STROM- UND ENERGIEMESSTECHNIK

Transkript

1 STROM- UND ENERGIEMESSTECHNIK

2 STROMERFASSUNG- UND AUSWERTUNG Das Produktportfolio für Energieüberwachung und -einsparung Inhalt TRANSPARENZ MACHT SICH BEZAHLT 4 LEISTUNGS- UND ENERGIEMESSUNG 6 STROMWANDLER 12 LEITUNGSLÄNGENBERECHNUNG FÜR STROMWANDLER 20 ANSCHLUSSKLEMMENBLÖCKE FÜR STROM- UND SPANNUNGSWANDLER 22 HOCHSTROM-REIHENKLEMME 24 AUSWERTESCHALTUNG FÜR ROGOWSKI-SPULEN 26 ROGOWSKI-SPULEN 28 JUMPFLEX -STROMMESSUMFORMER 30 JUMPFLEX -KONFIGURATION 34 INTELLIGENTE STROMSENSOREN 38 ENERGIEMANAGEMENT ALS SYSTEM 40 AUS DER PRAXIS 41 DIE VERSCHIEDENEN MESSVERFAHREN 42 GLOSSAR 44 2

3 Rogowski-Spulen, Serie 855 Zur Wandlung von Wechselströmen bis 2000 A Auswerteschaltung für Rogowski-Spulen, Serie 789 Zur Erfassung von Wechselströmen bis 2000 A über drei Rogowski-Spulen. Die Auswerteschaltung ermöglicht eine phasenrichtige Wandlung auf Wechselstromsignale von 100 ma zur Anbindung an das WAGO-I/O- SYSTEM der Serie 750. WAGO-I/O-SYSTEM, Serie Phasen-Leistungsmessklemmen Zur Auswertung von Spannungen und Strömen, Leistung und Energieverbrauch in 3-Phasen-Netzen JUMPFLEX -Strommessumformer, Serie 857 und Serie 2857 Zur Erfassung von Gleich- und Wechselströmen und zur Wandlung in analoge Normsignale (z.b V, 4 20 ma usw.) Intelligente Stromsensoren, Serie 789 Zur Überwachung von Gleich- und Wechselströmen bis zu 140 A. Die Datenübertragung erfolgt mittels MODBUS-Kommunikation (RS-485). Stromwandler, Serie 855 Zur Wandlung von Wechselströmen - Aufsteck-Stromwandler mit CAGE CLAMP - Aufsteck-Stromwandler mit picomax -Steckverbinder - Kabelumbau-Stromwandler 3

4 TRANSPARENZ MACHT SICH BEZAHLT WAGO schafft durchgängige Lösungen für Strom und Energie Wandeln Messen Stromwandler und Rogowski-Spulen WAGO-I/O-SYSTEM Energiemanagement lohnt sich immer: Für Unternehmen im produzierenden Gewerbe gilt ab 2015: - Ersparnis bei der Strom- und Ökosteuer als Spitzensteuerausgleich - EEG-Umlagebefreiung für energieintensive Unternehmen, die mehr als 14 % der Bruttowertschöpfung in Energie investieren Transparenz Reduzierung der Energiekosten Reduzierter Ausstoß von Treibhausgasen und somit ökologischer Fußabdruck Ihres Unternehmens Von der Auswertung bis hin zur Visualisierung: Aufeinander abgestimmte Produkte für das Energiedatenmangement schaffen maximale Transparenz und maximale Kosteneinsparungen. WAGO bietet für jeden dieser Prozessschritte das richtige Produkt. Messen Energieverbrauch systematisch erfassen Überall dort, wo hohe Ströme erfasst und weiterverarbeitet werden müssen, sind Aufsteck-Stromwandler der Serie 855 das Mittel der ersten Wahl. Sollen vorhandene Anlagen nachgerüstet werden, ohne Kabel demontieren oder Prozesse unterbrechen zu müssen, kommen Rogowski-Spulen der Serie 855 zum Einsatz. 4

5 messtechnik JUMPFLEX -ToGo- Konfigurationsapp JUMPFLEX - Messumformer Visualisieren & Konfigurieren Auswerten WAGO-I/O-CHECK Auswerten Energieeinsatz identifizieren und planen Für die Auswertung des tatsächlichen Energieverbrauchs mit dem WAGO-I/O-SYSTEM 750 stehen insgesamt drei 3-Phasen-Leistungsmessklemmen zur Verfügung. Abhängig von der jeweiligen Applikation oder Präferenz des Kunden, lassen sich die Energiedaten auch mit den Strom- und Rogowski-Messumformern der JUMPFLEX -Serie 857 und 2857 in ein analoges Normsignal wandeln. Visualisieren und Konfigurieren Energiekennzahlen gemäß DIN EN ISO Für JUMPFLEX gibt es hierzu, neben einer klassischen PC-basierten Software, eine App für Smartphones und Tablet-PCs. Die Konfiguration des WAGO-I/O-SYSTEMs 750 erfolgt mit WAGO- I/O-CHECK, einer einfach zu handhabenden Windows-Anwendung zur Bedienung und Darstellung eines Knotens. 5

6 LEISTUNGS- UND ENERGIEMESSUNG mit 3-Phasen-Leistungsmessklemmen Wir senken Ihre Energiekosten! Das WAGO-I/O-SYSTEM 750 bietet ein vollständiges, aufeinander abgestimmtes Produktportfolio für die Energiemessung. Die 3-Phasen-Leistungsmessklemmen dienen der Erfassung und Verarbeitung aller relevanten Messgrößen eines dreiphasigen Versorgungsnetzes. Sie ermöglichen dem Anlagenbetreiber, Transparenz über den Energieverbrauch von Maschinen und Anlagen zu gewinnen sowie eine umfassende Netzanalyse durchzuführen. Wir schützen Ihre Maschinen! Außerdem ist der Anlagenbetreiber in der Lage, anhand der gelieferten Messgrößen die Versorgung eines Antriebs oder einer Maschine optimiert zu regeln und die Anlage vor Schäden oder Ausfällen zu bewahren. Hierzu können die 3-Phasen-Leistungsmessklemmen in bereits bestehende Systeme integriert werden. Erfassung der Energieverbrauchswerte von Maschinen und Anlagen Ermittlung und Verarbeitung aller relevanten Messgrößen Umfassende Netzanalyse Einbindung in das WAGO-I/O-SYSTEM: feldbusunabhängig, kompakt und flexibel 6

