Odpowiednie zabezpieczenie silników elektrycznych jest koniecznością. Każda awaria silnika może spowodować przestoje w produkcji, a co za tym idzie, straty finansowe. Stąd też nieodzowne jest stosowanie systemów zapewniających odpowiednią ochronę napędu elektrycznego. Na rynku nabyć można kompleksowe zabezpieczenia w tym zakresie.
Zalet wynikających ze stosowania tego typu urządzeń jest wiele. Przede wszystkim zwraca się uwagę na zidentyfikowanie przyczyny zadziałania zabezpieczenia. Tym sposobem zyskuje się możliwość szybkiego usunięcia usterki. Nie bez znaczenia pozostaje również natychmiastowe wykrycie zaniku fazy, a następnie wyłączenie silnika. Warto również zwrócić uwagę na pamięć cieplną, która pozwala na kontrolowanie procesu nagrzewania i chłodzenia silnika podczas cyklu rozruchu, przeciążeń i wyłączania. Z elektronicznymi zabezpieczeniami silnika współpracować mogą również czujniki PTC z uzwojeń silnika, co pozwala na szybkie zareagowanie na przegrzanie.
Zalety
Istotna jest modułowa obudowa, którą w zależności od modelu zamontować można na szynie DIN lub jako urządzenie wolno stojące. Ważną rolę odgrywa również galwaniczne odseparowanie zabezpieczenia od obwodu zasilania silnika. Wszystkie przyczyny zadziałania są sygnalizowane. Warto podkreślić, że dzięki urządzeniom tego typu można ściśle dostosować charakterystykę czasowo-prądową do konkretnego modelu napędu oraz aplikacji, w której on pracuje. Z pewnością przydatna okaże się także funkcja kontrolowanych próbnych załączeń. Wykonać można również testy przeciążenia, zaniku fazy, a także niedomiaru obciążenia.
W bardziej zaawansowanych modelach uwzględniono bogate możliwości komunikacyjne. Na przykład system REM 615 przygotowany jest do komunikacji zgodnie ze standardem IEC 61850. W urządzeniu uwzględniono protokół MODBUS oraz tradycyjne standardy DNP3 i IEC 60870-5-103. Zastosowanie w REM615 stacyjnego standardu komunikacyjnego IEC 61850 obejmuje zarówno komunikację poziomą, jak i pionową, włączając komunikaty GOOSE oraz nastawienia parametrów zgodnie z IEC 61850-8-1. Język konfiguracji stacji umożliwia zastosowanie narzędzi inżynierskich do sprawnej konfiguracji i rozruchu urządzeń stacyjnych.
Do dokładnego oznaczenia cechy czasu REM615 wykorzystuje synchronizację poprzez sieć Ethernet z użyciem SNTP lub inną wydzieloną sieć za pomocą IRIG-B. Model ten realizuje także podstawowe funkcje sterownicze, umożliwiając sterowanie jednym wyłącznikiem poprzez lokalny panel sterowniczy lub z systemu zdalnego sterowania. Dla ochrony urządzenia przed dostępem nieupoważnionych osób oraz dla zachowania integralności zawartych w nim danych, terminal jest wyposażony w czterostopniowy autoryzowany system identyfikacji użytkownika.
W elektronicznych przekaźnikach przeciążeniowych Sirius 3RB22/3RB23, celem zapewnienia dodatkowej ochrony odbiorników przed nadmiernym przegrzaniem, uwzględniono możliwość podłączenia obwodu termistora PTC, służącego do bezpośredniego nadzorowania temperatury uzwojenia silnika. Takie rozwiązanie pozwala na ochronę odbiorników przed nadmierną temperaturą, która powstaje np. pośrednio w wyniku utrudnionego dopływu płynu chłodzącego i nie można jej ustalić na podstawie pomiaru prądu. Oprócz tego możliwe jest przekazywanie i odpowiednie przetwarzanie różnych komunikatów statusu i ostrzegania. Przetwarzany jest zmierzony przez mikroprocesor prąd silnika w formie sygnału analogowego DC 4 mA do 20 mA w celu wysterowania elektrodynamometrów lub dla zasilania wejść analogowych sterowników programowalnych. Za pomocą dodatkowego modułu analogowego AS-Interface można przekazywać wartości prądu również za pośrednictwem systemu magistrali AS-i.
Także firma Eaton Electric oferuje wyłączniki silnikowe PKE z elektroniczną jednostką sterującą. Wyłączniki silnikowe PKE z elektronicznym członem przeciążeniowym stanowią interesującą alternatywę dla stosowanych w wyłącznikach serii PKZ rozwiązań wykorzystujących właściwości bimetalu. Wyłączniki silnikowe z elektronicznym wyzwalaczem o szerokim zakresie nastaw mają szereg zalet w porównaniu ze standardowymi zabezpieczeniami termicznymi.
Wyłącznik PKE składa się z dwóch elementów, aparatu podstawowego oraz bloku wyzwalaczy. Elektroniczny człon przeciążeniowy znajduje się w wymiennym wyzwalaczu. Ochrona przed zwarciem została zapewniona dzięki dwóm członom zwarciowym: człon zwarciowy w aparacie podstawowym ustawiony na stałe na 14 x Iu (Iu – prąd znamionowy aparatu podstawowego) oraz krótkozwłoczny (50 ms) człon zwarciowy w bloku wyzwalaczy ustawiony fabrycznie na 12 x Ir (Ir – nastawiony prąd wyzwalacza przeciążeniowego).
