Pionier der Leistungselektronik – von einer Innovation zur nächsten

| Redakteur: Thomas Kuther

Modernste Produktionsanlagen: EA fertigt Hochleistungs-Netzgeräte und elektronische Lasten auf einer Fläche von 12.000 Quadratmetern in Viersen.
Modernste Produktionsanlagen: EA fertigt Hochleistungs-Netzgeräte und elektronische Lasten auf einer Fläche von 12.000 Quadratmetern in Viersen. (Bild: EA Elektro-Automatik)

Das komplette Stromversorgungsprogramm – mit dieser Idee gründete Helmut Nolden 1974 EA Elektro-Automatik und begann mit der Entwicklung und Fertigung erster Netzgeräteserien.

Waren es anfangs einfache Festspannungsnetzgeräte, so bilden heute bidirektionale Laborstromversorgungen in Systemen bis 450 kW das Highlight des Sortiments.

Begonnen hat alles in einer 25 m2 großen Kellerwerkstatt in Dülken: Dort entwickelte Helmut Nolden erste Netzgeräte für den Labor- und Hobbybereich. Kurz darauf siedelte die noch kleine Firma in eine ehemalige Schreinerei um. Schon wenige Jahre nach der Gründung von EA gab es die ersten Geräteserien unterschiedlicher Stromversorgungen. Angefangen von Festspannungsgeräten über linear geregelte Laborstromversorgungen, Universalnetzgeräten mit AC- und DC-Ausgang bis hin zu Sinusspannungswandlern. Allen Geräteserien war gemeinsam, dass sie in unterschiedlichen Spannungs-, Strom- und Leistungsklassen angeboten wurden.

Zudem wurden die ersten Batterieladegeräte entwickelt und vertrieben. Dies war insgesamt ein rundes Portfolio an Stromversorgungen, das zunächst selber und später mit Vertriebspartnern an den Kunden gebracht wurde. Die Mitarbeiterzahl wuchs und die ersten Lehrlinge wurden ausgebildet. Eine Abteilung, speziell für die Entwicklung neuer Produkte, wurde eingerichtet und damit weiter auf Innovation und den Ausbau des Produktportfolios gesetzt (Bild 3). Es wurden neue hochpräzise Geräteserien, teils mit einer Thyristorvorregelung, entwickelt, um die Leistungsdichte und den Wirkungsgrad zu erhöhen. So ist die Power Supply Reihe PS 3000 entstanden, die sukzessive weiterentwickelt wurde und noch heute besteht.

Rasantes Wachstum mit steigender Produktion

Mit steigender Produktion wurde 1981 der erste Neubau mit einer Fläche von 2000 m2 in Viersen errichtet. Schon nach vier Jahren erweiterte eine zweite Produktionshalle die Kapazitäten. Gleichzeitig sind die Büro- und Produktionsflächen auf 4800 m2 vergrößert worden. Um den nächsten Schritt gehen und auch den Anforderungen industrieller Anwendungen gerecht werden zu können, waren höhere Geräteleistungen notwendig: 1984 entstanden die ersten Hochleistungsnetzgeräte der Serien PS 4000 und PS 8000 im 19“-Format, mit Strömen bis 500 A. Besonders mit den Geräten der Serie PS 4000 ließen sich unterbrechungsfreie, batteriegestützte 24-V-DC-Systeme aufbauen. Dabei war die Ausgangsspannung von 20 bis 30 V einstellbar und konnte daher bestens an die Batteriespannung angepasst werden. Mit dieser Lösung wurden die ersten größeren Projekte mit Unternehmen wie Siemens oder ABB, damals die Schweizerische BBC, umgesetzt.

Seitdem hat EA neben dem kontinuierlichen Ausbau seines Standardprogramms ebenso kundenspezifische Stromversorgungen konzipiert. Dazu zählten Hochleistungsstromversorgungen mit 0 bis 30 V und 0 bis 5000 A für ein Forschungsinstitut, Hochleistungsladegeräte für die Bundeswehr, Netzteile für Einrichtungen zum Korrosionsschutz an Pipelines sowie batteriegestützte 24-V-DC-Systeme für große Produktionsanlagen in der Papierindustrie. Dabei wurden viele Projekte in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden umgesetzt. Insbesondere die am Markt etablierten, zuverlässigen batteriegestützten 24-V-DC-Systeme machten das damalige Unternehmen Mannesmann, heute Vodafone, auf EA aufmerksam.

Das aufstrebende Mobilfunkunternehmen suchte einen Partner für den Ausbau des D2-Funknetzes. So wurde die erste Anlage einer 48-V-DC-Stromversorgung mit Batteriepufferung und Fernüberwachung hergestellt, die im Jahr 1995 für das GSM-Netz in Serie ging. Später entwickelte EA neue Stromversorgungen mit immer höherer Leistungsdichte für das neue UMTS-Netz. Weitere Kunden aus dem Mobilfunkmarkt, beispielsweise E-Plus und Alcatel, und immer neue Anforderungen kamen hinzu. Nicht nur Anlagen für Indoor, sondern auch für Outdoor wurden entwickelt. Gemeinsam mit dem Mobilfunkmarkt entwickelte sich EA rasant. Zu dieser Zeit fokussierte sich das Unternehmen hauptsächlich auf diesen Markt.