7 Energieverbrauch Spannung 3~ 480 V 3~ 480 V 3~ 480 V/ 690 V Strom 1 A ( ) 5 A ( / ) 1 A ( ) 5 A ( / ) 1 A ( ) 5 A ( / ) Rogowski-Spule ( / ) Wirkenergie/-leistung Phasenlage Blindleistung/-energie über Funktionsbaustein Scheinleistung/-energie über Funktionsbaustein Drehfelderkennung Leistungsfaktor ( ) Frequenzmessung 4-Quadranten-Betrieb (induktiv, kapazitiv, Verbraucher, Erzeuger) Oberwellenanalyse (bis zur 41. Harmonischen) Neutralleitermessung Erweiterter Temperaturbereich Gehäusebreite 12 mm 12 mm 24 mm 7

8 LEISTUNGS- UND ENERGIEMESSUNG mit 3-Phasen-Leistungsmessklemmen Genereller Aufbau Leistungs- und Energiemessung an einer Maschine im AC-480V-Netz mit , Leistungs-, Energie- und Neutralleitermessung an einer Maschine im AC-480V/-690V-Netz mit L1 L2 L3 N L1 L2 L3 N L1 L2 L3 N I L1 I L2 I L3 I N L3 L2 L1 N L1 L2 L Maschine L1 L2 L3 N I L1 I L2 I L3 I N N L1 L2 L3 Maschine Anwendung Anschluss von Stromwandlern an die 3-Phasen-Leistungsklemmen Klemmenblock für Stromwandler k-s 1 I-S 2 S1 S2 S1 S2 S1 S2 L1 L2 L3 N PE k-s 1 I-S 2 k-s 1 I-S 2 ON

9 U S Anschluss von Rogowski-Spulen mit Vorschaltgerät an die 3-Phasen-Leistungsklemme Rogowski Current-Transducer IL1 IL2 IL3 IN OUT POWER 24 V OV RC1 RC1 + IN RC2 + RC2 RC3 RC3 + L1 L2 L3 ON ON Direkter Anschluss von Rogowski-Spulen an die 3-Phasen-Leistungsklemme / L1 L2 L3 N 9

10 LEISTUNGS- UND ENERGIEMESSUNG Umfassende Netzanalyse im WAGO-I/O-CHECK Übersicht der Messwerte der drei Phasen Fb_750_494_ValuesAC xenable enummeasuredvalue1 enummeasuredvalue2 enummeasuredvalue3 enummeasuredvalue4 abln_750_494 about_750_494 btoken Δ Δ xready bfeedback rmeasuredvalue1 rmeasuredvalue2 rmeasuredvalue3 rmeasuredvalue4 Die Konfiguration der Messwerte ist ebenso per Funktionsbaustein möglich. Konfiguration und Visualisierung der Messwerte Grafische Darstellung des Busknotens Übersichtliche Anzeige aller Messwerte Umfangreiche Einstellungen der Leistungsmessklemme Integrierte Diagnoseanzeige Grafische 4-Quadranten-Darstellung 10

11 Oberwellendiagramm Verlauf der Messwerte Verlaufsanzeige von Messwerten Aufzeichnung und Export der Messwerte (Messschreiberfunktion) Umschaltbare Oberwellenansicht Die Konfiguration und Visualisierung der Messwerte ist ebenso direkt aus der Steuerung, per Funktionsbaustein möglich. 11

12 AUFSTECK-STROMWANDLER Serie 855 U Überall dort, wo hohe Ströme erfasst und weiterverarbeitet werden, kommen Aufsteck-Stromwandler zum Einsatz. Die Stromwandler der Serie 855 transformieren primäre Bemessungsströme in galvanisch getrennte Sekundärströme von 1 A bzw. 5 A. Sie können bei Temperaturen von -5 bis +50 C eingesetzt und dauerhaft mit bis zu 120 % des Nennstroms belastet werden. Die Serie 855 ist UL-zertifiziert (Recognized Components) und für den Einsatz in Niederspannungsnetzen mit 230 V, 400 V und 690 V geeignet. Die Aufsteck-Stromwandler sind induktive, nach dem Trafo-Prinzip arbeitende 1-Leiter-Stromwandler. Das Besondere ist die schraubenlose, schock- und vibrationsfeste CAGE CLAMP -Anschlusstechnik von Leitern mit Querschnitten zwischen 0,08 mm 2 und 4 mm 2. Das Kunststoffgehäuse der Serie 855 ist besonders robust und kann auf verschiedene Arten montiert werden: auf Rundleitern, auf Kupferschienen, auf Montageplatten und variantenabhängig auf Tragschienen. Ständig mit 120 % des primären Nennstroms überlastbar Sekundärströme von 1 A bzw. 5 A Schraubenlose Anschlusstechnik mit CAGE CLAMP -Anschluss Niederspannungsstromwandler für max. Betriebsspannungen bis 1,2 kv UL-zertifiziert 12

13 WAGO-Aufsteck-Stromwandler die zeitsparende Installation CAGE CLAMP -Anschluss Schnellbefestigungsadapter Montage auf Rundleiter Montage auf Tragschiene mit Tragschienenadapter Schnellbefestigungsadapter Montage auf Kupferschiene Montage auf Montageplatte Leiter anschließen 13

14 AUFSTECK-STROMWANDLER Serie xx/xxxx-xxxx Tragschiene 1: 30 x 10 mm Tragschiene 2: 25 x 12 mm Tragschiene 3: 20 x 20 mm Rundleiter: 26 mm 80, ,9 31,50 Ø25,70 20,30 25,30 30,30 10,30 12,30 10,30 12,30 20,30 25,30 30, Ø31, xx/xxxx-xxxx Tragschiene 1: 40 x 10 mm Tragschiene 2: 30 x 15 mm 91,15 91,15 15,30 30,30 40,30 Rundleiter: 32 mm 37 10, ,30 30,30 10, xx/xxxx-xxxx Ø43,70 Tragschiene 1: 50 x 12 mm Tragschiene 2: 40 x 30 mm Rundleiter: 44 mm 105,25 105,25 43,25 12,30 30, ,30 14

