Netzrückspeisung

Wirkungsgrad über 90%

Regenerative Lasten

Die ökonomisch und ökologisch sinnvolle Alternative zu konventionellen Lasten

Die neue Serie von elektronischen DC-Lasten mit Energierückgewinnung bietet neue Spannungs-, Strom- und Leistungswerte für eine Vielzahl von Anwendungen. Diese Geräte umfassen vier gängige Betriebsarten: Konstantstrom, Leistung, Spannung und Widerstand. Darüber hinaus bietet die FPGA-basierte Steuerschaltung zusätzliche Funktionen wie einen Funktionsgenerator, bei dem es sich einfach um eine tabellenbasierte Regelschaltung zur Simulation von nichtlinearen Innenwiderständen handelt. Auch die Reaktionszeiten für die Steuerung über analoge oder digitale Schnittstellen wurden dank der DSP-gesteuerten Hardware verbessert.

Mehrere Geräte ELR-9000er-Serien sind in der Lage, parallel in einer Master-Slave-Konfiguration zu arbeiten, wodurch der Anwender die Lasten auch für Prüflinge nutzen kann, die möglicherweise höhere Leistungen benötigen. Diese Eingangsleistung kann in Schaltschränken somit auf bis zu 480 kW erweitert werden, um einen deutlich höheren Gesamtstrom zu erzielen. Auf Anfrage können aber auch noch höhere Leistungen realisiert werden. Es erscheint jedoch weder ökonomisch sinnvoll noch umweltfreundlich zu sein, die aufgenommene Eingangsleistung einfach abzuführen.

Regenerative Lasten bieten hier eine gute Alternative. Ihr AC-Netzanschluss kann auch als Ausgang für die Rückspeisung der zugeführten DC-Energie verwendet werden. Der Wirkungsgrad liegt bei 95%. Die Energierückgewinnung ermöglicht es, die Energiekosten zu senken und teure Kühlsysteme zu vermeiden, wie sie andernfalls für konventionelle elektronische Lasten erforderlich sind, da diese eingehende Leistung in Wärme umwandeln.

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Produktreihe PSI 9000 mit Netzrückspeisung

Das Prinzip der Netzrückspeisung

Die Funktionsweise einer regenerativen elektronischen Last lässt sich anhand von Abbildung 1 leicht erklären. Nehmen wir an, dass es sich bei dem zu testenden Gerät um eine Batteriezelle handelt, die etwa 3KW Strom verbraucht. Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, wird die Gleichstromenergie in einen Gleichstromwandler eingespeist, der die Leistung so aufbereitet, dass sie für die nächste Stufe der Umwandlung verarbeitet werden kann.

Die letzte Stufe der Umwandlung besteht aus einem Wechselrichter, der die Gleichstromenergie in geeignete Wechselstromenergie umwandelt. Dafür muss die Wechselstromenergie so aufbereitet werden, dass sie den jeweiligen Spannungs- und Frequenzniveaus des lokalen Netzes entspricht.

Zu diesem Zeitpunkt wird die zurückgewonnene Energie in das Fabriknetz zurückgespeist und kann anschließend wieder von den Benutzern innerhalb des entsprechenden Industrie- oder Fabrikgeländes genutzt werden (interne Netzrückspeisung). Wenn die zurückgewonnene Energie höher ist als jene, die die Benutzer innerhalb des internen Netzes verbrauchen, wird diese Energie in das öffentliche Netz außerhalb des Geländes zurückgeführt.

Es könnte auch vorkommen, dass die Fabrik nicht an das öffentliche Netz angeschlossen ist und die Last beispielsweise eine Brennstoffzelle testet. In einem solchen Fall begrenzt die ELR 9000 die rückgewonnene Energie, sodass diese nur von den Benutzern innerhalb des hauseigenen Netzes verbraucht wird. Dadurch können sich die Geräte je nach Nutzung in einigen Jahren amortisieren.

Grafik 1: So funktioniert die Netzrückspeisung

Grafik 2: Der Umwandlungsprozess

Anschließen der elektronischen DC-Last an das Netz

Abbildung 3 zeigt den Prozess der Energierückgewinnung. In der Produktionslinie mit hoher Leistungsaufnahme ist zu sehen, wie eine Energierückgewinnungslast als Teil der zu testenden Einheit getestet wird. Der Pfeil, der von UUTS zur ELR 9000-Last führt, wird nach dem Zähler und in Reihe mit dem Hauptsicherungskasten angeschlossen, und die rückgewonnene Energie wird in das Werksnetz ( Hausnetz) zurückgespeist.

Ein solcher Anschluss ist unbedingt erforderlich, wenn das Gerät im Rahmen eines kontinuierlichen Testbetriebs eingesetzt werden soll. Die zurückgewonnene Energie wird dann in der Produktion, in Labors oder sogar in Bürogeräten genutzt.