Aber seine Leidenschaft für Innovationen hatte Helmut Nolden nicht verloren: So hat EA im Jahr 1996 mit der BFC 2000 mit 2 kW Leistung die weltweit erste elektronische Last mit Netzrückspeisung entwickelt (Bild 1). Bis heute ist EA Vorreiter und Weltmarktführer bei netzrückspeisenden Lasten. Im Jahr 1998 entwickelte das Unternehmen eine primär getaktete Serie von Laborstromversorgungen mit aktiver PFC in einem 3HE 19“-Gehäuse, die den Grundstein für viele aktuelle Baureihen von EA Elektro-Automatik gelegt hat. Als weitere Neuentwicklung wurde im Jahr 1999 ein getakteter PV Wechselrichter entwickelt. Dieser sollte die Grundlage für ein neues Geschäftsfeld bilden. Das Unternehmen hatte geplant, in den aufstrebenden Markt der erneuerbaren Energien einzusteigen. Doch aufgrund der großen Auslastung in der Entwicklung und Fertigung für den Mobilfunkmarkt verfolgte EA das Projekt nicht weiter.

Flexible Ausgangsstufe als Weltneuheit

Als die Entwickler im Jahr 2003 eine weitere entscheidende Innovation präsentiert haben – die weltweit erste dreistufige Stromversorgung mit einem Weitausgangsbereich – wusste der Firmengründer, dass er sich wieder mehr auf sein Kerngeschäft, das komplette Stromversorgungsprogramm, konzentrieren wollte. Dieses baute er daher weiter aus. Wie vorteilhaft die flexible Ausgangsstufe für den Anwender ist, zeigt sich darin, dass in den Folgejahren viele Mitbewerber diese Technik übernommen haben. Fortan wurden Laborstromversorgungen für einen breiten Markt entwickelt. Im Jahr 2006 konzentrierte sich die Entwicklungsabteilung auf ein neues Produktsegment: Lineare elektronische Lasten. Es entstanden zwei neue Geräteserien – ein Tischgerät mit 400 W sowie 19“-Geräte mit bis zu 7200 W Leistung. Mit Eingangsspannungen bis 750 V und Strömen bis 600 A wurde die Serie EL 9000 entwickelt, die später durch eine Hochleistungsvariante und der Option einer Wasserkühlung erweitert wurde.

Trotz der weltweiten Finanzkrise setzte EA im Jahr 2009 mit dem Labornetzgerät PSI 8000 weiter auf Expansion. Mit einer Vervielfachung der Leistungsdichte und Ausgangsspannungen von 60 bis 1500 V war diese Serie auf viele industrielle Applikationen wie das Laden und Testen von Hochvoltbatterien und Brennstoffzellen sowie das Testen und Validieren von Solarwechselrichtern zugeschnitten. Da für diese Anwendungen viele neue Features notwendig waren, wurden diese mit Hilfe der Mikrocontroller-Technik ausgeführt. Somit lassen sich Schutzvorrichtungen wie OVP, OCP und OPP viel einfacher realisieren. Die Spannung, der Strom und die Leistungen werden permanent überwacht und können somit ausgewertet werden.

Ferner lassen sich Spannungs- oder Stromverläufe programmieren. Außerdem sind hilfreiche Funktionen wie ein generierbarer Warnruf oder Alarme hinzugekommen. Aufbauend auf dieser Geräteserie wurde für Siemens eine Stromversorgung für den Einsatz in Anlagen zum Ziehen von Siliziumwafern ausgelegt. Diese Stromversorgung verfügte über 60 V, 330 A und 15 kW Ausgangsleistung in einem 3HE-19“-Gehäuse und war mit einem Profibus Interface und einem Edelstahl Wasserkühlsystem ausgestattet. Durch die intensive Zusammenarbeit mit Siemens konnten in diesem Projekt viele Neuerungen und Verbesserungen auf Basis der PSI 8000 erarbeitet werden. Mit den Hochspannungsgeräten bis 1500 V realisierte EA mit Unternehmen wie der SMA Solar Technology AG oder der Kostal Solar Electric Projekte zum Testen und Validieren von Solarwechselrichtern. Auch in der Zusammenarbeit mit diesen Unternehmen wurden zahlreiche Innovationen erarbeitet, die bis heute Bestand haben.

Bedienbarkeit und Konnektivität

In den letzten zehn Jahren hat sich ein Trend abgezeichnet, in dem neben der Leistungselektronik ebenfalls die einfache Bedienung und Konnektivität der Geräte in den Vordergrund rückten. Da die Applikationen immer anspruchsvoller wurden, galt es ein Konzept zu entwickeln, mit dem die Netzgeräte trotz der komplexen Funktionalitäten einfach zu handhaben sind. Wurden anfangs noch Potenziometer, Taster, Volt- und Amperemeter sowie analoge Schnittstellen verbaut, hat sich die Ausstattung im Zuge der Digitalisierung gewandelt: Von grafischen- über LCD- bis hin zu TFT-Displays mit kapazitativem Touch dauerte es nur wenige Jahre. Und wo zunächst nur eine USB-Schnittstelle verfügbar war, sind heute alle gängigen Schnittstellen und Feldbusse erhältlich.

Nolden hatte frühzeitig erkannt, dass die intuitive Bedienbarkeit ein Schlüssel zum Erfolg sein würde. Daher spornte er seine Entwickler stets an, Geräte zu gestalten, die anwenderfreundlich sind. So war EA Elektro-Automatik weltweit das erste Unternehmen, welches seine Laborstromversorgungen und elektronischen Lasten nach Vorbild eines Smartphones mit einem hochauflösenden TFT-Display und kapazitativen Touch-Screens ausgestattet hat. Neben der Qualität und Innovation der Produkte spielte auch das Design eine wichtige Rolle: Die Geräte sollten einer klaren Linie folgen. Damit sich die Anwender sofort zurechtfinden, wurde das Design über die verschiedenen Serien hinweg vereinheitlicht, sodass die Grundfunktionalitäten in jedem Gerät sofort wiedererkennbar sind.

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