15 Bestellnummer Primärer Bemessungsstrom Sekundärer Bemessungsstrom Bemessungsleistung Genauigkeitsklasse / A 50 A / A / A 60 A / A / A 75 A / A / A 100 A / A 1,25 VA 3 1,25 VA 1 2,5 VA 1 2,5 VA / A 150 A / A / A 200 A / A / A 250 A / A / A 400 A / A / A 600 A / A / A 400 A / A / A 1000 A / A 5 VA 1 5 VA 1 5 VA 1 10 VA 1 10 VA 1 5 VA 1 10 VA 1 Zubehör Tragschienenadapter für Aufsteck-Stromwandler (für 855-3xx/xxxx-xxxx und 855-4xx/xxxx-xxxx) Schnellbefestigungsadapter (2 Stück inklusive Kabelbinder) 15

16 KABELUMBAU-STROMWANDLER Serie 855 Die kompakten teilbaren Kabelumbau-Stromwandler sind speziell für das Nachrüsten in bestehenden Anlagen geeignet. Kabelumbau-Stromwandler finden insbesondere Anwendung in Fällen, bei denen der Strompfad nicht unterbrochen werden darf. Die Genauigkeit des Kabelumbau-Stromwandlers führt zu besonders genauen Strommessungen. Die Kabelumbau-Stromwandler sind mit der angegebenen Bemessungsleistung am Ende des Kabels belastbar. Alle Wandler sind mit farbkodiertem Kabel ausgelegt. Zwei mitgelieferte UV-beständige Kabelbinder gewährleisten eine sichere und einfache Montage. Der Anschluss leicht gemacht! Die Montage schnell und einfach! 16

17 Bestellnummer Primärer Bemessungsstrom Sekundärer Bemessungsstrom Bemessungsleistung Genauigkeitsklasse Kabellänge / A 1 A 0,2 VA 3 3 m 2 x Ø 42 mm Ø 42 mm Ø 28 mm Ø 18 mm Ø 18 mm / A 1 A 0,2 VA 3 3 m / A 1 A 0,2 VA 1 3 m / A 1 A 0,2 VA 1 3 m / A 1 A 0,2 VA 1 3 m / A 1 A 0,2 VA 1 3 m / A 5 A 1 VA 1 0,5 m / A 1 A 0,2 VA 0,5 3 m / A 1 A 0,2 VA 1 3 m / A 1 A 0,2 VA 1 3 m / A 5 A 1 VA 1 0,5 m / A 1 A 0,2 VA 1 3 m / A 5 A 1 VA 1 0,5 m / A 1 A 0,5 VA 1 5 m / A 1 A 0,5 VA 0,5 5 m / A 5 A 0,5 VA 1 3 m / A 1 A 0,5 VA 0,5 5 m / A 5 A 0,5 VA 0,5 3 m / A 1 A 0,5 VA 0,5 5 m / A 5 A 0,5 VA 0,5 3 m / A 1 A 0,5 VA 0,5 5 m / A 5 A 0,5 VA 0,5 3 m 17

18 AUFSTECK-STROMWANDLER Serie 855 mit picomax -Steckverbinder Heutzutage ist eine ausführlichere Strommessung in vielen Anlagen erforderlich. Der für die Messung verfügbare Raum ist meistens eingeschränkt, während relativ niedrige Werte gemessen werden. Gleichzeitig muss die Genauigkeit der Messung ausreichend sein (mindestens Klasse 1). Der sehr kompakte Stromwandler wurde speziell für den Anschluss an digitale Messsysteme entworfen. Mit seinen Abmessungen ist der Stromwandler für die Verwendung in einem 3-Phasen-Leitungsschutzschalter mit einem Phasenabstand von 17,5 mm geeignet. Der Stromwandler wird mit einem picomax -Anschluss für die einfache Installation der Sekundärleitungen geliefert. Erster Stromwandler mit picomax -Steckverbinder Montage auch auf engstem Raum Optimal für Leitungsschutzschalter mit 17,5 mm Phasenabstand Tragschienenadapter zur Befestigung des Stromwandlers auf Tragschienen bzw. Montageplatten Wandlung von 64 A bzw. 35 A auf 1 A Genauigkeitsklasse 1 18

19 Der Anschluss leicht gemacht! Die Montage schnell und einfach! Die Abmessungen: < 30 > Ø 7,5 > < > < 17,5 < 25 > < 54 > Ø 7,5 > < < 17,5 >< 17,5 > < 19 > < 23,1 > < 38 > < 19 > < 46,3 > < 27 > Bestellnr. Primärer Bemessungsstrom Sekundärer Bemessungsstrom Bemessungsleistung Genauigkeitsklasse / A 1 A 0,2 VA / A 1 A 0,2 VA Tragschienenadapter 19

20 LEITUNGSLÄNGENBERECHNUNG FÜR ST WAGO-Interface-Konfigurationssoftware JUMPFLEX -Messumformer Stromwandler Stromwandler JUMPFLEX -Messumformer WAGO hat sein Interface-Konfigurationstool um einen Leitungslängenrechner für Stromwandler erweitert. Dadurch kann der Anwender schnell und einfach die entsprechenden Leitungslängen berechnen und zusätzlich die Infor- Bei der Ermittlung des tatsächlichen Leistungsbedarfs sind, neben den Verlustleistungen der anzuschließenden Geräte, auch die Verluste der Messleitungen zu berücksichtigen. Zur Ermittlung des tatsächlichen Leistungsbedarfs müssen, neben dem Eimationen für die Anlagendokumentation verwenden. Alle Stromwandler und Leistungsmessklemmen können über ein konfortables Drop-down-Menü ausgewählt werden. Leistungsbedarf eines Stromwandlers genleistungsbedarf der angeschlossenen Messgeräte, auch die Leitungsverluste der an den Sekundärkreis des Wandlers angeschlossenen Messleitungen berücksichtigt werden. 20

