Elektromechanik in Windkraftanlagen

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Windenergie-Anlagen, Windkraftanlagen sind hochkomplexe Systeme – alle Komponenten müssen effizient und zuverlässig arbeiten. Erhöht wird die Wirtschaftlichkeit auch durch Einsparen von Installationsmaterial – etwa mit Hilfe von Kabeleinführungssystemen und Stecker-Montage-Rahmen. Werden derartige Komponenten zudem aus Kunststoff statt aus Metall gefertigt, wird auch bei der Produktion viel Energie eingespart.

von Jens Andresen

aufmacherbild

Bau und Betrieb von Windenergie-Anlagen (WEA) unterliegen immer anspruchsvolleren wirtschaft­lichen und technischen Rahmenbedingungen. Dabei sind Steckverbinder und Wanddurchführungssysteme unterschiedlicher Leistungs- und Ausführungs­klassen unverzichtbare Komponenten für den modularen Schaltanlagenbau. Die elektrischen Verbindungen zwischen Sensorik und Aktorik sowie der Steuerung in Turm und Gondel müssen allen klimatischen Bedingungen standhalten. Eine sichere Handhabung während der Inbetriebnahme sowie im Service-Fall sind wichtige Voraus­setzungen für einen effizienten Betrieb und eine hohe Anlagenverfügbarkeit.

Installationstechnik für raue Umgebungsbedingungen

Die klimatischen Bedingungen, unter denen WEA arbeiten, sind recht unterschiedlich: große Hitze und feiner Sand am Rande der Wüstenregionen, extreme Minustemperaturen in Gebirgen und am Rande der Polarregionen, Feuchtigkeit und Korrosion auf dem offenen Meer. Die Schalt­schränke in Turm und Gondel einer WEA schützen zwar die empfindliche Elektronik und Steuerungs­technik. Aber auf Dauer drohen – bei permanenten Vibrationen und hohen Temperaturschwankungen – Staub und Feuchtigkeit durch alle Ritzen zu kriechen. Daher ist bei der Auswahl von Materia­lien, Dichtungen und Oberflächen besondere Sorgfalt geboten.

Durch den weltweiten Einsatz seiner Komponenten im Energie-Sektor konnte Phoenix Contact über Jahrzehnte Erfahrungen sammeln, die auch der Windenergie zugutekommen. So wird jede Komponente in aufwändigen Laboruntersuchungen auf seine Praxistauglichkeit hin qualifiziert. Ein Beispiel hierfür aus dem Bereich der Installationstechnik ist das neue Kabeleinführungssystem CES – die Abkürzung steht für Cable Entry System. Mit CES werden vorkonfektionierte Kabel kostengünstig und Platz sparend vom Feld auf die Tragschiene im Schaltschrank geführt. So können manchmal ganze Rangierebenen eingespart werden. Für eine rationelle Verarbeitung vor Ort besitzt CES eine Knebelverriegelung, die eine werkzeuglose Montage in der Schutzart IP54 ermöglicht.

Die geteilten Kunststoffrahmen sind gegen Durchbiegung metallverstärkt und passen auf die Standard-Wandausschnitte typischer Industrie-Steckverbinder. Neben den üblichen geschlitzten Kabeltüllen, die es jetzt auch aus vulkani­siertem, ölbeständigem NBR (Nitrile Butadiene Rubber – Nitrilkautschuk) gibt, bietet Phoenix Contact auch ungeschlitzte konusförmige Kabel­tüllen mit integriertem Stabilisierungsring an. Mit nur zwei dieser Varianten wird der Kabel­durchmesser-Bereich von 2 bis 24 mm vollständig abgedeckt. Damit werden nicht nur Logistigkosten eingespart, auch die Montage der Konustüllen wird zum Kabelkonfektionär verlagert. Die umständliche Auswahl der passenden geschlitzten Dichtgummis am Schaltschrank vor Ort entfällt. Zusammen mit den robusten Dichtrahmen mit Schraubverriegelung erfüllt das System die Anforderungen der Schutzart IP65.

Kosten sparen mit Industriesteckverbindern aus Kunststoff

Aluminium-Druckguss ist als Werkstoff für schwere Industriesteckerbinder aus mechanischer Sicht kaum zu überbieten. Allerdings ist eine WEA kein Riesenrad, das jede Woche an einem anderen Ort steht. Daher kommt es bei vielen Anwendungen einer WEA auf zuverlässige Dichtigkeit, geringes Gewicht und gute Korrosionsbeständigkeit an. Für diese Einsatzfälle hat Phoenix Contact die Serie Heavycon Advance um eine Baureihe aus Kunststoff erweitert.

Die Gehäuse aus schlagzähem Polyamid erfüllen die Anforderungen für die Schutzart IP67 und den Stoßfestigkeitsgrad IK 08 bis zu 5 Joule. Das Material hat sich bei den bekannten roten und blauen CEE-Steckvorrichtungen seit vielen Jahren unter rauen Umweltbedingungen bewährt. Die Kabelverschraubungen in den Größen M20 bis M40 sind an die Steckverbinder-Gehäuse angespritzt. Das bringt Vorteile bei der Dichtigkeit, aber auch bei Montage und Logistik. Integrierte Metall-Inlays zur Befestigung der Kontakteinsätze sorgen für den voreilenden PE-Schutz-Kontakt. Zwei M6-Befestigungsschrauben aus Edelstahl mit Innensechskant bieten eine Platz sparende und robuste Befestigung der Gehäuse an der Schaltschrankwand. An Kennzeichnungsfelder wurde ebenfalls gedacht. Leitermarker im Uni-Sheet-Format 20 x 9 lassen sich einfach einrasten und bei Bedarf austauschen. Die neuen Kunststoff­gehäuse nehmen alle Standard-Kontakteinätze sowie modulare Kontakteinätze und Klemmenadapter im Format der Serie Heavycon-B auf.

Dipl.-Ing./Dipl.-Wirt.-Ing. Jens Andresen ist Produkt-Manager Industrie-Steckverbinder bei
Phoenix Contact in Blomberg.

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