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Elektrostatik

6. Mai 2020/in /von adm1n1strat0r

Elektrostatik in der Industrie

Wie sie entsteht und was man dagegen unternehmen kann

Unten beschreiben wir, wie die Ladung zustande kommt. Es wird die Art und Weise erläutert, welche in der Industrie am meisten vorkommt: Elektronenverschiebung durch Kontakt und Trennung. Es gibt noch weitere Möglichkeiten wie durch starke Strahlung, Influenz etc. darauf gehen wir nicht ein.

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Leichte temporäre Elektronenverschiebung...

Beinahe alle Stoffe haben auf äusserster Atom- und Molekülebene Elektronenschalen, welche einen verhältnismässigen Elektronenüber- oder -unterschuss aufweisen.

Wenn sich Oberflächen berühren, erfogt ein automatischer Elektronenübertritt bis zum elektrostatischen Gleichgewicht.

...führt zu permanenter Ladungsentstehung

Beim Trennvorgang können Elektronen abhängig von der (Trenn-)Geschwindigkeit nicht zurück sondern werden „weggerissen“.

Als Folge davon fehlt ein Elektron an einem Ort, während es am neuen Ort in der Gesamtbilanz zuviel ist: positive UND negative Ladungsinseln entstehen, unabhängig davon ob ein Stoff leitfähig ist oder nicht.

Ladung fliesst nicht ab: elektrostatisch

Ein Isolator ist weder durch das Material hindurch…

…noch an der/über die Oberfläche ableitfähig d.h. die Ladung fliesst nicht ab und bleibt bestehen.

Die elektrische Ladung verbleibt am Ort, d.h. ist statisch -> Elektrostatik

Erdung nützt nichts.

Was geerdete Maschinenteile bringen

Wie bei allen Materialien findet auch bei leitfähigen und geerdeten ein Elektronenübertritt zum elektrostatischen Gleichgewicht an den Kontaktflächen statt.

Beim Trennvorgang verbleiben auch hier je nach Geschwindigkeit Elektronen zurück.

Während ein Isolator (oben) geladen bleibt kann nun aber der leitfähige Körper (unten) z.B. Metallwalze sich einfach gegen Erde entladen

Elektrostatik am Isolator (oben) z.B. Plastikfolie wird so jedoch nicht vermieden -> ableitfähige und geerdete Maschinenteile verhindern keine Elektrostatik am Material!

Abhilfe: Ladungsneutralisierung durch aktive Entladung

Mit Entladeelektroden werden Luftmoleküle geladen: an scharfen Spitzen wird Hochspannung angelegt welche die Luft ionisiert d.h. die Luft nimmt die Ladung auf.

Die Ionen werden durch die gegensätzliche Ladung auf der Materialoberfläche angezogen und wandern dahin (bis zu 1500mm ohne blasen).

Die Luft tauscht die Ladung auf der Oberfläche aus und neutralisiert die Oberfläche beinahe komplett.

Die Ionisierung findet gepulst statt – es wird nie gleichzeitig Plus- und Minus erzeugt sondern getaktet.

Keine Oberfläche ist wirklich glatt, aber die Luftmoleküle erreichen „Berg und Tal“.

Verminderung aber nicht Entladung: Passive Ionisatoren

Bei den passiven Systemen werden viele zwingend geerdete Faserspitzen sehr nah an das Material gebracht und funktionieren auch mit ionisierter Luft.

Die passiven Ionisatoren entladen das Material über einen sehr engen Luftspalt aufgrund des elektrischen Feldes, welches sich auf natürliche Art und Weise gegen Erde aufbaut.

Dieser physikalische Effekt bricht jedoch bei einer gewissen Feldstärke ab, als Konsequenz erreicht ein passiver Ionisator keine tiefe Restladung, wir sprechen hier nicht von Neutralisierung. Die Entladung reicht gerade aus um Funken und Schläge zu vermeiden, jedoch selten, um Anhaftung (z.B. Schmutz, andere Materialien etc.) oder Abstossung (z.B. Farbtröpfchen Druck oder teleskopieren von Folie) zu vermeiden.