21 ROMWANDLER Screenshot einer möglichen Leitungslängenberechnung mit der Interface-Konfigurationssoftware Leistungsberechnung von Kupferleitungen zwischen Messgerät und Stromwandler P V = I S 2 x 2 x l A CU x 56 VA I S l A CU P V = Sekundär Bemessungsstromstärke [A] = Einfache Leitungslänge in m = Leitungsquerschnitt in mm² = Verlustleistung der Anschlussleitungen Hinweis: Bei gemeinsamer Drehstrom-Rückleitung gelten halbe Werte von P V! Beispiel: Eingesetzt wird ein Stromwandler 1 A bzw. 5 A und ein Amperemeter auf der Sekundärseite, in einer Entfernung von 10 m zwischen Wandler und Messgerät. Stromwandler 1 A 1 2 x 2 x 10 P V = VA = 0,24 VA 1,5 x 56 Stromwandler 5 A P V = 52 x 2 x 10 1,5 x 56 = 5,96 VA Kostenloser Download der Software unter: 21

22 ANSCHLUSSKLEMMENBLÖCKE FÜR STR die schnelle und einfache Anschlussmöglichkeit L1 L2 L3 N A E B F C G D H L1 IL1 L2 IL2 L3 IL3 N IN IL1 IL2 IL3 IN S1 S2 S1 S2 S1 S2 L1 L2 L3 N PE PE N L3 L2 L1 I-S 2 k-s 1 I-S 2 k-s 1 I-S 2 k-s 1 L1 L2 L3 3-Phasen-Leistungsmessklemme Serie 750 Anschlussklemmenblock für Strom- und Spannungswandler Serie 2007 Stromwandler Serie 855 Vormontierte Klemmenblöcke zum einfachen Anschließen und Kurzschließen der Stromwandler geeignet für die 3-Phasen-Leistungsmessklemmen und S1 S2 S1 S2 S1 S2 L1 L2 L3 N PE S1 S2 S1 S2 S1 S Anschlussmöglichkeit für Strom und Spannung inklusive Sternpunktbrückung Anschlussmöglichkeit für Strom inklusive Sternpunktbrückung 22

23 OM- UND SPANNUNGSWANDLER A B C D L1 E F G H A E B F C G D H I1+ I1- L1 IL1 L2 I2+ I2- IL1 L2 IL2 L3 I3+ I3- IL2 L3 IL3 N IN+ IN- IL3 N IN IN 3-Phasen-Leistungsmessklemme Serie 750 PE N L3 L2 L1 S2 S1 S2 S1 S2 S1 S2 S1 Anschlussklemmenblock für Strom- und Spannungswandler Serie 2007 S1 S2 S1 S2 S1 S2 L1 L2 L3 N PE S1 S2 I-S 2 k-s 2 I-S 2 k-s 2 L1 Stromwandler Serie 855 I-S 2 k-s 2 L2 I-S 2 k-s 2 L3 N Vormontierte Klemmenblöcke zum einfachen Anschließen und Kurzschließen der Stromwandler geeignet für die 3-Phasen-Leistungsmessklemmen S1 S2 S1 S2 S1 S2 S1 S2 L1 L2 L3 N PE S1 S2 S1 S2 S1 S2 S1 S Anschlussmöglichkeit für Strom und Spannung Anschlussmöglichkeit für Strom 23

24 HOCHSTROM-REIHENKLEMME für Leiterquerschnitte bis 185 mm 2 Schnell anschließen: Keine aufwendige Vorbereitung der Leiter mit Ringkabelschuhen oder Aderendhülsen Immer sicher: Optimale Kontaktkraft, unabhängig von der Sorgfalt der Bedienperson Einfach anschließen: Seitliche Leitereinführung Orangefarbene Taste (Arretierfunktion) hält Anschlussstelle beim Verdrahten geöffnet Alle Einsatzbereiche: Erfüllen höchste Anforderungen, unter anderem für den Bahn- und Schiffsverkehr Hitze- und kältebeständig auch bei größten Belastungen Die ideale Ergänzung zur Strommessung mit Aufsteckwandlern Bestellnr. Serie 285 Bezeichnung 35 mm 2 50 mm 2 95 mm mm 2 Leiterquerschnitt Nennstrom I N Bemessungsspannung 6 35 mm 2 AWG A 1000 V mm 2 AWG 8-2/0 150 A 1000 V mm 2 AWG 4-4/0 232 A 1000 V mm 2 (PE gemäß Norm max. 120 mm 2 ) AWG kcmil 353 A AC/DC 1000 V DC 1500 V Durchgangsklemme Durchgangsklemme Schutzleiterklemme Querbrücker Reduzierbrücker (zur TOBJOP S, 10/16 mm 2 ) Potentialabgriff in Vorbereitung Drehstromset (ohne Schiene, ohne Beschriftung) Warnabdeckung Fingerschutzabdeckung Beschriftungsstreifen (Rolle) Beschriftungsadapter WMB-Inline-Beschriftungsschilder (Rolle) WMB-Multibeschriftungssystem (für 5 5,2 mm)

25 Der Potentialabgriff wird im Brückerschlitz montiert. Er kann mit einer Zugentlastungsplatte versehen werden und bietet eine Prüfmöglichkeit für Prüfstecker Ø 2 mm. Sicherer und komfortabler Abgriff direkt an der Einspeisung. Einstecken des Abgriffes bei entspannter Feder ohne angeschlossenen Leiter. 855-xxx S1 S2 S1 S2 S1 S2 L1 L2 L3 N PE open open open L1 L2 L3 N IL1 IL2 IN IL A E B F open open open W C G D H L1 IL1 L2 IL2 L3 IL3 N IN 25

26 AUSWERTESCHALTUNG FÜR ROGOWSKI Die Auswerteschaltungen für Rogowski-Spulen dienen der Erfassung von Wechselströmen im Drehstromsystem, im Bereich von A. Über drei Rogowski-Spulen wird das Magnetfeld um den jeweiligen Leiter herum berührungslos erfasst und als proportionales Spannungssignal an die Auswerteschaltung geleitet. Diese bereitet die drei Spannungssignale phasenrichtig auf und wandelt sie in Wechselstromsignale von jeweils 100 ma, die an die 3-Phasen-Leistungsmessklemmen weitergegeben werden. Durch die einfache Montage der Rogowski-Spulen ist auch die nachträgliche Ausrüstung bestehender Anlagen ohne Unterbrechung des Prozesses möglich. Erfassung von Wechselströmen bis 2000 A Phasenrichtige Auswertung der drei Spannungssignale Wandlung der Rogowski-Signale in 3 x 100 ma 26

