz bis –10° C. Der Schaltzustand wird über LEDs angezeigt. Zur Auswahl stehen Auf/ Ab-, Schrittschalt- und Zeitfunktionen. Hager Tehalit AG 8153 Rümlang 3063 Ittigen-Bern infoch@hager.com www.hager-tehalit.ch
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Highspeed im Schaltschrankbau
Viele Prozessschritte im Schaltschrankbau können entfallen, wenn die Serviceleistungen des Rittal-Modifikations-Centers (ModCenter) in Anspruch genommen werden. Kunden erhalten mechanisch komplett bearbeitete und vormontierte Gehäuse und Schaltschränke. Dabei wird ein optimierter durchgängiger Prozess von der Projektierung über die Fertigung bis zur Montage des Schaltschranks unterstützt. Eplan Cabinet sichert die Durchgängigkeit der Daten. Die Software für professionelles Schaltschrank-Layout übernimmt die relevanten elektrotechnischen Projektdaten direkt
aus Eplan Electric P8, der benachbarten CAE-Lösung. So schaffen die beiden Systeme der Eplan-Plattform die Verbindung zwischen Stromlaufplan und Layout. Das Rittal-ModCenter verarbeitet die Daten aus Eplan Cabinet weiter. Integrierte Direktschnittstellen zu gängigen Fertigungssystemen ermöglichen die Ansteuerung der verschiedenen NC-gestützten Maschinen für die mechanische Bearbeitung.
Infographics AG 8105 Regensdorf Tel. 044 870 99 07 www.infographics.ch
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Erfahrungen und Anforderungen der Anwender sprechen für die Mikrowellenmesstechnik
Highlight
Füllstände von Schüttgütern messen Zuverlässigkeit, lange Lebensdauer und einfache Wartung werden von Kunden gefordert. Dank spezieller Radartechnik haben die Sensoren von Vega andere Verfahren vom Markt gedrängt. Selbst vom Preis her überzeugen die neuen Radarsensoren und weisen andere Techniken auf die Ersatzbank. Das Anwendungsgebiet der Radarmesstechnik war bis vor vier Jahren nahezu ausschliesslich für Flüssigkeitsanwendungen konzipiert. Nur wenige Anwendungen im Schüttgutbereich waren mit dieser Technik überhaupt lösbar. Zu dieser Zeit entwickelte Vega, Marktführer in der Radartechnologie, ein Füllstandmessgerät, das den Markt revolutionieren sollte: den Vega Puls 68. Basierend auf dem Messprinzip Pulsradar wurde er mit allem ausgestattet, was für die Füllstandmessung in Schüttgütern erforderlich ist. Neben der für Schüttgüter optimierten Auswertung und der deutlich erhöhten Messdynamik bringt Vega Puls 68 auch alle mechanischen Voraussetzungen mit, um in diesem Markt zu bestehen. Vier Jahre nach der Marktein-
führung zeigt der Füllstandmarkt ein komplett anderes Gesicht. Radar und Geführte Mikrowelle haben sich aufgrund der vielen positiven Erfahrungsberichte in Schüttgütern etabliert und sind zu einer festen Grösse geworden. Techniken bei Füllstandsmessung Die Höhe des Pegels von Schüttgütern in einem Silo lässt sich auf verschiedene Weise erfassen. Kapazitiv: Hier bildet die metallische Messsonde mit dem Behälter einen elektrischen Kondensator, dessen Kapazität ausgewertet wird. Das ansteigende Schüttgut lässt die Kapazität steigen. Nachteilig ist, dass die Art des Schüttguts und auch dessen Feuchtigkeits-
gehalt einen erheblichen Einfluss auf Genauigkeit haben. Problematisch ist auch die Erstjustierung, hier muss ein Abgleich bei vollem Silo erfolgen. Ultraschall: Problematisch ist hier Staub im Silo, dieser kann so dämpfend wirken, dass kein Signal mehr empfangen wird. Je steiler ein Schüttkegel ausgebildet und je feiner das Schüttgut selbst ist, umso weniger Schall wird in Richtung des Sensors zurückreflektiert. Zudem haben Temperatur, Druck und Gaszusammensetzung einen direkten Einfluss auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle und somit auf die Genauigkeit der Messung. Geführte Mikrowelle (TDR): Diese hat bereits vor etwa zehn Jahren ihren unvergleichlichen Siegeszug in Anwendungen der Schüttgutindustrie angetreten. Sie ist universell einsetzbar und sehr einfach in Betrieb zu nehmen. Doch die Grenzen für die Einsetzbarkeit dieser Technologie sind klar gezogen. Da das Messseil immer mit dem Füllgut in Berührung steht, macht der Einsatz nur dort Sinn, wo eine ausreichende Standzeit der Mechanik gegeben ist. Für Schüttgüter, die keine zu hohen mechanischen Belastungen auf die Messsonden ausüben, sind solche Sensoren ideal. Doch abrasive Schüttgüter oder sehr hohe Silos setzen dieser Technik Grenzen. Puls-Radarsensoren: Radarmikrowellen sind elektromagnetische Wellen. Puls-Radarsensoren von Vega senden Mikrowellenpulse aus, die
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1 Vega Puls 68: Modernster Radarsensor für Schüttgüter: Zuverlässig, keine Abnützung, einfachste Wartung. 2 Links Vegawave, rechts Vegavip, beides Sensoren zur Sicherung vor Überfüllung oder Entleerung eines Silos.
Grenzschalter Als Überlaufschutz oder Leermelder eingesetzt fällt den Grenzschaltern meist eine wichtigere Aufgabe zu als der kontinuierlichen Füllstandmessung. Anders als in Flüssigkeitsanwendungen geht es hier zwar weitaus seltener um den Personenschutz. Doch ein überfülltes Silo kann einen grossen Arbeitsaufwand, ein leer gefahrenes Silo sogar Produktionsausfall bedeuten. Nicht zuletzt darum ist es vielen Anwendern sehr wichtig neben der kontinuierlichen Füllstandmessung einen im Messprinzip diversitären Grenzschalter einzusetzen. Drehflügelmelder sind rein mechanisch arbeitende Sensoren. Ein über eine Welle umlaufender Flügel wird durch das Schüttgut blockiert wodurch der Antriebsmotor im Sensorgehäuse auf einen Kontakt verdreht wird. Vorteil dieses Prinzips ist, dass zur Inbetriebnahme kein Medium
Highlight
von der Schüttoberfläche reflektiert werden. Das reflektierte Signal wird vom Sensor wieder erfasst und aus der Laufzeit des Radarpulses lässt sich die Distanz vom Sensor zur Schüttgutoberfläche im Silo berechnen. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Mikrowellenpulse beträgt 300 000 km/s wie beim Licht. Die umgebende Atmosphäre hat nahezu keinen Einfluss auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit. Die emittierte Leistung liegt im Milliwattbereich und ist somit harmlos gegenüber Mensch, Umwelt und letztlich für das Schüttgut selbst. Aus diesem Grund lassen sich bei Mikrowellensensoren von Vega über zwei Signalleitungen gleichzeitig die Stromversorgung realisieren und das Messsignal übertragen (loop powered, 4...20-mA-Schnittstelle) und das für Messbereiche von bis zu 70 m. Zwar gilt auch bei Radarwellen das Reflexionsgesetz. Aber für die sehr kleinen Wellenlängen der Mikrowelle im Vergleich zur Schallwelle, reflektiert selbst eine sehr fein strukturierte, schräge Oberfläche noch genügend Energie zum Sensor zurück um das Signal zuverlässig auszuwerten. Auch Staub behindert die Mikrowelle nicht in ihrer Ausbreitung. Damit ist eine Messung während der Befüllung eines Silos immer gegeben. Die Projektierung für solche Geräte fällt ungleich einfacher aus, da es im Vorfeld deutlich weniger Fragen zu klären gilt. Damit steigt naturgemäss auch die Sicherheit, dass das eingesetzte Verfahren dann in der Anwendung auch das gewünschte Resultat bietet.
Verschiedene Füllstandmessprinzipien mit ihren Eigenschaften. Radar ist klar das universellste Messprinzip.
benötigt wird und die Projektierung relativ einfach ist. Der Drehflügelmelder ist aber auf Grund der stetigen Bewegung und des mechanischen Aufbau einem gewissen Eigenverschleiss ausgesetzt. Es ist auch nicht möglich, den Sensor selbst zu überwachen. Ist der Flügel abkorrodiert oder aus anderen Gründen nicht mehr am Ende der rotierenden Welle vorhanden, wird kein Alarm ausgelöst und das Gerät auch nicht in den sicherer Zustand geführt. Anhaftungen bzw. Anbackungen können den Drehflügelmelder zudem stören. Kapazitive Grenzstandsensoren arbeiten vom Prinzip her wie die kontinuierlichen Messsonden. Es wird allerdings nicht die kontinuierliche Kapazitätsänderung ausgewertet, sondern eine Schwelle überwacht. Das macht die Grenzstandsensoren nicht so abhängig von wechselnden Schüttguteigenschaften. Dennoch müssen die meisten Sensoren in der Anwendung mit dem Schüttgut angefahren werden, was bei der Inbetriebnahme relativ aufwendig ist. Ein absoluter Vorteil der kapazitiven Messsonden ist die Robustheit. Diese Eigenschaft macht sie in vielen Fällen unentbehrlich und unschlagbar. Ausserdem haben selbst starke Anhaftungen bzw. Anbackungen meist keinen Einfluss auf die Funktion. Darauf begründet sich auch das durchschnittliche Wachstum dieses Messprinzips. Vibrationsgrenzschalter funktionieren mittels Piezotechnik. Das Sensorelement wird zur Schwingung angeregt. Wird diese Schwingung durch das Schüttgut bedämpft, wird der Schaltbe-
fehl ausgegeben. Auf Grund der geringen Amplitude der Schwingung können die Sensoren als statisches Messprinzip betrachtet werden. Sie arbeiten in Schüttgütern aller Dichtebereiche absolut zuverlässig. Wie der Drehflüelmelder benötigen diese Grenzschalter in der Regel keinen Abgleich mit dem Medium. Vibrationsgrenzschalter sind in zwei mechanischen Ausführungen auf dem Markt präsent: Schwingstab und Schwinggabel. Bei Vegavib und Vegawave ist das Sensorelement komplett überwacht. Alle äusseren Einflüsse, die sich auf die sichere Funktion auswirken, werden detektiert. Fazit Anwender haben die deutlichen Vorteile der Mikrowellen-Messtechnik erkannt und schätzen gelernt. Die Radarsensoren von Vega, die Füllstände nach der PulsLaufzeitmessung erfassen, sind äusserst betriebssicher, langzeitstabil und vermögen selbst vom Preis her mit anderen Verfahren zu konkurrieren. Auch bei der Grenzstanderfassung setzen Anwender vermehrt auf Zuverlässigkeit und Sicherheit. Die vollständig überwachten Vibrationsgrenzschalter von Vega verhindern zuverlässig ein Überfüllen oder vollstän■ diges Entleeren eines Silos.
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Highlight
Die Messe EasyFairs Maintenance in Zürich am 11./12. 2. 2009 ist auch für Elektroinstallateure interessant
Lösungen für Profis Würth bietet seit 1962 in der Schweiz innovative Produkte für Profis – rund 600 Mitarbeitende sorgen für Kundenzufriedenheit. An der EasyFairs-MaintenanceMesse in Zürich stellt Würth in der Halle 5 am Stand F:09 interessante Produkte für das Handling von Kleinteilen aus. Elektroinstallateure, die Wert auf guten Service bieten, finden hier interessante Produkte. In den letzten Jahren hat Würth seine Aktivitäten im Bereich Maintenance verstärkt. Hochwertige Produkte, ServiceDienstleistungen und die Gewissheit, bei Würth alles aus einer Hand erhalten zu können, überzeugen kleine genauso wie mittlere und grosse Unternehmen. Dieser Systemgedanke steht am Würth Stand an der EasyFairs Maintenance in Zürich denn auch im Fokus. Riesiges Programm an Kleinteilen Das Programm von Würth umfasst über 35 000 Teile und Abmessungen. Wenn es um Schrauben, Schraubenzubehör, Dübel, chemisch-technische Produkte, Werkzeuge, Maschinen, Installationsmaterial, Arbeitsschutz, Fahrzeugeinrichtungen und C-Teile-Management geht, ist Würth der richtige Ansprechpartner. Würth liefert an alle, die handwerklich tätig sind – vom Einmannbetrieb bis zur Grossindustrie. Jeden Tag verlassen 1500 Pakete das Zentrallager in Arlesheim, Tendenz steigend. Mit professioneller Qualität und kundenorientiertem Service wird die Marktstellung weiter ausgebaut.
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Stromversorgungen für Verteiler und Schränke Für Industriesteuerungen, aber auch Raumautomationssysteme werden Netzteile mit 24 VDC gebraucht. Vermehrt kommen dabei Schaltnetzteile zum Einsatz. Dieser Beitrag zeigt die Funktionsweise verschiedenster Netzteile, ihre Vor- und Nachteile und auf was es in der Praxis zu achten gilt. Raymond Kleger Bei Industriesteuerungen kommt zur Hauptsache als Speisespannung 24 VDC zur Anwendung. Auch bei Gebäudeund Raumautomationssystemen liegt die Versorgungsspannung bei 24 ... 28 VDC. Der Grund für die Kleinspannung ist schnell gefunden: Der Einsatz von Betriebsmitteln, seien dies Sensoren oder Aktoren, ist viel ungefährlicher mit Kleinspannung. Sensoren lassen sich durch die geringen Isolationsabstände wesentlich kleiner bauen als bei 230 V. Bei einem Taster im Gebäudebereich sind in einer Einerdose 2 Taster/Schalter von 230 V möglich, bei Kleinspannung hingegen bis zu 8 Taster. Weiter stellt sich die Frage, weshalb in der Regel mit Gleichspannung und nicht mit Wechselspannung gearbeitet
wird. Grund: Steuerelektronik arbeitet mit Gleichspannung, dabei ist meistens der Minus mit Erdpotenzial verbunden. Die Ausgangsspannung der Stromversorgung kann oftmals um ±10% durch Einstellung verändert werden, damit sich z. B. Spannungsabfälle auf der Leitung kompensieren lassen. Zu klären ist auch immer, ob die Verbraucher eine stabilisierte Ausgangsspannung verlangen oder ob eine Welligkeit von 10% zulässig ist. Wird die Stromversorgung in ein Gerät oder eine Maschine mit weltweitem Einsatz eingebaut, kommt heute ein Netzgerät mit Weitbereichseingang von 90...250 V/50... 60 Hz zur Anwendung. Weshalb haben auch bei Raumautomationssystemen Schaltnetzteile die herkömmlichen Netzteile verdrängt? Zu diesen und weiteren Themen nimmt dieser Beitrag Stellung.
Modernes 24-VDC-Schaltnetzteil, das mit 90...240 VAC eine stabile Lastspannung liefert.
Wie kommt man zu 24 VDC? Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie man zu einer Gleichspannung von 24 V aus der Netzspannung gelangt. Netztransformator unstabilisiert Die herkömmliche Methode besteht darin, dass die Netzspannung über einen Transformator galvanisch von der Sekundärseite getrennt wird (Bild 1). Die Wechselspannung auf der Sekundärseite wird über einen Grätzgleichrichter geführt und dabei wird die pulsierende Gleichspannung mit einem Kondensator geglättet. Der Kondensator hat die Aufgabe, die Lücken zwischen den einzelnen Sinushalbwellen zu überbrücken und die Verbraucher mit Energie zu versorgen. Für einfachere Anwendungen genügt diese Technik durchaus und sie kommt auch heute noch zur Anwendung. Wo liegen die Nachteile? Zwischen Leerlauf und Volllast ist ein Spannungseinbruch von bis zu 20% möglich. Der Einbruch ist am geringsten, wenn ein Ringkerntrafo zur Anwendung gelangt. Doch der Ringkerntrafo hat den Nachteil, dass er den stark nicht sinusförmigen Sekundärstrom auf die Primärseite überträgt, und da verletzt man die EMVBestimmungen ab einer bestimmten Leistung. Dies mag einzelne Leser verwundern, dass mit einem Trafo, Gleichrichter und Kondensator gravierende Netzrückwirkungen erzeugt werden können. Das liegt am stark nicht sinusförmigen Strom. Der Trafo liefert nur Strom, wenn der Kondensator geladen wird. Je grösser dieser Kondensator gemacht wird, desto geringer ist die Welligkeit der Gleichspannung, aber desto schmaler werden die Strompulse und damit umso gravierender die Oberwellen auf das Netz. Der Ringkerntrafo hat noch einen weiteren Nachteil, er erreicht im ungünstigen Fall Einschaltströme bis zum 30-fachen Nennstrom, weil sein Eisenkern ohne Luftspalt schnell in Sättigung gerät. Ein «weicher» Trafo anstelle des «harten» Ring-
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Monatsthema
Technik bei Netzteilen – Schaltnetzteile verdrängen ungeregelte Netzteile und bringen viele Vorteile
Monatsthema
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3 1 Konventionelles ungeregeltes Netzteil für 24 VDC; Ausgangsspannung hat Welligkeit. 2 Prinzip eines geregelten Netzteils mit Längsregler; präzis geregelte Ausgangsspannung. 3 Primär getaktetes Schaltnetzteil, Einsatz bei Steckernetzteilen von Handys.
kerntrafo verursacht kleinere Einschaltströme. Dieser hat jedoch den Nachteil, dass die Leerlaufspannung deutlich höher ist als die Nennspannung. Sensorhersteller erlauben meistens eine Welligkeit in der Speisespannung von bis zu 10% und damit können unstabilisierte Netzteile zum Einsatz gelangen. Bei grösseren Leistungen stehen Dreiphasentransformatoren zusammen mit einem Dreiphasen-Grätzgleichrichter im Einsatz. Diese Technik hat den Vorteil, dass auch ohne Kondensator die Welligkeit am Ausgang gering ist. Grundsätzlich haben Stromversorgungen mit Trafos neben der grossen Schwankung der Ausgangsspannung den Nachteil, dass der Kurzschlussstrom sehr hohe Werte annimmt. Dieser kann problemlos das Zehnfache des Nennstroms übersteigen und damit kann es für gewisse Schaltelemente problematisch werden; die Kontakte verschweissen im Kurzschlussfall. Abhilfe schaffen hier nur elektronische Strombegrenzungen, die
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aber teuer sind. Schmelzsicherungen helfen nur bedingt, vor allem wenn träge eingesetzt werden. Netztransformator stabilisiert Heikle Verbraucher, z. B. präzise Sensoren, verlangen eine stabilisierte Gleichspannung. Die Welligkeit darf höchstens im Millivoltbereich liegen und nicht im Voltbereich. Bild 2 zeigt das Prinzip zur Regelung der Ausgangsspannung mit einem Transistor. Die unstabilisierte Gleichspannung kommt über den Widerstand auf die Zenerdiode. Diese hat die Eigenschaft, dass die Spannung über ihr recht konstant ist, man spricht von der Zenerspannung. Der Hauptstrom fliesst über den Transistor vom Kollektor (C) zum Emmitor (E). Dabei ist die Ausgangsspannung um zirka 0,7 V geringer als die Zenerspannung. Bei diesem primitiven Prinzipregler muss die Spannung vor dem Transistor mindestens 3 V grösser sein als die Ausgangsspannung.
Schon diese Tatsache zeigt, dass der Wirkungsgrad dürftig ausfällt. Die Qualität dieser primitiven Regelung, also die Fähigkeit, Eingangsspannungsschwankungen und Laststromänderungen aufzufangen, ist ebenfalls dürftig. Deshalb gibt es natürlich bessere Schaltungen. Diese haben ausgezeichnete Regeleigenschaften und können die Ausgangsspannung präzise regeln. Doch der Wirkungsgrad bleibt auch bei wesentlich aufwendigeren Schaltungen schlecht. Man spricht hier von Längsreglern, weil die Lastspannung dadurch geregelt wird, dass über dem Stelltransistor die Differenz von Ausgangs- zu Eingangsspannung verheizt wird. Vor allem wenn die Netzspannung stark schwankt, was in vielen Ländern der Fall ist, muss der Regler so ausgelegt werden, dass die Sekundärspannung beim Trafo auch bei tiefster Netzspannung noch ausreicht, damit der Regler die verlangte Ausgangsspannung halten kann. Bei zu hoher Netzspannung steigen dann die Verluste im Netzteil stark an, weil jetzt über dem Regler eine hohe Spannung abfällt. Sogenannte Längsregler gibt es als Ein-Chip-Lösung, wobei bei gewissen Typen auch die Höhe des maximalen Laststroms eingestellt werden kann. Bei grösseren Lastströmen entstehen sehr hohe Verlustleistungen, weil der Wirkungsgrad bei einem 24-V-Netzteil im schlechtesten Fall kaum mehr als 60% erreicht. Bei modernsten Schaltnetzteilen liegt der Wirkungsgrad im Bereich von 95% bei Nennstrom. Schaltnetzteil Bei primär getakteten Schaltnetzteilen kommt kein 50-Hz-Trafo zum Einsatz, sondern ein Hochfrequenztrafo. Die Trafogrösse zusammen mit Kondensatoren hängt direkt von der Frequenz ab; je höher die Frequenz, desto kleiner werden die Bauteile. Damit der Einsatz eines Hochfrequenztrafo möglich ist, muss die 50-Hz-Netzspannung zuerst in eine Gleichspannung und diese dann in eine Hochfrequenz umgeformt werden, bevor diese über den Transformator in Kleinspannung verwandelt werden kann. Das Prinzip eines ganz einfachen Schaltnetzteils für Leistungen bis maximal 300 VA zeigt Bild 3. Die Eingangsspannung führt zuerst über ein Filter mit Überspannungsschutz auf einen Grätzgleichrichter mit nachgeschaltetem Kondensator, auf Letzterem entsteht bei 230 VAC eine Gleichspannung von zirka 325 VDC. Ein elektronischer Schalter in Form eines Transistors verwandelt die 325 VDC in Rechteck-Wechselspannung mit einer Frequenz von über 100 kHz und führt die-
Monatsthema
se auf die Primärseite des Trafo. Auf der Sekundärseite arbeitet ein Einweggleichrichter mit Glättungskondensator und erzeugt so eine Gleichspannung, die von einer hochfrequenten Wechselspannung kleiner Amplitude überlagert ist. Die Ausgangsspannung wird gemessen, mit einem Sollwert verglichen und die Abweichung wird dem Regler auf der Primärseite über einen Optokoppler gemeldet. Ist die Ausgangsspannung zu tief, wird die Pulsbreite der Gleichspannungsimpulse von 325 V auf der Primärseite vergrössert, bei zu hoher Ausgangsspannung verkleinert. Dieser Typ von Netzteil bringt eine Reihe von Vorteilen: Die Eingangsspannung kann einen grossen Bereich überstreichen (z. B. 85... 265 VAC), die Spannung am Ausgang ist stabil bei Lastströmen von 0 ... IN, der Wirkungsgrad ist gut, die Ausgangsspannung ist geregelt, die Dynamik bei Laststromsprüngen ist gut, das Volumen des Schaltnetzteils und das Gewicht sind gering und letztlich können Schaltnetzteile bei genügend grossem Kondensator am Eingang (325 VDC) einen Ausfall von mehr als 50 ms überbrücken. Das ist insofern interessant, weil bei Blitzeinschlägen die Netzspannung häufig für 1...2 Perioden ausfällt und dies kann ein primär getaktetes Netzteil überbrücken. Omron hat z. B. ein Schaltnetzteil, das bis zu einer Sekunde Netzausfall ohne Einsatz einer Batterie überbrücken kann – und in diesem Zeitbereich liegen die meisten Stromausfälle. Netzteile mit 50-HzTrafos können das nicht. Der Nachteil eines Schaltnetzteils liegt darin, dass die Ausgangsspannung mit einer Hochfrequenzwechselspannung überlagert ist. Diese lässt sich, wie im Bild 3 angedeutet, allerdings relativ leicht mit einem zusätzlichen Ausgangsfilter deutlich verkleinern. Die Vorteile der primär getakteten Netzteile überwiegen bei Weitem die Nachteile. Das hier gezeigte Prinzip eines primär getakteten Schaltnetzteils (Sperrwandlerprinzip = Flyback-Converter) kommt so z. B. bei Handy-Netzteilen zur Aufladung des Akkus zum Einsatz. Bei grösseren Leistungen wird die Technik etwas aufwendiger als hier vorgestellt. Es braucht da vor allem eine Einschaltstrombegrenzung, weil sonst Leitungsschutzschalter ansprechen würden, zumal auf Netzseite eine kapazitive Last ansteht. Bei Leistungen ab 100 W wird die Gleichrichterschaltung auf der 230-V-Seite wesentlich aufwendiger, weil diese so gebaut sein muss, dass ein sinusförmiger Strom aus dem Netz gezogen wird. Bild 4 zeigt ein typisches
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4 20-W-Steckernetzteil. 5 Schaltnetzteile von Phoenix Contact für Kleinverteiler bis 100 VA.
Steckernetzteil mit Leistungen bis etwa 20 W. Konventionelle Technik würde hier zu einem schweren unhandlichen Gerät führen. Leistungen bis etwa 3 W haben heute in einem etwas verlängerten Stecker Typ 1 Platz, d. h. man sieht dem Stecker kaum an, dass ein komplettes Netzteil integriert ist. Unterschiede bei Schaltnetzteilen Schaltnetzteile verschiedenster Hersteller unterscheiden sich in der Lebenserwartung, dem Wirkungsgrad, der Überbrückungszeit bei Netzausfall, dem maximalen Kurzschlussstrom, der Betriebszustandsignalisierung, der Überspannungsfestigkeit bei der Netzspannung und der Dynamik. Wird eine grosse Last zugeschaltet, sollte die Ausgangsspannung nicht einbrechen, wird eine grosse Last abgeworfen, sollte kein Überspannungspuls entstehen. Hier gibt es frappante Unterschiede bei den verschiedenen Herstellern und es lohnt sich, vor allem bei Industriesteuerungen und Raumautomationssystemen, die über 10 Jahre und mehr funktionieren sollten, der Lebenserwartung grosse Bedeutung zuzumessen. Renommierte Hersteller setzen z. B. nur die besten Elektrolytkondensatoren ein, denn diese sind in Netzteilen immer vorhanden. Es sind die einzigen Bauteile, sofern kein Lüfter vorhanden ist, die klar eine begrenzte Lebenserwartung aufweisen. Das Problem bei Elektrolytkondensatoren liegt darin, dass ihr Elektrolyt austrocknet und dies umso schneller, je höher die Umgebungstemperatur ist. In diesem Zusammenhang kommt einem hohen Wirkungsgrad des Netzteils zusätzliche Bedeutung zu. Wenn wenig Wärme erzeugt wird, ist auch die Temperatur im Gehäuse geringer und somit hat dies auch einen Einfluss auf die Lebenserwartung. Von da
her gesehen ist also der Einsatz eines Netzteils mit höchstem Wirkungsgrad in zweifacher Hinsicht sinnvoll, es wird wenig Heizenergie im Verteiler oder Schaltschrank erzeugt, die durch den Einsatz von Kühlleistung auch noch abgeführt werden muss, und die Lebenserwartung dieses Netzteils ist erst noch höher. Schaltnetzteile verdrängen 50-HzTrafosysteme in den letzten Jahren selbst vom Preis her und natürlich wegen der vielen positiven Eigenschaften. Bei Steuerungen, die international eingesetzt werden und an verschiedensten Netzen mit unterschiedlichsten Spannungen arbeiten, sind nur Schaltnetzteile unproblematisch. Tabelle 1 zeigt eine Zusammenstellung der Eigenschaften der verschiedenen Typen von Netzteilen. Da wird deutlich, dass Schaltnetzteile eindeutig über die meisten positiven Eigenschaften verfügen. Aber bei Schaltnetzteilen ist es besonders wichtig, dass bei Langzeiteinsätzen über Jahre im 24-h-Betrieb, unbedingt hochwertige Geräte eingesetzt werden. Dazu ein Beispiel aus dem Installationsbereich. Kommen Raumautomationssysteme oder ganz allgemein Steuerungen mit einer 24VDC-Speisung zum Einsatz, steht an vorderster Front ein 24...28-VDCNetzteil. Alle Systemanbieter von Raumautomationssystemen können bestätigen, dass dieses Gerät die häufigste Ausfallursache darstellt, weil das Netzteil wegen der Elektrolytkondensatoren über eine begrenzte Lebensdauer verfügt und das Gerät auch direkt Netzüberspannungen ausgesetzt ist. Umso verwunderlicher ist es, wenn hier gespart wird, denn der Ausfall des Netzteils hat in der Regel einen Totalausfall des gesamten Systems zur Folge.
