Stern zum Stern, Kreis zum Kreis: Bei dieser Übung merken schon Kinder, dass nur zueinander passende Formen gesteckt werden können. Diese Erkenntnis lässt sich ebenso auf Steckverbinder und Steckvorrichtungen übertragen. Mechanisch codierte Steckverbinder verhindern das Fehlstecken und damit Schäden am Gerät oder Gefahren für die Anwender.
Ob wir zu Hause einen Toaster anschließen, unser Handy über USB-C laden oder einen Datenstecker für einen Industrie-PC verwenden: Jedes System hat seine eigenen Steckverbinder und Steckgesichter. Warum?
Schutz der Anwender
Das Hauptziel ist der Schutz der Anwender. Die unterschiedlichen Gesichter verhindern, dass Systeme miteinander verbunden werden, die nicht kompatibel sind. Dies betrifft vor allem Leistung, Signale und Daten. Bei der Übertragung von Signalen und Daten funktionieren falsch angeschlossene Systeme nicht.
Gefährlich wird es jedoch, wenn Signale und Daten mit Leistung vertauscht werden. Dies kann ernsthafte Schäden an den Geräten verursachen und Gefahr für die Anwender bedeuten.
Hybridwechselrichter auf dem Vormarsch
Seit Jahren wird bei privaten Solaranlagen die Einbindung von Batteriespeichern immer interessanter. Sie dienen zur Steigerung des Eigenverbrauchs der selbst erzeugten Energie. Daher bieten viele Wechselrichter mittlerweile die Möglichkeit, Batteriespeichersysteme einzubinden.
Hybridwechselrichter wandeln den Gleichstrom der Solarmodule in Wechselstrom um und ermöglichen gleichzeitig die Speicherung des überschüssigen Stroms in Batterien. Sie kombinieren die Funktionen eines klassischen Wechselrichters mit einem Energiemanagementsystem für den Batteriespeicher.
Kurzschluss und Brand
Bei kleineren Systemen bis zirka 40 Ampere je Ein- oder Ausgang kommen Photovoltaik-DC-Steckverbinder in Betracht. Trotz räumlicher Trennung und eindeutiger Beschriftung am Anschlusspaneel besteht die Gefahr des Fehlsteckens bei der Verwendung gleichartiger und kompatibler Steckverbinder.
Vertauscht der Installateur den Anschluss von Solarmodulen und der Batterie, kann dies zu Fehlfunktionen und Schäden an den elektrischen Komponenten führen. Noch größere Gefahr besteht bei der Anlieferung und Montage der Batteriemodule.
Sind diese mit Photovoltaik-Steckverbindern ausgestattet, können aus Unachtsamkeit oder Unwissenheit der Plus- und der Minus-Eingang miteinander verbunden werden. Dies führt zum Kurzschluss der Batterie und kann einen Brand auslösen.
Unterschiede im Steckgesicht
Mechanisch und farblich codierte Batteriesteckverbinder, die eindeutig verschieden und nicht kompatibel mit Photovoltaik-Steckverbindern sind, bieten die Lösung für Gerätehersteller. Am Beispiel der Steckverbinder von Phoenix Contact erkennt man den Unterschied im Steckgesicht.
Im Vergleich zu den untereinander kompatiblen Photovoltaik-Steckverbindern der Sunclix-Serie gibt es auch die ESS-Steckverbinder der gleichen Leistungsklasse mit codiertem Steckgesicht. Deutlich sichtbar ist die ausgeklügelte Nut- und Federkontur der ESS-Steckverbinder, die farblich (blau/rot) abgesetzt sind. Auf diese Weise werden Installateure einfach und effektiv vor Fehlstecken geschützt.
Gegen Verpolung sichern
Um überschüssige Energie zu speichern und bei Bedarf schnell abzurufen, bieten batteriebasierte Energiespeichersysteme (BESS) die beste Skalierbarkeit. Die Speicherung erfolgt in Hausspeichern in Kombination mit Photovoltaikanlagen oder industriellen Anwendungen. Um kostenintensive Lastspitzen abzufangen, wird überschüssige Energie zwischengespeichert. Im kommerziellen Umfeld werden große Speicher zur Aufrechterhaltung der Netzstabilität eingesetzt.
Unabhängig vom Einsatz ist die Verpolungssicherheit von höchster Bedeutung. In privaten Anlagen werden in der Regel die Speicher eines Herstellers verwendet. Erweiterungen erfolgen mit Batteriemodulen desselben Anbieters. Dies gewährleistet die Kompatibilität der Module untereinander. Die Verwendung desselben Steckverbindertyps ermöglicht eine problemlose Systemerweiterung.