27 U S -SPULEN Anschluss von Rogowski-Spulen mit Vorschaltgerät an die 3-Phasen-Leistungsklemme Rogowski Current-Transducer IL1 IL2 IL3 IN OUT POWER 24 V OV RC1 RC1 + IN RC2 + RC2 RC3 RC3 + L1 L2 L3 ON Bestellnummer Eingangssignal Ausgangssignal Überstrom Empfindlichkeit x RT 500 (500 A) 3 x RT 2000 (2000 A) 3 x AC 100 ma 750 A 3000 A 10,05 mv; 50 Hz, sinusförmig 40,2 mv; 50 Hz, sinusförmig siehe Seite / / / siehe Seite /

28 ROGOWSKI-SPULEN Serie 855 Funktion: Die Rogowski-Spule ist eine geschlossene Luftspule, mit einem teilbaren Spulenkörper und mit einem nichtmagnetischen Kern. Sie wird um einen Leiter oder eine Stromschiene herum platziert. Der durch den Leiter fließende Wechselstrom erzeugt ein Magnetfeld, welches in der Rogowski-Spule eine Spannung induziert. Dieses Messverfahren gewährleistet eine galvanische Trennung zwischen dem primären Stromkreis (Leistungsfluss) und dem sekundären Stromkreis (Messung). Nachträglich Ausrüstung bestehender Maschinen und Anlagen ohne Unterbrechung des Prozesses Platzersparnis, insbesondere bei der Messung von hohen Strömen Bestehende Funktionsbausteine in CODESYS nutzbar Einbindung in das WAGO-I/O-SYSTEM über die Auswerteschaltung für Rogowski-Spulen 28

29 Ø 5 27,4 + US - US 15,7 Ø 5 34,4 RT 500: Leitungslänge 1,5 m RT 2000: Leitungslänge 3 m Ip Ip RT 500: Ø max 55 RT 2000: Ø max 125 weiß schwarz +U s -U s Rogowski-Spulen die zeitsparende Installation Bestellnummer Eingang Ausgang Beschreibung / / / / A 10,05 mv 2000 A 40,2 mv RT 500, Leitungslänge 1,5 m RT 500, Leitungslänge 3 m RT 2000, Leitungslänge 1,5 m RT 2000, Leitungslänge 3 m 29

30 JUMPFLEX -STROMMESSUMFORMER Serie 857 Der Strommessumformer dient zur Erfassung von Wechsel- und Gleichströmen AC/DC 0 1 A sowie AC/DC 0 5 A und wandelt das Eingangssignal ausgangsseitig in ein analoges Normsignal (z.b ma). Der Rogowski-Messumformer erfasst Effektivwerte von Wechselströmen über eine Rogowski-Spule und wandelt das Eingangssignal ausgangsseitig in ein analoges Normsignal (z.b ma). Strommessumformer Eingangssignal AC/DC 0 1 A AC/DC 0 5 A Rogowski-Spulen 500 A/2000 A Frequenzbereich 16 Hz 400 Hz 16 Hz Hz Ausgangssignal Digitalausgang DO Bürde Versorgungsspannung Spannung: 0 5 V, 1 5 V, 0 10 V, 2 10 V Strom: 0 10 ma, 2 10 ma, 0 20 ma, 4 20 ma Strom 600 Ω, Spannung 2000 Ω DC 24 V/100 ma DC 24 V Strom 600 Ω, Spannung 1000 Ω 30

31 ON Rogowski-Messumformer Strommessumformer Us RT 500 (500 A) -Us 0 20 ma 0 20 ma ON Rogowski-Spule Stromwandler 250 A/1 A DO/Signalisierung 24 V/100 ma Power DO/Signalisierung 24 V/100 ma Power Konfiguration über DIP-Schalter/PC-Konfigurationstool/Smartphoneapp Digitaler Schaltausgang (Schaltschwellen frei konfigurierbar) Ausgangssignal (konfigurierbar) Verwendung unterschiedlicher Rogowski-Spulen möglich * Echt-Effektivwertmessung (TRMS) oder arithmetischer Mittelwert ** Bei Montage keine Unterbrechung der Stromschiene nötig * Kalibrierte Messbereichsumschaltung Signalisierung der Messbereichsüberschreitung/Leitungsbruch des Messmittels Sichere 3-Wege-Trennung mit 2,5kV-Prüfspannung gemäß EN * nur ** nur

32 JUMPFLEX -STROMMESSUMFORMER Serie 2857 Der Strommessumformer wird zur Messung von AC-/DC-Strömen im Bereich der Prozess-, Abwasser-, Energietechnik und im Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt. Anwendung finden die Geräte bei der Vermeidung von externen Beeinflussungen wie Gegentaktsignale oder schwimmende Massen, Potentialanhebung der Messsignale sowie durch Überstromerfassung. Das Gerät dient insbesondere zur Strommessung und Überstrommeldung (gleichzeitig kann es zur Trennung von Feldsignalen zum zentralen Steuerungs- oder Leitsystem, das die weitere Signalverarbeitung vornimmt, eingesetzt werden). Mit Hilfe des Konfigurationsdisplay lassen sich aktuelle Messwerte optimal anzeigen bzw. Einstellungen vornehmen. Konfiguration über DIP-Schalter/PC-Konfigurationstool/Smartphone-App/Konfigurations-Display Digitaler Schaltausgang und Wechsler-Relaisausgang mit 6 A Echt-Effektivwertmessung (TRMS) und arithmetischer Mittelwert Kalibrierte Messbereichsumschaltung Signalisierung der Messbereichsüberschreitung 32