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Dynamik bei Lastsprüngen
Weitbereichseingang
Überbrückung von Spannungsausfällen bei Nennlast
Preis
Volumen und Gewicht
Hoch 100, 150, 200 Hz
Nein
Keine Regelung
Nein
> 2 ms
Tief
Hoch
Weicher Trafo 230/19 V mit Grätz + Kondensator
15 x IN
Zirka 78%
Mittel
Nein
Keine Regelung
Nein
> 2 ms
Sehr tief
Hoch
Trafo 230/22 V mit Grätz + Kondensator + Längsregler
15 x IN
Zirka 60% 1...1,5 x IN Mittel
Ja
Sehr gut
Nein
> 2 ms
Hoch
Sehr hoch
Schaltnetzteil Primär getaktet
30 x IN ohne Sanftanlauf
Bis 94% bei Nennlast
Ja
Gut
Ja
typisch Mittel 10 ... 30 ms bis tief
Tabelle 1
10 x IN
Je nach Fabrikat bis 6 x IN (Phoenix)
Je nach System mittel bis hoch
UA geregelt
Wirkungsgrad
Zirka 82% 10 x IN
Oberwellen auf Netzseite
Netzeinschaltstrom 30 x IN
Kurzschlussstrom am Ausgang
Typ Netzteil 24 VDC/100 VA
Monatsthema
Ringkerntrafo 230/19 V mit Grätz + Kondensator
Gering
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6 Schaltnetzteile für den Schaltschrankeinbau in kleinen Dimensionen (38 mm bei 180 W bis 69 mm bei 620 W). 7 24-VDC-Netzteile mit integrierter USV von Comatec (EHS). Oben mit eingebauter Batterie, unten Gerät für Kleinverteiler mit externer Batterie.
Typischer Aufbau eines modernen Netzteils Beim Aufbau von Netzteilen unterscheidet man zwischen Typen, die auf Hutschienen in Schaltschränken zum Einsatz gelangen und solchen für Kleinverteiler. Die Vielfalt von Hutschienengeräten ist wesentlich grösser. Bauform für Kleinverteiler Diese Geräte passen in Kleinverteiler, die häufig bei Raum- und Gebäudeautomationssystemen, aber auch im industriellen Bereich zum Einsatz kommen (Bild 5). In der Regel sind die Geräte auf Leistungen bis 120 VA begrenzt. Wichtig bei solchen Geräten ist immer auch eine kurzzeitige Stromreserve, denn gewisse Geräte haben grössere Einschaltströme. Der Weitbereichseingang von 85... 265 VAC ist in unseren Breitengraden in der Regel nicht nötig. Auch hier legen die Hersteller auf grosszügig dimensionierte Kondensatoren Wert, damit eine Netzausfallüberbrückung von mehr als 20 ms unter Volllast gewährleistet ist.
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Bauform für Hutschienen Netzteile für den Einsatz in Schaltschränken gibt es in viel zahlreicherer Form und selbstverständlich bis zu sehr hohen Leistungen (Bild 6). Geräte mit 230 -VACEingang gibt es für Leistungen bis zirka 1000 VA, für grössere Leistungen kommen dreiphasige Geräte zum Einsatz. Auch hier haben sich Schaltnetzteile mit internationaler Zulassung durchgesetzt. Diese lassen sich weltweit in allen Netzen einsetzen. Dank des Weitbereich-Spannungseingangs sind die Zeiten vorbei, wo mit schweren Netztransformatoren eine Anpassung an die unterschiedlichsten Netzspannungen gemacht werden musste. Die Geräte der unterschiedlichsten Hersteller unterscheiden sich heute in den Abmessungen, im Wirkungsgrad, Kurzschlussstrom, in der Dynamik und der Fähigkeit, kurze Netzspannungseinbrüche überbrücken zu können. Es gibt Geräte mit 80-VA-Leistung mit einer Baubreite von nur gerade 32 mm. Die Abmessungen sind in den letzten Jahren unglaublich geschrumpft. Jetzt sind Ab-
messungen erreicht, die sich nur noch marginal unterschreiten lassen, weil sich der Speicherkondensator auf der Netzseite kaum verkleinern lässt, es sei denn, man findet ganz andere Materialien. Mit einer weiteren Erhöhung der Schaltfrequenz ist noch ein geringes Potenzial für eine weitere Gehäuseschrumpfung gegeben. Viel interessanter als noch eine weitere Schrumpfung der Gehäusegrössen ist eindeutig eine längere Netzausfallüberbrückung und Wirkungsgradverbesserung, Betriebszustandübermittlung und -signalisierung. Erstaunlich ist, dass dem Wirkungsgrad eine viel zu geringe Bedeutung beigemessen wird. Dazu ein Beispiel. Ein Netzteil A hat eine Verlustleistung von 40 W, ein qualitativ hochwertiges hingegen nur 30 W. Das Netzteil ist 24 Stunden im Einsatz, 365 Tage im Jahr. Bei Stromkosten von 15 Rappen fallen hier rund 13 Franken Strommehrkosten pro Jahr an; die zusätzliche Kühlung im Schaltschrank ist hier nicht eingerechnet. Bei einem zehnjährigen
24-V-Netzteil mit USV-Funktionalität Bei kritischen Anwendungen wird heute vermehrt auch bei 24-VDC-Netzen eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gefordert. Viele Hersteller bieten hier Geräte an. Beckhoff liefert auch Industrie-PCs mit 24-V-Netzteil und intergrierter USV an. Es gibt hier verschiedene Verfahren. Für Überbrückungszeiten bis zirka eine Sekunde kommen Kondensatoren zum Einsatz, die auf 200...325 V aufgeladen werden. Um längere Netzunterbrüche überbrücken zu können, dienen Systeme mit Bleibatterien. Einige Hersteller setzen 24-V-Batterien ein, wobei zwei 12-VTypen in Serie geschaltet werden. Dieses Verfahren birgt den Nachteil, dass bei nicht ganz exakt gepaarten Batterien die eine Batterie schnell defekt geht. Es gibt zwei Lösungsansätze, dem Nachteil entgegenzuwirken: • Puls setzt auf eine aufwendige Technik. Es kommt nur eine Bleibatterie mit 12 V zum Einsatz. Bei Stromausfall wird aus der 12-V-Spannung via Hochsetzsteller eine geregelte Spannung von knapp 24 VDC hergestellt. Der Einsatz des Hochsetzstellers wirkt sich dabei allerdings negativ auf den Wirkungsgrad der USV aus. • Phoenix Contact und andere Hersteller liefern die 12-V-Batterien als exakt gepaartes Set von zwei Batterien, somit ist ein optimales Laden der Batterien möglich. Problematisch wird es hier beim Ersatz der Batterien, wenn hier keine gepaarten Typen eingesetzt werden, gehen diese recht schnell defekt. Eine temperaturkompensierte Ladung der Batterien hat sich bei den namhaften USV-Herstellern durchgesetzt, dadurch ist eine optimale Akkupflege möglich, was sich positiv auf die Lebensdauer und die Kapazität der Bleibatterien auswirkt. Den Aufbau einer 24-V-Speisung mit gekoppelter USV zeigt Bild 7. Diese USV-Module gibt es in verschiedenen Ausführungen für Ströme im Bereich von 1...40 A. Comatec liefert sogar Netzteile, kombiniert mit einer USV für den Kleinverteiler (Bild 7). Hier muss einfach die Batterie extern montiert werden. Die zu puffernde Last, der maximal geforderte Strom als auch die notwendige Pufferungsdauer müssen bei der Auslegung der USV herangezogen werden, um eine zur Applikation passende USV auszuwählen. Weil Stromausfälle bei uns selten lange dauern, reicht oft eine kurze Überbrückungszeit aus. Sollte doch
einmal ein längerer Stromausfall auftreten, reicht die Zeit aus, damit Prozesse beendet oder Betriebsdaten gesichert werden können. Die Geräte zeigen die Betriebszustände über LEDs an und signalisieren in der Regel über Relais die Betriebszustände (USV in Ladezustand, USV im Entladezustand, Batteriekapazität nicht optimal =› Batterie prüfen, wechseln). Zur Betriebszustandübermittlung an Rechner dienen Schnittstellen (RS232). Die Lastabgänge sind auch geschützt vor Verpolung, denn ein Akku kann riesige Ströme verursachen. Fazit Netzteile sind ganz wichtige Bauteile innerhalb einer Steuerung. Wenn das
Netzteil ausfällt, steht die ganze Steuerung still. Das gilt es speziell auch bei Raumautomationssystemen zu beachten. Interessanterweise werden hier aber nur Diskussionen geführt, was passiert, wenn irgendeine Steuereinheit ausfällt. Die weitaus häufigste Fehlerquelle stellt ein defektes Netzteil dar, wobei der Ausfall zu einem Blackout führt und nicht nur zu einem Teilausfall der Steuerung. Der Grund für den häufigen Ausfall des Netzteils ist einfach zu finden: Dieses steht an der Front und ist mit Überspannungen durch Schalthandlungen oder Blitzeinschlägen konfrontiert. Erkenntnis: Beim Netzteil gehört das Beste in den Schaltschrank ■ oder Kleinverteiler.
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Monatsthema
Einsatz würde sich ein etwas höherer Anschaffungspreis mehr als lohnen.
Highlight
Stromversorgungen mit integrierter USV auch für Kleinverteiler sind Exklusivitäten von Comatec
Stromversorgungen für alle Fälle Comatec baut Stromversorgungen und Transformatoren für die industrielle Automation und Gebäudeautomation. Es gibt auch viele Spezialitäten von Comatec wie Stromversorgungen für den Einbau in Einlassdosen oder solche mit integrierter USV. In der Schweiz wird Comatec durch die EHS Elektrotechnik AG vertreten. BUS-Raumautomationssysteme sind zwingend auf eine funktionierende Stromversorgung angewiesen, sonst reagieren alle Systeme mit einem Totalausfall. Auch bei Industriesteuerungen sind plötzliche Stromausfälle heikel gefürchtet, weil in solchen Fällen Ausschuss produziert wird. Hier erweisen sich Stromversorgungen mit USV als die Lösung. Comatec ist als Anbieter von effizienten Stromversorgungen ein Begriff am Markt. Die strenge Endkontrolle und die Einhaltung aller internationalen Normen bezüglich EMV und elektrischer Sicherheit sind selbstverständlich. Trafos und Stromversorgungen Reiheneinbaugeräte von Comatec mit Trafos und als ungeregelte und geregelte Netzgeräte sind seit vielen Jahren weltweit Synonym für Qualität und Verlässlichkeit. Die Produktreihe beinhaltet 10 Modulgehäuse für die Hutschienenmontage. Es gibt diese Geräte von 17,5...210 mm Breite, je nach geforderter Leistung. Schaltnetzteile arbeiten nach dem Flyback-Konverterprinzip, sind dabei kurzschluss- und leerlaufsicher. Netzteile für die UP-Einlassdose Die Familien der Miniaturstromversorgungen Orbit und Otto wurden für den Einbau in kleinste Unterputzdosen entwickelt und werden nunmehr überall dort eingesetzt, wo der Platz extrem beschränkt ist. Sie stellen eine stabilisierte Spannung direkt am Einsatzort zur Verfügung. Die Standardmodelle sind mit 5...24 VDC Ausgangsspannung bis zu einer Leistung von 18 W erhältlich.
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MODUSV Die Stromversorgungen mit Notbatterie der Reihe MODUSV wurden für den Bereich der Gebäudeautomation entwickelt. Sie werden aber auch überall dort eingesetzt, wo eine gute elektrische Leistung und dauerhafte Verlässlichkeit benötigt werden. Diese Produktreihe gibt es in unterschiedlichen Versionen, unter anderem auch als Typen mit intelligenter Kontrolle der Funktionsparameter und Batterieladung sowie Fernabfrage der Funktionsparameter (remote control). Die Standardmodelle sind mit einer Ausgangsspannung von 12 VDC/5 A oder 24 VDC/3 A und einer maximalen Kapazität von 14 Ah ausgestattet. USV2 Notstromversorgungen der Reihe USV2 sind speziell geeignet für den Einbau in Kleinverteiler und damit für die Gebäudeautomation. Hier hat Comatec ein exklusives Angebot an Geräten. Keine andere Firma bietet USV-Systeme als normale Reiheneinbaugeräte für Kleinverteiler an. Raumautomationssysteme arbeiten üblicherweise mit Stromversorgungen im Bereich von 24...28 VDC und für diese Anwendungen sind die Geräte ideal. Die notwendige Bleibatterie wird separat im Kleinverteiler montiert. Auch hier gibt es Geräte mit Fernabfrage. Fazit Comatec hat einfachste ungeregelte Reiheneinbaunetzteile bis zu anspruchsvolle Netzteile mit integrierter USV im Programm. Als qualitativ hochwertige Geräte erfüllen ■ sie alle internationalen Normen.
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4 1 Trafos und Stromversorgungen. 2 Netzteile für die UP-Einlassdose. 3 Netzteil 12/24 VDC mit Batterie. 4 USV-Netzteil als Reiheneinbaugerät.
EHS Elektrotechnik AG 8604 Volketswil Telefon 044 908 40 50 www.ehs.ch
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DC-USV: 1-Batterie-Konzept für längstmögliche Batterielebensdauer
Mit einer DC-USV immer sicher versorgt Ohne Stromversorgung ist ein Raumautomationssystem tot, im Parkhaus fahren keine Autos mehr hinaus wegen der geschlossenen Schranke oder bei Industriesteuerungen entsteht Ausschuss, weil die Steuerung unkontrolliert ausfällt. In allen Fällen würde eine Stromversorgung mit gekoppelter DC-USV vor dem Blackout bewahren. Wartungsfreie wieder aufladbare Bleibatterien sind derzeit die üblichen Speichermedien von USV-Anlagen und werden es auch in den kommenden Jahren bleiben. Die gute weltweite Verfügbarkeit sowie die günstigen Kosten überwiegen im Vergleich zu Vorteilen modernerer Batterietechnologien. Ein kritischer Aspekt ist die Lebenserwartung der Bleibatterien, diese sollte nicht durch folgende vier «Sünden» vernichtet werden: 1. Temperatur: Die Lebensdauer verschlechtert sich drastisch bei höheren
Temperaturen (Bild 1). Aus diesem Grund sollte der Anwender darauf achten, dass die Batterie kühl platziert wird, z. B. am Schaltschrankboden. 2. Ladeschlussspannung: Batterien müssen temperaturkompensiert geladen werden, da sonst Überladung und verkürzte Lebensdauer auftreten. Bei 20° C beträgt die Ladeschlussspannung exakt 27,275 V. Eine Erhöhung der Ladeschlussspannung um 100 mV pro Zelle halbiert die Lebensdauer (Bild 2).
1 Einfluss der Temperatur auf die Batterie-Lebenserwartung. 2 Einfluss der Ladeschlussspannung auf die Batterie-Lebenserwartung. 3 Unsymmetrie bei Batterien-Serienschaltung. 4 Ausgangsspannungen im Pufferbetrieb.
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V
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12 V überladen!
2 Ausgangsspannung in V
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24-VDC-USV im Lademodus
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80 2,275 V pro Zelle
Lebenserwartung in %
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100 Schwebeladespannung 2,23V pro Zelle bei 20 °C Umgebungstemperatur
100
2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 V/Zelle Schwebeladung bei 20 °C
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Das Puls 1-Batterie-Konzept Um 24 V zu puffern, werden üblicherweise zwei 12-V-Batterien in Serie geschaltet. Die Serienschaltung hat jedoch den Nachteil, dass eine optimale Aufladung nur bei exakt gleichen Batterien möglich ist. Unterschiedliche Alterungen oder ungleiche Herstellchargen reichen schon aus, dass eine der beiden Batterien nur teilweise und die zweite leicht überladen wird (Bild 3). Weniger Gesamtkapazität sowie ein schnelleres Altern der Batterien sind die Folge. Bei der Puls DC-USV steht die lange Lebenserwartung der Batterie im Vordergrund. Es kommt nur eine einzige 12-V-Batterie zum Einsatz. Im Pufferbetrieb werden die 12 V auf ein 24-V-Potenzial umgesetzt. Das 1-Batterie-Konzept hat ausserdem noch weitere Vorteile: • Stabilisierte Ausgangsspannung im Pufferbetrieb, sie fällt nicht wie die Batteriespannung ab (Bild 4).
Stabilisiertes PULS 1-Batteriekonzept
22 Klassische 24-VDC-USV
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12 V unterladen!
überladen
3. Entladetiefe: Sie beeinflusst erheblich die möglichen Entladezyklen und somit auch die Lebenserwartung der Batterie. Wird eine Batterie zu 100% entladen, sind rund 180 Entladezyklen möglich. Wird die gleiche Batterie nur etwa zu 30% entladen, sind rund 1200 Zyklen möglich. Puls bietet deswegen die Pufferzeit-Begrenzer-Funktion an. Batterien sollten nicht zu klein gewählt werden. 4. Welligkeit: Eine zu hohe Welligkeit des Ladegerätes verursacht permanente kurze Lade- und Entladevorgänge, die die Batterie ebenfalls schneller altern lassen.
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Um eine unnötig tiefe Entladung der Batterie zu vermeiden, kann die Pufferzeit mittels eines Drehschalters an der Frontseite begrenzt werden. Damit kann individuell je nach Anwendung die notwendige Zeit vorgegeben werden, die benötigt wird, um die Steuerung ohne Netzspannung weiter betreiben zu können. Das integrierte aktive Batteriemanagement mit schonender Ladefunktion, Tiefentladeund Überlastschutz garantiert eine längstmögliche Lebensdauer der Batterie.
5 5 Pufferzeit-Diagramm bei verschiedenen Konzepten.
Praxisorientierte Zusatzfunktionen Alle Dimension DC-USVs wurden mit Fokus auf weltweite Praxistauglichkeit entwickelt und sind daher sehr einfach und intuitiv zu bedienen. Die DCUSV meldet automatisch Verdrahtungsfehler. Der Ausgang der DCUSV ist vom Eingang entkoppelt. Stromkreise lassen sich daher einfach in gepufferte und nicht gepufferte Zweige aufteilen. Meistens ist die zu puffernde Last (Steuerung und Sensoren) wesentlich kleiner als die Gesamtlast und dadurch fällt die DC-USV samt Batterie kompakter aus.
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eine 240-W-Kontrolleinheit und kann mit Batterien von 3,9 bis 27 Ah betrieben werden (Bild 5). Für Applikationen, die ausser 24 V zusätzlich noch 12 V benötigen, ist das UB10.245 mit integriertem DC/DC-Wandler eine kompakte Lösung, da beide Kreise bei Netzausfall von einer 12-V-Batterie gepuffert werden.
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Fazit Vergleicht man die Anschaffungskosten einer DC-USV mit den Kosten und Folgen von Fehlfunktionen, amortisiert sich in vielen Fällen eine DC-USV bereits nach dem ersten Netzausfall und ausserdem fällt viel Ärger schon gar (rk) ■ nicht an.
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• Längere Lebensdauer durch präziseren Laderegler • Kleinere Baugrösse der Batteriemodle, die dadurch entweder auf die DIN-Schiene oder in die DC-USV integriert werden können. Basierend auf dem 1-Batterie-Konzept bietet Puls für verschiedene Anwendungsfälle geeignete DC-USVs an: Vom Kompaktgerät mit integrierter Batterie über DC-USVs mit externer 12-V-Batterie. Das UBC10.241 mit integrierter, leicht zugänglicher 5-AhBatterie kann direkt auf die DINSchiene montiert werden. Sie überbrückt 10 A für volle 6 Minuten und ist nur 123 mm breit. Der Verdrahtungsaufwand ist minimal, das temperaturkompensierte Laden erfolgt automatisch und erfordert keine Einstellung. Flexibler in der Batteriegrösse, Pufferzeit und Umgebungstemperatur sind DCUSVs, bei denen Kontrolleinheit und Batterie getrennt sind. Das UB10.241 ist
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Drittes Fachgespräch über gescheites Bauen und Betreiben von Gebäuden
Fachgespräch «Gebäudetechnik 2020» Zum dritten Mal fand das von Martin Reichle, CEO Reichle & De Massari, initiierte und in Zusammenarbeit mit electrosuisse durchgeführte Fachgespräch mit ausgewählten Experten statt. Man möchte nicht nur sprechen, sondern auch handeln. Richard Staub, Peter Warthmann Ein ausgesuchter Personenkreis aus den Bereichen Architektur, Planung, Elektro, Gebäudetechnik, Facility Management und Finanzdienstleistungen traf sich im electrosuisse-Gebäude in Fehraltorf zum Fachaustausch. Zu Beginn standen drei Hauptreferate, die Anregungen gaben, welche später bei einem Nachtessen in Gruppen diskutiert wurden. Die Ergebnisse daraus wurden wieder zusammengetragen und ergaben neue Spuren, wie man intelligentes Bauen und Betreiben konkret fördern könnte. Klar war der Tenor: Es genügt nicht, nur die unbefriedigende Situation zu analysieren, es müssen auch konkrete Taten her und Anreize geschaffen werden, um grundlegend Prozesse im Bauen und Betreiben zu verbessern. Und da steht natürlich gleich zu Beginn die Frage: Wer möchte denn eigentlich eine Veränderung? Geht es den Meisten in der Bauwirtschaft nicht ein-
fach zu gut, als dass ein genügend grosser Leidensdruck da wäre, der zu einer aktiven Veränderung führte? Denn grundlegende Veränderungen entstehen fast immer aus tiefen Krisen, wie z. B. der Niedergang und Wiederaufbau der Schweizer Uhrenindustrie deutlich gezeigt hat. Wird es je eine solche Krise in der Bauwirtschaft geben? Diese Frage erhielt keine eindeutigen Antworten.
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1 Martin Reichle 2a und b Die Fachgesprächsteilnehmer während eines Referats und beim Diskutieren beim Nachtessen.
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BIM – Building Information Modeling Rasso Steinmann, Professor für Bauinformatik und Leiter des Instituts für angewandte Bauinformatik an der Hochschule München, zeigte die positiven Auswirkungen moderner Gebäudeplanungs-Software auf die Planungspraxis. «Building Information Modeling» (BIM) steht für digitale GebäudedatenModellierung, die durch optimalen Informationsaustausch eine effiziente Planung und Ausführung sowie das optimale Betreiben von Gebäuden ermöglicht. Dabei werden alle relevanten Gebäudedaten kombiniert und vernetzt, bis hin zum virtuellen Gebäudemodell. Von Beginn weg stehen allen Projektbeteiligten dieselben Objektdaten in
hoher Qualität und aktuell zur Verfügung. In der klassischen Bauplanung erhalten bei einer Planänderung des Architekten alle Beteiligten aktualisierte Zeichnungen und müssen diese mit ihren Fachplanungen abgleichen und entsprechend ihre Zeichnungen und Massauszüge anpassen. Dies verursacht einen erheblichen Koordinierungs- und Arbeitsaufwand, der mit BIM elegant reduziert werden kann: Der Architekt oder Fachplaner aktualisiert seine Änderungen in der gemeinsam genutzten Projektdatei. Die neuen Daten stehen sofort allen Beteiligten als Zeichnung und auch als Datenpaket zur Verfügung. Das digitale Gebäudemodell ist ein Planungs- und Informationssystem, das einfachen Zugang zu 2D-Zeichnungen, 3D-Modell-Visualisierungen und Gebäudedaten sowie das Abrufen, Bearbeiten und Auswerten von Mengen, Belastungen, Kosten, Energiedaten etc. ermöglicht. Die Vorteile sind vielfältig. BIM ermöglicht eine verbesserte Qualität der Daten, da sie alle auf eine gemeinsame Datenbasis zurückgehen und ständig synchronisiert werden. Alle Planungsbeteiligten profitieren von einem verbesserten Informationsaustausch untereinander. Die kontinuierliche Datenaktualisierung während des gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes ist auch von grossem Nutzen für Eigentümer und Betreiber. Daher sollen auch die Kosten für den Einsatz eines BIM-Systems gemeinsam getragen werden von
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Läuppi Architects
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7a Architekt, Fachplanern, Eigentümer und Betreiber. Im BIM-Bereich hat sich das Datenformat «IFC» durchgesetzt, das im Gegensatz zu DXF/DWG nicht nur grafische Daten, sondern auch Materialeigenschafts- oder Raumdaten enthalten kann. Der schnellste Einstieg gelingt mit einem baustellenorientierten und IFC-kompatiblen BIM-System. BIM-Software wird heute von allen namhaften CAD-Herstellern angeboten: Allplan, ArchiCAD, Autodesk etc. Evolution der Gebäudetechnik notwendig Rolf Läuppi, Inhaber Läuppi Architects, hielt in seiner bekannten, kämpferischen Art ein Referat über grundlegendes Veränderungspotenzial in Architektur und Gebäudetechnik. Ein Malaise sieht der Architekt in den oft mangelhaften Vorgaben durch den Investor und die Kurzatmigkeit von Managern. Wie er dies selbst an seinem leider nun fallen gelassenen, ausgeklügelten Projekt Andreaspark erlebt hat, das er in den Details vorstellte. Hier wären sehr viele Innovationen eingeläutet worden, wie etwa eine vorgefertigte Fassade inkl. dezentraler Lüftungstechnik. Im Weiteren fordert Läuppi die Förderung von Ideenreichtum als Schlüssel zu mehr Qualität, vereinfachte Bewilligungsverfahren, weni-
3 Rasso Steinmann 4 Rolf Läuppi 5 Herbert Güttinger 6 Anforderungen an die Gebäudedaten-Modellierung: Ein BIMSystem ermöglicht einen optimalen Ablauf vom Entwurf über Detailplanung und Optimierung, Visualisierung, Kostenberechnungen etc. und Realisierung bis und mit Betrieb. (www.senaatti.fi) 7a und b Projekt Andreaspark: Fassadenelement mit integrierter Haustechnik.
ger Kontrollinstanzen, eine massive Verschärfung der Energievorschriften sowie eine bessere und praxisbezogenere Ausbildung bei den Architekten: «Eine ETH-Architekturabteilung muss sich endlich entscheiden, ob sie eine technische Hochschule oder eine Akademie ist! Die Fachhochschulen stehen vor dem gleichen Entscheid – kleine Architekturakademie oder die Ausbildung zu bautechnischer Kompetenz. Ich vertrete die Meinung, dass Bauen etwas mit Gestaltung, sozialer Kompetenz und Technik zu tun hat. Die technische Kompetenz ist Voraussetzung für die Umsetzung der gestalterischen Ideen.» Einen Bildungsgang, den Läuppi eben sehr konsequent durchschritten hatte, war er doch vor seiner Ausbildung zum Architekt zuerst Maschinenbauer. In Anlehnung an andere Branchen – etwa der Flugzeugindustrie – forderte Rolf Läuppi das vermehrte Offenlegen von Bauschäden in der Öffentlichkeit: «Stellen Sie sich vor, die Schadensmeldungen würden von einer zentralen Stelle veröffentlicht! Nicht funktionierende Konstruktionen, Materialfehler
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sowie alle nicht erfüllten Energievorschriften wären in der Datenbank aufgeführt. Die Auswirkungen auf die Bauwirtschaft wären erheblich. Ich bin überzeugt, dass sich verschiedene heutige Probleme von selbst lösen würden! Beginnend von der Planung bis hin zum Betrieb liessen sich massive Verbesserungen erzielen. Vor allem würden die immer wiederkehrenden Fehler endlich ausgemerzt!» Und ein konkretes Highlight sowie eine Wettbewerbsidee Dr. Herbert Güttinger, Direktionsstab Eawag, inzwischen auch zum Wanderreferenten geworden, zeigte einmal mehr am Beispiel des Neubaus Forum Chriesbach, dass konsequente Umsetzung von hohen Nachhaltigkeitszielen heute durchaus machbar ist. Und dass sich die grosse Mehrheit der Nutzer – trotz immer wieder andersartigen Behauptungen und Gerüchten – durchaus sehr wohl fühlen in einem solchen Gebäude. Allerdings muss dafür eine entsprechende hohe Bestellerkompe-
tenz vorhanden sein, wie sie die Eawag eben ins Projekt einbrachte. Und zweitens müssen Architekt und Fachplaner wirklich ein gleichberechtigtes Team bilden, wie dies in diesem Fall Bob Gysin vorzeigte. Nur indem der Entwurf in einem ständigen Dialog mit den energetischen Vorgaben und deren gebäudetechnischen Umsetzungsmöglichkeiten steht, kann ein Optimum erreicht werden, gibt sich Güttinger überzeugt. Nun, es ist zu hoffen, dass dieses Beispiel Schule macht und v. a. auch tatsächlich in die Lehrtätigkeit an ETH und Fachhochschulen einfliesst. Leider sieht man durchaus immer wieder gegenteilige Beispiele, wie derzeit etwa das bislang noch nicht fertiggestellte Schulhaus Leutschenbach in Zürich, wo beste Statiker alle Kniffe anwenden müssen, um eine – architektonisch vielleicht bezaubernde – Idee überhaupt umsetzen zu können. Mit allen Folgen für Bauablauf und späteren Unterhalt. Als eine konkrete Idee zur Unterstützung für eine verstärkte Ausrichtung
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auf die Lebenszykluskosten beim Planen, Errichten und Betreiben eines Gebäudes wurde von den Teilnehmern die Idee eines Wettbewerbs für Betreiber aufgegriffen. Verglichen werden sollen also z. B. 5 Jahre Betrieb und erzielte Optimierungen bezüglich Energieeffizienz und CO2-Reduktion. Die wahren Helden seien oft die Betreiber, die still im Hintergrund wirkten und sich sehr wenig in der Öffentlichkeit artikulierten, im Gegensatz zu Architekten und Fachplanern, für die es bereits viele Wettbewerbe gibt. Entscheidend sei aber die langfristig erfolgreiche Umsetzung von Konzepten, und diese zeige sich eben erst in der Praxis und nicht auf PowerPoint-Folien. Martin Reichle versprach, diese Vorgabe aufzunehmen und die Idee mit Gleichgesinnten in die Tat umzusetzen. Damit blieb den Teilnehmern die Befriedigung, nicht nur gut gegessen und gescheit geschwatzt zu haben, sondern vielleicht wieder einen kleinen Puzzlestein angestossen zu haben, auf dem Weg zum gescheiteren ■ Bauen und Betreiben.