Intelligente Entladeelektroden

6. Mai 2020/in /von adm1n1strat0r

Intelligente Entladeelektroden

Elektroden, die sich an Polarität, Ladungshöhe und Abstand des Materials anpassen

Prinzipiell versuchen wir mit den Elektroden immer einen großen Überschuss an Ionen zu liefern. Dabei müssen wir stets beide möglichen Ladungen, positiv und negativ berücksichtigen, indem mehrere Male pro Sekunde die Polarität des Ionenausstoßes gewechselt wird. Wenn man mit dem Ionisator gleichmäßig nah am Material ist, können Standardelektroden ihren Dienst sehr effizient versehen.

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Es gibt jedoch Anwendungen, wo der Abstand und/oder das Material sich oft während der Anwendung ändern z.B. große Teile auf Förderbändern, an Rollen an Wicklern etc. Dort kann es von Vorteil sein, den zeitlichen Ionenausstoß von positiv und negativ anzupassen.

Bei Abwicklern ist es zum Beispiel so, dass sich Ladungsinseln beider Polaritäten inhomogen auf dem Material bilden. Ein Anpassen des Ionenausstoßes der entsprechenden Polarität kann hier von Vorteil sein, auch weil die Entladeelektroden über einen großen Abstandsbereich wirken müssen und deswegen auch langsamer getaktet sind.

Aufgrund des aktuellen Leistungsbedarfs erkennen unsere Elektroden das aktuelle elektrische Feld und passen so den Ionenausstoß der entsprechenden Gegenpolarität vollautomatisch an, um die Entladeergebnisse anzupassen. Dabei werden aber immer auch Ionen der anderen Polarität erzeugt, um auch Ladungsinseln der anderen Polarität zu neutralisieren.

Und das ohne zusätzliche Geräte und Sensoren! Intelligent halt.

Folgende intelligente Elektroden haben wir am Start:

E5000 – Das Schweizer Taschenmesser

Die E5000 wurde im 2009 auf den Markt gebracht und bietet die folgende patentierte und ausgeklügelte Steuerung:

Abstandsautomatik/Frequenzanpassung
Polaritätsanpassung
Ionengleichgewichtsautomatik
Verschmutzungsalarm
Graduelle Verschmutzungsanzeige von leitfähiger und nichtleitfähiger Verschmutzung

E3633 – Powerelektrode

Die E3633 ist neu am Markt und die stärkste und effizienteste Elektrode derzeit. Sie bietet die folgende ausgeklügelte Steuerung:

Polaritätsanpassung
Ionengleichgewichtsautomatik
Verschmutzungsalarm

E3420/E3412 – Reaktive Hochleistungselektroden

Die Weitbereichselektrode E3420 und die Mitteldistanzelektrode E3412-L sowie deren Variante E3412-F für schnelle Bahnen bieten die folgende Steuerung:

Polaritätsanpassung
Ionengleichgewichtsautomatik
Verschmutzungsalarm

24VDC Technologie

6. Mai 2020/in /von adm1n1strat0r

24 VDC Technologie erklärt

24 VDC Input Im Maschinenbau hat sich seit Jahrzenten 24 V Gleichspannung als de facto Standard in der Mess- und Regeltechnik und sonstigen Komponenten eingebürgert. Da war es nur naheliegend, nach Möglichkeiten der Entwicklung von Ionisatoren zu suchen, welche an die beinahe immer vorhandene 24 VDC Versorgung anschliessbar werden.

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Entladesysteme älterer Bauart erzeugen die benötigte Hochspannung durch transformieren der 230 V AC und 50 Hz Netzspannung.

Was ist neu?

Entladeelektroden haben die Hochspannungserzeugung integriert
Diese ist kompakt im Gehäusekörper der Elektroden eingebaut
Die Versorgung erfolgt mit 24 V DC (Gleichstrom) direkt an Elektrode
Die Versorgung kann an den meisten Maschinen abgegriffen werden
Jeder Ionisator zeigt seine Funktion an und alarmiert bei Verschmutzung
Sie haben alle eine einfache Schnittstelle zur Kommunikation mit Steuerungen

Folgende Vorteile ergeben sich

Die Baugrösse der vergleichbaren Standardelektrode AC versus DC ist identisch

alte AC Elektrode raus, neue DC Elektrode rein.