33 ON Anwendungsbeispiel 0 20 ma DO/Signalisierung 24 V/100 ma Einspeisung L1 Notstrom SPS Beleuchtungsüberwachung Power Strommessumformer Eingangssignal Frequenzbereich Ausgangssignal Ausgang Digital Ausgang Relais Bürde Versorgungsnennspannung AC/DC 100 A Hz Strom: ± 10 ma; 0 10 ma; 2 10 ma; ± 20 ma; 0 20 ma; 4 20 ma Spannung: ± 5 V; 0 5 V; 1 5 V; ± 10 V; 0 10 V; 2 10 V DC 24 V/100 ma 1 Wechsler (1u) AC 250 V/6 A Strom < 600 Ω Spannung > 1000 Ω DC 24 V 33

34 JUMPFLEX -KONFIGURATION Serie 857 und 2857 PLATZHALTER Die Interface-Konfigurationssoftware alternativ zur Einstellung über DIP-Schalter Die Software bietet: Simulation von Ein- und Ausgangsparametern Automatische Modulerkennung Konfiguration und Visualisierung der Prozesswerte Parametrierung des digitalen Schaltausgangs (Grenzwertfunktionalität) Kommunikation über WAGO-USB-Service-Kabel oder WAGO Bluetooth Adapter

35 (auf Android-Basis) Die JUMPFLEX -ToGo-Konfigurationsapp alternativ zur Einstellung über DIP-Schalter Die kostenlose App JUMPFLEX -ToGo bringt die Leistungsfähigkeit einer PC-basierten Konfigurationssoftware auf Ihr mobiles Endgerät. Konfigurieren Sie über ein Smartphone oder einen Tablet-PC auf Android-Basis mit einem Fingerstreich Ein- und Ausgangsparameter für die Messumformer der Serie 857. Ebenso einfach können Sie sich die Konfigurationsdaten sowie den aktuellen Messwert anzeigen lassen. Die Kommunikation zwischen Smartphone und Messumformer übernimmt dabei der WAGO Bluetooth Adapter Geräteinformation Eingangsparameter Ausgangsparameter Digitaler Ausgang Istwert 35

36 JUMPFLEX -KONFIGURATION Serie 2857 Flexibilität pur! Das abnehmbare Display lässt sich schnell und unkompliziert auf das Gehäuse aufstecken. Es verfügt über ein innovatives kapazitives Touch-Bedienfeld, mit dem sich die Geräte intuitiv konfigurieren lassen. Das Display ist mehrfarbig und wechselt, je nach aktuellem Zustand, zwischen verschiedenen Farben wie Orange, Rot, Grün oder Weiß. Integrierte Features wie die Kopierfunktion können dazu genutzt werden, um abgespeicherte Konfigurationsdaten eines Gerätes auf andere Geräte gleichen Typs zu übertragen. Hierbei lassen sich auch Passwörter zum Schutz der konfigurierten Daten vergeben, um sie so vor unbefugtem Zugriff und Veränderungen zu schützen. Konfigurationsdisplay

37 Passend für 12,5 mm und 22,5 mm breite Gehäuse Top-Features Einfaches Aufstecken auf die Messumformer Touch-Funktion durch kapazitives Bedienfeld Automatische Modulerkennung Konfiguration & Visualisierung der Prozesswerte Kopierfunktion der Konfiguration von Gerät zu Gerät 37

38 INTELLIGENTE STROMSENSOREN zur Überwachung von Solaranlagen über MODBUS-Kommunikation Sensoren Adressierung Statusanzeige RJ-45-Anschlussbaustein für Stromsensormodule Intelligente Stromsensoren zur Überwachung von Solaranlagen bzw. Wechselrichtern für Gleichstrommessungen mit großem Strommessbereich 38

39 Messbereich DC A DC A AC A eff Übertragungsfehler 0,5 % vom Endwert Spannungsversorgung 12 V 34 V ( über RJ-45) Durchführung 15 mm (für Stromleiter) Schnittstelle RS-485 Protokoll MODBUS over serial line Adressierung 1 32 Max. Buslänge 1200 m Anbindung an ein WAGO-PERSPECTO - Bediengerät Serielle Schnittstelle RS-485 Versorgungsspannung z.b EPSITRON COMPACT Power 39

40 ENERGIEMANAGEMENT ALS SYSTEM DIN EN ISO Energiepolitik und Energieplanung Korrektur- und Vorbeu gungsmaßnahmen; Management-Review Kontinuierliche Verbesserung Verwirklichung und Betrieb Überprüfung, Messung, Analyse; Audit Zertifizierung Hier dargestellt als PDCA-Zyklus gemäß ISO 50001: Um gemäß der DIN zertifizierungsfähig zu Energiemanagementsysteme unterliegen normierten Anforderungen, wenn sie zu einer Zertifizierung führen sollen. Die individuell erforderlichen Maßnahmen variieren stark und sind ein kontinuierlicher Prozess. Ziel: Energiekosten, Treibhausgase und andere Umweltauswirkungen reduzieren. Um gemäß der DIN zertifizierungsfähig zu sein, muss ein Unternehmen/eine Organisation ein Energiemanagementsystem in Übereinstimmung mit der DIN einführen und dokumentieren,... den Anwendungsbereich und die Grenzen seines/ihres Energiemanagementsystems festlegen und dokumentieren sowie verwirklichen und aufrechterhalten,... bestimmen und dokumentieren, wie es/sie die Anforderungen der DIN mit Blick auf die ständige Verbesserung seiner/ ihrer Energieeffizienz erfüllt. Dazu bedarf es der drei Säulen: Energieteam Energiemanagementbeauftragter + Team Vom Topmanagement festgelegt (Verantwortlichkeiten schaffen) Energiepolitik In Art und dem Umfang des Energieeinsatzes der Organisation angemessen Verpflichtungen zur ständigen Verbesserung Verfügbarkeit notwendiger Informationen und Ressourcen Einhaltung rechtlicher und anderer Anforderungen (Ziele definieren) Energieplanung Ermittlung und Bewertung des bisherigen und aktuellen Energieeinsatzes und -verbrauchs Abschätzung des zukünftigen Energieeinsatzes und -verbrauchs Identifizierung der wesentlichen Energieverbräuche, Priorisierung von Verbesserungsmöglichkeiten (Vom Groben ins Feine) 40

