Strommessung in der Industrie

Die Optimierung des Produktdesigns erfolgt, wenn die Prozesseffizienz optimiert wird, ohne die Erwartungen der Kunden zu beeinträchtigen. Dies kann durch die Anwendung von Strategien wie modularem Design, Standardisierung und Reduzierung von Komponenten, Simulation und Prototypen erreicht werden.

Gleichzeitig ist die Reduzierung des Energieverbrauchs der Schlüssel zur Kostenoptimierung in der Produktion. Durch die Umsetzung effizienter Strategien zur Energienutzung können die Betriebskosten erheblich gesenkt werden.

Energieeffizienz kann durch den Einsatz energieeffizienter Systeme und Geräte erreicht werden, wie z. B. Netzteile, Elektromotoren, LED-Beleuchtung usw. Zu diesem Zweck ist es von entscheidender Bedeutung, Energiemanagementsysteme zur Überwachung und Steuerung des Energieverbrauchs in der Produktion einzusetzen. Dies ermöglicht auch die Überwachung des Energieverbrauchs, um Verbesserungs- und Optimierungsmöglichkeiten zu ermitteln.

Die vorbeugende Wartung der Anlagen stellt sicher, dass sie mit höchster Effizienz arbeiten und den Energieverbrauch langfristig senken. Schließlich wird durch gezielte Schulungen des Personals sichergestellt, dass dieses für die Umsetzung der oben genannten Maßnahmen sensibilisiert ist und sich entsprechend engagiert.

Standards und Normen schützen die Geräte vor Fehlfunktionen und gewährleisten den sicheren Betrieb der Geräte. Nach Angaben der gesetzlichen Unfallversicherung sind die tödlichen Stromunfälle am Arbeitsplatz in den letzten zwanzig Jahren insgesamt auf einen einstelligen Wert gesunken. Dies ist zweifellos auch auf die immer strengeren Normen und Sicherheitsmaßnahmen sowie auf die bessere Ausbildung des Personals zurückzuführen.

Die Normen schreiben vor, dass elektrische Anlagen eine Reihe von Kriterien erfüllen müssen, welche die Sicherheit bestimmen und die ordnungsgemäße Nutzung gewährleisten. Die grundlegenden Kriterien betreffen z.B. ungeschützte Kabel, die Anschlussarten, die zu verwendenden Standardmaterialien, die Größe der Schutzeinrichtungen usw.

Es ist wichtig, die Aufmerksamkeit auf die Systeme zu lenken, die für den Schutz der elektrischen Anlagen und der Personen verantwortlich sind. Ein typisches Beispiel sind Brände, die durch Mehrfachanschlüsse mehrerer elektrischer Geräte verursacht werden und zur Überhitzung von Leitern führen können, die nicht für die hohe elektrische Belastung ausgelegt sind. Die korrekte Umsetzung der Normen verringert auch die Energieverschwendung durch ausgetretenen Strom (Leckstrom) und unerwünschte Erwärmung der Leiter. All dies wiederum erhöht die Effizienz und die Lebensdauer der Elektrogeräte.

Ein Typenschild gibt technische Daten an, die zeigen, dass das Gerät den Gesetzen und Industrienormen entspricht. Häufig ermöglicht das Typenschild die eindeutige Identifizierung einer Industriemaschine anhand der vom Hersteller vergebenen Seriennummer. Ein Typenschild muss mindestens die folgenden Angaben enthalten:

• Name und Anschrift des Herstellers oder seines Vertreters in der EU
• Bezeichnung der Maschine
• Herstellungsjahr
• Typ der Maschine
• technische Daten gemäß den einschlägigen Normen

Nicht alle Maschinen haben eine Seriennummer; wenn der Hersteller jedoch eine vergeben hat, muss sie auf dem Typenschild angebracht werden. Weil das CE-Zeichen in der Nähe der Herstellerangaben angebracht werden muss, befindet es sich häufig auf dem Typenschild; außerdem ist zu beachten, dass an jeder Maschine nur ein CE-Zeichen angebracht werden darf.