Es braucht keine starren und anfälligen Kabel mehr:

Leichte schleppkettentauglich DC Kabel
Verbindungen unproblematisch

Es sind überhaupt erst Abstände OHNE Luftunterstützung grösser 100 mm möglich, da man nicht mehr an die 50/60Hz des Stromnetzes gebunden ist! Die E3633 wirkt z.B. effizient bis 1’500mm ohne Luft.

Es braucht kein separates Hochspannungsnetzgerät mehr

Platz für Gehäuse entfällt
Meterbegrenzung der Kabel je Netzgerät fällt weg

Einfache Versorgungsmöglichkeit durch 24 VDC

Praktisch an jeder Maschine vorhanden
International kein Problem mit V/Hz da DC und Beinahe-Standard 24V

Die Leistung ist um 20% im Schnitt höher

7,5kV oder mehr statt 5,5kV
keine Sinus-, sondern Rechteck-Hochspannungskurven

Iontis und Fraser gehören zu den Pionieren in der 24VDC Technologie. Seit 2009 bieten wir 24 VDC Lösungen mit integrierter Hochspannung an und haben heute das umfassendste Portfolio und die ausgeklügeltsten Produkte.

Wir haben die Versorgungsspannungen der Produkte auf unserer Webseite und in Broschüren gekennzeichnet, damit Sie diese auf einen Blick erkennen. Achten Sie auf dieses Symbol:

24 VDC Input

E5000

9. Januar 2020/in Weitbereichselektrode /von adm1n1strat0r

E5000 Intelligente Weitbereichselektrode

DAS Schweizer Taschenmesser bis zu weiten Bereichen, das sich vollautomatisch an Abstand und Ladungshöhe anpasst.

Einsatzbereich

Arbeitsbereich: 30 – 1000 mm

Überall wo grosse Abstände, über einen grossen Bereich wechselnde Abstände und/oder hohe Entladeleistung ohne Ladungsinseln gefordert sind – auch ohne Luftunterstützung.

Besonderheit

Die patentierte E5000 besitzt eine Polaritäts- und Abstandsautomatik und kann mit Fernanzeige/steuerung, Sensorsteuerung oder Daten-Aufzeichnung ausgebaut werden.

Die einzige Elektrode am Markt, welche 1) auch nicht leitfähigen Schmutz erkennt und 2) graduelle Verschmutzung anzeigt und so früh genug warnt!

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Gerne helfen wir Ihnen
Ihr Problem zu lösen.

Beschreibung Varianten Optionen Zubehör

E5000 Eigenschaften

Abstand 30 bis 1000 mm
Längen 80-400 cm (o. mehr) in 10cm Schritten
Versorgungsspannung 24 VDC bei 0,7 A
Intelligente Steuerung der Elektrode erkennt Polarität, Ladungsmenge und Abstand
Automatische mehrstufige Verschmutzungsüberwachung
Rasterabstand Emitter 30mm !
Strombegrenzte Emitterspitzen für max. Sicherheit
Integrierte, leistungsstarke Hochspannungserzeuger
Anzeige von Betriebszuständen und der Elektrodenverschmutzung direkt an der Elektrode
Schnittstelle für einfache Leitstandanbindung
Kein Auswechseln der Emissionsspitzen (Wolfram) erforderlich
Geringe Abmessungen und geringes Gewicht
Made in Germany

Variante Fernsteuerung E5000-RC

Zusätzlich zur Standard E5000 gibt es die Elektrode mit Fernsteuerung E5000-RC. Damit kann eine Ablesung und Bedienung der Einstellungen an einem getrennten Ort und nicht an der z.B. schwer zugänglichen Elektrode erfolgen.

