Kaltwassersysteme mit Freikühlern eignen sich besonders gut, um energetische Wirkungsgrade bei der Klimatisierung von Gebäuden und Industrieanlagen zu verbessern. Mit Kühlregistern lässt sich das Wasser vorkühlen oder sogar vollständig durch die Außenluft abkühlen, insbesondere dann, wenn die Umgebungstemperatur geringer ist als die Temperatur aus dem Prozesskreislauf. Deshalb steht die zentrale Kaltwassererzeugung für raumlufttechnische Anlagen und industrielle Produktion häufig im Außenbereich oder auf Dachflächen von Gebäuden.
Die Anlagen sind überwiegend modular aufgebaut, um sie zum einen einfacher transportieren zu können und zum anderen gut skalierbar zu machen. Darüber hinaus lassen sich Module schneller und einfacher errichten. Hierbei spielen Steckverbinder eine bedeutende Rolle, weil sie schnelle und fehlerfreie elektrische Verbindungen zwischen den Modulen ermöglichen. Darüber hinaus lassen sich Leitungen für Energieversorgung, Signalübertragung und Datenverbindungen vorkonfektionieren, um eine einfache und schnelle Verkabelung im Feld zu ermöglichen.
Auf die harte Tour
Der robuste Umgang auf der Baustelle und die Notwendigkeit, wetter- und strahlwasserbeständige Anschlüsse zu realisieren, fordern Geräte- und Anlagenentwickler heraus. Einerseits sind Energie-, Signal- und Datenverbindung zu realisieren, andererseits müssen Anschlüsse robust sein und eine hohe IP-Schutzart von mindestens IP6X mitbringen. Zudem müssen sie UV-beständig sein, um sie auf Dachflächen und im Außenbereich installieren zu können. Solche Anforderungen schränken die Auswahl geeigneter Anschlusssysteme deutlich ein.
Die Serie PRC von Phoenix Contact bietet Produktentwicklern ein breitgefächertes Portfolio von Rundsteckverbindern und eine umfangreiche Auswahl von konfektionierten Anschlussleitungen an. Spezielle Gehäuseeinsätze ermöglichen zudem einen definierten Anschlusspunkt am Feldgerät und stellen somit die Schnittstelle zur Feldverkabelung her.
Die solide Basis: der Eignungsnachweis für Steckverbinder
Wir alle nutzen täglich die verschiedensten Arten von Steckverbindern für die verschiedensten Anwendungen. Den umgangssprachlichen Schuko-Stecker für den Staubsauger, den USB-C zum Aufladen des Smartphones und den Typ 2 für das Elektrofahrzeug. Die Anwendung im Haushalt, in der Kommunikationstechnik oder am Fahrzeug entscheidet über die unterschiedliche Form und Größe der Steckverbinder. Normen regeln, was bei der Konstruktion von Steckverbindern zu beachten ist. Die Sicherheit für den Anwender ist das oberste Ziel einer jeden Norm.
Normen wie die IEC61984 beschreiben grundsätzlich Sicherheitsanforderungen und Prüfungen für Steckverbinder. Darüber hinaus gibt es anwendungsspezifische Normen wie die IEC61535, die Installationssteckverbinder für dauernde Verbindungen in festen Installationen beschreibt. Beide Normen zusammen bilden eine solide Basis für die Energieverteilung.
Der Teufel steckt im Detail
Wartungseinsätze und Ausfälle, die Notdienste beheben müssen, erzeugen erhebliche Kosten. Wenn Anlagen ausfallen, ist dies häufig auf eine falsche Auswahl der Komponenten zurückzuführen. Das gilt für Festigkeit von Drehlagern, Korrosionsschutz für Metalle und auch für die elektrischen Schnittstellen. Das schwächste Glied in der Kette bestimmt die Zuverlässigkeit der gesamten Anlage.