Spannungen bis 1.500 Volt DC
In industriellen oder kommerziellen Systemen können Spannungen bis zu 1.500 Volt DC auftreten. Bei diesen hohen Spannungen ist ähnlich wie bei Photovoltaikanlagen entscheidend, dass keine Verpolung der Steckverbindungen erfolgt, sowohl während der Montage als auch im Fall eines Defekts, wenn ein Batteriemodul ausgetauscht wird. Damit die Fachkräfte keine Fehler machen, ist es sinnvoll, die Systeme so zu codieren, dass Plus und Minus nicht vertauscht werden können.
Farbliche Codierung
In der Praxis hat sich die Verwendung von mindestens zwei Farben zur visuellen Unterscheidung der Steckverbinder bewährt. Meist werden Farben wie Schwarz für Minus und Orange oder Rot für Plus verwendet. Mechanische Eigenschaften wie die Größe der Steckgesichter oder gezielt eingesetzte Codierelemente stellen sicher, dass die Steckverbinder nicht vertauscht gesteckt werden können.
Somit gibt es eine visuelle und eine mechanische Codierung. Sie verhindern, dass Systeme unbeabsichtigt falsch gesteckt werden, schützen den Anwender vor Stromschlägen und die Anlage vor Beschädigungen. Darüber hinaus können solche Systeme mit einer Verriegelung versehen werden. Um unbeabsichtigtes Lösen auszuschließen, werden die Steckverbinder nach erfolgreicher Inbetriebnahmemessung abgeschlossen.
Codierung in der Industrie
Die Steckgesichtscodierung bietet für industrielle Maschinen oder Installationen in Gebäuden erhebliche Vorteile. Unter anderem ermöglicht sie es dem Hersteller der Anlage, verschiedene Signale klar voneinander zu trennen. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Installation modularer Anlagen.
Der Monteur muss keine Elektrofachkraft sein, um Anlagenteile elektrisch zu verbinden. Eine vorverkabelte und in den Modulen der Anlage vormontierte Steckverbinderlösung erlaubt es auch Laien, die Verbindungen fehlerfrei herzustellen.
Industrielle Anlagen verfügen oft über zwei Spannungsebenen: eine Wechsel- oder Drehstromebene und eine Gleichspannungsebene. Bestimmte Anlagenteile funktionieren auf AC, andere auf DC. Hier ist eine Codierung unerlässlich, um Lichtbögen zu vermeiden. Codierte Steckverbinder ermöglichen es, alle Ebenen wie Leistung, Signal und Daten haptisch und visuell sicher voneinander zu trennen.
Fehler effizient aufspüren
Zum anderen helfen farblich und mechanisch codierte Steckverbindungen, Fehler schneller zu finden oder Fehlerpfade besser nachzuvollziehen. Leitungsstränge werden in der Regel zusammengefasst verlegt. Stellt die Anlagenüberwachung einen Fehler fest, muss dieser meist aufwendig ausgemessen werden. Durch klar markierte Leitungspfade, etwa durch eine farbliche Codierung je Strang, wird die Fehlerursache effizienter und ressourcensparender ermittelt.
Ein weiterer Vorteil der Steckgesichtscodierung in solchen Anlagen ist der ästhetische Aspekt. Entsprechend konstruierte Steckverbindersysteme bieten ein einheitliches Erscheinungsbild, das für alle Signalarten der Anlage geeignet ist und ein strukturiertes und professionelles Bild des Gesamtsystems vermittelt.
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Foto: Heiko Schwarzburger
Foto: Phoenix Contact
Foto: Phoenix Contact
Foto: Phoenix Contact
Steckverbindungen
Sicherheit und Zuverlässigkeit beim Trennen
Codierte Steckverbinder stellen sicher, dass nur passende Steckverbinder miteinander verbunden werden. Entsprechende Vorsichtsmaßnahmen gelten auch beim Trennen von Steckverbindungen.
Während reine Signal- und Datenverbindungen gefahrlos im Betrieb gelöst werden können, sollten Leistungsanschlüsse immer stromlos getrennt werden. Um unbeabsichtigtes Lösen zu verhindern, können Steckverbindungen oft nur mit einem Entriegelungswerkzeug getrennt werden. Die werkzeugbasierte Entriegelung minimiert das Risiko von elektrischen Schlägen und Kurzschlüssen, besonders in Gleichstromnetzen mit höheren Spannungen. Zudem ermöglichen Werkzeuge eine präzise Entriegelung, die Beschädigungen an der Steckverbindung verhindert und für eine langfristige Zuverlässigkeit sorgt.
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Phoenix Contact
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