Alle Anzeigen und die Einstellung für die Elektrode sind in einem zusätzlichen robusten und mit 120 x 80 x 65 mm kompakten Wandgehäuse untergebracht, das sich einfach an einer gut zugänglichen Stelle montieren lässt. Die Elektrode selbst hat in diesem Fall keine Bedieneinheit. Das RC Modul gibt es in 2 Ausführungen: für die Steuerung von 1 oder bis zu 4 Elektroden.

Option Fernanzeige E5000-RM

Je nach Einbauort einer Entladeelektrode sind die Anzeigen unter Umständen schwer einzusehen und/oder zugänglich. Lösung: Fernanzeige E5000-RM.

Die Fernanzeige E5000-RM dient als zusätzliche Betriebszustandsanzeige zu einer Standard-E5000 Entladeelektrode und wird an einer gut zugänglichen Stelle in Elektrodennähe montiert. Das Anschliessen ist denkbar einfach: die Anzeige wird einfach in die Elektrodenzuleitung mit beiliegendem Kabel eingeschleift. Eine Nachrüstung ist so auch einfach möglich.

Option Sensorregelung EEFM113B

Mit dem Feldsensor regelt die Elektrode automatisch auf eine minimale konstante Restladung an der Mess-Stelle. Neben noch besseren Ergebnissen können so auch schwierige Einbausituationen gelöst werden, da die Elektrode nicht mehr direkt an der Position der gewünschten Entladung angebracht werden muss. Sogar Umlenkwalzen zwischen Entladungs- und Messstelle sind möglich. Mehr Infos

Option Datenaufzeichnung ISM500

Mit dem ebenfalls als Zubehör erhältlichen Bildschirmschreiber können Sie Ihren Prozess lückenlos protokollieren. Das 5,7“ Farbdisplay des Schreibers stellt die Elektrodendaten wie Polarität und Ladungshöhe aber auch bei angeschlossenem Sensor den aktuellen Messwert der Materialaufladung (Feldstärke oder Oberflächenspannung) und den zeitlichen Verlauf in Kurvenform dar.

Die Daten werden sicher auf einer handelsüblichen SD-Card gespeichert und können problemlos mit z.B. Excel oder der DataManager Software weiterverarbeitet und archiviert werden. Ein Relaisausgang informiert über Störungen oder Grenzwertüberscheitungen. Auf Wunsch ist der Schreiber auch mit Ethernet Schnittstelle erhältlich. Mehr Infos:

AC Anschluss

Weitbereichsnetzgerät 80-250 VAC mit 5m Elektrodenzuleitung

Regelungssatz

Bestehend aus Feldstärkesensor EEFM113B mit Anschlusskabel an Elektrode und Versorgungsspannung

Fernanzeige-Set

Bestehend aus E5000-RM Anzeigebox und Anschlusskabel

Anschlusskabel 24VDC

Passende Anschlusskabel für 24 VDC Versorgung in diversen Längen

Aufzeichnungsoption

Bildschirmschreiber ISM-500 mit einem Aufnahmekanal und 5,7″ Farbdisplay

Weitere Produkte in dieser Produktkategorie:

E3633

7. Januar 2020/in Weitbereichselektrode /von adm1n1strat0r

E3633 Reaktive Power-Entladeelektrode

Das ultimative, sich selbst regelnde Leistungspaket am Markt für sehr grosse Abstände.

Einsatzbereich

Abstandsbereich 250 – 1’500 mm

Überall wo sehr grosse Abstände (bis 1,5 Meter! und mehr) und kräftige Entladeleistung auch ohne Luftunterstützung gefordert sind (z.B. grosse Wickler, Wendewickler, grössere Objekte auf Förderbändern etc.).

Besonderheit

Die E3633 ist mit über 33 Kilovolt Ausgangsleistung unter Last die kräftigste und effizienteste Weitbereichselektrode am Markt. Zudem hat sie eine intelligente Anpassung an die Last durch eingebaute Feldstärkeermittlung – ohne Sensoren oder Zusatzgeräte regelt sie sich selbst.

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Beschreibung Zubehör