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Automation & Elektronik
BACnet-Serie – Folge 6
Die BACnet-Interoperabilitätsregeln (Teil 1) Die Folgen 6 und 7 erläutern die Interoperabilitätsregeln für BACnet. Denn BACnet erstellt man herstellerübergreifend nicht mit Plug and Play, sondern durch detailliertes Festlegen der geforderten Kommunikationsbeziehungen. Richard Staub Interoperabilität bedeutet die Fähigkeit von Einrichtungen (z. B. Geräten), in Systemen mit den Systemen anderer Hersteller oder anderer Herstellern systemübergreifend zusammenzuarbeiten. Gerät steht hier für Automationseinrichtungen (z. B. Stationen) und Bedien- bzw. Managementeinrichtungen. Mehrere unterschiedliche, zusammenarbeitende Systeme nennt man auch integrierte Systeme. Die Integration geschieht durch Verwendung gemeinsamer Datenpunkte, aufeinander abgestimmten Funktionen und durch den Einsatz des geeigneten genormten Kommunikationsprotokolls an den Schnittstellen (siehe dazu auch Folge 5). BACnet hat zum Ziel, die Komponenten verschiedener Hersteller an ihren Schnittstellen kompatibel zu gestalten. Und dies so weit, dass sie in zu einem heterogenen verbundenen System ihre Datenpunkte und programmierten Funktionen
gemeinsam nutzen können. Dabei müssen die Koppelpartner die internen Strukturen des anderen Gerätes nicht kennen. Ein Hersteller, der seine GA-Einrichtung, z. B. eine Automationsstation, BACnet-fähig machen will, muss hierfür seine internen Gerätefunktionen nach aussen durch die BACnet-Kommunikationsobjekte (Objekttypen) repräsentieren und die festgelegten Kommunikationsdienste unterstützen. Wie er das genau löst, ist seine Sache. Es ist dann «jedermann» möglich, kommunikativ auf Informationen oder Funktionen in dieser Einrichtung zuzugreifen oder diese zu beeinflussen, ohne deren Anwendungssoftware oder internen Aufbau im Detail zu kennen. Systemkopplung mittels Gateway In manchen Sanierungsprojekten ist es unwirtschaftlich, dass das gesamte vorhandene GA-System bei einer Erweiterung ausgetauscht wird. Mit sogenannten Gateways ist es in vielen Fällen möglich, vorhandene, proprietäre Systeme in das
BIG EU
1 Logo der BACnet Interest Group Europe (BIG EU). Der Verband wurde 1998 von europäischen Herstellern, Planern und Systemintegratoren gegründet.
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neue BACnet-System zu integrieren. Ein Gateway ist eine Einrichtung oder Software, die zwischen BACnet-Systemen und proprietären GA-Systemen mit eigenen herstellerspezifischen Kommunikationsprotokollen übersetzt. Computer benötigen genaue, konsequent und eindeutig definierte Regeln für die Kommunikation und Interpretation der Daten. Protokoll- und Sprachübersetzungen in Gateways können selten den vollen Funktionsumfang der proprietären Systeme abbilden. Es ist schwierig oder sogar unmöglich, alle besonderen Eigenheiten, Merkmale und Konzepte von komplexen Programmsystemen (wie die der Gebäudeautomation) von einem System auf ein anderes zu übersetzen. Die Interoperabilität ist daher bei heterogenen Systemen meist unvollkommen. Hinzu kommen die projektspezifischen Festlegungen, Programmierungen und Parametrierungen, die neu hinzukommenden Koppelpartnern nicht bekannt sind. Gateways stellen meistens nur den Zugang zu einem Teil der in «nicht BACnet-Systemen» verfügbaren Informationen zur Verfügung. Komplexe Anwendungen, wie Energieoptimierung, Zeitprogramme und gesteuerte Alarmverteilung, sind meist überhaupt nicht möglich. Aus diesen Gründen wird der Einsatz von Gateways, wenn möglich, nicht empfohlen. Sollten Gateways unumgänglich sein, müssen alle Funktionen und Leistungen eindeutig festgelegt werden. BACnet-Objektadressierung Da technische (System-)Adressen für Bediener sehr unpraktisch sind, legt BACnet fest, dass jedes Objekt über einen Objektnamen (Object_Name) (z. B. die Benutzeradresse) referenziert wird. Die Protokollnorm legt dabei keine Namenskonventionen, sondern nur eine minimale Länge von einem Zeichen fest und fordert nicht explizit, dass dieser Name im laufenden Betrieb abänderbar bzw. überschreibbar ist, sobald ein Device fertig projektiert
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2 Weltweit einheitliches Logo für getestete BACnet-Konformität: die BTL-Marke. 3 Herstellerübergreifender Test der BIG EU von BACnet-Komponenten zur Überprüfung der Interoperabilität: Solche Workshops finden regelmässig statt und ergänzen die Zertifizierung.
wurde. Damit der technische Zugriff auf BACnet-Objekte über das GA-Netzwerk effizienter abläuft und beim Engineering die Feststellung des erforderlichen Speicherplatzes möglich wird, werden BACnet-Objekte innerhalb eines Device zusätzlich mit einer technischen Adresse als 32-bit numerischen «Object_Identifier» identifiziert. Objektnamen sind als Benutzeradressen wie Datenpunkte für ein Gesamtsystem nach einer sinnvollen Struktur zu wählen. Die Struktur und die Konventionen dazu sind vom Bauherrn vorzugeben. Diese Adressstruktur ist einheitlich für eine gesamte Liegenschaft oder für alle Liegenschaften des Bauherrn von allen beteiligten Herstellern oder Errichtern einzuhalten. Die Adressen werden in zwei komplett verschiedenen Zusammenhängen verwendet. Die eine Verwendung ist innerhalb von Automationsprogrammen, in denen für eine bestimmte Anwendung auf den Objektnamen Bezug genommen wird. Die weitere Anwendung ist als Benutzeradresse. Die Benutzeradresse wird, wenn sie dem Objektnamen entspricht, in Bedien- und Managementeinrichtungen verwendet. Dort kann der Benutzer damit Datenpunkte aufrufen und die in den Properties enthaltenen Informationen eines BACnet-Objektes betrachten, in eine Grafik oder eine Berichtstabelle einfügen oder für Bedienhandlungen nutzen. Im zweiten Fall wird das Bedien- oder Managementsystem normalerweise eine Zuordnung der dort verwendeten Adressen zum BACnet- «Object_Identifier» oder zum «Object_Name», der in der BACnet-Automationseinrichtung benutzt wird, herstellen. Dort sollte auch ein beschreibender Text, der zu den Datenpunkten und den darin enthaltenen Informationen in Be-
ziehung steht, angezeigt werden. Ein Bediener soll jederzeit die Zuordnung einer im GA-System verwendeten Benutzeradresse (z. B. mit Klartext) zu einer Objektadresse, die im Fremdsystem verwendet wird, ermitteln können. Zusätzlich zu den normativen Properties «Object_Name» und «Object_Identifier» enthalten mit Ausnahme des Device-Objekts alle Kommunikationsobjekte das op-
tionale Beschreibungs-Property «Description». Dieses soll einem Benutzer oder Servicetechniker Informationen über die Verwendung eines bestimmten Objekts in einer BACnet-Einrichtung geben. BACnet-Device- und Netzwerkadressierung Ein GA-Netzwerk mit BACnet kann bis zu 4 194 305 Teilnehmer (Devices) be-
Die Voraussetzungen für die Interoperabilität werden in der Planung geschaffen Die wichtigste Voraussetzung für heterogene, interoperable GA-Systeme ist eine kompetente, systemneutrale Planung. Für das Zusammenwirken von Komponenten im Netzwerk sind projektspezifisch und systemübergreifend (ganzheitlich) folgende Festlegungen zu treffen und in geeigneter Form in den Planungsunterlagen zu dokumentieren: 1. Aufstellen der Automationsschemata und Steuerungsablaufpläne, Zustandsgraphen bzw. Automationsbeschreibungen der zu automatisierenden Anlagen. Aus den eingetragenen Feldgeräten werden die benötigten Datenpunkte abgeleitet. Weitere Datenpunkte kommen aus dem Schaltschrank und von übergeordneten Einrichtungen. 2. Dokumentation der erforderlichen Datenpunkte und in Verbindung damit Festlegung der Eingabe-/Ausgabe-, Überwachungs- und Verarbeitungsfunktionen je Informationsschwerpunkt in den GA-Funktionslisten. 3. Festlegung und Zuordnung der benötigten GA-Funktionen für die Bedienung und Beobachtung der Anlagen. 4. Festlegung und Zuordnung der benötigten GA-Funktionen für die Managementaufgaben. 5. Festlegung des Adressierungssystems und der Adresskürzel für Datenpunkte, Devices und Netzwerksegmente. 6. Festlegung der erforderlichen Interoperabilitätsbereiche je Teilsystem (IOBs).
7. Festlegung des auf den GA-Netzwerken zu implementierenden GA-Kommunikationsprotokolls, z. B. BACnet. 8. Zuordnung und Dokumentation der Funktionen, die die Einrichtungen der jeweiligen Teilsysteme erfüllen sollen. Damit Festlegung der Interoperabilitätsbausteine (BIBBs) für die Device-Typen unter Berücksichtigung der Merkmale für die IOBs. 9. Zuordnung und Festlegung der erforderlichen BACnet-Profile für die einzelnen Device-Typen. 10. Festlegung der vorgesehenen Netzwerktechnik (WAN mit Wählverbindung oder VPN, LAN mit Ethernet/IP etc.). 11. Festlegung der Netzwerktrasseen und der Verlegeart und Bestimmung der Entfernung zwischen den Einrichtungen. 12. Festlegung der Adressierung für die Netzwerksegmente und HardwareEinrichtungen. 13. Festlegung evtl. zusätzlich erforderlicher BACnet-Merkmale wie Meldungs- und Kommandoprioritäten, Meldeklassen, Ereignistexte, Benutzer-Zugriffskontrolle, COV-Verarbeitung, systemweite Datenpunkte, Zeitsynchronisierung. 14. Ermitteln und Zusammenstellen der erforderlichen Massen für das Leistungsverzeichnis. 15. Aufstellen der Leistungsbeschreibung und weiterer Vergabeunterlagen.
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inhalten. Diese Einschränkung kommt deshalb zustande, weil jedes Device eine eindeutige Adresse für den «Object_Identifier» (die technische Adresse) des Device-Objekts haben muss. Diese technische Adresse gilt für das gesamte GANetzwerk und muss deshalb für alle Beteiligten eindeutig sein, sie darf im Netzwerk nur einmal vorkommen. Diese Adressierung ist die Basis für BACnet-Dienste, die die dynamische Verbindung von Adressen und damit Erfassung von Informationen erlauben. Für MS/TPNetzwerke kann ein Adressfeld (2 Stellen) auch für die Zuordnung der MACAdresse benutzt werden. Bei Ethernet ist dieses nicht nötig, da die Kommunikations-Chips für ein Ethernet-Netzwerk eine einmalige MAC-Adresse bereits vom Hersteller erhalten. In einem heterogenen System muss die Zuordnung der technischen Adressen für die Device-Objekte so verwaltet werden, dass keine Adresse (32-bit-Nummer) dupliziert wird. Ein Device-Objekttyp hat kein Property für die Objektbeschreibung «Description», dafür Properties für eine exakte Produktidentifikation durch den Hersteller. Diese Angaben sollten bei einer Abnahme geprüft werden. Eine Struktur für die Zuordnung von Device-Objektadressen für BACnet ist zu planen und bereits im Leistungsverzeichnis allen Projektbeteiligten vorzugeben. Ein GA-Netzwerk mit BACnet kann bis zu 65 535 vernetzte Teilnetzwerke verwalten. Dies ermöglicht eine sehr grosse Flexibilität für die Integration von Systemen in verschiedenen Gebäuden. Diese BACnet-Netzwerkadressierung muss im gesamten Inter-Netzwerk eindeutig sein. Dies erfordert eine projektübergreifende Organisation für den Fall heterogener Systeme. Die Zuordnung der Netzwerkadressen muss ge-
plant und für alle Projektbeteiligten festgelegt werden. Für die Adressierung eines Devices im Netzwerk verwendet BACnet zwei Teile. Der erste Teil ist die zwei Byte lange Netzwerkadresse. Diese ist BACnet-spezifisch für die Vermittlungsschicht (OSI 3, «Network Layer»). Der zweite Teil ist Transportsystem-spezifisch und entspricht der oben beschriebenen Device-Adresse. Interoperabilität für den Planer: GA-Funktionen mit BIBB Der GA-Planer benötigt für interoperable Systeme eine Hilfe, mit der er, bezogen auf das von ihm geplante Projekt, prüfen kann, ob die Herstellerangaben mit den Anforderungen übereinstimmen. Ausserdem muss er prüfen, ob die Produkte unterschiedlicher Hersteller bei einer Systemintegration tatsächlich interoperabel die geplanten Aufgaben erfüllen werden. Die Herstellerangaben stehen «Protocol Implementation Conformance Statement» (PICS). Bevor nun Vergabeentscheidungen für hohe Investitionssummen getroffen werden, möchte man sichergehen, dass die ausgewählten Produkte auch tatsächlich mit den Herstellerangaben übereinstimmen. Daher wurden die Interoperabilitätsbereiche, Device-Typen und vor allem die Interoperabilitätsbausteine (BIBBs= engl. «BACnet Interoperability Building Blocks) eingeführt und es wurden fünf funktionale Bereiche geschaffen, die von Bauherren und Planern intuitiv verstanden werden. So konnten die BACnet-Dienste und zugehörige Funktionen gebündelt und eindeutig benannt werden. Jede dieser Interoperabilitätsfunktionen kann einem anfragenden Client (oder «user») und einem bereithaltenden Server (oder «provi-
Elektrotechnik für Praktiker Hans Rudolf Ris
4. Auflage 2004, zweifarbig, 624 Seiten 900 Bilder und Grafiken Fr. 79.–, ISBN 3-905214-43-1 AZ Fachverlage AG Neumattstrasse 1, 5001 Aarau Tel. 058 200 55 77 Fax 058 200 55 76 fachbuch@azag.ch
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der») zugeordnet werden. Damit sind nun die Herstellerangaben für BACnet-Produkte leicht den Anforderungen zuzuordnen und zu vergleichen. Die Aufgabe ist nun, für die funktionalen Anforderungen im Projekt die entsprechenden BIBBs festzulegen. Um bei Ausschreibungen die Vorgabe zu erleichtern, wurde im BACnet-Standard (Anhang L) eine Zusammenstellung an 6 «Device-Profilen» festgelegt. Diese Zusammenstellung ordnet die für den jeweiligen Interoperabilitätsbereich erforderlichen BIBBs den entsprechenden Device-Typen zu. Die «normativen» Device-Typen werden in der Praxis nicht ausreichen. Daher ist es auch dem Markt überlassen, weitere Typen, wie z. B. Gateways, spezielle Automations- oder Managementstationen zu spezifizieren – unter Zugrundelegung der normativen BIBBs. Die BIG-EU hat bereits das Profil für einen «Gateway» erstellt. Es ist wichtig zu wissen, dass die Device-Profile nur ein Werkzeug zur Beschreibung einer Sammlung an interoperablen Funktionen sind, keinesfalls eine Beurteilung darüber, welche Funktionen mehr oder weniger wichtig sind. Die Profile sind auch keine Art von «Minimalempfehlungen». Es wäre faktisch sehr unbefriedigend, wenn die Auswahl eines Produkts ausschliesslich auf Basis dieser StandardProfile getroffen würde. Im Allgemeinen ergeben sich die Projektanforderungen aus einer ordentlichen GA-Planung, daraus werden die erforderlichen BIBBs für ■ Interoperabilität abgeleitet. Hinweis: Diese Folge basiert auf einer Reihe von Fachartikeln von Dipl.-Ing. Hans R. Kranz, Berater bei HAK Unternehmensberatung und Leiter verschiedener GA-Normierungsgremien.
Das in Elektro-Fachkreisen bestens bekannte Fachbuch «Elektrotechnik für Praktiker» von H. R. Ris steht in der 4. Auflage 2004 neu überarbeitet zur Verfügung. Alle Daten sind aktuell aufdatiert und wo nötig den Normen angepasst. Geeignet ist «Elektrotechnik für Praktiker» für alle Stufen der beruflichen Grund- und Weiterbildung, insbesondere für die • Berufliche Grundbildung (ElektromonteurIn, TelematikerIn, ElektrozeichnerIn, AutomatikerIn, NetzelektrikerIn und andere Berufe) an Berufsfachschulen • Berufliche Weiterbildung an Technikerschulen und als Vorbereitung für die Berufs- und höheren Fachprüfungen an Fachschulen • Praktiker, die wissen wollen, wie es funktioniert • Fachlich Interessierten auf allen Stufen, die ein gutes Nachschlagewerk zur Hand haben wollen Die 12 Kapitel des Buches werden durch das reichhaltige Bildmaterial ausgezeichnet ergänzt.
Parkhaussystem für gehobene Ansprüche Mit automatischen Parkhaussystemen – in amerikanischen, asiatischen und einzelnen europäischen Grossstädten bereits etabliert und geschätzt – wird Parken nicht nur um einiges einfacher und sicherer, sondern auch effizienter. Thomas Meier Mit der vollautomatischen Testanlage in Frauenfeld prüft die Firma Rothary ihr System einschliesslich der von Siemens Automation and Drives (A & D) gelieferten Steuerungs- und Antriebstechnik. Mit der steigenden Nachfrage nach Mobilität nimmt der Strassenverkehr immer mehr Platz in den Städten ein. Durch ein effizientes Raumkonzept sind automatische Parkhausanlagen zukunftsgerichtete und profitable Projekte, wenn es um die Schaffung und Erhaltung von Parkplätzen in städtischen Ballungsgebieten geht. In Frauenfeld hat die Firma Rothary – erstmalig in der Schweiz – eine vollautomatische Hochleistungsparkhausanlage für Präsentations- und Testzwecke errichtet. Einfahren und bestätigen Nach dem Passieren der Einfahrtschranke und Bezug des Parktickets am Automaten wird das Fahrzeug in die Transferstation gefahren. Der Fahrer bestätigt an der Kontrollstation, dass sich keine Passagiere – auch Haustiere – mehr im Fahrzeug befinden. Danach schliesst sich die Tür der Transferstation, der Einlagerungs- bzw. Einparkprozess wird ausgelöst. Das System nimmt dem Benutzer jegliches Manövrieren vor und in der Transferstation ab, denn es kann Abweichungen von der Idealposition des Fahrzeugs mittels eines ausgeklügelten Erkennungs- und Fördersystems kompensieren. Mittels Scannersystem wurden bereits beim Einfahren Profil und Radpositionen des Fahrzeugs berührungslos vermessen.
Die Greifer des Regalbediengerätes (RBG ) heben den ausgemessenen Wagen sanft unter den Reifen an und befördern ihn in die vorausberechnete Parknische. Dort bleibt das Fahrzeug bis zum Auslagerungsauftrag sicher vor Fremdzugriff geparkt. Beim Auslagern bzw. Ausparken wird das Auto in Ausfahrtrichtung bereit gestellt. Geschwindigkeit, Sicherheit und Komfort Die von der Firma Rothary patentierte «High-speed multitasking Technology» basiert auf der simultanen Ausführung der Förderbewegungen in bis zu drei Dimensionen: eine vertikale sowie zwei horizontale Bewegungsrichtungen. Durch diese innovative Technologie konnten die Parkzykluszeiten und somit die War-
Automatische Parksysteme Das Engineering-Unternehmen Rothary hat die Technologie für automatische Parksysteme auf einem hohen Standard bezüglich Geschwindigkeit, Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit entwickelt. Die Funktionalität, Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Gesamtsystems wird durch ausgereifte Kontroll- und Verwaltungssoftware gewährleistet. Die enge Zusammenarbeit mit dem Partner Siemens stärkt die Kompetenz des Unternehmens in den Bereichen Automatisierung, Gebäudetechnik und Service-Gewährleistungen für Anlagen rund um den Globus.
tezeiten für den Benutzer entscheidend gesenkt werden. Systeme mit zwei RBG benötigen im Dauerbetrieb durchschnittlich 30 Sekunden für das Einbzw. Ausparken eines Fahrzeuges. Bei Grossanlagen mit mehreren Parktrommeln oder Parkreihen werden sogar Zykluszeiten von unter 10 Sekunden erreicht. Dies macht sich besonders dann vorteilhaft bemerkbar, wenn viele Benutzer gleichzeitig ihr Auto ausparken wollen, beispielsweise am Ende einer Grossveranstaltung.
1 Rolf Michel, Projektleiter bei Rothary, demonstriert die automatische Vermessung der Autos.
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Automation & Elektronik
Zukunftsgerichtete Parkhäuser
Steuerungstechnik von Siemens Automation & Elektronik
Die Vernetzung der Leit- und Steuerungstechnik wurde mittels Profibus, Ethernet und IWLAN unter Einsatz von Switch-Technologie realisiert. Ein OPC-Server regelt den Zugriff auf die Feldebene, dort wirkt Step 7 mit SCL durchgängig bis in die Drives-Ebene mit der S7-300 als zentrales Steuerungssystem. Auf der Antriebsebene kommen Simovert-Masterdrives-Umrichter der Bauart «Kompakt Plus» sowie Sinamics S120 zum Einsatz.
Die Leistungsfähigkeit des Parkhaussystems stellt hohe Anforderungen an die Antriebstechnik und die Kapazität des Leitund Steuersystems. Automatische Parkhäuser unterstehen betreffend Sicherheit und Verfügbarkeit den strengen Vorschriften der TÜV- und VDE-Normen.
Ein echtes Kraftpaket war erforderlich, um die Vertikalbewegung der Fahrzeuge bei Belastungen bis zu 12 Tonnen mit der geforderten Verschiebegeschwindigkeit bis 60 m/min realisieren zu können. Die verwendeten Motoren des Typs 1LG4 mit Flender-Flachgetriebe zeichnen sich aus durch hohe Drehmomente bei geringer Baugrösse und sind daher für diese anspruchsvolle Aufgabe ideal geeignet.
Antriebe mit Automatisierungssystemen wie Simatic S7 verbunden. Profinet ermöglicht die Einbindung dezentraler Feldgeräte direkt in Industrial Ethernet. Beide Systeme können im Mischbetrieb gefahren werden. Zukünftige Parkhausanlagen werden auf dem Profinet-Standard basieren.
Komplettlösung aus einer Hand
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Die Wahl des richtigen Lieferanten für die Steuerungs- und Antriebstechnik war für Rothary ein wichtiger Entscheid. «Den ersten Kontakt mit Siemens hatten wir über den Bereich Gebäudetechnik», erinnert sich Hans-Ulrich Roth, CEO und Inhaber der Firma Rothary. «Bald erkannten wir auch die Möglichkeiten im Automatisierungsbereich. Dank dem breiten Produktportfolio aus Antriebstechnik, Steuerungen, Sensorik bis hin zu Gebäudetechnik und Brandschutzanlagen ist Siemens in der Lage, eine Komplettlösung aus einer Hand anzubieten.» Obwohl die Technologie der automatischen Parkhausanlagen relativ neu ist, besteht eine grosse Affinität zur Förder- und Lagertechnik. Neu sind die Grösse und das Gewicht des ein-/auszulagernden Gegenstandes sowie die Tatsache, dass es sich um die Handhabung verschiedenster Fahrzeugmodelle handelt. Inhouse-Entwicklung von Rothary
3 2 Hans-Ulrich Roth, CEO Rothary Innovations AG, und Kaspar Schläpfer, Thurgauer Regierungsrat, bei der Einweihung der Testanlage. 3 Die «Parktrommel» ist konzentrisch um das Fahrzeughandlingsystem angeordnet. Dies ermöglicht eine optimale Erreichung der Parknischen mittels des Regalbediengeräts.