Abbildung 3: Rückgewinnung von Energie aus Labor I

Sicherheitsverfahren vor Installation und Gebrauch

Vor der Installation und dem Gebrauch der Einheit gibt es mehrere Sicherheitsverfahren, die wie folgt aussehen. Das Gerät kann, je nach Modell, ein beträchtliches Gewicht haben. Daher muss der vorgeschlagene Standort des Geräts (Tisch, Schrank, Regal, 19″-Rack) in der Lage sein, das Gewicht ohne Einschränkung zu tragen.

  • Bei Verwendung eines 19″-Racks sind Schienen zu verwenden, die für die Breite des Gehäuses und das Gewicht des Geräts geeignet sind. Stellen Sie vor dem Anschluss an das Stromnetz sicher, dass der Anschluss wie auf dem Produktetikett angegeben erfolgt. Überspannung an der Netzspannung kann zu Geräteschäden führen.
  • Bei elektronischen Lasten: Stellen Sie vor dem Anschluss einer Spannungsquelle an den DC-Eingang sicher, dass die Quelle keine höhere Spannung als die für ein bestimmtes Modell spezifizierte erzeugen kann, oder installieren Sie Maßnahmen, die eine Beschädigung des Geräts durch Überspannung verhindern können.
  • Für elektronische Lasten mit Energierückgewinnung: Vor dem Anschluss des Wechselstromnetzes/-ausgangs an ein öffentliches Netz muss unbedingt geklärt werden, ob der Betrieb dieses Geräts am Zielort zulässig ist und ob die Installation von Überwachungshardware erforderlich ist. Der ELR 9000 ist CE-zertifiziert und erfüllt die strengen Normen EN 50160 und EN 60950.

Vorbereitung und Netzanschluss (AC)

Der Netzanschluss einer energierückspeisenden elektronischen Last erfolgt über den mitgelieferten 4- oder 5-poligen Stecker auf der Rückseite des Gerätes. Darüber hinaus muss die Verdrahtung des Steckers mindestens 3-adrig oder bei einigen Modellen 4- oder 5-adrig mit geeignetem Querschnitt und Länge sein. Um das Gerät an das Stromnetz anzuschließen, sind einige wichtige Punkte zu beachten:

  • Der Anschluss an das Wechselstromnetz darf nur von qualifiziertem Personal vorgenommen werden.
  • Der Kabelquerschnitt muss für den maximalen Eingangs-/Ausgangsstrom des Gerätes geeignet sein (siehe Tabelle unten).
  • Vor dem Einstecken des Eingangssteckers ist sicherzustellen, dass das Gerät durch den Netzschalter ausgeschaltet ist.
  • Vergewissern Sie sich, dass alle Vorschriften für den Betrieb und den Anschluss an das öffentliche Netz beachtet wurden und alle notwendigen Bedingungen erfüllt sind.

Das Gerät wird mit einem 4- oder 5-poligen Stecker geliefert. Abhängig von der Nennleistung des Lastmodells wird dieser an ein Netzteil von 2Φ oder 3Φ angeschlossen, das entsprechend der Beschriftung auf dem Stecker und der untenstehenden Tabelle angeschlossen werden muss.

Für den Netzanschluss sind die folgenden Phasen erforderlich (Φ)

Enthalten sind sowohl ELR 9000 3U als auch ELR 9000 3U HP

L1L1L2L2L3L3PE
Rated powerØlmaxØlmaxØlmaxØ
5 kW1.5 mm213.2 A1.5 mm213.2 Asame
10 kW2.5 mm223 A2.5 mm216 A2.5 mm223 Asame
10 kW2.5 mm223 A2.5 mm223 A2.5 mm223 Asame

Tabelle: Erforderliche Phasen für den Netzanschluss der ELR 9000 3U HP

L1L1L2L2L3L3
Nominal powerØlmaxØlmaxØlmax
3100 WAWG 1416 AAWG 1416 A
6200 WAWG 1328 AAWG 1316 AAWG 1328 A
9300 WAWG 1328 AAWG 1328 AAWG 1328 A

Tabelle: Maximaler Nennstrom und minimaler Querschnitt der ELR 9000 3U

Der mitgelieferte Anschlussstecker kann Kabelenden bis zu 4 mm² aufnehmen. Es ist bekannt, dass je länger das Anschlusskabel ist, desto höher wird der Spannungsverlust durch den Kabelwiderstand. Wenn der Spannungsverlust zu hoch ist, könnte die Last einen niedrigen Spannungsfehler ableiten. Daher sollten die Netzkabel so kurz wie möglich gehalten werden. Abbildung 5 zeigt ein Beispiel für ein Netzanschlusskabel.

Abbildung 4: Versorgungsanschlusskabel der ELR 9000 3U HP

Abbildung 5: Versorgungsanschlusskabel der ELR 9000 3U