41 AUS DER PRAXIS Einführung eines Energiemanagementsystems bei WAGO Als eines der ersten Unternehmen überhaupt, wurde WAGO im Jahr 2012 zertifiziert! Energiemanagement ist bei WAGO kein Schlagwort, sondern gelebter Ressourcen- und Umweltschutz. Alle organisatorischen und technischen Maßnahmen dienen dem Ziel, möglichst wenig Energie in der Produktion und dem Betrieb der Gebäude aufzuwenden. Dabei ist der sparsame Umgang mit Ressourcen schon seit vielen Jahren in den Grundsätzen der Firmenpolitik verankert. Die in 2012 erfolgreich bestandene Zertifizierung des Energiemanagements gemäß DIN EN ISO in Deutschland bildet die Grundlage für unser systematisches weltweites Handeln. Hier stützen wir uns vor allem auf folgende Säulen: Systematische Installation und Auswertung von Energiezählern Erweiterung von softwareunterstütztem Energiedatenmanagement Bildung von Kennzahlen und Vergleichswerten (Berücksichtigung von Abhängigkeiten, z.b. Produktionsleistung oder für Heizung und Lüftung die Wettereinflüsse) Abteilungsübergreifende Zusammenarbeit von Facility-Management, insbesondere mit Produktion, Instandhaltung Einkauf und Controlling Systematische energetische Bewertung bei Beschaffung von Maschinen, Anlagen bzw. bei Neu- und Umbauten Durchführung von internen Audits Sensibilisierung und Schulung aller Mitarbeiter zum Thema Energie Eine Zertifizierung gemäß DIN EN ISO wird von verschiedenen Stellen angeboten. Da WAGO seit jeher den Nachhaltigkeitsgedanken und die Ressourcenschonung im Firmenleitbild hatte, konnte WAGO bereits im Jahr 2012 als eines der ersten Unternehmen zertifiziert werden und zwar schon 6 Monate nach Start des internen Prozesses. 41

42 DIE VERSCHIEDENEN MESSVERFAHREN I e Messeinrichtung R shunt V U shunt B A U e I I e R mess U e R mess Messeinrichtung I I e = U shunt / R shunt R shunt V U shunt High-Side-Verfahren I e = U shunt / R shunt Transformatorprinzip Low-Side-Verfahren Shunt-Messung(AC/DC) Shunt-Messung in Kombination mit Aufsteck-Stromwandler (AC) Die Messung des Stromes erfolgt über einen niederohmigen Widerstand (Shunt) zu dem ein Spannungsmesser (Voltmeter) parallel geschaltet ist. Der Strom ist proportional zu der am Shunt-Widerstand gemessenen Spannung I = U/R. Der Shunt kann vor oder hinter die Last geschaltet werden (High-Side-Verfahren/Low-Side-Verfahren). Unsere Produkte sind für beide Varianten gerüstet, somit kann der Anwender frei entscheiden, wo der Leitungsstrang aufgetrennt werden soll. Neben Gleich- und Wechselströmen ist das Shunt-Messverfahren auch für die Messung von überlagerten Signalen (DC + AC) geeignet. Es lassen sich Genauigkeiten von 0,1 % und besser erreichen. Zur Messbereichserweiterung können für reine Wechselstrommessungen Aufsteck-Stromwandler der Serie 855 mit vordefiniertem Teilungsverhältnis eingesetzt werden. Aufsteck-Stromwandler kommen bei höheren Messströmen zum Einsatz. Sie arbeiten nach dem transformatorischen Prinzip und erweitern den Messbereich eines bestehenden Messsystems (i.d.r. Shunt-Wandler). Die Anzahl der Sekundärwicklungen gibt das festeingestellte Teilungsverhältnis wieder. Der galvanisch getrennte Ausgangswechselstrom ist proportional und phasengleich zu dem Eingangswechselstrom. Typischerweise liegt der Messfehler unter 1 %. Messverfahren Shunt Shunt + Stromwandler Hall Vorteil Sehr hohe Genauigkeit Für Gleich- und Wechselströme geeignet Für höhere Wechselströme geeignet Potentialfreie Messung Potentialfreie Messung Für höhere Ströme Gleich- und Wechselstromvarianten 42

43 Hall-Sensor U out U I mess U, I Rogowski-Spule Hall-Sensor Rogowski-Spule (AC) Hall-Sensoren (AC/DC) Eine geschlossene Luftspule, d.h. eine Spule ohne Eisenkern, wird um den Leiter angebracht. Durch den Wechselstrom in der zu messenden Leitung wird in die Rogowski-Spule eine Spannung induziert, die proportional zum Leiterstrom ist. Diese Spannung wird verstärkt und ausgewertet. Ein Messfehler kleiner 2 % sowie eine Ansprechschwelle von wenigen Ampere garantieren ein unkompliziertes Messen von hohen bis hin zu sehr hohen Wechselströmen. Anwendungsgebiet Integration in Steuerungs- und Regelsysteme Prozess- und Energietechnik Installations- und Anlagentechnik Netzüberwachung und -analyse Um den Leiter herum ist ein weichmagnetischer Kern angebracht, der durch einen kleinen Luftspalt unterbrochen ist, in dem sich der Hall-Sensor befindet. Durch den Strom im Leiter wird in diesem Ring ein Magnetfluss erzeugt. Der Hall-Sensor wird ebenfalls von diesem Magnetfluss durchflossen und liefert ein Spannungssignal proportional zum Messstrom. Dieses Signal wird aufbereitet und zur Verarbeitung weitergeleitet. Mit dem Hall-Verfahren können je nach Bauart verschiedene Signale (AC/DC) und Messbereiche abgebildet werden. Die erreichbare Messgenauigkeit liegt zwischen 0,5 % und 1 %. Solaranlagen und allgemeine Energietechnik Steuerungsprozess mehrerer Einzelanlagen 43