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Der Kommunikator ist das Herzstück der Steuerungs- und Leittechnik und eine Inhouse-Entwicklung von Rothary. Auf dieser Server-Applikation laufen die Schnittstellen sämtlicher Systeme zusammen, u. a. das Kassensystem, ein Videoüberwachungssystem, die Feldebene der Transferstation und des Regalbediengeräts sowie Brandmeldeanlage, Sicherheits- und Fernwartungssysteme. Ein Backup-System sorgt dafür, dass ein Fahrzeug bei verlorenem Parkticket noch auffindbar ist. Mit Hilfe eines abgespeicherten Fotos kann der Benutzer sein Auto jederzeit identifizieren. Mit Profibus werden Feldgeräte wie z. B. dezentrale Peripheriegeräte oder
Beträchtliches Sparpotenzial Ein automatisierten Parkhauses bietet viele Vorteile. In solchen Parkhausanlagen besteht im Baukörpervolumen ein Einsparpotenzial von bis zu 50% gegenüber konventionellen Parkhäusern bei derselben Kapazität. Auch beim Bau bleiben die Kosten – trotz teurerer Technologien – relativ niedrig, denn im automatisierten Parkhaus braucht es weder Ventilations-, Klimatisierungs- und Beleuchtungssysteme, noch Personenaufzüge, noch Notfalltreppen und -ausgänge. Weil keine Schadstoffemissionen das Parkhaus verschmutzen, verringert sich zudem der Wartungsaufwand. Computergesteuerte Parkhaussysteme ermöglichen ausserdem die einfache Einbindung weiterer Systeme wie Parkplatz-Reservationssysteme, städtische Verkehrsleitsysteme und Autowaschanlagen für geparkte Fahrzeuge. Wenn sie nicht gerade unterirdisch gebaut sind, stören konventionelle Parkhäuser oft als grosse, hässliche Betonblöcke das Stadtbild. Automatisierte Parkhausanlagen hingegen werden vorzugsweise mit einer geschlossenen Fassade erstellt und bieten so eine hohe Gestaltungsfreiheit. Durch seine fast beliebige Erweiterbarkeit in die Höhe benötigt ein automatisiertes Parkhaus nur eine geringe Grundfläche bei gleichzeitiger Fähigkeit, auf kleinem Raum viele Fahrzeuge unterzubringen. Diese Effizienz macht es zu einer interes santen Investition – nicht nur für Städte, sondern auch für Bürogebäude, Handels- und Konferenzzentren, ■ Hotels, Bahnhöfe und Flughäfen. Weitere Infos: www.rothary.com
Siteco Technologie- und Design-Center
Als Showroom, Ideenwerkstatt und Kommunikationsforum wird das Technologie- und Design-Center TDC im bayerischen Traunreut dem Unternehmen Siteco und der ganzen Beleuchtungsbranche neue Impulse geben. Hans R. Ris Das für 6 Mio. Euro neu erbaute «Siteco Technologie- und Design-Center» (TDC) im bayerischen Traunreut übernimmt die Funktionen des in die Jahre gekommenen Licht-Informations-Zentrums (LIZ). «In diesem Haus», so Andreas Schütte, Vorsitzender der Siteco-Geschäftsführung, anlässlich einer Presseveranstaltung, «wollen wir Innovation, Service und Lösungskompetenz erlebbar machen.» Beleuchtungslösungen präsentieren Den Besucher des TDC erwarten innovative Technologien, Lichtwerkzeuge
und Beleuchtungskonzepte aus allen Siteco-Anwendungsbereichen: Von der Strassen- und Aussenbeleuchtung über die Industrie- und Sportstättenbeleuchtung bis zur Arbeitsplatzbeleuchtung werden alle Themen exemplarisch dargestellt. Anwendungen zur Beleuchtung von repräsentativen, öffentlichen Innenräumen werden ebenso präsentiert wie Lösungen zur Beleuchtung von Shopping-Räumen. Auch Beleuchtungslösungen im Aussenbereich lassen sich im Umfeld des TDC angemessen und eindrucksvoll präsentieren. Klaus-Peter Siemssen, Geschäftsführer Vertrieb und Marketing: «Mit unserem Aussenleuchten-
Licht & Leuchten
Licht-Innovationen live erleben Garten haben wir der gebäudenahen Architekturbeleuchtung einen ganz besonderen Rahmen gegeben. Einmalig sind auch die in die Architektur integrierten praktischen Anwendungsbeispiele von Tageslicht- und Lichtmanagementsystemen.» Das TDC gibt neben seiner Funktion als Showroom auch Raum für Workshops und – in diesem Rahmen – für die Entwicklung individueller Lichtlösungen. Klaus-Peter Siemssen sieht darin eine der wichtigsten Funktionen des neuen Lichtforums: «Wir wollen unsere Kunden inspirieren und hoffen gleichzeitig auf Anregungen und Impulse von aussen, aus der täglichen Praxis der Anwender.» Forum für 400 Personen Die Architektur des TDC nimmt die bestehende Situation mit dem halbkreisförmigen Zentralgebäude und dem Verwal-
Das neu erbaute und nach aussen transparente «Siteco Technologie- und Design-Center» (TDC) im bayerischen Traunreut ist zugleich Showroom, Campus und Ideenschmiede. Auch der Aussenraum wird mit einbezogen. Im Vordergrund die DL10 Strassenleuchte mit 86 High-Power-LED-Einheiten.
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Siteco Beleuchtungstechnik GmbH
Licht & Leuchten
Siteco, nach eigenen Angaben einer der führenden Anbieter und Hersteller technischer Innen- und Aussenbeleuchtung sowie kundenspezifischer Lichtlösungen, wurde 1949 als Hausgeräte- und Leuchtenwerk der Siemens-Elektrogeräte GmbH mit Hauptsitz in Traunreut/Deutschland gegründet. 1997 wurde das Leuchtenwerk aus dem Siemens-Konzern ausgegliedert und gehört heute zur weltweit agierenden Siteco-Unternehmensgruppe, deren Eigentümerin die Investmentgesellschaft Barclays Private Equity ist.
Seit 2002 auch in der Schweiz In der Schweiz ging die Siteco Schweiz AG aus dem BAG-Turgi-Konzern hervor, der wiederum mit der Siemens AG kooperierte. Als BAG Turgi Ende der 90er-Jahre aufgelöst wurde, war dies die Geburtsstunde der eigenständigen Siteco-Gesellschaft, die in der Folge seit 2002 in der heutigen Firmierung auf dem Schweizer Markt auftritt. Vom Standort Belp aus werden Lichtprojekte in allen Anwendungsbereichen realisiert, sei es Innen-, Aussen- oder Tunnelbeleuchtung.
Energieeffiziente Beleuchtungslösungen
Zentrum des TDC ist das 500 m2 grosse Forum. Absenkbare Deckenriggs sorgen für grosse Flexibilität. Die Präsentationen lassen sich in der Anwendung auf zwei Ebenen erleben.
tungsbau auf und ergänzt sie um zwei neue Bauten. Zusammen mit den bestehenden Gebäuden bildet der rund 1500 m2 grosse Neubau einen Innenhof. Funktionelles Zentrum ist das 500 m2
Mit der Eldacon Mikroprismentechnik, der Hexal-Wölbstruktur und der Siteco Mirrortec Spiegelwerfertechnik setzte Siteco Zeichen. 1250 Mitarbeiter, davon 920 in Deutschland, generieren einen Jahresumsatz von 224 Mio. Euro (2007). Der Umsatzanteil ausserhalb Deutschlands liegt bei über 50%. Pro Jahr werden mit 180 Produktefamilien rund 3,5 Mio. Leuchten gefertigt.
grosse Forum des Hauptgebäudes. Das Volumen bietet Raum für die Präsentation der Beleuchtungskonzepte in unterschiedlichsten Anwendungsumgebungen und eine hohe Flexibilität, u. a.
Siteco Schweiz AG 3123 Belp www.siteco.ch Siteco Beleuchtungstechnik GmbH D-83301 Traunreut www.siteco.de
auch durch die absenkbaren Deckenriggs. Ausgestattet mit modernster Medientechnik ist hier ausserdem Raum für repräsentative Veranstaltungen mit ■ bis zu 400 Personen.
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Zuverlässige Kleinantriebe für Medizintechnik Die moderne Medizin baut heute auf vielfältige technische Lösungen. Klein und fein ist dabei die Devise und das stellt den Konstrukteur oft vor neue Herausforderungen. Kleinmotoren in vielfältiger Ausführung helfen dem Entwickler auch schwierige Forderungen der Anwender zu lösen. Die anpassungsfähigen Winzlinge können dabei sowohl auf extreme anwendungsspezifische Eigenschaften hin massgeschneidert werden, wie auch für medizinische Massenprodukte und einfache Fertigung. Als zuverlässige Helfer im Hintergrund unterstützen sie sowohl die Forschung, die Spezialisten im OP und auch der «Endverbraucher» Patient kann mit ihrer Hilfe manches Handicap erleichtern. Andreas Zeiff und Dietrich Homburg Medizin ohne Technik ist unmöglich. Schon früh arbeiteten Ärzte wie Heiler mit allen möglichen Geräten wie chirurgischem Besteck oder Beinschienenkästen, um Knochenbrüche zu richten. Die moderne Medizin setzt nun zunehmend auf aktiv eingreifende Technik mit Kleinmotoren. So kann einerseits die Hand des Mediziners durch die Technik «feiner» arbeiten, andererseits können viele Geräte so auch automatisch ohne menschliche Überwachung ihren Dienst verrichten. Selbst robuste Prothesen und Geräte für den Heimgebrauch, die besonders zuverlässig und störungsfrei arbeiten müssen, sind für moderne Kleinantriebe ein weites Betätigungsfeld. Der Kleinantriebsspezialist Faulhaber aus Schönaich bietet für praktisch alle Einsatzfälle Kleinmotoren und entsprechendes Know-how rund um den Miniaturantrieb an. Gerade die langjährige Erfahrung ist für den Anwender eine wichtige Ergänzung beim anspruchsvollen Medizineinsatz, wie man im Folgenden sehen kann. Extreme Präzision Das Sprichwort «Jemanden auf den Nerv fühlen» trifft die Anforderungen an Kleinantriebe bei zwei Präzisionseinsätzen ganz gut. Für die Forschung im Bereich der Reiz- und Informationsverar-
beitung müssen haarfeine Elektroden in den Nerv bzw. in das Nervengewebe geführt werden. Auf kleinstem Raum sind Positionen reproduzierbar anzufahren. Kleine, kompakte Mehrkanal-Manipulatoren erlauben heute sogar simultane Messungen (Bild 1). Die Elektroden der drei- bzw. fünfkanaligen Geräte lassen sich unabhängig positionieren. Die kleinen Geräte erlauben dabei Positionierwege von 1 bis 15 000 μm. Die Verfahrgeschwindigkeit beträgt 1... 200 μm/s. Für die nötige Bewegung der Elektrodenfaser sorgt ein patentierter Schlauchelektrodenantrieb. Der dämpfende Gummischlauch des Antriebs muss dabei ständig unter definierter Vorspannung gehalten werden. Diesen Part übernehmen EC-Kleinmotoren mit 6 mm Durchmesser und passendem Getriebevorsatz. Da jede Faser einzeln gesteuert wird, ist je Kanal auch ein Kleinantrieb erforderlich. Aufgrund der Zahl der Kanäle sind nur wirkliche «Kraftzwerge» für diese Aufgabe geeignet. Genauigkeit ist ebenfalls beim Einsetzen von Implantaten in der Wirbelsäulenchirurgie von höchster Bedeutung, da Eingriffe vorwiegend im Umfeld von Nervenwurzeln und dem Rückenmark vorgenommen werden. Herkömmliche Operationsmethoden erfordern vergleichbar grosse Einschnitte. Dagegen ermöglicht das SpineAssist-System Ein-
griffe zur Wirbelsäulenfusion mit nur wenigen kleinen Einschnitten. Der Miniatur-Hexapod-Roboter hat bei einem Gewicht von 250 g einen Durchmesser von nur 50 mm und eine Höhe von 80 mm (Bild 2 a, b). Genauigkeit und Präzision des Gesamtsystems liegen unter 100 μm bzw. 10 μm, wobei die Genauigkeit der Bewegungssteuerung 10 μm beträgt. Eine der grössten Herausforderungen bei der geringen Grösse des Hexapod war die Auswahl des für diese Anwendung entsprechenden Miniaturantriebssystems. Ein smoovy DC-Servomotor mit 5 mm Durchmesser erwies sich als ausgezeichnete Lösung im Hinblick auf das erforderliche Drehmoment und der nötigen Geschwindigkeit. Hochspeziell Erlauben Hexapoden moderne Chirurgie in winzigsten Bereichen, so muss der Operateur doch optimal sehen können, was da vor sich geht. Herkömmliche Mikroskope sind dafür zu klobig und unflexibel. Eine Mikroskopbrille mit Mikroantrieben ist hier das Mittel der Wahl. Mit ihr hat der Benutzer uneingeschränkte Bewegungsfreiheit. Auf1 Kleine und kompakte Mehrkanal-Manipulatoren für simultane Messungen an Nervenzellen.
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Maschinen & Geräte
Hochpräzise und robust, geeignet für Kleinserien oder Massenprodukte
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2a Das SpineAssist-System ermöglicht Eingriffe zur Wirbelsäulenfusion mit nur wenigen kleinen Einschnitten. 2b Hexapoden für hochgenaue Positionieraufgaben in der Medizin. 3 Kleinstschrittmotor mit polierter Spindelwelle als Präzisionskraftquelle (ARSAPE). 4a Aktive Beinprothese für mehr Komfort und Sicherheit (Otto Bock). 4b Edelmetallkommutierter 10-mm-Motor, bei nur 6,5 g Masse erreicht er 0,48 mNm.
grund automatischer Scharfstellung muss der Nutzer nicht wie bei Lupen einen festen Abstand einhalten. Dank zweier unabhängiger Linsensysteme ist auch ein dreidimensionales Sichtfeld garantiert. Möglich wird diese komplexe, tragbare Ausstattung durch den Einsatz moderner Kleinstschrittmotoren. Auf zusätzliche Weg- oder Winkelsensoren kann man dank des Schrittmotors verzichten; der Antrieb baut so kleiner und leichter, die Steuerung wird einfacher. Das sogenannte Variscope-Mikroskop benötigt pro Auge jeweils zwei Motoren. Der AM 1020 mit 10 mm Durchmesser für die Fokuseinstellung und der AM 0820 mit 8 mm Durchmesser für den Zoom. Der Fokusantrieb arbeitet praktisch ständig, da er jede Kopfbewegung kompensieren muss. Das Problem der Spielungenauigkeiten der Mechanik lösten die Kleinantriebsspezialisten durch den Einsatz einer Spindel mit feinster Verzahnung. Mit 0,2 mm Steigung erlaubt sie in Verbindung mit den eingebauten Motoren eine Auflösung von beachtlichen 10 μm. Sowohl Fokus als auch Zoom werden bei hoher Auflösung absolut spiel- und ruckfrei eingestellt. Aus diesem Grund sind die Spindelwellen noch zusätzlich fein poliert, ein Verfahren, welches normalerweise nur bei Präzisionsuhren ange-
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wendet wird und entsprechendes Fertigungs-Know-how erfordert (Bild 3). Auch bei einer neuen Laufhilfe (Bild 4a) finden Kleinantriebe ein Betätigungsfeld. Sie empfinden das natürliche Laufgefühl elektromechanisch nach. Die Natur dämpft über Sehnen und Muskeln die Gelenke bei jedem Schritt individuell ab. Diese Vorgänge laufen alle unbewusst und reflexartig ab, also sehr schnell. Die natürliche Dämpfung technisch nachzuempfinden bedeutet daher einen hohen elektronischen und mechanischen Aufwand. Mit moderner Prozessortechnik, hoher Rechenleistung, miniaturisierter Präzisionssensorik und Mikromechanik bei Antrieb und Bewegungsapparat ist dies heute mit dem entsprechenden Knowhow aber durchaus möglich. Als Bindeglied zwischen Elektronik und Dämpfungsmechanik setzen die Prothesenspezialisten auf bewährte Technik: Einfach ansteuerbare DC-Kleinantriebe. Die mit Edelmetallbürsten ausgestatteten Kleinmotoren bieten hohe Leistung auf kleinem Raum. Dank hohem Motorwirkungsgrad sind auch bei begrenzter Kapazität des Lithium-Akkus in der Prothese lange Laufzeiten bis über zwei Tage möglich ohne nachzuladen. Im vorliegenden Fall arbeiten die hochdynamischen 10-mm-Antriebe (Bild 4b)
über ein Reibradgetriebe auf einer Planetengetriebestufe. Dieses Rad verstellt dann das eigentliche Dämpfungsventil. Pro Schritt wird so die Dämpfung von maximal auf fast Null und wieder zurück verstellt. Alle Komponenten müssen die Dauerbelastung über Jahre und damit Millionen Schritte vertragen. Obwohl immer nur sehr kurze Steuerungsimpulse nötig sind, ist das für die Edelmetall-DC-Motoren kein Problem. Der weltweite Einsatz der Prothese stellt jedoch erhebliche Anforderungen an die Technik. So sind Einsatztemperaturen von –15° C bis +65° C ohne Weiteres möglich. Ebenso muss sie alle Klimazonen der Erde sicher vertragen von trocken bis feucht, salzhaltige Luft ebenso wie feinsten Wüstenstaub. Massenfertigung inklusive Einzelstücke für die Forschung oder Kleinserien sind teuer. Möchte man einer breiten Masse von Patienten eine Erleichterung anbieten, bedeutet das unweigerlich eine preiswerte Massenfertigung aufzubauen. Aufgrund der naturgemäss sehr diffizilen Bauteile und den hohen Güteanforderungen bei medizinischen Produkten sind oft neue Wege notwendig. Als Beispiel kann hier die Fertigung eines automatischen Blutzuckermessgerä-
5 5 Im automatischen Blutzuckermessgerät arbeiten zwei Kleinantriebe.
tes dienen. Das speziell entwickelte, kompakte und sehr handliche Messgerät enthält statt einzelner Messstreifen eine Trommel mit 17 Streifen. Da manche Patienten bis zu sechs Mal am Tag den Blutzuckerspiegel bestimmen müssen, ist dies eine deutliche Erleichterung. Die geringen Abmessungen erforderten fein-
be erobern in der medizinischen Technik ein immer grösseres Einsatzfeld. Neben der geringen Baugrösse spricht vor allem die hohe Zuverlässigkeit und ihre Anpassungsfähigkeit für die Winzlinge. Biologisch gesprochen suchen sie sich ihre «ökologische Nische» in der sie Medizinern wie Patienten das Leben erleichtern. Je früher der Konstrukteur dieser modernen Helfer den Kleinantriebsspezialisten in der Entwicklung konsultiert, desto harmonischer lassen sich die Antriebe in die Anwendung einbetten. Der Anwender selbst kann sich so besser auf seine Kernkompetenz konzentrieren und die Antriebsseite den Spezialisten überlassen. Das spart Zeit ■ und Geld.
Maschinen & Geräte
werktechnisches Know-how. Die gefundene Lösung basiert auf zwei Miniaturantrieben mit Getrieben und Sensorik. Dabei arbeitet einer der Motoren als Positionierantrieb für die Vorratstrommel. Auf Tastendruck transportiert er die Trommel jeweils eine 1/17 Umdrehung weiter bis zum nächsten Messstreifen. Der zweite Motor ist für die translatorische Bewegung zuständig, sprich, er bringt den Messstreifen dann in Messposition. Hier ist nicht nur Positioniergenauigkeit, sondern auch ein guter Gleichlauf gefragt. Dank Miniaturisierung und modernen Kunststoffwerkstoffen ist das Gerät im Handyformat leicht und robust (Bild 2) und verkraftet auch mal klaglos einen Fall aus 1 m Höhe. Trotz der kompakten Masse des Messgerätes besteht allein das Motormodul aus 45 Einzelteilen die vollautomatisch montiert und zu 100% kontrolliert werden. Ob hochpräzise Einzelstücke, Kleinserien für Spezialisten oder patiententaugliche Massenprodukte, Kleinantrie-
Text von Dipl. Chem. Andreas Zeiff und Dipl-Ing. (FH) Dietrich Homburg, Redaktionsbüro Stutensee Leserfragen direkt an: www.faulhaber-group.com
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Maschinen & Geräte
Weg- und Winkelsensorik: Neues Technikheft vermittelt Praxiswissen Wenn Wege oder Winkel erfasst werden mßssen, sind in vielen Fällen Leitplastikpotenziometer aufgrund ihres gßnstigen Preis-Leistungs-Verhältnisses immer noch die erste Wahl. Um dem Anwender bei der Vielfalt der heute angebotenen Funktionsprinzipien die Auswahl zu erleichtern, hat Novotechnik jetzt zum Thema Weg- und Winkelsensorik ein neues Technikheft zusammengestellt. Auf 36 Druckseiten werden in verständlicher Form technische Grundlagen vermittelt, Anwendungsbeispiele erläutert, neue Geräte vorgestellt und Tipps fßr die Auswahl des passenden Funktionsprinzips gegeben. Die praxisorientierten Fachbeiträge beschäftigen sich mit der Funktions-
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Messtechnik & Schutzmassnahmen
Energiemessung: Fernauslesung und Visualisierung ermöglichen effiziente Betriebsoptimierung
Energiedaten mit dem Browser visualisieren Wenn die Energiepreise steigen, wird es immer interessanter zu wissen, wann und wo welche Energiemenge zum Einsatz kommt. In der Chocolats Halba wird der laufende Energiebedarf von Strom, Gas, Öl und Fernwärme genau verfolgt. Urs Bosshard * Chocolats Halba gehört in der Schweiz zu den grossen Herstellern von Schokoladenprodukten und beschäftigt an den zwei Standorten Wallisellen und Hinwil insgesamt 314 Mitarbeitende. Seit 1972 ist Chocolats Halba als Produktionsbetrieb Teil der Coop-Gruppe. Bei der Schokoladenherstellung wird nicht nur Wärme eingesetzt, sondern auch viel Kälte benötigt. Damit Energieoptimierungen möglich sind, muss das Verhalten der Energieverbraucher genau bekannt sein. Chocolats Halba hat sich zum Ziel gesetzt, den Energieverbrauch zu senken. Damit dies Realität wird, muss zuerst einmal bekannt sein, wo genau die elektrische Energie verbraucht wird. Dies setzt exakte Energiemessungen über die Zeit voraus. Die Kälteerzeugung verschlingt rund einen Sechstel der elektrischen Energie und bot sich an, durch neue Energiezähler mit Fernauslesung optimiert zu werden.
8...10° C abgekühlt. Es wird also gleichzeitig Warmwasser und Kühlwasser erzeugt. Das Warmwasser von 48...55° C dient für das Warmhalten von Tanks, Pumpen und Rohrleitungen, damit die Schokoladenmasse stets flüssig bleibt. Die WP wird durch die Temperatur des Warmwasserspeichers gesteuert. Die WP reduziert den Wärmebedarf aus der Zentralheizung. Die sogenannte Technische Kälte TK wird durch 3 Kompressoren à 70 kW Leistung bereitgestellt. Die TK hat die Aufgabe, das Kühlwasser von 8...10° C herzustellen, falls die WP die Bereitstellung des Kühlwassers alleine nicht schaffen sollte. Dieses wird für die Kühlung
der Kakaomühlen, Walzwerke und Conchen der Schokoladenmassenherstellung verwendet. Wird zu wenig Wärme gebraucht, leiten die Wärmepumpen ihre Restwärme auf das Fabrikdach, wo es an die Umgebungsluft abgegeben wird. Zur Klimatisierung der Produktionsräume der Häuser 1 bis 5 wird die sogenannte Klimakälte KK verwendet. Dafür stehen ebenfalls 3 Kompressoren à 70 kW Leistung zur Verfügung. Die Kältegruppen TK und KK laufen abwechselnd, sofern der gesamte Bedarf durch eine Anlage abgedeckt werden kann. Ob eine Gruppe genügt, hängt vom Kältebedarf der Produktion und von der Aussentemperatur ab. Pflichtenheft und Wünsche • Elektrische Energie der 1,2-MW-Kältezentrale im Haus 4 erfassen, es sind dies: 3 Abgänge 3 x 400 V mit 500 A für die Kältemaschinen, ein Abgang 3 x 400 V mit 150 A für die Zirkulations pumpen und die Steuerung.
Produkte von Chocolats Halba, sie machen das Leben süsser.
Das Versuchsprojekt Vor der neuen Messtechnik mit Fernauslesung mussten vier Energiezähler direkt beim Schaltschrank von Hand abgelesen werden. Bei den in die Jahre gekommenen Energiezählertypen häuften sich zudem die Ausfälle. So drängte es sich ohnehin auf, diese durch moderne Typen mit Fernauslesung zu ersetzen. Ein paar Erklärungen zur Kälte- und Wärmeerzeugung: Eine Wärmepumpeneinheit WP besteht aus zwei Kompressoren à 70 kW und hat die Aufgabe, einen Warmwasserspeicher auf 48... 55° C aufzuheizen. Dabei wird das für die Kühlung nötige Wasser auf
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Messtechnik & Schutzmassnahmen
DIN-Schiene montiert. Die RJ45Buchse des Controllers ist so mit einer fixen IP-Adresse am Coop-Fabrik-LAN angeschlossen und damit vom Chocolats-Halba-Areal erreichbar. Anwenderfunktionen Der im Ethernet-Controller integrierte Webserver stellt dem Benutzer die aktuellsten Informationen aus der Kältezentrale zur Verfügung. Auf der Startseite sind die wichtigsten Angaben wie: • Energiezählerstände • Letztes Ablesedatum • Aktuelle Spannungen grafisch und als Zahl dargestellt • Innentemperatur des Steuerschranks • Ampel oben links gibt Hinweise und zeigt Störungen an • Eine Mitteilungszeile für den Techniker
1
2 1 Verdrahtung ab bestehenden Trennklemmen. 2 Die Startseite der Web-Visualisierung.
• Der Umbau muss während des laufenden Betriebs möglich sein, da die Schokolade-Verarbeitungsanlagen laufend auf technische Kälte angewiesen sind. • Nutzung der vorhandenen Infrastrutur (Stromwandler 600/5 A, Messtrennklemmen, Ethernet) • Einfache Ablesung am PC über Browser • Für eine effektive Energieoptimierung braucht es nicht nur eine zuverlässige Energiemessung, sondern auch eine Trendaufzeichnung der aktuellen Leistung. • Ausbaumöglichkeit hin zu zentraler Datenbank Die Hardware Das Herzstück ist der Ethernet-Controller von Wago, der die 3-Phasen-Leistungsklemmen ausliest und einfache Berechnungen ausführt. Die Schranktemperatur wird mit einem Pt100-Direktein-
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gang gemessen. Für den Betrieb des Controllers braucht es eine 24-VDCVersorgung. Die Stromwandler sind in den NH-Sicherungs-Lastschaltleisten von Weber integriert. Der Ausgang der Stromwandler (0–5 A) wird via bestehende Trennklemmen zur neuen Messklemme geführt. Jede Messklemme benötigt eine eigene Spannungsversorgung, da die Leistung und Energie in der Messklemme selbst berechnet wird. Die neuen Anschlüsse dieser Energiemessung sind über Steckklemmen ausgeführt, dadurch ist alles gegen Selbstlockerung geschützt. Um möglichst kurze Leitungen zu erhalten, ist die neue Messeinheit nicht mehr oben in der Schranktüre, sondern ganz unten im Schaltschrank eingebaut (Bild 1). Dies ist jetzt möglich, da die Zählerstände ja auch nicht mehr vor Ort abgelesen werden müssen. Das Netzwerk ist mit dem praktischen DRM-Adapter-Gehäuse von R&M rechts neben der Steuerung auf der
Startseite der Web-Visualisierung Die Voltmeter zeigen die aktuellen Spannungen aller Polleiter an (Bild 2). Der grüne Bereich markiert eine Abweichung bis 5%, der rote eine von mehr als 10%. Für detaillierte Infos können die einzelnen gemessenen Abgänge, hier sind es die TK-Kältemaschinengruppen, angewählt werden. Die Leistungen, Ströme und Energiezählerstände werden im Sekundenrhythmus aktualisiert. So kann der Hausdienstmitarbeiter aus der Ferne sehen, in welcher Leistungsstufe seine Kältemaschinen aktuell arbeiten. Beim TrueRMS-Messverfahren werden pro Sekunde aus 64 000 Messungen die Effektivwerte von Spannungen und Strömen berechnet. Die Wirkleistung und die Energie berechnet die Messklemme selbst und stellt den aktuellen Wert der SPS zur Verfügung. Die Trendaufzeichnung ist ein hilfreiches Mittel, um Störungen auf den Grund zu gehen. Sowohl Spannungen als auch Leistungen werden als Kurven dargestellt. Bild 3 zeigt eine der vielen Trendkurven und gibt Auskunft über die 24-h-Leistung aller Abgänge der Kältezentrale. Der technische Hintergrund Beim Aufbau dieser Messanlage standen keine fertigen Funktionsbausteine zur Verfügung, sondern nur eine Beschreibung der Messklemme. Berechnungen und die Visualisierung mussten in Eigenregie von Grund auf mit der Programmiersoftware CoDeSys programmiert werden. Die gewünschten Daten werden zyklisch vom Controller aus der Messklemme gelesen. Die Messklemme arbeitet selbstständig, auch bei einer Änderung oder bei einem Unterbruch des Programms bleibt die Messung weiter aktiv. Mit diesem Service-
Grosse Ventile, hohe Drücke regeln?