Doch worauf sollten Planer achten? Die elektrischen Kennwerte wie Strom, Spannung und der benötigte Leiterquerschnitt sind in der Regel bekannt. Genauer sollte auf die Dichtigkeit geschaut werden. Die IP-Schutzart nach IEC60529 definiert den Schutz vor Berührung und Fremdkörpern und vor Wasser (zum Beispiel IP65). Die Interpretation der IP-Schutzart erfolgt in der Regel nach dem Motto: Je höher desto dichter. Dies trifft allerdings nur für die erste Ziffer zu, denn IP6X steht zum Beispiel für vollständigen Berührungsschutz und Staubdichtigkeit. Mehr geht nicht. Für die zweite Ziffer gibt es jedoch aufeinander aufbauende Gruppen. Die Schutzart IPX6 (starkes Strahlwasser) baut zum Beispiel auf die IPX5 (Strahlwasser) auf. IPX8 (dauerhaftes Untertauchen) baut auf die IPX7 (zeitweiliges Eintauchen) auf und IPX9 steht für Hochdruckreiniger- und Dampfstrahlbeständigkeit.
Die Spreu und der Weizen
Nach einigen Betriebsjahren ist es völlig normal, dass eine Komponente ausfällt und getauscht werden muss. Problematisch wird es, wenn dem Monteur vor Ort beim Lösen der Steckverbindung oder beim Öffnen des Anschlusskastens Komponenten reißen oder brechen. Warum passiert das?
Regelmäßig vergessen Planer bei der Auslegung und Auswahl von Steckverbindern und Montagematerial eine essenzielle Frage: Welche Umgebungsbedingungen gelten vor Ort im Laufe eines typischen Jahres? Umgebungseinflüsse wie Frost, Sonne oder Wind haben erheblichen Einfluss auf jedes Material. Kunststoffe verspröden, wenn sie nicht UV-stabilisiert sind. Metalle korrodieren, wenn die verwendeten Materialien nicht aufeinander abgestimmt sind. Zudem erzeugt der Wind Vibrationen und durch ihn können je nach Montageort aggressive Medien wie Ammoniak, Schwefel und Salze auf Installationen und Anlagen einwirken.
Ob Material gegen Umwelteinflüsse bestehen kann, lässt sich durch umfassende Umweltsimulationen vorab prüfen und absichern. Die wichtigsten Prüfungen für Materialbeständigkeiten sind die ISO4892 für UV-Beständigkeit, die DIN EN60068-2-52 für Salzbeständigkeit, die 2 PfG 1911 für Ammoniak (TÜV Rheinland) und die ISO6988 für Schwefeldioxid. Je nach regionalen Erfordernissen können weitere Verfahren berücksichtigt werden.
Schlag- und Vibrationsprüfungen nach IEC62262 und EN60068 ergänzen die Testreihe um mechanische Belastbarkeiten. Darüber hinaus lassen sich Aussagen treffen, wie das elektromechanische System in seiner Betriebsumgebung altert, wenn klimatische Prüfungen mit Temperaturwechsel, Feuchte-Wärme und Feuchte-Frost durchgeführt werden. Entsprechende Prüffolgen lassen sich aus der IEC/EN62852 für Photovoltaik-Steckverbinder ableiten. Dort wird von Steckverbindern erwartet, dass sie bis zu 25 Jahre fehlerfrei im Außenbereich arbeiten.
Die Serie PRC ist nach IEC61984 und IEC61535 zugelassen und eignet sich für den Einsatz in der Gebäudetechnik. Die Steckverbinder sind für die feste und dauerhafte Installation und Energieverteilung ausgelegt. Als Geräteanschluss erlauben sie vielfaches Stecken und Trennen der Verbindungen, ohne dabei zu versagen.
Die Produktdaten der Serie PRC geben daher drei IP-Schutzarten an: IP66, IP68 und IP69. Es gilt jedoch zu beachten, dass die Angabe einer IP-Schutzart keine Aussage über die Anwendbarkeit im Außenbereich zulässt.
Fazit
Die Serie PRC ist ein robustes, witterungs- und strahlwasserbeständiges Steckverbindersystem, das bestens für den Einsatz im Außenbereich und unter rauen Industriebedingungen geeignet ist. Mit den Zulassungen nach IEC61984 und IEC61535 und erfüllt es die Anforderung für den Einsatz in festen Installationen und ist für die sichere Energieversorgung von verschiedensten Gerätetypen geeignet. Die hohen Schutzarten IP66, IP68 und IP69 stellen den Schutz vor eindringenden Medien sicher und die ausgezeichnete Langzeitstabilität verhindert zuverlässig vorzeitige Ausfälle oder Betriebsunterbrechungen.