44 GLOSSAR S=U*I S U Q=U L *I L U I I P=U R *I R S U I S Scheinleistung S Die gesamte Leistung, die sogenannte Scheinleistung (S), eines Übertragungsnetzes setzt sich aus Wirkleistung und Blindleistung zusammen. Eine positive Scheinleistung im Sinne des Verbrauchers bedeutet: Die Leistung wird aus dem Netz bezogen. Eine negative Scheinleistung bedeutet hingegen: Die Leistung wird wieder ins Netz zurückgegeben. Wirkleistung P Die Wirkleistung (P) ist die effektiv verbrauchte Leistung. Sie hat keine Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom und bezieht sich auf eine ohmsche Last. Bei einer Wechselspannung wird die Wirkleistung durch die Multiplikation der Effektivwerte von Strom und Spannung berechnet. Blindleistung Q Unter dem Begriff Blindleistung (Q) versteht man eine Belastung im Stromnetz, die sich gegen den Stromfluss von Erzeuger zum Verbraucher stellt. Die Blindleistung ist das Produkt aus Strom und Spannung an einem Blindwiderstand. Blindleistungen entstehen an allen Geräten, die an Wechselstromnetze angeschlossen sind. Bei angelegter Spannung erzeugt jedes elektrische Gerät ein elektromagnetisches Feld. Durch diese Wechselspannung wird das magnetische Feld regelmäßig auf- und abgebaut. Beim Abbauen wird die im Feld gewonnene Energie wieder an das Stromnetz zurückgegeben und führt zu einem höheren Widerstand für den angelegten Stromfluss. 44

45 Grundfrequenz 50 Hz Die Addition ergibt eine nichtsinusförmige Kurvenform. 3. harmonische Oberwelle (150 Hz) Oberwellen Die Frequenz der Ströme, auch Oberwellen genannt, sind Vielfache der Grundfrequenz von 50 Hz. Man definiert den Oberwellengrad als das Verhältnis zwischen der Frequenz der Oberwelle und der Grundwellenfrequenz. Oberwellen entstehen durch Betriebsmittel mit nichtlinearer Kennlinie wie Transformatoren, Gleichrichter, Fernsehgeräte, Computer, Halogenbeleuchtungen usw. Die nichtsinusförmigen Ströme dieser Verbraucher verursachen an der Netzimpedanz einen Spannungsfall, der die Netznennspannung verzerrt und die ordnungsgemäße Funktion des Betriebsmittels beeinträchtigt. Zu den Folgen der Oberwellenverunreinigung gehören Störungen von Schutzgeräten, Überhitzung und frühzeitige Alterung von Elektrogeräten, Verlust der mechanischen Stabilität, Leistungsabfall, Messfehler, Erhöhung des Geräuschpegels, Festplattenstörungen, Systemabstürze, Betriebsausfälle usw. Werden in einem Netz viele Geräte betrieben, von denen die 3. Oberwelle erzeugt wird, dann kann sich daraus eine erhebliche Strombelastung des Neutralleiters ergeben. Durch Oberwellen verursachte Neutralleiterströme insbesondere in TN-C- Netzen vagabundieren im gesamten Potentialausgleich-System über Wasser- und Heizungsrohre, Erdungssysteme, Schirme von Datenleitungen, Videoleitungen, Kommunikationssysteme und können an Rohrleitungen zu erhöhter Korrosion bzw. Lochfraß führen. Eine permanente Oberwellen- und Neutralleiterstromanalyse muss deshalb die Grundlage sein, damit eine permanente Versorgungs-, Überspannungs- und vor allem Brandsicherheit gewährleistet ist. 45

46 GLOSSAR A Sinusstrom 1/2T 3/2T 2T Periode Sinus arithmetischer Mittelwert A n 1 I eff x n 2 i i=1 Effektivstrom 1/2T T 3/2T 2T Periode Betrag des Sinus RMS Arithmetischer Mittelwert Der arithmetische Mittelwert (auch Durchschnitt) ist der Quotient aus der Summe aller erfassten Messwerte und der Anzahl der Messwerte. Bei periodischen Wechselgrößen (z.b. Sinus) beträgt der arithmetische Mittelwert Null. Daher ist er für Wechselgrößen nicht aussagekräftig bzw. gibt nur Auskunft über einen eventuell vorhandenen Gleichanteil. Bei Gleichgrößen entspricht der arithmetische Mittelwert über die Zeit betrachtet dem durchschnittlichen Messwert. Effektivwert Der Effektivwert, RMS (Root Mean Square), oder auch TRMS (True Root Mean Square) ist die Quadratwurzel aus dem Quotienten der quadrierten Messwerte und der Anzahl der Messwerte. In der Elektrotechnik entspricht der Effektivwert einer Wechselgröße dem Wirkwert der Gleichgröße. Er ist charakteristisch für die umgesetzte Leistung im Verbraucher. Häufig findet sich eine Unterscheidung zwischen den Begriffen RMS und TRMS. Dies ist jedoch lediglich historisch bedingt, damit neuere Messverfahren gegenüber formfaktorbasierenden hervorgehoben werden. Prinzipiell wird bei WAGO nach dem TRMS-Verfahren gemessen, allerdings wird keine spezielle Unterscheidung vorgenommen, da beide Begriffe den gleichen mathematischen Zusammenhang beschreiben und lediglich ein Hinweis auf die besondere Messgenauigkeit gegeben werden soll. 46

47 Eingangssignal 1/2T Abtastung Abgetastetes Signal Digitale Verarbeitung Bei der digitalen Verarbeitung wird das Signal in definierten, sehr kurzen Zeitabständen abgetastet (digitalisiert). Die abgetasteten Werte werden verarbeitet und z.b. in ein analoges Normsignal umgewandelt. Digitale Verfahren werden immer gebräuchlicher, da eine einfache Reproduzierbarkeit und eine signalgetreue Abbildung aufgrund sehr hoher Abtastraten garantiert werden. Darüberhinaus ist die weitere Verarbeitung und Weiterleitung der digitalisierten Informationen einfacher, weniger störanfällig und aufgrund der Software flexibler. Analoge Verarbeitung Bei der analogen Verarbeitung wird das Eingangssignal direkt einer Verarbeitungseinheit zugeführt und nach einer festgelegten Übertragungsfunktion aufbereitet. Die Verarbeitung erfolgt dann über Operationsverstärker (OPV) und einige passive Komponenten. 47

48 WE INNOVATE / Strommesstechnik 2.1 DE 11/2014 Printed in Germany Technische Änderungen vorbehalten MX-PE-DE-DE-BA _010 WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG Postfach Minden Hansastraße Minden Telefon: Zentrale 0571/887-0 Vertrieb 0571/ Auftragsservice 0571/ Technischer Support 0571/ Telefax 0571/ Internet