3
4 3 Trendverlauf der Leistung von der TK-Gruppe. 4 Das Servicefenster online mit der 1. Messklemme.
fenster (Bild 4) kann auf die einzelnen Messklemmen direkt zugegriffen werden, was jedoch nur für den Elektriker gedacht ist. Dieses Servicefenster dient für den Test der Kommunikation und zur Parametrierung der Messklemmen. Ein Betätigen der Taste «Mess/Para» und das Eingeben der MessklemmenNummer unterbrechen die kontinuierliche Auslesung und verbinden das Servicefenster direkt mit der Messklemme. Die Ampel zeigt grün, wenn alles normal in Betrieb ist. Sie leuchtet orange, wenn etwas im Messknoten ausser Betrieb oder gestört ist. Die rote Ampel leuchtet auf dieser Seite, wenn eine Störung vorliegt. Im unteren Teil ist das Eingabefeld für den Mitteilungstext auf der Startseite. Das Datum und die Zeit synchronisiert die Steuerung vom Coop-Zeit-Server in Basel.
Energieverbraucher genau zu kennen und auch eine Aussage machen zu können, wann welcher Verbraucher wie viel Energie benötigt. Im Moment lassen sich aus der Messklemme die aktuellen Spannungen, Ströme, Leistungen und die Energie lesen. Es liegt aber durchaus drin, weitere Daten aufzubereiten und diese auch zu visualisieren. Natürlich interessierte auch, ob die neu aufbereiteten Messwerte auch stimmen, zumal die Software selbst geschrieben werden musste und es nicht möglich war, auf Standardfunktionen zurückzugreifen. Eine Kontrolle mit einem Drehstrom-Leistungs-Messgerät hat das korrekte Arbeiten der Anlage bestätigt. Weil die bis jetzt gemachten Erfahrungen mit der neuen Messmethode sehr erfolgreich verlaufen, ist der nächste Ausbau be■ reits in Planung.
Fazit Die neue Messeinrichtung mit Fernauslesung kommt dem Bedürfnis entgegen, die
* Urs Bosshard ist Betriebselektriker bei Chocolats Halba in Wallisellen, urs.bosshard@halba.ch
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Messtechnik & Schutzmassnahmen
Hubventile
Forschung & Umwelt
Wirtschaftlichkeit batteriegestützter Energiespeicher zur Frequenzregulierung
Wertvolle Energiespeicherung Grosse Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) mit Leistungen im MWBereich können technisch sehr wirkungsvoll für die Stabilisierung des elektrischen Versorgungsnetzes eingesetzt werden. In diesem Artikel werden drei mögliche Anwendungen beschrieben. Für eine dieser Anwendungen – den Einsatz eines BESS für die Primärregelung – wird die Wirtschaftlichkeitsanalyse vorgestellt. Im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsanalyse werden der erzielbare Ertrag der Primärregelung mit den Kapital- und Betriebskosten des Energiespeichers verglichen. Es zeigt sich, dass die Primärregelung mit einem optimierten Batteriespeicher profitabel ist. Dazu muss der Speicher für eine relativ kurze Entladezeit von 30 – 60 Minuten ausgelegt sein.
Daniel Chartouni, Tilo Bühler, Gerhard Linhofer* 1 Einleitung Die erhöhte Netzbelastung und zunehmend unsichere Betriebsbedingungen für
elektrische Energiesysteme haben dazu geführt, dass sowohl die Energieerzeuger als auch Grosskunden sich verstärkt für Energiespeicherung interessieren. Da es nur sehr beschränkte Erweiterungsmög-
lichkeiten für die etablierte Pumpspeichertechnologie gibt, werden alternative Lösungen verfolgt. Mehrere Forschungsergebnisse zeigen nun, dass Batterie-EnergiespeicherSysteme (BESS) die Betriebsbedingung für ein elektrisches Netz signifikant verbessern können [1]. Unabhängig von der Anwendung haben alle netzgebundenen BESS eine ähnliche Topologie: die Batterien sind mit einem Wechselrichter verbunden, der die je nach Ladezustand variable DC-Spannung der Batterie in eine 3phasige Wechselspannung des Stromnetzes umwandelt (Abbildung 1). Über den Wechselrichter wird der Energiefluss vom Netz zum Speicher und ebenso in der umgekehrten Richtung kontrolliert. Ein zusätzlicher Transformator passt das Spannungsniveau an das gewünschte Einspeiseniveau an.
Blick auf die Batteriebänke des von ABB entwickelten Energiespeichers in Fairbanks, Alaska, der bereits im Jahr 2003 in Betrieb genommen wurde. Im Normalbetrieb wird das System zur Unterstützung des regionalen Stromnetzes eingesetzt. Im Störfall bietet das System sofortigen Zugriff auf Notstrom. Mit seinen Batteriebänken, bestehend aus 13 760 Nickel-Cadmium-Zellen, die in vier Ketten angeordnet sind, kann das System 15 Minuten lang eine elektrische Leistung von 27 MW liefern. Bei kürzerer Entladezeit sind Leistungen bis 46 MW möglich.
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1
2 1 Prinzipschaltbild des BESS. 2 BESS Anwendungen im Stromnetz.
Es gibt heute mehrere Batterietechnologien, die für Speichersysteme mit grosser Leistung und Kapazität geeignet sind. Eine Auswahl ist in Tabelle 1 aufgeführt. Es wurden ausschliesslich ausgereifte und seit Jahren kommerziell verfügbare Technologien in Betracht gezogen. Dies sind Bleibatterien [2], Nickel-Cadmium [3], Natrium-Schwefel (NaS) [4] und die Vanadium-Redox-Flow-Batterie (VRF) [5]. Die Wahl der Batterietechnologie hängt sehr stark von der spezifischen Anwendung ab, für welche der Batteriespeicher eingesetzt wird. Diese Anwendungen werden im Folgenden erläutert, bevor der Fall für Primärregelung mit einer Bleibatterie ausführlich analysiert wird.
2 Anwendungen In einem Verbundnetz mit zentraler Energieerzeugung und Verteilnetz können Speicher an verschiedenen Stellen sinnvoll eingesetzt werden. Es hängt von der konkreten Anwendung ab, wo im Netz das BESS eingebunden wird (Abbildung 2). Im Folgenden werden die drei Anwendungen, Lastausgleich, Frequenzregulierung und Spitzenlastreduktion näher beschrieben. 2.1 Verzögerter Netzausbau durch Lastausgleich Eine stetig zunehmende Energienachfrage ist eng verbunden mit einem erhöhten Bedarf nach neuen Übertragungs- und Verteilnetzen. Die Leistungsfähigkeit ei-
Tabelle 1 Batterietechnologien im Vergleich. *Niedrige Kosten für Entladezeit von 3 h und höhere Kosten für 0,3 h. Blei (2)
NiCd (3)
NaS (4)
VRF (5)
Reife der Technologie
•••
••
••
•
Speicherkosten (€/kWh)*
200–500
500–1300
400–1500
200–1800
Lebensdauer (Zyklen)
1000
2000
2500
3000
Gesamtwirkungsgrad AC-AC (%)
72–78
72–78
≈75
70–75
2.2 Primärregelung Die Primärregelung (auch mitlaufende Reserve oder Frequenzregelung) ist nötig, um kurzfristig ein Ungleichgewicht zwischen der erzeugten und der benötigten Leistung im Verbundnetz auszugleichen. In heutigen Systemen wird eine solche Stabilisierung durch Kraftwerke erreicht, welche mit dem Netz synchronisiert sind und ihre Erzeugungskapazität nach Bedarf schnell erhöhen oder reduzieren können. Diese mitlaufenden Reserven lassen sich in drei Klassen einteilen [7]: Primärreserve (schnell aktivierbar) sowie Sekundärund Minutenreserve (beide weniger schnell aktivierbar). Die relevanten Eckdaten zur Primärreserve sind in der Tabelle 2 zusammengefasst. Da Batteriespeicher sehr kurze Reaktionszeiten aufweisen, eignen sie sich ideal als Lieferant für die Primärregelleistung. Der Indikator für das Gleichgewicht zwischen erzeugter und verbrauchter Leistung ist die Netzfrequenz. Bei zu viel Leistung im Netz steigt die Frequenz an bei zuviel Verbrauch sinkt die Frequenz ab. Demzufolge wird bei der Primärregelung vom BESS Leistung ins Netz eingespeist, wenn die Netzfrequenz unterhalb eines erlaubten Grenzwertes absinkt (Batterien werden entladen), und Leistung aus dem Netz bezogen, wenn die Frequenz über einem definierten Limit ist (Batterien werden geladen). Die Abbildung 4 zeigt, wie die Frequenzregulierung mit einem Batteriespeicher im Europäischen Verbundnetz ausgeführt wird: Sobald die Netzfrequenz einen Wert höher als 50,02 Hz erreicht, wird die
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Forschung & Umwelt
ner bestehenden Stromleitung wird bestimmt durch die maximal zulässige Erwärmung. Wenn das Leistungsprofil eine Spitze aufweist, sodass der thermische Grenzwert der Leitungen erreicht wird, muss das Stromnetz ausgebaut werden. Möchte der Netzbetreiber einen solchen teuren Ausbau verzögern, so kann er kritische Lastspitzen mit einem BESS abfangen (blaue Region in Abbildung 3). Die Kapazitätserweiterung des Stromnetzes kann also verzögert werden, indem zu Niederlastzeiten Energie gespeichert wird (Nacht), welche dann zu Hochlastzeiten (Tag) wieder abgegeben werden kann. Je näher das BESS sich beim Energieverbraucher befindet, desto höher wird die Einsparung durch die hinausgeschobene Netzerneuerungsinvestition [6]. Das Lastprofil und der jährliche Lastanstieg bestimmen massgeblich die Profitabilität der BESS-Lösung.
Forschung & Umwelt
Primärreserve aktiviert und Leistung wird von der Batterie aufgenommen (alternativ könnte die Energieerzeugung reduziert werden). Wenn die Netzfrequenz unter 49,98 Hz abfällt wird entsprechend Leistung ans Netz geliefert (siehe Abbildung 4, links). Die Primärleistung als Funktion der Frequenz ist linear ausserhalb des Toleranzbandes (49,98-50,02 Hz) wie in Abbildung 4 rechts dargestellt ist. Ein Profit kann nun erwirtschaftet werden, da der Betreiber des Übertragungsnetzes einen Anbieter für das Vorhalten einer vereinbarten Reserveleistung bezahlt. Der Anbieter erhält allein für das Vorhalten der Reserveleistung in einem vertraglich festgelegten Zeitraum einen definierten Preis. Ein Hauptziel für den Besitzer des BESS ist es, die Kapazität des Speichers zu minimieren, um Kosten zu sparen, bei gleichzeitig maximaler Leistung, also maximalem Profit. Simulationsrechnungen auf der Basis gemessener Frequenzdaten haben gezeigt, dass für diese Aufgabe ein Batteriespeicher profitabel sein kann, wenn er für eine Entladezeit von ca. 40 Minuten ausgelegt ist. Die Vorhalteleistung für einen solchen Speicher muss im Bereich 2–50 MW liegen. 2.3 Spitzenlastreduzierung Industrieelle Energiegrosskunden betreiben häufig Verbraucher, welche regelmässig beträchtliche Leistungen für relativ kurze Zeitintervalle benötigen. Durch Leistungsspitzen bedingte Kosten (Leitungsbau) für den lokalen Netzbetreiber werden an den Kunden als bedarfsspezifische Kosten weitergegeben. Industriekunden wird demzufolge sowohl der Energieverbrauch als auch der Spitzenlastverbrauch (normalerweise über 15 Minuten gemittelt) in Rechnung gestellt. Der Anteil des Spitzenlastverbrauchs kann bis zur Hälfte der Stromrechnung betragen. Um den Spitzenlastverbrauch zu reduzieren, können Energiekunden ein BESS installieren, welches in der Lage ist, bei geforderten Leistungsspitzen zu entladen und dann zu Zeiten geringen Verbrauchs die Batterien wieder zu laden [8]. In Tabelle 2 werden die drei vorgestellten BESS-Anwendungen verglichen. 3 Finanzielle Analyse eines BESS für die Primärregelung Um den Gewinn einer BESS-Lösung abschätzen zu können, müssen die Einnahmen und die Kosten der Anlage bestimmt werden.
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3
4 3 Lastausgleich mit BESS, um Netzerweiterung zu verzögern. 4 Frequenzprofil (links) und die durch die UCTE definierte Leistungs-Frequenz-Charakteristik (rechts). Beschreibung im Text.
Für die Kosten sind alle Aufwendungen die sich aus dem Bau und Betrieb sowie der Wartung und Instandhaltung des Systems ergeben, über seine Nutzungs- bzw. Lebensdauer des Systems aufzusummieren. Aus dieser Gesamtsumme kann durch
Abzinsung der Gegenwartswert (Barwert) berechnet werden. Dasselbe gilt für die kumulierten Einnahmen des Systems, für die ebenfalls ein Barwert berechnet werden kann. Der Gesamtgewinn G des Batteriespeichers zum heutigen Zeitpunkt resul-
Tabelle 2 Vergleich unterschiedlicher BESS-Anwendungen im Stromversorgungssystem. Anwendung
Last-Ausgleich
Primärregelung
Spitzenlastreduzierung
BESS-Eigner
Betreiber Verteilnetz
Übertragungsnetzbetreiber
Endkunde
Wert durch
Verschiebung des Netzausbaus
Verkauf der Vorhalteleistung
Reduzierte Stromrechnung
Profitable Fälle
Grosser Unterschied zwischen Hoch- und Niederlast
Primärreserve (hohe Vergütung, kurzzeitig)
Im Voraus bekannte (planbare) Leistungsspitzen
Nicht profitable Fälle
Flaches Lastprofil, lange Hochlastzeit
Sekundärund Minutenreserve
Nicht vorhersagbare Lastspitzen, flaches Lastprofil
Bei diesem Preis für eine halbjährlich vorgehaltene Reserveleistung verdient der Besitzer eines 10-MW-BESS gemäss Gleichung (4) pro Jahr: ,
Unter Berücksichtigung von Gleichung (2) resultiert ein Barwert der über 20 Jahre kumulierten Gesamteinnahmen von
5 5 Preise für die Primärregelung der vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB), 2001–2007.
tiert aus dem Barwert BE der Gesamteinnahmen abzüglich des Barwertes BA der kumulierten Gesamtausgaben.
Für den Barwert BE der Einnahmen gilt:
und Entladeprofil muss mit der Batterietechnologie verträglich sein, um die Austauschzyklen (Batterielebensdauer) möglichst lange zu gestalten (Investitions- und Betriebskostenoptimierung) Im nächsten Abschnitt wird die Wirtschaftlichkeit des BESSs zur Primärfrequenzregelung quantitativ untersucht.
und für den Barwert BA der Ausgaben:
Hier ist T die Lebensdauer des BESS in Jahren (hier T= 20), aE sind die jährlichen Einnahmen, aA sind die jährlichen Ausgaben und r ist der Diskontsatz, welcher hier mit r= 6% berücksichtigt wird. Als generelle Zielsetzung für die wirtschaftliche Auslegung eines BESS müssen zwei Faktoren optimiert werden: (1) Eine Überdimensionierung des BESS bei vorgegebener Leistung und Kapazität muss vermieden werden (Investitionskostenoptimierung). (2) Das Lade-
3.1 Barwert der Einnahmen Es wird der Fall betrachtet, bei dem der Übertragungsnetzbetreiber einem Reserveleistungsanbieter für die angebotene Vorhalteleistung bezahlt (festgelegter Preis pro kW und vertraglich festgelegten Zeitraum). Abbildung 5 zeigt die Entwicklung der Preise für die Primärregelleistung in Deutschland in 2001–2007. Der mittlere Preis k für die über einen Zeitraum von sechs Monaten vorgehaltene Reserveleistung PBESS beträgt danach k= 60 € /kW/Halbjahr. Demzufolge lassen sich die jährlichen Einnahmen aE für das Vorhalten der
Tabelle 3 Primärregelleistung im Europäischen Verbundnetz und die Bedingungen für den Anbieter der Vorhalteleistung. Vorhalteleistung Total im Verbundnetz 3000 MW Verfügbarkeit über den vertraglich festgelegten Zeitraum
100%
Aktivierung
Automatisch, alle Anbieter gleichzeitig, lokal
Start voll aktiviert Ende
nach maximal 5 sek. innerhalb ≤ 30 sek. nach höchstens 15 min
Kleinstmögliches Angebot
1–2 MW, je nach Zone (limitiert durch die Überprüfbarkeit durch den Übertragungsnetzbetreiber)
Grösstmögliches Angebot
40–50 MW, je nach Zone (Maximal soll Dienstleistung auf eine sinnvolle Anzahl von Anbietern verteilen)
Mechanismus der Bezahlung
Nur die Verfügbarkeit der Vorhalteleistung, nicht aber die tatsächlich gelieferte Energie
3.2 Gegenwartskosten des BESS Simulationsrechnungen auf der Basis gemessener Frequenzdaten haben gezeigt, dass ein Batteriespeicher mit einer Leistung PBESS, der für die Primärregelung eingesetzt wird, für eine Kapazität von CBESS [MWh]= ⌬tBESS [h] ⭈ PBESS[MW] ausgelegt sein sollte. Die minimal notwendige Entladezeit des Batteriespeichers wurde zu ⌬tBESS = 0,6 h ermittelt. Für diese Entladezeit ist die Bleibatterie die wirtschaftlichste Lösung. Berücksichtigt man die Lebensdauer der Blei Batteriezellen von ungefähr 4 Jahren, so muss man vier Erneuerungszyklen während der 20-jährigen Betriebsdauer des BESS einkalkulieren. Für den hier betrachteten Bleibatteriespeicher mit 10 MW Leistung ergibt sich bei Berücksichtigung der entsprechenden Investitions-, Betriebs-, Wartungs- und Instandhaltungsanteile ein Barwert der kumulierten Gesamtausgaben von 11 Mio. €. 3.3 Gesamtwert der BESS-Lösung Nach Gleichung (1) wird der Gesamtgewinn somit positiv:
Die Amortisationszeit dieses Systems liegt bei rund 11 Jahren. Somit kann ein für Entladezeiten von 30 – 60 Minuten ausgelegter Batteriespeicher profitabel zur Primärregelung eingesetzt werden. Der wichtigste Parameter für die Wirtschaftlichkeit ist der Preis (Abbildung 5) für die vorgehaltene Reserveleistung. Batterien mit besserer Zyklenlebensdauer und höhere Erträge für die Reserveleistung würden die Profitabilität signifikant erhöhen. 4 Zusammenfassung In dieser Veröffentlichung werden folgende BESS-Anwendungen beschrieben: Lastausgleich, um damit einen Netzausbau zu verzögern, primäre mitlaufende Reserve zur Frequenzregelung und die Spitzenlastreduzie-
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Forschung & Umwelt
Leistung PBESS wie folgt bestimmen:
Outillage, machines, appareils de mesure Werkzeuge, Maschinen, Messgeräte
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rung beim industriellen Endkunden. Die primäre Frequenzregulierung wurde in einem zweiten Teil finanziell bewertet, wobei die Gegenwartskosten und Gewinne für den Fall eines kapazitätsoptimierten Blei-BESS abgeschätzt wurden. Es zeigt sich, dass dass die Primärregelung mit einem solchen Batteriespeicher profitabel ist.
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5 Literatur [1] J. T. Alt, M. D. Anderson, R. G. Jungst, «Assessment of Utility Side Cost Savings from Battery Energy Storage» IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 13, No 3, 1997, pp. 1112-1120. [2] C. D. Parker, «Lead-acid battery energy storage systems for electricity supply networks», Journal of Power Sources, Vol. 100, 2001, pp. 18–28. [3] T. DeFries, Alaska Grid Support: Batteries now included, Modern Power Systems, 2003. [4] Y. Tachibana, «A new Power Supply System using NaS Battery», Proceedings of the 17th WEC Congress, 1998. [5] K. Emura, «Recent Progress in VRB Battery», Proceedings of EESAT Conference, 2003 [6] Kwa-Sur Tam, «A comparison of alternatives to enchance the utilization of transmission lines», Electric Power System Research, Vol. 41, 1997, pp. 133–140. [7] UCTE Operational Handbook v. 2.4, 2004. [8] A. Even, J. Neyens, and A. Demouselle, Peak shaving with batteries, Proceedings of 12th CIRED Conference, 1993. *Autoren Daniel Chartouni und Tilo Bühler ( beide promovierte Physiker ) arbeiten als Wissenschaftler im Konzernforschungszentrum der ABB Schweiz. Sie befassen sich mit Technologien zur Energiespeicherung und mit Methoden der kontrollierten Netzführung zur Erhöhung der Stabilität. Gerhard Linhofer ist Elektroingenieur mit BBA-Diplom (Bachelor of Business Administration). Er arbeitet im Geschäftsbereich Leistungselektronik der ABB Schweiz und befasst sich mit neuen Anwendungen der Leistungselektronik und mit Energiespeicherung. ■
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Multifunktionsdrucker – mit Tinte oder Laser?
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Monatsthema
Multifunktionsdrucker – mit Tinte oder Laser? Das Angebot an Multifunktionsdruckern – Drucker, Kopierer, Scanner und teils auch Faxgerät in einem Gehäuse – ist fast unüberschaubar. Bereits unterhalb der magischen Grenze von 1000 Franken bieten einige dieser «All-in-one»-Geräte den qualitativ hochwertigen Laserdruck. Dabei sind Tintenstrahldrucker keinesfalls aus dem Rennen. Wir stellen eine Auswahl der interessantesten Geräte vor.
Rüdiger Sellin
OKI
Vor nicht allzu langer Zeit war der TowerPC im typischen Kleinbüro von einer Vielzahl von Peripheriegeräten umgeben. Unvermeidbar durchzog den Schreibtisch-
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untergrund ein einziger Kabelsalat mit entsprechend hoher Fehleranfälligkeit. Neben dem Flachbettscanner beanspruchten Drucker, Kopierer und das Telefaxgerät weiteren Platz. Den Trend zur Integration leiteten die kompakten Notebooks
ein, in denen Netzwerkkarten, DVDBrenner, Webcam oder gar ein SoundSystem Platz finden. Ähnlich sieht es bei den Multifunktionsdruckern (MFD) aus, die wenig Platz fressen, den Kabelsalat vergessen lassen und nebenbei das Studium von vier Bedienungsanleitungen ersparen. Dank der Integration in ein Gehäuse verstehen sich die Geräte blind. Ein weiterer Vorteil ist der massvollere Stromverbrauch, der viel tiefer liegt als bei vier Einzelgeräten. Wichtiger als der Verbrauch im laufenden Betrieb ist der Bedarf im Stand-by oder im Schlafmodus. Selbst dann trennt nicht jeder Netzschalter das Gerät sauber vom Netz, sodass vielfach weiter Strom
Multifunktionsdrucker mit USB-Anschluss erfreuen sich gerade in kleinen Büros grosser Beliebtheit. Damit aber weitere Netzwerkteilnehmer drucken können, muss der an den Drucker angeschlossene PC ständig laufen. Mit einem eigenen Druckserver wird Abhilfe geschaffen, beispielsweise mit dem Zyxel MFP Print Server NPS-520. Es ist kaum grösser als eine Zigarettenschachtel und kostet um die Fr. 150.–. Er bindet mehrere USB-Multifunktionsdrucker in das Firmennetzwerk ein und macht den Kauf eines netzwerkfähigen Druckers unnötig. Auf der Vorderseite befinden sich hinter einer schwarzen Blende die drei blauen Status-LEDs für Netzwerkaktivität, Auftragsstatus und Betriebsbereitschaft. Seitlich sind die Anschlüsse für Strom, Netzwerk (Ethernet) und USB-Drucker sowie ein Reset-Schalter untergebracht. Neben einer gedruckten, siebensprachigen Schnellinstallationsanleitung befindet sich auf der Installations-CD noch ein elektronisches Handbuch mit 86 Seiten – allerdings nur auf Englisch. Von der Hardware-Installation bis hin zur Einrichtung eines Druckers unter den Windows-Systemen 98SE bis XP bietet das PDF umfangreiche Hilfestellung. Nach der rund einstündigen Installation der Software mit Namen Zyxel Utility fragt sie gleich um Erlaubnis, das Netzwerk nach angeschlossenen NPS-520-Adaptern zu durchsuchen. Wenn keine Firewall aktiviert ist, wird sie direkt fündig. Danach müssen Passwort und IP-Adresse des Printservers eingegeben werden. Zur Auswahl stehen sowohl statische Adressen als auch die dynamische IP-Adressvergabe via DHCP. Von Letzterem rät Zyxel ab, da bei jedem IP-Wechsel die Software neu installiert werden muss – und zwar auf allen Rechnern, die den NPS-520 nutzen. Ist die Hürde der Konfiguration der Desktop-Firewall und der Einrichtung der angeschlossenen
MFDs verzeichnen aber auch einige wenige Nachteile. Vor allem die billigeren Geräte brillieren praktisch nie in al-
Einsatzzweck ist entscheidend Der Käufer sollte sich zunächst gründlich überlegen, für welchen Zweck er den neuen Multifunktionsdrucker einsetzen will. Für ausgesprochene Gelegenheitsbenutzer z. B. wird es kaum lohnend sein, einen Farblaserdrucker anzuschaffen. Tintenstrahldrucker haben deutlich tiefere Anschaffungskosten, aber höhere Drucktarife als die Kollegen von der Laserfraktion. Dafür brillieren sie mit meist höherem Qualitätsniveau dank hoher Auflösung. Be-
fliesst. Gerechtfertigt ist dies eigentlich nur, wenn ein ständig empfangsbereites Telefax vorhanden ist.