Der Lebenszyklus von Maschinen wird durch die richtige Nutzung und regelmäßige Wartung optimiert. Aber auch bei sachgemäßer Nutzung können die Einsatzbedingungen den Verschleiß beschleunigen. Dazu gehören Vibrationen, Reibung, plötzliche Temperaturschwankungen usw. Falsch ausgerichtete Riemen und schlecht eingestellte Zahnräder können Vibrationen erzeugen. Mangelnde Schmierung kann zu Reibung führen, so dass die Geräte über der idealen Temperatur arbeiten.

Die Überwachung der Produktionsbedingungen und der Fertigungsabläufe hilft, Probleme zu erkennen und den Wartungsplan zu erstellen. Wird ein Gerät nur wenige Stunden am Tag benutzt, kann die Wartung in größeren Abständen erfolgen, da die Geräte nicht so stark abgenutzt werden. Wird das Gerät hingegen intensiv genutzt, müssen diese Intervalle kürzer sein. Darüber hinaus berücksichtigt ein effizienter Plan die Zeiten, in denen die Geräte in Betrieb sind. Durch eine frühzeitige Planung können Wartungsarbeiten durchgeführt werden, wenn die Geräte nicht in Betrieb sind, ohne die Produktion und den Routinebetrieb zu stören.

Die Schulung der Mitarbeiter, um sicherzustellen, dass sie mit der Bedienung der Mess- und Test-Geräte und der Durchführung grundlegender Wartungsaufgaben vertraut sind, sollte ein Standardverfahren bei der Einstellung sein, insbesondere bei einer hohen Fluktuation der Mitarbeiter.

Elektrische Messgeräte lassen sich in zwei Gruppen einteilen: den elektronischen und den elektromechanischen Stromzähler. Außerdem wird zwischen einphasigen, zweiphasigen und dreiphasigen Zählern unterschieden.

Elektromechanische Geräte nutzen das Magnetfeld, das durch den Strom, der durch das Messgerät fließt, erzeugt wird.

Elektronische Geräte wandeln das analoge Signal (Spannung und Strom) in einen digitalen Wert um. So werden Berechnungen mit den erfassten Werten durchgeführt.

Einphasige Geräte werden in der Regel nur in Haushalten eingesetzt. Zweiphasige Geräte werden hauptsächlich in gewerblichen, aber auch in einigen industriellen Anwendungen eingesetzt, während dreiphasige Geräte in der Regel nur in der Industrie zu finden sind.

Da das Messverfahren nicht perfekt ist, müssen Fehler berücksichtigt werden. Die EU-Richtlinie 2014/32/EU über Messgeräte und die Europäische Norm 60051 definieren den Aufbau und die zulässigen Abweichungen für jeden Zählertyp im Detail. Für Multimeter sind beispielsweise Fehler von bis zu 1 % zulässig, was bei der Durchführung der Messungen berücksichtigt werden sollte, obwohl die Hersteller bestrebt sind, Geräte mit einer viel geringeren Fehlerquote (bis zu 0,1 %) herzustellen.

Es gibt eine Vielzahl von elektrischen Messinstrumenten, die entweder mitgeführt oder an einem Gerät angebracht werden können und die analog oder digital sein können:

• Spannungsmesser (Voltmeter)
• Amperemeter
• Ohmmeter
• Wattmeter
• Frequenzmesser
• Kapazitätsmesser
• Induktometer
• Oszilloskop
• Spektralanalysator

Jedes dieser Geräte hat unterschiedliche Anwendungen und Eigenschaften. Das Multimeter hingegen kann mehrere Werte messen ("Spannung", "Strom", "Widerstand"), als Durchgangsprüfer fungieren und zwischen Gleich- und Wechselstrom umschalten.