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Monatsthema
Drucker genommen, verhält sich der Printserver im Betrieb völlig unproblematisch. Die Software wacht über den Status des NPS-520 und verwaltet sämtliche Anfragen an den Multifunktionsdrucker. Mit knapp drei Megabyte auf der Festplatte ist die Software zwar nicht sonderlich gross, nimmt im Arbeitsspeicher aber ca. 16 Megabyte in Anspruch. Das Zyxel Utility kann entweder mit jedem Windows-Start im Hintergrund ausgeführt oder manuell vor einem Druckauftrag aufgerufen werden. Das Programm checkt dann, ob der Netzwerkdrucker frei ist, und leitet den Auftrag weiter. Wird der Drucker gerade von einem anderen Rechner benutzt, bleibt das Dokument in der WindowsDruckerwarteschleife auf dem PC. Verzögerungen oder unnötig abgebrochene Druckaufträge lassen sich mit der optionalen Eingabe einer Leerlaufzeit umgehen, nach der ungenutzte Verbindungen gekappt werden («Auto-Release» nach frühestens fünf Minuten). Fazit: Der Zyxel MFP Print Server NPS-520 bietet eine gute Möglichkeit zur Aufrüstung eines Druckers ohne Netzwerkfähigkeit. Für den Fall einer anstehenden Drucker-Neuanschaffung rechnet sich der Kauf eines USB-Multifunktionsdruckers plus Printserver klar nicht. Dann sind Ethernet- oder WLAN-fähige Drucker ohne aufwändige Installation und Konfiguration besser und obendrein günstiger.
len Kategorien, sodass man sich bei der Vorauswahl auf die wichtigste Anwendung konzentrieren sollte. Da dies meistens das Drucken ist, sollte auf eine hohe Auflösung geachtet werden. Ähnliches gilt für die eingebauten Scanner. Zu tiefe Pixelzahlen lassen die Scans entsprechend grob erscheinen. Für eine schnelle Kopie reicht es aber allemal. Schliesslich kann ein Effekt auftreten, den man auch von Kompaktanlagen der Unterhaltungselektronik her kennt. Läuft eine Funktion nicht, muss man das komplette Gerät in die Reparatur bringen. Zur Aufrechterhaltung des Bürobetriebs sei also empfohlen, zumindest einen billigen Schwarz-WeissLaserdrucker (ab ca. Fr. 300.– ) in der Hinterhand zu haben, um wenigstens drucken zu können. Für den Fehlerfall offerieren einige Anbieter einen komfortablen Reparaturservice vor Ort oder bei tiefer gehenden Reparaturen einen Hol-/Bringservice mit Austauschgerät. Dass man derartige Dienstleistungen aber nicht beim Kauf eines Tintenstrahldruckers für Fr. 100.– erwarten darf, sollte jedem klar sein. Für professionelle Anwender empfiehlt sich ausserdem eine Garantieverlängerung auf drei bis fünf Jahre, je nach Abschreibungsdauer des Geräts.
Preiswerter Druckerserver
Monatsthema
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3 1 Tintenstrahldrucker Brother DCP-750CW (www.brother.ch). 2 Tintenstrahldrucker HP Photosmart C5380 (www.hp.com). 3 Tintenstrahldrucker Lexmark X9350 (www.lexmark.ch).
sonders beim Ausdruck von Farbbildern zeigt sich, dass Tintenstrahldrucker vergleichbaren Lasern klar überlegen sind, vor allem in der Farbechtheit. Wenn allerdings Ausdrucke als Basis für Textmarkierungen dienen sollen, so ist von Tintenstrahldruckern abzuraten, da die Ausdrucke beim Gebrauch des Textmarkers leicht verwischen. Besonders beim Fotodruck schmerzen zudem die hohen Druckkosten. Beim häufigen Ausdruck von Farbbildern leeren sich die Patronen entsprechend schnell. Deren Wiederbeschaffung ist teilweise unverhältnismässig teuer (bis zu Fr. 50.– pro Farbe). Wir raten daher auch Gelegenheitsnutzern von Druckern mit nur einer Farbpatrone ab. Diese enthal-
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ten meistens drei verschiedene Farbkammern. Geht die Tinte nur einer Farbe zur Neige, muss man gleich die ganze Patrone tauschen. Bei den Schwarz-/WeissDruckpatronen werden oft zwei unterschiedliche Grössen angeboten. Der Margenlogik der Hersteller folgend wird nicht nur kein Druckerkabel mehr beigelegt. Gelegentlich wird sogar entweder keine oder nur die kleinste der verfügbaren Schwarz-/Weiss-Druckpatronen als Erstausrüstung ab Werk eingebaut. Beim häufigen Schwarz-/Weiss-Drucken sei beim Ersatz zur grösseren Version geraten, die nicht nur den Gang zum Händler weniger oft nötig macht, sondern auch die Druckkosten pro A4-Seite senkt. Neben den Wiederbeschaffungskosten sollte man beim Kauf zudem auf eine einfache Wechselbarkeit der Druckerpatronen achten. Bei HP teilt eine entsprechende Software dem PC auf Wunsch den Füllstand der einzelnen Druckerpatronen ungefähr mit. Bei einigen Testkandidaten artet der Patronenwechsel in eine einzige Fummelei mit verschmutzten Fingern aus, was schnell die Freude am Drucker verdirbt. Bei Brother z. B. ist der Wechsel dank einer separaten Klappe einfach, da man nicht wie bei alten HP-Druckern den Schlitten für den Druckkopf manuell beiseiteschieben muss, um den Tintenvorrat zu erneuern. Hinterher ist dann jeweils die Neujustierung des Druckkopfs angesagt, was einige Minuten dauert. Bei vielen Tintenstrahldruckern enthalten die Patronen oft gleich einen neuen Druckkopf, was die hohen Wiederbeschaffungskosten erklärt. Dank diesem ökologischen Unsinn bleibt aber das Druckbild stets sauber. Bei den Laserdruckern geht es in der Regel schneller. Hier wechselt man einfach die geschlossene Tonerkassette und reinigt bei dieser Gelegenheit das Innenleben des Druckers (je nach Druckerstandort mehr oder weniger häufig). Je nach Modell ist zudem nach rund 15 000 gedruckten Seiten ein Trommelwechsel nötig, der schnell ein paar Hunderter kostet. Für geschäftliche Nutzer sind noch weitere Kriterien wichtig. So sollten sie beim Kauf auf einem Probedruck beharren, denn schliesslich ist das Druckbild das Aushängeschild im Schriftverkehr einer Firma. Das Druckbild sollte natürlich wirken und beispielsweise frei von Rotstichen sein. Die Farbübergänge sollten sauber ersichtlich sein und nicht ineinander verlaufen. Wichtig kann auch die Möglichkeit zum Bedrucken von speziellen CDs (Lightscribe)
über eingebaute Laufwerke sein. Eine individuell mit Firmenlogo bedruckte CD gibt jedenfalls mehr her als ein handbeschriftete. Eine Duplex-Einheit ermöglicht den doppelseitigen Papierdruck. Einige Drucker verursachen dabei laute Geräusche, insbesondere die Tintenstrahldrucker, was beim Telefonieren im Büro stören kann. Laserdrucker hingegen haben oft laute Lüfter, die auch im Ruhezustand lärmen. Nicht zuletzt stellt sich die Frage nach der Netzwerkfähigkeit des Druckers. Praktisch immer vorhanden ist eine USB2.0-Schnittstelle. Erst mit den nächsten beiden Optionen eignet er sich als Arbeitsgruppendrucker. Zunehmend ist eine Netzwerkkarte für Fast Ethernet (100 Mbit/s) integriert, gelegentlich sogar eine WLAN-Schnittstelle. Damit erhält der Käufer die Möglichkeit, das Gerät fast völlig ortsunabhängig aufzustellen. Alternativ bietet sich für KMUs die Einrichtung eines Druckerservers an (siehe Textkasten), um einem Drucker mit USB die Netzwerkfähigkeit zu verleihen. Private Nutzer hingegen werden auf Features wie Speicherkartenleser und zusätzliche USB-Ports Wert legen. So lassen sich die letzten Fotos autonom (das heisst ohne Umweg über den PC und ohne lästiges Booten) lokal ab USB-Stick oder ab Fotokamera ausdrucken (PictBridge). Alte Dias lassen sich bei einigen Druckern über eine spezielle Durchleuchteinheit einspannen und ebenfalls ausdrucken. Viele Drucker bieten für alle Bilder eine Bildvorschau
Einkaufshilfe für Multifunktionsdrucker (MFD) Entscheidung vor dem Druckerkauf zum Einsatzzweck • Häufiges Drucken mit hohem s/w-Anteil ➔ Laserdrucker • Häufiger Farb- oder Fotodruck, tiefer Einstiegspreis ➔ Tintenstrahldrucker Checkliste für den Druckerkauf • Kosten für Druckerpatronen bzw. für Tonerkassetten? • Für wie viele Ausdrucke reicht eine Füllung? • Stromverbrauch (Stand-by, Betrieb, Schlafmodus)? • Auflösung des Druckbilds? • Schnittstellen (USB, Ethernet, WLAN), PictBridge? • Garantieleistungen?
Die Multifunktionsdrucker im Detail Bei den Tintenstrahldruckern tat sich der Brother DCP-750CW hervor (Fr. 260.–). Er verfügt über eine Papierkassette und vier einzeln tauschbaren Tintentanks. Eine WLAN- und eine Ethernet-Schnittstelle sorgen für lokale Netzverbindungen – ungewöhnlich für diese Preisklasse. Bei der Druckqualität liegt der Brother vorne, ist aber im Druck langsamer und etwas teurer als die Konkurrenz. Zudem ist das Papierfach (wie beim HP C5380) mit 100 Blatt etwas arg klein (Bild 1, www.brother.ch). Der HP Photosmart C5380 (ca. Fr. 260.–) verfügt über ein hochwertiges Gehäuse mit praktischer Papierzuführung. Sie lässt sich halb aus dem Gerät herausziehen und ermöglicht auch den Duplexdruck. Die Einbindung in ein Netzwerk gelingt via Ethernet. Wer es lieber drahtlos hat, muss zum Modell C6380 greifen (ca. Fr. 80.– teurer). Eine PictBridge-Schnittstelle fehlt, sodass der Direktdruck nur über die integrierten Kartenleser funktioniert. Die Druckqualität des C5380 bewegt sich im oberen Mittelfeld, wobei fünf Patronen für saubere Farben sorgen und sich auch CDs und DVDs bedrucken lassen (Bild 2, www.hp.com). Der Lexmark X9350 (ca. Fr. 410.–) scheint optimal auf den Einsatz im Büro zugeschnitten zu sein, bietet er doch eine automatische Dokumentenzuführung, doppelseitigen Druck sowie Fax-, Netzwerk- sowie WLAN-Ports. Neben der mitgelieferten 150-Blatt-Kassette lässt sich noch eine zweite Papierzuführung montieren (Option). Ein grossflächiges Bedienpanel mit Farbdisplay, eine Pictbridge-Schnittstelle sowie ein Speicherkartenleser runden die umfangreiche Ausstattung ab (Bild 3, www.lexmark.ch). Der Canon Pixma iP4600 (ca. Fr. 170.–) ist das klassische Einstiegsmodell mit sehr gutem Preis-Leistungs-Verhältnis für Nutzer mit hohem Druckaufkommen. Dank einzeln austauschbaren Tintenpatronen liegen die Betriebskosten tief. Daneben gibt es die Möglichkeit zum Bedrucken geeigneter CD- oder DVD-Rohlinge sowie eine Duplexfunktion. Enttäuschend sind die Gehäusequalität sowie der nicht einfache Patronenwechsel (Bild 4, www.canon.ch). Im Vergleich zu Tintenstrahldruckern bieten die Laserdrucker in der
Regel eine tiefere Auflösung (besonders im Farbdruck) und sind teurer in der Anschaffung. Jedoch passen sie aufgrund der tieferen Druckkosten und der einfacheren Handhabung beim Tonerwechsel besser ins Büroumfeld. Die höchste Druck- und Kopiergeschwindigkeit kennzeichnet den Brother MFC-9840CDW (um Fr. 1200.–). Neben USB-2.0 verfügt er über ein Ethernet-Interface (10/100 MBit/s) und eine WLANSchnittstelle (802.11b/g). Der Foto-Direktdruck über PictBridge und USBStick wird ebenfalls unterstützt. Umfangreiche Treiberfunktionen, eine Farb-Fax-Einheit sowie der DuplexModus runden die Ausstattung ab. Als einziger Wermutstropfen ist der ungewöhnlich laute Betrieb zu bemängeln – eher ein Drucker für einen getrennten Raum also (Bild 5, www.brother.ch). Leise im Betrieb, sehr sparsam im Stromverbrauch und dazu preisgünstig ist der HP Color LaserJet CM1312 MFP (ca. Fr. 450.–). Er beeindruckt mit einer relativ hohen Druckqualität, wobei der Starttoner gerade einmal für 750 Seiten reicht. Ein neuer S/W-Toner im Austausch hingegen bedruckt 2200 Seiten und der Farbtoner 1400 Seiten (jeweils bei 5% Überdeckung). Die Papierkassette fast lediglich 150 Blatt, eine EthernetSchnittstelle fehlt, und das Drucken läuft nicht sonderlich schnell ab: max. 12 S/S bzw. 8 Farb-A4-Seiten pro Minute (Bild 6, www.hp.com). Etwa doppelt so teuer (ca. Fr. 900.–), aber leistungsfähiger ist der HP Color LaserJet CM2320 – ein Multifunktionsgerät (Fax/Kopierer/Drucker/Scanner) mit professionellem Outfit bei noch geringer Stellfläche. Er druckt und kopiert bis zu 20 Seiten/Min. (S/W und Farbe). Eine Besonderheit ist der integrierte Printserver zur Verkürzung der Wartezeiten, wozu auch der Druckspeicher von 160 MB beiträgt. Eine USB- und Ethernet-Schnittstelle (10/100 Base-TX) runden die Ausstattung ab (Bild 7, www.hp.com). Auf ähnlichem Ausstattungsniveau bewegt sich der OKI C3530MFP (ab Fr. 900.–). Er verfügt über einen 128 MB grossen Arbeitsspeicher, der sich auf 320 MB erweitern lässt, sowie über ein USB 2.0- und ein Ethernet 10/100-Interface. Der 20 kg schwere C3530 druckt recht schnell (16 Farbseiten bzw. 20 S/W-Seiten pro Minute). Zudem bietet er einen automatischen Vorlageneinzug für den Scanner – zum Versenden eines mehrseitigen Fax un-
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auf einem kleinen Farbdisplay, mit dessen Hilfe sich sogar die Druckqualität oder ein Duplexdruck über einen kleinen Cursor ohne Zuhilfenahme des PCs auswählen lässt.
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6 4 Tintenstrahldrucker Canon Pixma iP4600 (www.canon.ch). 5 Laserdrucker Brother MFC-9840 CDW (www.brother.ch). 6 HP Color LaserJet CM1312 MFP (www.hp.com).
erlässlich, aber auch beim Kopieren sehr praktisch. Besonders erwähnenswert ist die Drei-Jahres-Garantie vor Ort («Next Business Day»), die bei OKI als einzigem Schweizer DruckerImporteur im Kaufpreis enthalten ist (Bild 8, www.oki.ch). Ein solides MFD-Gerät stellt der Epson AcuLaser CX11N dar (unter
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Monatsthema
Abkürzung/Begriff
Bedeutung
Ethernet
Netzwerkstandard für lokale oder regionale Datennetze. Ethernet wurde in den 1970er Jahren entwickelt und seitdem ständig erweitert. Besonders hervorzuheben sind die immer höheren Übertragungsgeschwindigkeiten von zunächst 10 und 100Mbit/s und dann 1Gbit/s und 10 Gbit/s sowie die Glasfaservarianten für die beiden letzten Kategorien (in LANs selten anzutreffen).
LAN (Local Area Network)
Datennetz innerhalb eines räumlich begrenzten Bereichs, meist Heim- oder Firmennetzwerk. Die Computer werden über ein Netzwerkkabel (meist Ethernet) oder per Funk (so genanntes Wireless LAN oder WLAN) miteinander verbunden.
Lightscribe
Lightscribe ist eine von HP und Lite-On entwickelte Technik zum Beschriften einer CD oder DVD mit Hilfe eines CD/DVD-Brenners. Die Unterseite des Rohlings wird dabei wie gewohnt mit Daten beschrieben. Nach dem Drehen des Rohlings wird in einem zweiten Brennvorgang die matte Oberseite des Rohlings beschriftet, indem ein Muster in kreisförmigen Bahnen eingebrannt wird. Dual Layer-Lightscribe-DVDs sind noch nicht erhältlich.
PictBridge
Funktion, bei der Bilder ohne den Einsatz eines Computers ausgedruckt werden können. Zum Direktdruck der Bilder wird die Digitalkamera direkt mit dem Drucker verbunden.
Resolution (Auflösung)
Unter Auflösung versteht man die Anzahl der Bildpunkte (Pixel), aus denen das dargestellte Bild besteht. 5 Megapixel entsprechen 5 Mio. einzelnen Bildpunkten.
USB (Universal Serial Bus)
Bussystem zur Verbindung eines Computers mit externen Peripheriegeräten zum Austausch von Daten. Mit USB ausgestattete Geräte können im laufenden Betrieb miteinander verbunden werden (Hot-Plugging). Zurzeit existieren zwei Versionen (1.1 und 2.0), wobei USB 2.0 deutlich schneller ist.
Duplex
Mit «Duplex» bezeichnet man die Richtungsabhängigkeit von Kommunikationswegen. Bei Druckern und Faxgeräten bezeichnet Duplex die Fähigkeit, Vorder- und Rückseite automatisch zu bedrucken oder auch die Vorderund Rückseite einer Vorlage automatisch einzuscannen, ohne dass der Anwender die Vorlage wenden müsste.
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9 7 HP Color LaserJet CM2320 MFP (www.hp.com). 8 Laserdrucker OKI C3530 MFP (www.oki.ch). 9 Epson AcuLaser CX11N (www.epson.ch).
Fr. 1000.– ). Die Druck-, Scan- und Kopierqualität des Schwergewichts (33,1 kg) sind Spitze. 128 MB Druckspeicher ab Werk lassen sich auf bis zu 576 MB ausbauen. Leider fehlt auch hier ein WLAN-Anschluss, USB 2.0 und Ethernet sind aber vorhanden. Die Druckkosten sind vergleichsweise hoch, aber leicht tiefer als beim OKI, der dafür einen besseren Farbdruck als der Epson bieten. Dessen Stromverbrauch fällt mit 790 W (Betrieb), 27,2 W (0 Stand-By) und 16,4 W (Schlafmodus) deftig aus – passend zum Gewicht (Bild 9, www.epson.ch).
Fazit Einen eindeutigen «Testsieger» kann es bei in einem solchen Test nicht geben. Wenn ein Interessent zum Beispiel die WLANFähigkeit benötigt, scheiden viele MFDGeräte von Anfang an aus. Andere legen Wert auf feinste Auflösung für unter 500 Franken – da müssen die Lasergeräte passen. Letzteren ist der Vorzug zu geben, wenn tiefe Druckkosten gefragt und fast nur S/W gedruckt wird, denn hier sind Laserdrucker klar besser. Der Rest ist eine Frage des Budgets und der persönlichen Vorlieben – etwa für eine Mar■ ke oder für Design.
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Minergie-Weiterbildung und Marketing: guter Hebel für Energieeffizienz und Bauökologie
Ob Allheilmittel für die energetische Sanierung, Marketinginstrument oder Begrenzung der architektonischen Freiheit: Minergie lässt niemanden kalt. Ein Gespräch mit Markus Steinmann über Minergie und die Notwendigkeit, qualitativ hochstehender Weiterbildung. Marion Schild/EnergieSchweiz Markus Steinmann, kann es sich ein Berufsmann, eine Berufsfrau überhaupt leisten, Zeit – wertvolle Arbeitszeit – an einem CAS-Kurs an der Fachhochschule oder an einem Minergie-Fachpartnerkurs zu verbringen? Die Frage ist doch eher, ob Baufachleute es sich leisten können, sich nicht weiterzubilden!
Jahren wird die gezielte Weiterbildung zu einem Muss.
Ist die Ausbildung in der Schweiz so schlecht, dass ohne Weiterbildung nichts geht?
Sie sprechen von gezielter Weiterbildung. Welches Ziel soll sie haben, die Weiterbildung? Sie soll Berufsleute befähigen, beste Arbeit zu liefern. Mein Thema ist die Weiterbildung im Bereich Energie – Energie am Bau und erneuerbare Energien. Hier an der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) zielt die Weiterbildung auf energieeffiziente Gebäude und die kluge Nutzung erneuerbarer Energien ab.
Das sicher nicht, die Berufsausbildungen und Studiengänge sind sehr gut. Aber die Entwicklungszyklen sind heute einfach viel kürzer als noch vor zwanzig Jahren. Kombiniert mit einer Erwerbsphase von dreissig bis vierzig
Minergie ist beim energieeffizienten Bauen das grosse Thema. Wie ist die Weiterbildung in diesem Bereich aufgebaut? Sie gliedert sich in drei Stufen. Es gibt Infoveranstaltungen wie zum Beispiel die
Interview
Der grosse Hebel Energie-Apéros. An den Gratisveranstaltungen werden bei uns pro Jahr bis zu 700 Personen über den Stand der Technik informiert oder durch herausragende Bauten wie gute Minergie-P- oder Minergie-Eco-Gebäude geführt. Auf der zweiten Stufe sind die Weiterbildungen zur Minergie-Fachpartnerschaft. An den ein- bis dreitägigen Kursen werden sowohl die Grundlagen zur Energieeffizienz am Bau vermittelt als auch konkrete Fallbeispiele behandelt. Die Weiterbildung an den Fachhochschulen ist die dritte Stufe. Die Minergie-Fachpartnerausbildung wird gerade neu organisiert. Ja, die Fachpartnerkurse sind in zwei Sparten geteilt. Die einzelnen Kurse richten sich entweder an planende Baufachleute oder ausführende Baufachleute. So lässt sich der Praxisbezug am besten gewährleisten. Grundwissen und Weiterbildungsbedarf von Lüftungsplanenden und Architektinnen wie Architekten unterscheiden sich zum Beispiel deutlich von denjenigen der Lüftungsinstallateurinnen und -installateuren.
Zur Person Der Architekt Markus Steinmann konzentriert sich als Leiter Weiterbildung an der Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) auf ein Angebot zum energieeffizienten Bauen und zu erneuerbaren Energien. Parallel dazu baut er die Kurse für die Minergie-Fachpartnerschaft für Planende auf.
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Interview
Planende Baufachleute • Architektinnen und Architekten • Energieplanende • Wohnungslüftungsplanende • Heizungsplanende • Sanitärplanende • Beleuchtungsplanende Ausführende Baufachleute • Gebäudehülle in Holz • Gebäudehülle verputzt (Kompaktfassade) • Gebäudehülle Metall, Glas, Platten (hinterlüftet) • Dach • Fenster, Türen, Sonnenschutz • Wohnungslüftungsinstallateur • Heizungsinstallateur • Sanitärinstallateur • Elektroinstallateur • Ofen- und Cheminéebauer • Küchenbauer • Hygiene/Lüftung (Reinigung und Inspektion) Sparten der Minergie-Fachpartnerschaft.
Was bringen die MinergieFachpartnerkurse den Teilnehmenden? Die Grundkurse richten sich an Berufsleute, die einen fundierten Einstieg in die Thematik Minergie suchen. Etwas, worauf sie in den Vertiefungskursen zu Themen wie Minergie-Eco oder Minergie-P aufbauen können. Bis das so erlangte Wissen in Grundausbildung wie Berufslehren einsickert, vergehen mindestens noch zehn Jahre. Schliesslich wird die Teilnahme mit einem Zertifikat bestätigt. Da klingt ein Marktvorteil mit. Wenn eine Weiterbildung wie der Fachpartner-Grundkurs für Planende zur Folge hat, dass die Teilnehmenden auf einer Minergie-Fachpartner-Liste
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aufgeführt werden, dann ist das für sie lukrativ. Marketing ist ein guter Antrieb für Weiterbildungsmassnahmen, ein guter Hebel für Energieeffizienz und Bauökologie. Die Fachpartnerschaft ist eine geschützte Bezeichnung, das bringt Vorteile auf dem Markt. Ein Unternehmen muss entsprechend ausgebildetes Personal oder eine erfolgreiche Praxis aufweisen, um Fachpartner zu werden, und Vertiefungskurse alle drei Jahre besuchen, um es zu bleiben. Bei Minergie-P und Minergie-Eco ist der Komplexitätsgrad hoch, lässt sich das nötige Wissen überhaupt «on the Job» erarbeiten? Erfahrung und Wissen sind bei so anspruchsvollen Baustandards entscheidend. Wenn man an ein Kernelement von Minergie-P, die Luftdichtigkeit des Baus, denkt, dann sind die Zusatzkosten der Weiterbildung sekundär. Die Luftdichtigkeit betrifft mehrere Handwerksbereiche vom Maurer und Elektriker bis zum Dachdecker. Die müssen alle ausgebildet werden, sonst pfeift es am Ende, beim Blower-Door-Test, durch alle Ritzen. «On the Job»-lernen kann teuer sein. Teurer als gute Kurse mit hervorragenden Unterlagen. Gute Unterlagen sind kein billiges Unterfangen... ...leider nicht. Die Unterlagen für die Fachpartnerkurse sind aus dem Kurswesen praktisch nicht finanzierbar – nicht in der geforderten Qualität. Aber gerade bei den Fachpartnerkursen sind gute Skripte enorm wichtig. Die Berufsleute werden an den Kursen in kurzer Zeit mit Wissen bombardiert. Zurück in der Praxis sollen sie einzelne Punkte in Ruhe nachschlagen und punktuell die wichtigsten Informationen auffrischen. Mehr als die Hälfte der Wirkung guter Weiterbildung liegt im Skript. Wir investieren viel Geld in die
Dokumentation und werden darin auch vom Bundesamt für Energie, von EnergieSchweiz, unterstützt. Die Kosten der Organisation und der Überarbeitung werden nicht vom BFE getragen. Der Beitrag vom BFE geht vollumfänglich an die Referenten, also an die Verfasser der Unterlagen. So werden natürlich auch gute Referenten und Referentinnen angezogen. Wie sieht die dritte Stufe der Weiterbildung, die an der Fachhochschule selbst, aus? Seit einem Jahr kann ein Master of Advanced Studies (MAS) in «Nachhaltigem Bauen» erlangt werden. Der MAS löst die Nachdiplomstudien der Fachhochschulen ab. In der deutschsprachigen Schweiz haben sich dazu fünf Fachhochschulen zusammengeschlossen und ein koordiniertes Programm – EN Bau – auf die Beine gestellt. Das Programm basiert auf Zertifikatskursen (CAS), die einzeln abschliessbar sind. Im letzten Jahr besuchten an unserer Hochschule 75 Personen entsprechende Kurse. Drei CAS-Kurse ergeben ein Diplom (DAS), der Master wiederum erfordert fünf CAS und eine Masterarbeit. Keine Weiterbildung, die sich mit Halbtageskursen erledigen lässt. Bis zum Master dauert es mindestens zwei Jahre – berufsbegleitend. Die dazu nötigen CAS kosten zusammen rund 20 000 Franken. Jedes einzelne CAS beinhaltet eine Studienarbeit, die geprüft wird. Auch der Stoff wird mit einer Prüfung abgefragt. So hat man die Gewähr, dass Fachleute mit dem CAS-Zertifikatskurs auch über das entsprechende Wissen verfügen. Zur Teilnahme an einem CAS ist ein Hochschulabschluss oder eine gleichwertige Ausbildung Vorausset■ zung. (www.energie-schweiz.ch)
Kompetenzzentrum für Energie-Contracting Das Dienstleistungsangebot umfasst die Projektprüfung, das Bereitstellen diverser Unterlagen und die Unterstützung bei der Projektausschreibung. Ganz allgemein versteht sich Swiss Contracting als «Auskunftsstelle rund ums Contracting für jedermann». Die Organisation zählt 83 Mitglieder, wovon etwa 40 Prozent aktive Contractoren sind. Beitreten können grundsätzlich alle, die an Contracting interessiert sind.
Die Bereitstellung von Heizenergie und Warmwasser gehört in den seltensten Fällen zu den Kernkompetenzen eines Immobilienbenutzers. Hier setzt das Energie-Contracting an. Der Kunde bezahlt die bezogene Energiemenge, den Rest erledigt der Contractor. Die Fachorganisation erbringt Dienstleistungen rund ums Contracting.