Energiekosten sind einer der größten Kostenpunkte für jede Produktionsstätte. Es ist daher unerlässlich, den Verbrauch hinsichtlich unterschiedlicher Kriterien zu messen (wie viel/wie/wo/wann wird Energie verbraucht?)

Neue Maschinen sind in der Regel energieeffizienter, allerdings ist ihre Anschaffung auch mit höheren Kosten verbunden. Daher ist es wichtig, über spezifische und genaue Daten über den Energieverbrauch von Maschinen während ihres Lebenszyklus zu verfügen.

Die Aufrüstung von Maschinen führt nicht automatisch zu Einsparungen, es sei denn, es gibt spezifische Überwachungsprozesse. Es besteht die Tendenz, neue Maschinen unbedacht einzusetzen: Sie sind ja neu und verbrauchen nicht so viel.

Zu diesem Zweck ist es wichtig, spezifische interne Ziele und Messgrößen festzulegen, die durch die regelmäßige Überwachung von Leistung und Verbrauch der Maschinen nachverfolgt werden. Leistungskennzahlen sind auch nützlich, um aufzuzeigen, welche Anlagen in welchem Zusammenhang am effizientesten und am wenigsten effizient sind.

Um einen Plan für die Energieeffizienz zu erstellen, müssen die elektrischen Variablen gemessen werden, um sicherzustellen, dass die Anlagen innerhalb der Normen und unter den besten Sicherheitsbedingungen arbeiten; dies gewährleistet auch die Einhaltung der Vorschriften.

Viele Fabrikanlagen verfügen über eigene Umspannwerke und sind für große Lasten verantwortlich, so dass eine Koordinierung mit den Energieversorgern erforderlich ist, um Spannungsabfälle und Überspannungen im Stromnetz zu vermeiden.

Große Anlagen verbrauchen viel Energie und haben einen direkten Einfluss auf das Funktionieren des Verteilungs- und Übertragungsnetzes der Versorgungsunternehmen. Aber auch in kleinen Fabriken und bescheidenen Strukturen bleiben elektrische Messungen von grundlegender Bedeutung.

Die Überwachung der Energiequalität ist eine Frage der Kosten und der Leistung. Sie muss nach Geräten und Sektoren aufgeschlüsselt werden, um Korrekturmaßnahmen zu ermöglichen, wie z. B. die Anpassung des Spannungsniveaus des Verteilnetzes in der Fabrik (höhere Niveaus bedeuten geringere Verluste), den Einsatz von Induktionsmotoren in Betriebsbereichen, die weit unterhalb der Regionen mit maximalem Wirkungsgrad liegen (da sie mit größerer Energieeffizienz arbeiten, wenn sie bei Nennlast betrieben werden, und nicht viel kleinere Lasten antreiben).

Die vorausschauende elektrische Wartung zielt darauf ab, Ausfälle in elektrischen Systemen vorzubeugen. Dieser Ansatz stützt sich auf die Sammlung und Analyse von Daten, um Muster und Trends zu erkennen, die auf zukünftige Probleme hinweisen. Intelligente Technologien sammeln Daten und analysieren sie automatisch, um vorherzusagen, wann eine Anlage wahrscheinlich ausfallen wird.

Die Überwachung von Maschinen hilft Fabriken auch dabei, fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, wann und wie lange die Produktion heruntergefahren werden soll usw. Sie hilft auch bei der Entscheidung, ob es aus Kostengründen sinnvoll ist, die Anlagen mit Stromsensoren zu überwachen oder sie einfach zu ersetzen. Durch die Überwachung des elektrischen Stroms in den Anlagen lassen sich beispielsweise anormale Strommuster wie Spitzen, Schwankungen oder Oberschwingungen erkennen. Diese Muster können auf Probleme hinweisen, z. B. auf den Ausfall von Komponenten, eine unausgewogene Last oder Probleme mit der Stromqualität.