Die Frage, weshalb für einen Immobilienbesitzer die Bereitstellung von Strom, Wärme, Dampf oder Kälte durch einen Contractor die bessere Lösung sei, beantwortet Swiss Contracting-Geschäftsleiter Ronny Brunner pragmatisch: «Warum eine Kuh kaufen, wenn man Milch trinken will? Grundsätzlich wollen Hausbesitzer Wärme beziehen. Keiner will sich im Detail mit der Heizung befassen, muss es aber. Hier setzt das Contracting an.» Ein Contractor erbringe die vollständige Dienstleistung für den Kunden, so Brunner weiter. Er liefert Wärme, Brauchwarmwasser, Dampf, Kälte und in Zukunft auch Strom. Planung, Bau, Finanzierung, Betrieb und Unterhalt sei Sache
des Contractors, denn er habe das Knowhow und die Erfahrung, solche Anlagen effizient und kostengünstig zu erstellen. Kurz: Energie-Contracting ist das Outsourcing von Planung, Finanzierung, Installation und Betrieb von Energieversorgungsanlagen. Swiss Contracting ist eine Non-Profit-Organisation und finanziert sich aus Mitgliederbeiträgen und Dienstleistungen. In der Gründungszeit wurde der Verband durch das Bundesamt für Energie unterstützt. Jetzt ist die Organisation selbsttragend und versteht sich als Plattform für das Energie-Contracting. Sie engagiert sich für eine breite Anwendung der Dienstleistung und unterstützt alle am Contracting interessierten Personen und Firmen.
1 Ronny Brunner, Geschäftsleiter bei Swiss Contracting. 2 Das Prinzip des Energie-Contractings.
Alles aus einer Hand Laut Brunner veranlasst ein Contracting zum ganzheitlichen Denken, weil der Preisvergleich bei Angeboten
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Erich Schwaninger
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Portrait
Swiss Contracting
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über die Jahresenergiekosten berechnet wird. Contracting müsse dem Kunden Vorteile bringen, sonst finde die Dienstleistung keinen Markt. Ab welcher Anlagengrösse ist Contracting die richtige Betriebsform? «Bei Anlagen ab einer Leistung von 50 Kilowatt, was etwa zehn Wohneinheiten entspricht, kann angenommen werden, dass Contracting günstiger ist als die konventionelle Vorgehensweise. Ein Contractor wird nur gute Produkte einsetzen, denn er bezahlt die Reparatur- und Ersatzkosten selber», erklärt Brunner. Der Geschäftsleiter geht davon aus, dass eine Anlage immer im optimalen Bereich betrieben wird. Ein schlechter Wirkungsgrad reduziert die Rendite. Brunner: «Die ganzheitliche Verantwortung optimiert Investitions- und Betriebskosten und ermöglicht wirtschaftliche Mehrinvestitionen zugunsten von erneuerbaren Energien wie Holz, Sonne sowie Umweltwärme für Wärmepumpen. Contracting zeigt dann die volle Wirkung, wenn Planung, Ausführung, Finanzierung, Betrieb und Unterhalt aus einer Hand kommen.» Hilft die aktuelle Energiediskussion dem Contracting? Ronny Brunner wiegelt ab. Sicher nehme der Bekanntheitsgrad dieser Dienstleistung dank der Energiesituation zu. Doch Swiss Contracting profitiere nicht direkt davon, dafür aber die anbietenden Contractoren und die erneuerbaren Energieträger. «Zurzeit werden vor allem Anlagen mit erneuerbarer Energie erstellt. Öl und Gas werden meistens nur aus Sicherheitsgründen oder zur Deckung von Bedarfsspitzen bei grosser Kälte installiert.»
LIVINLUCE BUILDING UND BELEUCHTUNG. Wenn Technologie zum Business wird. LivinLuce, die internationale Fachmesse für Building und Beleuchtung, wird nun wieder zum historischen Termin im Mai veranstaltet. Zusammen mit der gleichzeitig stattfindenden EnerMotive 2009, der Fachmesse für Power und Factory – mit der neuen Sektion EnerSolar+ für erneuerbare Energiequellen – stellt LivinLuce seit 2007 die Fortsetzung der historischen Messe INTEL dar, nun unter dem neuen „Dach-Markennamen” Tech For Business. LivinLuce 2009 ist durch einen Ausbau der Sektion Building und eine Valorisierung der technischen Aspekte der Beleuchtung gekennzeichnet. Mit LivinLuce 2009 auf dem Messegelände fieramilano in Mailand-Rho vom 26. bis 30. Mai 2009 wird die Technologie in Sachen Building und Beleuchtung zum Business.
fieramilano 26.-30. MAI 2009 www.livinluce.com
FIERA MILANO TECH S.p.A. Tel. +39 02.3264.410-288-825 areatecnica2@fieramilanotech.it
Vorwiegend Holzheizungen und Wärmepumpen Hat Swiss Contracting Präferenzen, was die Energieträger anbelangt? Ronny Brunner gibt sich diplomatisch. «Unsere Meinung ist diesbezüglich neutral. Dieser Entscheid ist Sache des Kunden. Prinzipiell hat jedes Konzept und jede Energieform seine Berechtigung. Es gibt beispielsweise Orte, wo Holz keinen Sinn macht, weil es nicht oder in ungenügender Menge vorhanden ist.» Das Öl als lagerbare Energie werde immer notwendig sein. Es sei auch nicht möglich, mit einer einzigen Primärenergieform die Energieprobleme zu lösen. «Wir werden alle Energieformen benötigen und sind gezwungen, den Verbrauch drastisch zu senken. Seit einem Jahr arbeiten wir vor allem mit erneuerbaren Energien, in den meisten Fällen mit Holzheizungen und Wärmepumpen.» Auch wenn Swiss Contracting keinen direkten Einfluss auf die Wahl des Energieträgers nimmt, ist die Richtung vorgegeben, denn gemäss Brunner profitieren von den zunehmend hohen Kosten für fossile Energieträger Lösungen mit erneuerbaren Energien. «Doch solche Anlagen sind in der Entstehung teurer als eine Gas- oder Ölheizung. Mit einem Contracting werden die Investitionskosten über die gesamte Vertragsdauer verteilt. Dadurch werden sie abgefedert und sind für die Bauherrschaft meist kein Problem mehr.» Swiss Contracting arbeitet offenbar erfolgreich. Heute sei der Energie-Contracting-Markt etabliert, resümiert Brunner. Es gehe jetzt darum, das Volumen zu erweitern. Mit seinem umfassenden Dienstleistungsangebot ist Swiss Contracting ■ auch für diese Herausforderung bestens gerüstet.
Weitere Informationen: www.swisscontracting.ch
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darwin21 lässt Körper sprechen Zum offiziellen Start der 2. Generation von darwin21 reisten rund 100 Vertreter von Schulen, Unternehmen und Fachmedien nach Basel. Der Prototyp «Boris» begeisterte die Besucher und zeigte auf, in welche Richtung sich das Projekt bewegen wird. sen die Namen bei der zweiten Generation männlich sein und mit «B» beginnen. In Basel wurde der nach dieser Konvention benannte Prototyp «Boris» vorgestellt. Der Erbauer, Marco Scherrer, ist dipl. El.-Ing. FH und wissenschaftlicher Assistent an der Fachhochschule Nordwestschweiz. Mit Boris entwickelte er die technischen Grundlagen für die 2. Generation darwin21 und griff dabei hauptsächlich auf das Starterkit zurück. Boris besteht aus einem Glasfaserverbund-Werkstoff und wurde am Meeting eindrücklich präsentiert. In mehreren Showeinlagen tanzte er zu unterschiedlicher Musik, wobei die Bewegungsabläufe zuvor per Record-Funktion aufgezeichnet wurden.
Thomas Meier Die zweite Generation von darwin21 steht unter dem Thema «Körpersprache». Am Kickoff Meeting in Basel erklärte Tom Mörker, der Projektleiter, die Aufgabe der Teams. Es gilt Körper zu entwickeln, die über eine eigene Körpersprache kommunizieren können. Mit «Körper» ist alles gemeint, was Raum einnimmt, also beispielsweise auch eine Kugel, ein Quader oder jede beliebige andere Form aus einem beliebigen Material. Offene Aufgabenstellung Die Körper sollen fünf Gesten darstellen können: Begrüssen, Anstrengen, Jubeln, Entspannen und Joker, wobei die Teams eine Geste frei wählen können. Ausserdem müssen sich die Körper zu Musik bewegen können, indem sie durch sechs Mischpultähnliche Regler angesteuert werden. Sie sollen zudem über die Fähigkeit verfügen, miteinander zu agieren, sodass darwin21 als Gesamtprojekt inszeniert werden kann. Den Teams steht es frei, weitere Funktionen einzubauen. Mit diesen offen gehaltenen Vorgaben haben die Projektgruppen viel Interpretationsspielraum und bestimmen weitgehend selber, wie sie die Schwerpunkte bei der Mechanik und der Steuerung setzen wollen.
Unterschiedliche Projektteams Auch bei der zweiten Generation sind die Träger eines Projektteams jeweils eine Bildungsinstitution (FH, HF, ETH, Uni) und ein Partner aus der Wirtschaft. Neu sind diesmal auch Studierende aus Lernzentren und Berufsschulen angesprochen. Mit dieser offe-
nen Teilnahmepolitik soll die Vielfalt der Projekte gefördert werden. Um eine faire Jurierung zu gewährleisten, werden gegebenenfalls verschiedene Teilnahmekategorien geschaffen. Nach diesem offiziellen Startschuss beginnen die Teilnehmenden in den nächsten Wochen mit ihrer Projektentwicklung. Mitte August 2009 ist bereits Abgabetermin und Anfang September findet die Erstpräsentation und Jurierung anlässlich der go.automation vom 1. bis 4. September 2009 in Basel statt. ■ Infos: Tom Mörker, Projektleiter darwin21, Tel. 052 214 33 37, www.darwin21.org
Starterkit Das Starterkit enthält:
• Ausstellungsvitrine (Schaltschrank) • Industrie-PC inkl. Touchscreen-Monitor • Sound-Karte • Phoenix-Contact-Ansteuerungsklemmen • Ethernet-Kabel, abgeschirmt (5 m), grau • Ethernet-Kabel, abgeschirmt (2 m), grau • Steckdosenleiste (6-fach mit Schalter) • Router (Netgear NAT + 4-fach-Switch) • Schiebe-Potenziometer, 4,7k Ohm (6x) • 24-V-Netzteil (5 A) • Hutschiene (50 cm) • Gerätekabel, 3-polig (schwarz) • Kabelstecker, 8-polig • Kabelbuchse, 8-polig • Audio-Boxen Logitech X-140 (5 W aktiv)
1 Tom Mörker, der Projektleiter von darwin21. 2 Boris, der tanzende Prototyp aus einem Glasfaserverbund-Werkstoff.
Prototyp «Boris» Hatten die Projekte der ersten Generationen alle einen weiblichen Namen mit dem Anfangsbuchstaben «A», so müs-
darwin21.org
Starterkit Dank grosszügiger Unterstützung der darwin21-Suppling-Partner Knürr AG, Fällanden, Phoenix Contact AG, Tagelswangen, und Distrelec, Nänikon, steht den Teams ein attraktives Starterkit als Basis für ihr Projekt zur Verfügung (siehe Kasten). Die Teams sind bei der Wahl der Komponenten frei. Allerdings gilt die Auflage, dass alles bezogene Material auch verbaut werden muss.
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Branchen-News
Nachwuchsförderung im Bereich der industriellen Automation
NIN-Know-how
Fragen und Antworten zur NIN 2005
NIN-Know-how Seit die FI-Schutzschaltung als zusätzliche Schutzmassnahme gegen direktes Berühren im Juni 1985 in die Vorschriften aufgenommen wurde, hat sich die Zahl der tödlichen Elektrounfälle kontinuierlich und deutlich verkleinert. Dass aber der FI- Schutzschalter, heute natürlich besser bekannt unter dem Namen Residual Current Device, auch zum Schutz bei indirektem Berühren bestens eignet, scheint einigen Fachleuten offensichtlich manchmal unverständlich. Zudem bereiten uns hin und wieder die richtige Dimensionierung dieser überaus wertvollen Geräte Schwierigkeiten. Nebst interessanten Fragen und Antworten zu diesem Thema lesen Sie auch die weiteren Fragen von Elektrofachleuten, vielleicht finden Sie auch Antworten auf Ihre Fragen.
Pius Nauer und David Keller
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Übersicherung Sidos-Steckdose
Unser Elektroplaner möchte in einer Installation eine Sidos-Steckdose montieren und daran 10 weitere Steckdosen anschliessen. Diese Installation soll mit einem Leitungsschutzschalter 13 AC abgesichert werden. Nun ist mir aufgefallen, dass die Sidos-Steckdose einen Nennstrom von 10 A aufweist. Ich bin nun der Meinung, dass eine Fehlerstromschutzeinrichtung nicht übersichert werden darf. Mit einem Leitungsschutzschalter von 13 A wäre die Fehlerstromschutzeinrichtung rund 30% übersichert, was grundsätzlich nicht zulässig ist. Wie kann man diese Installation normengerecht ausführen? (M. O. per E-Mail) In NIN 5.3.2.2.2.5 definiert die NIN tatsächlich, dass der Nennstrom einer Fehlerstromschutzeinrichtung stets grösser oder gleich des nächst vorgeschalteten Überstromunterbrechers sein muss. Liest man aber weiter, so findet der Leser auch ein paar Ausnahmen. Zum Beispiel, dass der vorgeschaltene Überstromunterbrecher einen höheren Nennstrom als die Fehlerstromschutzeinrichtung aufweisen darf, wenn dies auf der Fehlerstromschutzeinrichtung angegeben
ist. Auf ihrer Sidos-Steckdose ist nun der Nennstrom von 10 A aufgedruckt. Oft finden sich aber solche Zusatzinformationen in den entsprechenden Herstellerunterlagen. Siehe dazu Abbildung 1. Wie daraus ersichtlich ist, lässt der Hersteller bei einer Fehlerstromschutzeinrichtung mit einem Auslösestrom von 10 mA einen vorgeschalteten Überstromunterbrecher mit Nennstrom 13 A zu. Bei SidosModellen mit einem Auslösestrom von 30 mA kann sogar mit einer Vorsicherung von 16 A gearbeitet werden. Hier ist jedoch anzufügen, dass in Wohnbauten gemäss NIN 5.1.2.1.2.2 Steckdosen mit einem Nennstrom von 10 A höchstens 13 A abgesichert werden dürfen. (pn)
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Potenzialausgleich für die Balkonbrüstung
Wir haben bei uns eine Diskussion bezüglich des Potenzialausgleichs an einem Balkongeländer. Müssen wir die Geländer an den Fundamenterder anschliessen, wenn anstelle einer Glasbrüstung nun eine Metallbrüstung installiert wird? Das Gebäude ist nicht blitzschutzpflichtig. (M. G. per E-Mail) Sobald ein äusserer Blitzschutz installiert ist, müssen die leitenden Teile an
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der Aussenhaut des Gebäudes natürlich in diesen mit einbezogen werden. Wenn wir nun vom Potenzialausgleich sprechen, sprechen wir auch vom inneren Blitzschutz. Bei einem Blitzeinschlag entstehen durch den hohen und vor allem sehr rasch ändernden Blitzstrom hohe Induktionsspannungen am Gebäude. Durch den Potenzialausgleich wird verhindert, dass dann innerhalb des Gebäudes Spannungsdifferenzen entstehen und so zu Zerstörungen führen, oder gar Netzfolgeströme zu Bränden führen. Der Potenzialausgleich hat aber auch eine hohe Bedeutung für den Personenschutz. So dürfen auch im Falle eines Fehlers in der elektrischen Anlage keine gefährlichen Berührungsspannungen auftreten. Die Regel besagt, dass leitendene Gebäudeteile, welche sich über mehr als sechs Meter ausdehnen, oder eine grössere Fläche als einen Quadratmeter haben, in den Hauptpotenzialausgleich mit einbezogen werden müssen. Besteht die Gefahr einer Spannungsverschleppung, so kann es auch erforderlich werden, dass auch kleinere, leitende Teile mit dem Potenzialausgleich verbunden werden, eben als zusätzlichen Potenzialausgleich. (dk)
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Selektive Fehlerstromschutzeinrichtungen
Ich habe zwei Fragen zu den selektiven Fehlerstromschutzeinrichtungen. 1. Muss bei der Reihenschaltung die vorgeschaltete Fehlerstromschutzeinrichtung selektiv sein? Ich bin der Meinung, dass bereits eine Abstufung des Auslösenennstromes reicht, um die Selektivität zu erreichen. 2. Ich habe bei der Prüfung der selektiven Fehlerstromschutzeinrichtung oft beobachtet, dass die Auslösezeit bei ca. 200 ms liegt. Welche maximale Abschaltzeit muss eingehalten werden? (D. W. per E-Mail) Grundsätzlich ist die Selektivität Sache des Eigentümers. Aus diesem Grund verlangt die NIN auch nicht, dass bei Reihenschaltung von mehreren Fehlerstromschutzeinrichtungen ein selektives Modell eingebaut werden muss. Wer den NIN-Artikel 5.3.2.2.3.5 aufmerksam liest, stellt
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Anlageschalter für Heugebläse
Bei periodischen Kontrollen stelle ich immer wieder fest, dass in landwirtschaftlichen Betriebsstätten oft für die Heugebläse keine Anlageschalter im Sinne der EN 60204-1 vorhanden sind. Kann man das so belassen, oder muss das beanstandet werden? (H. M per E-Mail) Für die Anwendung der Normen und Vorschriften für unsere elektrischen Hausinstallationen gelten in der Re-
gel diejenigen, welche zur Zeit der Ausführung gültig waren. Ein Heugebläse muss nach den heutigen rechtlichen Grundlagen den EN 60204-1, elektrische Ausrüstung von Maschinen, entsprechen. Darin ist der Anlageschalter als Trenneinrichtung, in der AUS-Stellung abschliessbar und gut zugänglich, immer vorzusehen. Bei älteren Anlagen hatten das die Hausinstallations-Vorschriften so nicht gefordert. Die EN 60204-1 muss spätestens seit dem 1. Juli 2001 in der Schweiz angewendet werden. Bei Anlagen, welche vor diesem Datum installiert wurden, muss also bei periodischen Kontrollen ein fehlender Anlageschalter nicht beanstandet werden. (dk)
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Kompensation der Messleitungen
Wir haben in unserer Firma kürzlich neue Installationstester angeschafft. Bei der Instruktion der Mitarbeiter über die Anwendung der neuen Messgeräte kam die Frage auf, ob die Messleitungen für die Schleifenmessung abgeglichen werden müssen. Wir waren in dieser Frage geteilter Meinung. Können sie uns weiterhelfen? (S. R. per E-Mail) Diese Frage kann man nicht einfach mit Ja oder Nein beantworten. Es kommt darauf an, wo man die Messung macht und welches Schutzziel damit überprüft werden soll. Grundsätzlich sind in einem Stromkreis zwei Schleifenmessungen zu machen. Am Anfang der Leitung wird der maximale Kurzschlussstrom ermittelt. Dieser Kurzschlussstrom darf nicht höher
sein als das Schaltvermögen des Überstromunterbrechers, welcher die Leitung schützen soll. Ist nämlich das Schaltvermögen des Überstromunterbrechers kleiner als der maximale Strom, welcher in diesem Stromkreis auftreten kann, ist es möglich, dass die Durchlassenergie des Überstromunterbrechers bis zur endgültigen Abschaltung für den Leiter zu gross ist. Diese Durchlassenergie würde den angeschlossenen Leiter beschädigen. In solchen Fällen kann das Problem mit einem Backup-Schutz entschärft werden. Bei der Messung des maximalen Kurzschlussstroms möchten wir den grösstmöglichen im Stromkreis vorkommenden Strom ermitteln. Da hier die Schleifenwiderstände der Leitungen meist noch sehr klein sind, wirken die Messleitungswiderstände des Installationstesters bereits sehr negativ auf das Messresultat ein. Aus der Abbildung 5 A ist ersichtlich, dass der Fehler bereits bei 30% liegt, wenn im vorgezeigten Beispiel die Messleitungen nicht abgeglichen werden. Dementsprechend ist das Abgleichen der Messleitungen für das Ermitteln der maximalen Kurzschlussströme zwingend. Da der Kontaktdruck der Prüfspitzen bereits Übergangswiderstände verursacht, ist es sinnvoll, den maximalen Kurzschlussstrom mit Krokodilklemmen auszuführen. In diesem Fall können zum Abgleichen der Messleitungen die beiden Krokodilklemmen auf eine Kupferschiene angebracht werden. So wird auch der Übergangswiderstand bezüglich Federdruck der Krokodilklemmen be-
NIN-Know-how
fest, dass die NIN nur angibt, wie eine selektive Fehlerstromschutzeinrichtung installiert werden muss. Wird nämlich ein selektives Modell eingesetzt, so muss dieses zwingend als vorgeschaltete Fehlerstromschutzeinrichtung eingesetzt werden. Ausserdem müssen nachgeschaltete Fehlerstromschutzeinrichtungen einen kleineren Auslösenennstrom aufweisen. In der Praxis ist es jedoch absolut sinnvoll, dass bei Reihenschaltungen von Fehlerstromschutzeinrichtungen auf die Selektivität geachtet wird. Trägt die vorgeschaltete Fehlerstromschutzeinrichtung das Zeichen «Selektiv» nicht, so ist auf keinen Fall eine selektive Abschaltung gewährleistet, auch dann nicht, wenn der Auslösestrom des Nachgeschalteten kleiner ist. Dies liegt daran, weil die Auslösezeiten bei Fehlerstromschutzeinrichtungen verschiedener Auslösenennströmen gleich bleibt. Die Auslösezeit für selektive Fehlerstromschutzeinrichtungen sind gemäss NIN 6.1.3.9.3 bis zu 500ms zulässig. (pn)
Höhere Fachschule (eidg. anerkannt)
Höhere Berufsbildung
Dipl. Techniker/in HF Maschinenbau Betriebstechnik Elektrotechnik
Prozessfachmann Industriemeister Elektro-Sicherheitsberater Elektro-Projektleiter Elektro-Installateur Telematiker Fachkurse Haustechnik und Gebäudemanagement Instandhaltungsfachmann
(Techn. Informatik, Elektronik, Energie)
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Haustechnik Hochbau und Tiefbau Nachdiplomstudien HF NDS Betriebswirtschaftslehre für Führungskräfte: (Managementkompetenz) HF NDS Informatik-/Software-Engineering NDK Projektleiter Gebäudeautomation
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Kursbeginn: April/Oktober Infoabende: siehe www.zti.ch
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ik Techn
ISO 9001:2000 • EduQua
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Zuger Techniker- und Informatikschule Höhere Fachschule für Technik, Landis+Gyr-Strasse 1, 6304 Zug Telefon 041 724 40 24, Fax 041 724 52 62 E-Mail info@zti.ch, www.zti.ch Ein Unternehmen der -Gruppe
Elektrotechnik 1/09 | 61
Messung des maximalen Kurzschlussstromes Fehler 30%!
NIN-Know-how
697A Messung ohne kompensierte kompensiertenMessleitungen Messleitungen
Annahme Messleitung 0,1 Ω
Rs
U 230 V = = 697 A Rs 0,23 Ω + 0,1 Ω
IK =
10000 3
1000A Messung mit kompensierten Messleitungen
IK =
Rs
U 230 V = = 1000 A Rs 0,23 Ω
Messung des maximalen Kurzschlussstromes zur Überprüfung des Schaltvermögens
ON
C13
Annahme RS 0,23 Ω HAK LN13AC
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Messung des minimalen Kurzschlussstromes Fehler 7,5%! 173A Messung ohne kompensierte kompensiertenMessleitungen Messleitungen
Annahme Messleitung 0,1 Ω
IK =
Rs
10000 3
U 230 V = = 173 A Rs 1,23 Ω + 0,1 Ω
187A Messung mit kompensierten Messleitungen
IK =
Rs
U 230 V = = 187 A Rs 1,23 Ω
ON
C13
Messung des minimalen Kurzschlussstromes zur Überprüfung der automatischen Abschaltung im Fehlerfall
Annahme RS 1,23 Ω HAK LN13AC
5b
rücksichtigt. Beim minimalen Kurzschlussstrom überprüfen wir, ob im Fehlerfall die nach NIN geforderten Abschaltzeiten eingehalten werden können. Im Beispiel der Abbildung 5 B ist ersichtlich, dass der Messfehler bei nicht kompensierten Messleitungen nicht mehr so sehr ins Gewicht fällt. Dies, weil am Ende der Leitung der Schleifenwiderstand im Verhältnis zum Widerstand der Messleitungen viel grösser ausfällt. Bei der Ermittlung des minimalen Kurzschlussstromes kann auf das Kompensieren der Messleitungen verzichtet werden. So bringen wir noch mehr Sicherheit in unsere Installation. Es macht jedoch Sinn, periodisch die Messleitungen abzugleichen und dabei den Widerstandswert der Messkabel zu überprüfen. So können Schäden der Messleitungen, welche nach längerem Gebrauch vorkommen können 62 | Elektrotechnik 1/09
(Abbruch einzelner Litzen) frühzeitig erkannt werden. (pn)
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Kann man System TT noch anwenden?
Bei einem Umbau haben wir festgestellt, dass offensichtlich das System TT angewandt wurde, eine Verbindung des Schutzleiters zum PEN-Leiter der Anschlussleitung fehlt nämlich. Können wir das so belassen, oder muss neu auch System TN installiert werden? (R. W. per E-Mail) Die Anwendung des Schutzsystems muss mit dem EW (neu heisst das ja Verteil- Netzbetreiber) abgesprochen sein (NIN 4.1.4.1.3). Mit grösster Wahrscheinlichkeit wird auch in Ihrem Versorgungsgebiet das System TN angewandt werden. In einigen Ländern Europas ist die Schutzerdung noch immer aktuell. In der Schweiz hat man sich schon vor lan-
ger Zeit darauf geeinigt, dass System TN anzuwenden. Die Ausnahme machen die SBB als Netzbetreiber. Obschon sich das System TN durchgesetzt hat, ist man noch nicht überall soweit, generell TN-S anzuwenden. Der Vorteil im TT-System findet sich darin, dass Erdung und Schutzleiter nirgends mit einem aktiven Leiter verbunden sind und dadurch im normalen Betrieb auch keine Ströme in diesen Leitern fliessen. Nehmen also Sie Kontakt mit Ihrem EW auf und wenn Sie die Zustimmung erhalten haben, verbinden Sie den PEN-Leiter mit dem Schutzund Erdungsleiter der Hausinstallation. Beachten Sie dabei die Arbeitssicherheit! Bereits an Anschlussüberstromunterbrechern können durchaus grössere Kurzschlussströme auftreten. Messen Sie nach erfolgreichem Anschluss den Strom im Erdungsleiter und überprüfen dadurch die Wirksamkeit dieses Leiters, denn bei eingeschalteter Anlage sollte nun auch ein geringer Strom im Erdungsleiter fliessen. (dk)
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Schutz durch automatische Abschaltung mit Fehlerstromschutzeinrichtungen
Bei einer Aussensteckdose in einem Garten habe ich die Schlusskontrolle durchgeführt. Da die Leitung relativ lang ist, beschränkt sich der Kurzschlussstrom auf 100 A. Vorgeschaltet ist ein LSFI 13AC 30 mA. Zusätzlich zur Netzinnenwiderstandsmessung habe ich die Fehlerstromschutzeinrichtung geprüft und den Schutzleiter der Steckdose mit einer Niederohmmessung mit dem Installationstester ausgemessen. Ich war nun der Meinung, dass diese Installation den Normen entspricht und alles in Ordnung ist, weil der Kurzschlussstrom nach einer Fehlerstromschutzeinrichtung für die automatische Abschaltung im Fehlerfall nicht mehr relevant ist. Mein Vorgesetzter zitierte mir danach aber den NIN Artikel 4.1.2.5.4, worin steht, dass die Verwendung der Fehlerstromschutzeinrichtung als alleinigem Schutz nicht zulässig sei und ich den Mangel mit einem Einbau eines LSFI Charakteristik «B» beheben solle. (F. S. per E-Mail) Die Schutzmassnahmen sind erfüllt, wenn beim Auftreten eines Fehlers zwischen einem Polleiter und einem Schutzleiter oder einem damit verbunden Körper der Stromkreis innerhalb von 0,4 s unterbrochen wird. (siehe NIN 4.1.3.1.3.3). Bei einem
Schutzmassnahmen mit Fehlerstromschutzeinrichtung Test
ON
Der Wert des Kurzschlussstromes ist somit für die automatische Abschaltung nicht mehr relevant!
-25
13AC IΔn 0.03A
100A
28 ms
Rs
RCD
Steckdose im Garten
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NIN-Know-how
FI
3x1,5 mm2
Eine Fehlerstromschutzeinrichtung unterbricht den Stromkreis innert 0,3 s, wenn ein Fehlerstrom in der Grösse des Auslösenennstromes fliesst!
8a Drehstromnetz mit symmetrischer Belastung, lineare Verbraucher 50 Hz. 8b Drehstromnetz mit symmetrischer Belastung, nicht lineare Verbraucher (z. B. Brückengleichrichter mit Glättungskondensator). 8c Die Summe aller Polleiterströme zu jedem Zeitpunkt beträgt null. 8d Die Ströme heben sich hier eindeutig nicht mehr auf. Im Neutralleiter fliesst der Strom mit der dreimal grösseren Frequenz. (3. Oberschwingung)
8a
8b
8c
8d
Leitungsschutzschalter 13 AC muss der minimale Kurzschlussstrom somit mindestens 130 A betragen. Wird nun jedoch eine Fehlerstromschutzeinrichtung montiert, reicht es bereits aus, wenn der Fehlerstrom grösser ist als der Nennauslösestrom
der Fehlerstromschutzeinrichtung. In ihrem Fall löst die Schutzeinrichtung bereits mit 30 mA Fehlerstrom aus! Die Auslösezeit von 0,4 s, welche bei Steckdosenstromkreisen zwingend eingehalten werden muss, wird sogar mit einer Fehlerstrom-
schutzeinrichtung (20 – 40 ms) wesentlich unterboten. Siehe dazu das Kleingeschriebene in NIN 4.1.3.1.3.3. Somit hängt die Abschaltzeit im Fehlerfall nicht mit dem Kurzschlussstrom zusammen. Aus diesem Grund muss der Kurz-
Höhere Fachschule (eidg. anerkannt)
Höhere Berufsbildung
Dipl. Techniker/in HF Elektrotechnik
Vorbereitungsschulen auf eidg. Berufs- und Höhere Fachprüfungen Elektro-Installateur/in Telematiker/in Elektro-Projektleiter/in Elektro-Sicherheitsberater/in Praxisprüfung gemäss NIV2002 Instandhaltungsfachmann
(Techn. Informatik, Elektronik, Energie)
Haustechnik Nachdiplomstudien HF NDS Betriebswirtschaftslehre für Führungskräfte: (Managementkompetenz) NDK Projektleiter Gebäudeautomation
Kursbeginn: April/Oktober Kursorte: Zürich Bern Basel Brugg Aarau Sargans Sursee Freienbach/SZ Zug
In fo rm at ik
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Elektrotechnik 1/09 | 63
NIN-Know-how
Unachtsamkeit des Benutzers eine grössere Sicherheit in die Installation zu bringen. Demnach kann auch nach einer Fehlerstromschutzeinrichtung nicht auf die Isolation von spannungsführenden Teilen verzichtet werden. (pn)
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Neutralleiterströme
Die Antwort 4 aus dem NIN Know-how Nr. 39 hat neue Fragen generiert. So fragt W. L. per E-Mail: «Bei symmetrischer Belastung heben sich doch die Ströme im Neutralleiter auf, weshalb soll das bei PCs etc. nicht der Fall sein und was sind nichtlineare Verbraucher?» Am besten betrachten Sie Abbildung 8. In den erwähnten Geräten befinden
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schlussstrom nach einer Fehlerstromschutzeinrichtung für den Nachweis der automatischen Abschaltung nicht gemessen werden. Siehe Abbildung 7. In der Praxis ist es jedoch von Vorteil, wenn man nach einer Fehlerstromschutzeinrichtung den Netzinnenwiderstand (Messung zwischen L – N) misst. Dadurch können schlechte Verbindungen in Pol- und Neutralleiter aufgespürt werden. Nun zu ihrem Artikel NIN 4.1.2.5.4, welcher die Verwendung der Fehlerstromschutzeinrichtung als alleinigen Schutz verbietet. Das NIN Kapitel 4.1.2 behandelt den Basisschutz. Hier kann die Fehlerstromschutzeinrichtung als zusätzlicher Schutz verwendet werden, um beim Versagen des Basisschutztes oder bei
sich immer ganz am Anfang Netzteile, welche erst einmal unseren Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln müssen. Mit der bewährten Grätzschaltung von 4 Dioden macht man einen Zweiweg- Gleichrichter und glättet diesen mit dem Kondensator. Nach der Entladung des Kondensators fliesst ein erneuter Ladestrom. Dieser fliesst aber nur während relativ kurzer Zeit, dafür aber mit einer höheren Amplitude. So entstehen Impulse in jedem Polleiter. Durch die kurzen Impulse fliesst aber zeitgleich nie mehr als in einem Polleiter wirklich Strom. Diese Ströme können sich so nicht mehr aufheben und im Neutralleiter fliesst zu jeder Zeit der volle Polleiterstrom und das mit dreimal grösserer Frequenz. (dk) ■
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Zwischen Hochschulund Industriewelt Ende Juni starteten 32 Teilnehmende des Fachseminars zu ihrer 8-tägigen Reise nach Holland, Dänemark und Deutschland. Das erste Reiseziel war Amsterdam. Von dort reiste die Gruppe weiter nach Sønderborg und Hamburg. Schwerpunkte des Reiseprogramms waren verschiedene Firmenund Stadtbesichtigungen. Oliver Schumacher, Anton Oberle Nach monatelangen intensiven Vorbereitungen war es am 28. Juni endlich so weit: Voller Erwartungen brachen die Studierenden zu ihrer Studienreise in den Norden auf. Ziel war es, das Wissen in Gebäudetechnik zu erweitern und die bereisten Länder von ihrer historisch-kulturellen Seite her kennenzulernen. Weltstadt Amsterdam In Amsterdam standen eine gemeinsame Stadtbesichtigung und eine Grachtenrundfahrt auf dem Programm. An einem Nachmittag und Abend bot sich die Gelegenheit, die pulsierende Weltstadt individuell zu entdecken. Ein Ausflug führte die Gruppe nach Rosendaal zu Philips Lighting. Die Studierenden der Fachrichtung Elektroengineering konnten bei diesem Firmenrundgang viele neue Ideen für ihre Planungstätigkeit sammeln.
Von Sønderborg aus fuhr die Gruppe zu einem Danfoss-Werk in Gråsten. Dieses Werk des Grossunternehmens stellt diverse Frequenzumformer her. Bei der Besichtigung der Produktionsstätte erfuhren die Studierenden mehr darüber, wie ein Frequenzumformer zusammengebaut und in ganz Europa vermarktet wird. Facettenreiches Hamburg In Hamburg gab es nebst der Reeperbahn vor allem drei Besichtigungen, welche die Studierenden begeisterten: eine Müllverbrennungsanlage (MVA), den Hamburger Hafen sowie das Miniaturwunderland mit der grössten Modelleisenbahnlandschaft der Welt. Eine der grössten MVA von Hamburg interessierte vor allem die Studierenden der Richtungen Heizung-Lüftung-Klima und HeizungSanitär. Die Dimensionen dieser Verbrennungsanlage waren wohl der Hauptgrund für das allgemeine Interes-
se und weniger die würzige Abluft der Anlage. Bei der Hafenbesichtigung war es wiederum die Grösse – insbesondere der Containerschiffe –, welche manch einen zum Staunen brachte. «Vom Grossen zum Kleinen» lautete das Tagesmotto, als die Studierenden das riesige Miniaturwunderland wortwörtlich unter die Lupe nahmen. Die modernste und grösste Modelleisenbahnwelt fasziniert Gross und Klein. Entsprechend ist jahrein und jahraus der nie versiegende Besucherstrom in der Speicherstadt Hamburgs, wo dieses Museum untergebracht ist. Bleibende Eindrücke Die Reise bot von allem etwas: spannende Firmenbesuche, interessante Stadtbesichtigungen und fröhliches Beisammensein. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer des Externen Fachseminars 2008 dürfen auf eine gelungene und einzigartige Reise zurückblicken. Eine Reise, die nicht zuletzt dank dem grosszügigen Entgegenkommen der besuchten Unternehmen realisiert werden konnte. Ihnen ein Dankeschön für die ■ Unterstützung !
(www.hlkse09.ch/fachseminar)
Zehnder Comfosystems Auf dem Weg von Amsterdam nach dem dänischen Sønderborg gab es einen Zwischenhalt bei Zehnder «Comfosystems» in Zwolle. Ein Eingangsreferat vermittelte der Reisegruppe einen Einblick in das Familienunternehmen Zehnder. Dabei erklärten Vertreter des als Heizkörperhersteller bekannten Unternehmens, weshalb die Firma das Angebot mit Lüftungsgeräten ausbaut. Bei der anschliessenden Führung durch die Produktionshallen und das Lager wurde der Zusammenbau von diversen Lüftungsgeräten gezeigt. Zum Abschluss der Führung durften die Studierenden noch das hauseigene Test- und Akustiklabor besuchen.
Gruppenfoto vor dem Danfoss-Werk in Gråsten.
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Aus- und Weiterbildung
Studienreise des Externen Fachseminars der Hochschule Luzern – Technik & Architektur
Messen & Ausstellungen
Nationale easyFairs ®-Fachmessen 2009: Maintenance und Industriebau
Ausstellungen als Kommunikationsplattform Für die zweite nationale Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management vom 11. bis 12. Februar 2009 im Messezentrum Zürich werden gegen 80 Firmen aus den unterschiedlichsten Bereichen der Instandhaltung erwartet. Mitte September 2009 findet in der Messe Bern erstmals eine nationale Fachmesse zum Thema Industriebau statt. easyFairs, der europäische Messeveranstalter, setzt mit seiner Veranstaltungsplattform der drohenden Wirtschaftskrise einen klaren Kontrapunkt. Ganz speziell KMUs, die mit fix abgesteckten Marketing- und Verkaufskosten konfrontiert sind, können jetzt von easyFairs profitieren. Nicht der Imageauftritt steht hier im Vordergrund, sondern die Geschäftskontakte respektive der Verkauf. Maintenance 2009 Die easyFairs Maintenance ist die innovative Informationsplattform rund um aktuelle Lösungen zur industriellen Instandhaltung und Facility Management in der Schweiz. Instandhaltung zählt zu den volkswirtschaftlich wichtigen Industriezweigen und ist einer der international stärksten Wachstumsmotoren. Bei komplexen technischen Anlagen übernimmt die Instandhaltung zunehmend auch die Verantwortung für Wirtschaftlichkeit, Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit. Christian Rudin, Geschäftsführer von easyFairs Switzerland GmbH in Basel, erklärt: «Für Schweizer Produktionsunternehmen ist es enorm wichtig, den Instandhaltungsprozess im Griff zu haben. Denn Erfolgsfaktoren wie kalkulierbare Produktionskosten
und effizienter Energieeinsatz werden dadurch direkt beeinflusst.» Bedeutende Unternehmen wie Fluke und auch Firmen aus der Automatisierung wie SMC, IFM und Siemens zählen zu den Ausstellern. Ebenfalls wird ProKlima, die Branchenvereinigung von Herstellern und Lieferanten von Produkten/Systemen für die Klimaund Lüftungsbranche, die Messe mit einem Mitglieder-Gemeinschaftsstand und Kommunikationsmassnahmen unterstützen. Das komplette Ausstellerangebot umfasst industrielle Instandhaltung, Facility Management, Gebäudetechnik, Antriebstechnik und Automation, Mess- und Prüftechnik, Arbeitsschutz und Umwelt, Industrielle Reinigung und Entsorgung sowie Dienstleistungen, Schulung und Weiterbildung. Besucherseitig werden alle Hierarchiestufen aus den Branchen Gebäudeverwaltung, Chemie, Pharma, Lebensmittel, Metall sowie Energieversorgungsunternehmen und der öffentliche Bereich angesprochen. Integriertes Weiterbildungsprogramm Parallel zur «Maintenance» veranstaltet der Branchenverband MFS – Mainte-
Elektro-Thermographie Vorbeugender Unterhalt und Störungsbehebungen in elektrischen Anlagen und an Maschinen.
66 | Elektrotechnik 1/09
nance und Facility Management Society of Switzerland – die MFS-Weiterbildungstage. Als weitere Patronatspartner unterstützen das Netzwerk für Kaderpersonen und Spezialisten, FM Schweiz, sowie ProKlima den 2-tägigen Fachanlass in Zürich. Die umfassende Produkt- und Dienstleistungsshow wird durch die MFS-Weiterbildungstage 2009 mit dem Thema «Energieeffizienz und Automation» ergänzt. Industriebau 2009 Vom 16. bis 17. September 2009 findet in der Messe Bern, Halle 210, erstmals eine nationale Fachmesse für den Industriebau statt, organisiert durch den internationalen Messeveranstalter easyFairs. Auf 8 Ausstellerthemen konzentriert sich die Business- und Industriebau-Messe: von der Gebäudehülle über Erschliessung, Sicherheit, Installationen bis zu diversen Dienstleistungen. Die Berner Fachhochschule, das Gebäudeund Netzwerkinstitut GNI und die Schweizer Zentrale für Fenster und Fassaden SZFF sind Patronatspartner. ■
easyFairs ® Maintenance: 11. bis 12. Februar 2009, Messezentrum Zürich, Halle 5. easyFairs ® Industriebau: 16. bis 17. September 2009, Messe Bern, Halle 210. Weitere Informationen: www.easyfairs.com/Schweiz
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Die Nürnbergermesse hat sich in den letzten Jahren zum Mekka der Automatisierung entwickelt. Am Stand von Phoenix Contact konnten Besucher viele neue Produkte mit Händen greifen. Ein unverkennbarer Trend in der Automation geht zu Wireless-Komponenten.
Der Erfolg der wichtigsten Veranstaltung für die elektrische Automatisierung ist ungebrochen: 1386 Aussteller präsentierten ihre Produkte und Dienstleistungen und zogen über 48 100 Besucher an. Damit wurde die Zahl der Fachbesucher gegenüber dem Vorjahr übertroffen. Phoenix Contact als privat geführtes Unternehmen ist in der komfortablen Lage, unabhängig von Finanzinvestoren langfristig zu handeln und jedes Jahr bedeutende Investitionen in neue Produkte zu tätigen. Die Technologiekompetenz wird konsequent ausgebaut und neue Produktfelder zu tragenden Säulen des Unternehmens entwickelt. Die Phoenix-Contact-Gruppe hat auch im Jahr 2008 ein Wachstum von 11% weltweit erzielt. Trotz der deutlichen
Messen & Ausstellungen
Erfolgreiche Nürnbergermesse Anzeichen einer sich abkühlenden konjunkturellen Grosswetterlage konnte ein gutes Wachstum bis Ende 2008 erzielt werden. Besondere Treiber sind dabei wieder die aufstrebenden Märkte Asiens und Russlands. Funktechnologie spielt in industriellen Systemen zunehmend eine bedeutende Rolle. Der M2M-Bereich boomt und langsam kommen auch Lösungen für die Prozess- und Fertigungsautomation auf den Markt. Waren die letzten Jahre noch von grosser Unsicherheit beim Einsatz von Funktechnologie in industriellen Systemen geprägt, kann man heute durchaus von einem Technologiedurchbruch sprechen. Unterschiedliche Technologien stehen für die verschiedensten Anwendungsbereiche zur Verfügung und selbst für herausfordernde Aufgabenstellungen werden Systemlösungen gefunden. Treiber sind auf der einen Seite Technologien, die aus dem Consumer-Bereich adaptiert werden, auf der anderen Seite finden auch hoch spezialisierte Technologien ihren Einzug in die Automation. Phoenix Contact bietet im Funkbereich zahlreiche neue Produkte. Natürlich konnten auf dem Stand in Nürnberg auch in den anderen Geschäftsfeldern, wie z. B. dem Klemmen Steuerungs- und Zeitrelaisbereich, bedeutende Innovationen von Phoenix Contact besichtigt werden. (rk) ■
11. - 12.02. 2009 im Messezentrum Zürich
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Veranstaltungen
Veranstaltungen Messen und Tagungen 4. Elektro-Forum 2009 der em electrocontrol AG Forum für Elektrofachleute wie Betriebselektriker, Projektleiter, Elektro-Installateure, Technische Leiter, Liegenschaftsverwalter, Elektro-Sicherheitsberater etc. BEA bern expo, Donnerstag, 26. 2. 2009, 8 – 17 Uhr. Infos und Anmeldungen: www.electrocontrol.ch Schulungen oder Tel. 031 980 10 50 Tagungen electrosuisse (SEV): • Informationstagung für Betriebselektriker Zürich, 11. 3. 2009, 12. 3. 2009, 22. 4. 2009, 23. 4. 2009 Bern, 17. 3. 2009 Basel, 23. 3. 2009 • Journée d’information pour électriciens d’exploitation Fribourg, 5. 3. 2009 Lausanne, 25. 3. 2009 • Informationstagung NIN 2010 Zürich, 18. 8. 2009, 24. 8. 2009 Bern, 20. 8. 2009 Basel, 10. 9. 2009 Landquart, 8. 9. 2009 Fribourg, 15. 9. 2009 Lugano, 26. 8. 2009 Weitere Infos und Anmeldungen: www.electrosuisse.ch, Tel. 044 956 11 75 Europa Forum Luzern 16. Internationale Tagung im KKL Luzern zum Thema «Konfliktfeld Energie: Entwicklung und Horizonte». Globale Energieverknappung, europäische Herausforderungen, schweizerische Perspektiven. Montag, 27. 4. 2009, 17.30 – 20.00 Uhr öffentlicher Abend Dienstag, 28. 4. 2009 Tagung Programm, weitere Infos und Anmeldung: www.europa-forum-luzern.ch, Tel. 041 318 37 87. easyFairs®-Fachmessen Maintenance: 11. – 12. 2. 2009, Messezentrum Zürich, Halle 5. Industriebau: 16. – 17. 9. 2009, Messe Bern, Halle 210. Weitere Informationen: www.easyfairs.com/Schweiz
Schweizer Arbeitsgemeinschaft Biologische Elektrotechnik SABE Grundschulseminar, Kursdauer 2 Tage. Mittwoch/Donnerstag, 27./28. 5. 2009 Weitere Infos und Anmeldung: www.sabe-schweiz.ch, weiterbildung@sabe-schweiz.ch, Tel. 061 723 06 12 SIU-Fachkurse Besuchen Sie unverbindlich einen unserer Informationsabende über den Höheren SIU-Fachkurs: Bern Montag, 2. Februar 2009 SIU im Gewerbe, Schwarztorstrasse 26, 4. Stock, 3007 Bern St. Gallen
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Die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie ist eine faszinierende Technologie Weitere Infos und Anmeldung: wwww.vsei.ch, Tel. 044 444 17 25 Wago-Ausbildungskurse • KNX-Ausbildungsseminar • CoDeSys V2.3-Grundkurs Weitere Infos, Daten und Anmeldung: www.wago.ch Tel. 026 676 75 00
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Die Elektrotechnik ist die auflagenstärkste abonnierte Fachzeitschrift auf dem Gebiet der elektrischen Energie- und Installationstechnik. 60. Jahrgang 2009. Erscheint 11-mal pro Jahr. ISSN 1015-3926 Auflage 8000 Ex. WEMF 05: Auflage: 6288 Ex. (5574 Ex. Verkauf, Abo)
Chefredaktion Franz Lenz (fl), Chefredaktor ad interim Elektrotechnik ET AZ Fachverlage AG, Neumattstr. 1, CH-5001 Aarau Tel. 058 200 56 11, Fax 058 200 56 61 franz.lenz@hk-gebaeudetechnik.ch.ch.
Redaktion Peter Warthmann (pw), Redaktor, Tel. 058 200 56 15 redaktion@elektrotechnik.ch Raymond Kleger (rk), Redaktor, dipl. El.-Ing. FH Schützenweg 9, CH-8505 Pfyn, Tel. 052 765 22 53 Fax 052 765 22 51, raymond.kleger@elektrotechnik.ch
Redaktionelle Mitarbeiter Heinz Brenner (hb), Redaktor, heinz.brenner@azmedien.ch Ernst Feldmann (ef), eidg. dipl. El.-Inst., ernstfeldmann@bluewin.ch David Keller (dk), Fachlehrer STFW, david.keller@elektrotechnik.ch Pius Nauer (pn), Fachlehrer STFW, pius.nauer@elektrotechnik.ch Hans Rudolf Ris (hr), dipl. El.-Ing. FH, h.r.ris@bluewin.ch Marcel Schöb (ms), eidg. dipl. El.-Inst., marcelschoeb@bluewin.ch Erich Schwaninger (es), eidg. dipl. El.-Inst., eschwaninger@swissonline.ch Rüdiger Sellin (rus), dipl. Ing. (FH), ruediger.sellin@bluewin.ch Richard Staub (rs), El.-Ing. ETH, richard.staub@bus-house.ch
Unsere Inserenten Anson AG Zürich, Zürich Apteryx SA, Döttingen Arocom AG, Reinach BL Astrel AG, Pfäffikon SZ BELIMO Automation AG, Hinwil BKW FMB Energie AG, Bern Bugnard SA, Lausanne Demelectric AG, Geroldswil Ebo Systems AG, Samstagern Econotec AG, Nürensdorf Elektro-Material AG, Zürich Elko-Systeme AG Fischer Otto AG, Zürich GMC-Instruments Schweiz AG, Zürich Hofstetter Energietechnik GmbH, Zürich IBZ Schulen für Technik Informatik Wirtschaft, Brugg Infographics AG CAD/CAE Systemhaus, Regensdorf LEONI Studer AG Herr Konrad von Allmen Monacor Schweiz AG, Rotkreuz PULS Electronic GmbH, Oberflachs Robert Fuchs AG, Schindellegi STF Schweizerische Techn. Fachschule Winterthur Suprag AG, Zürich Swisscom Directories AG, Bern Theben HTS AG, Effretikon Zumtobel Lightning GmbH, Dornbirn Zti Zuger Techniker- und Informatikschule, Zug Stellenmarkt
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24, 48, 69 69 3 25 43 5 48 6, 13 56 2. US 3. US 25 2 41 66 63 25 64 39 21 4. US 72 51 7, 9 28 29 61 70
36, 67 69 58
Abonnement Bestellungen: Corinne Dätwyler Tel. 058 200 55 68, abo@elektrotechnik.ch Jahresabo Fr. 119.–, 2-Jahresabo Fr. 208.– (inkl. 2,4% MwSt.)
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ET 2 23. Februar 2009
Anzeigenschluss 30. Januar 2009
Redaktionsschluss 14. Januar 2009
ET 3 23. März 2009
Anzeigenschluss 27. Februar 2009
Redaktionsschluss 11. Februar 2009
ABB 44 Anson AG 8 Brother 50 Canon 50 Danfoss 65 E+E Elektronik GmbH 6 easyFairs GmbH 66 EHS Elektrotechnik AG 20, 22 Electrosuisse 26 Elko-Systeme AG 9 Elvatec AG 8 Epson 50 Faulhaber Group 37 Hager Tehalit AG 13 Hewlett-Packard (Schweiz) GmbH 50 Infographics AG 7, 13 Leoni Studer AG 12 Lexmark 50
Minimotor SA 37 Oki 50 Philips AG 65 Phoenix Contact AG 4, 8, 12, 19, 67 Puls Electronic GmbH 17, 23 Reichle & De Massari 26, 42 Rothary Innovations AG 33 Schneider Electric AG 10 Schurter AG 8 Siemens Schweiz AG 33 Siteco Schweiz AG 35 Swiss Contracting 57 Vega Messtechnik AG 14 Wago Contact SA 42 Woertz AG 6 Würth AG 16 Zehnder Comfosystems 65 Zyxel / Studerus AG 50
Elektrotechnik 1/09 | 71
Impressum und Firmenverzeichnis
Impressum Elektrotechnik
Themen in der Februarausgabe 2009
Kleinheizgeräte und Infrarotstrahler Infrarotheizstrahler sind beliebt auf Terrassen in Wintersportorten, bei Marktständen, natürlich in Badezimmern und zahlreichen anderen Orten. Gleich verhält es sich mit Heizlüftern, die kurzfristig die Temperatur im Badezimmer erhöhen oder für Frostschutz in öffentlichen WC-Anlagen sorgen. Dieser Beitrag stellt Heizgeräte vor und beschäftigt sich auch mit der Frage, was heisst überhaupt heizen? (Bild 1)
Unfallstatistik: Aus Elektrounfällen lernen
1
Ein Deckenmonteur wird elektrisiert und stürzt vom Gerüst, weil in der Zwischendecke ein unbenutzter Draht unter Spannung stand. Bei einem anderen Unfall löst ein Elektromonteur im Hausanschlusskasten einen Kurzschluss aus. Die Folge sind schwere Verbrennungen. Die besten Hilfsmittel nützen nichts, wenn nicht auch der Mensch sensibilisiert ist. (Bild 2: Risikomatrix Hausanschluss)
Wahrscheinlichkeit Risikopotenzial
häufig
x
gelegentlich
gross
selten mittel
Sinnvolle Arbeitsteilung: Fachbauleitung heute
klein schwerer Schaden
schwerer irreparabler Schaden
2
leichter irreparabler Schaden
praktisch unmöglich leichter reparabler Schaden
Die Fachbauleitung ist kein Ersatz für den Projektleiter im Installationsunternehmen. Bedingt durch die heutige Preissituation versuchen Unternehmer, die Baustellenführung oder einzelne Aufgaben der Fachbauleitung oder dem in solchen Sachen wenig erfahrenen Monteur auf der Baustelle abzuschieben. Diese Situation führt immer wieder zu Problemen im Arbeitsablauf und als Folge davon zu Überzeitaktionen und Wochenendarbeit.
unwahrscheinlich
kein Schaden
Vorschau
Vorschau Elektrotechnik 2-09
Schadenausmass
Schutz vor Angriffen auf Server oder Büro-PC Die Angriffe auf kommerzielle Rechnersysteme laufen immer komplexer und versteckter ab. Sie haben fatale Auswirkungen auf die Produktivität einer Firma. Dank passender Verfahren können solche Angriffe aber früh erkannt und abgewehrt werden. Und auch der PC beim Endbenutzer hat noch Schutzmöglichkeiten. (Bild 3)
... und viele weitere aktuelle Artikel zu Themen rund um die Elektrotechnik, Gebäudetechnik, Automation und Telematik
3
Gebäudeautomatiker/in STFW Diese Ausbildung richtet sich an Fachleute mit abgeschlossener Berufslehre in der Elektro- oder Haustechnik. Sie haben Interesse an einer modernen und komplexen Gebäudetechnik und deren Verknüpfungen und sind bereit, eine anforderungsreiche Weiterbildung zu bestehen. Berufsbegleitender Lehrgang, Freitag und Samstagvormittag. Die Ausbildung MSRL-Spezialist/in beinhaltet neben Haustechnik (Heizung, Klima, Kälte, Sanitär) auch Mess-, Steuer-, Regel- und Leittechnik in Anlagen der Gebäudetechnik.
Kursdaten
15. Mai 2009 bis 15. Mai 2010
Infoveranstaltung
Dienstag, 17. März 2009, 18.30 - ca. 20.00 Uhr
2_STFW_ET_184x63_bearb.indd 1
72 | Elektrotechnik 1/09
22.12.2008 10:04:26 Uhr
;-) Geb채ude-System-Technik: Mit uns haben Sie auch da gut lachen. Elektro-Material AG: Z체rich 044 278 12 12
www.elektro-material.ch Basel 061 286 13 13
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Lausanne 021 637 11 00
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