Dzięki zastosowaniu wyzwalacza elektronicznego zwiększono możliwości dopasowania zabezpieczenia do chronionego układu poprzez możliwość ustawiania klasy wyzwalania od 5 do 20. Możliwość nastawienia wyższej klasy wyzwalania umożliwia zastosowanie wyłącznika PKE do ochrony silników z trudnym rozruchem.
Co można chronić
System w pierwszej kolejności zapewnia ochronę termiczną. Kontrolowane jest napięcie w każdej fazie w odniesieniu do wartości wprowadzonych przez użytkownika. Nie mniej istotne pozostaje także zapewnienie ochrony przed częstym rozruchem. System pamięta stan nagrzania zabezpieczanego silnika. W przypadku częstych rozruchów zwiększa się jego temperatura, co w konsekwencji może prowadzić do przegrzania. Jeżeli temperatura przekroczy określoną wartość, zabezpieczenie blokuje kolejne rozruchy. Kompleksowe zabezpieczenia chronią silnik przed zwarciem doziemnym. Najczęstszą przyczyną jego wystąpienia jest starzenie się izolacji przewodów elektrycznych. Wykrywane są w sposób selektywny zwarcia doziemne na zadanym przez użytkownika poziomie.
Ważne pozostaje także zapewnienie ochrony silnika przed asymetrią obciążenia oraz pracą niepełnofazową. Dzięki niezależnemu pomiarowi wartości prądu w każdej fazie, w momencie wystąpienia zaniku fazy lub pracy w układzie asymetrycznym, silnik zostaje wyłączony. Dostępne na rynku elektroniczne zabezpieczenia silników sygnalizują stany obciążenia silnika.
Elektroniczny przekaźnik ZEV stanowi aparat, który znajduje zastosowanie w procesie związanym z ochroną silników 3-fazowych. W urządzeniu uwzględniono wyświetlacz LCD oraz klawiaturę do wprowadzania danych. Przekaźnik jest w stanie realizować funkcje ochrony związane z przeciążeniami, zanikiem fazy, asymetrią, a także doziemieniem oraz nadmierną temperaturą poprzez pomiar rezystancji termistora. W przekaźniku przewidziano 4 wyjścia przekaźnikowe, które mogą być użyte do sterowania urządzeniami zewnętrznymi. Do dyspozycji użytkownika jest również możliwość wybrania jednej z ośmiu klas wyzwalania, co pozwala optymalnie dobrać zabezpieczenie do rodzaju pracy silnika.
Z myślą o pompach
Na rynku dostępne są również zabezpieczenia przeznaczone do zapewnienia ochrony silników elektrycznych w pompach. Urządzenia tego typu pozwalają na nastawianie charakterystyki czasowo-prądowej, która dostosowana jest do silników głębinowych. Istotną cechę stanowi również szeroki zakres prądowy. Zabezpieczenie może współpracować ze sterownikami PLC, a wszystkie przyczyny zadziałania są sygnalizowane. Przydatna jest także funkcja kontrolowanych próbnych załączeń. Obwód urządzenia jest galwanicznie odseparowany od obwodu zasilania silnika. Istnieje możliwość zdalnego kasowania stanu zadziałania.
System po włączeniu w obwód zasilający silnik przeprowadza pomiar wartości natężenia prądu. W przypadku gdy nie mieści się ona w dolnym lub w górnym przedziale wartości nastawionej, następuje zadziałanie zabezpieczenia, które poprzedzone jest sygnalizacją odpowiedniej diody LED. Silnik wyłączany jest również w przypadku przeciążenia. Bezpieczeństwo pracy pompy poprawi również funkcja odpowiedzialna za wyłączenie w razie niedomiaru obciążenia, do którego dochodzi najczęściej z przypadku suchobiegu pompy.
Zadziałanie określonego stanu uruchamia także możliwość kasowania alarmu. W przypadku układów wyposażonych w samoczynne sterowanie w określonych odstępach czasowych następuje ponowne próbne załączenie. Jeżeli podczas próby dojdzie do załączenia silnika, zakłócenie zostaje wykasowane z pamięci.
Na przykład elektroniczne zabezpieczenie silników z serii GL znajduje zastosowanie w sterowniach silnikowych, a także w pompach, kompresorach, wirówkach, chłodniach przemysłowych, windach, dźwigach, podnośnikach oraz wszędzie tam, gdzie wymagane jest zapewnienie ochrony silnika zarówno w fazie rozruchu, jak i pracy. W urządzeniu można zastosować zewnętrzny moduł sygnalizacyjny. Jest on połączony z zabezpieczeniem przewodem taśmowym o długości 2 m. Zewnętrzny moduł sygnalizacyjny wyposażono w diody informujące o obecności napięcia pomocniczego oraz o przyczynie zadziałania zabezpieczenia. Moduł wyposażono także w przycisk reset.
Dostępne na rynku urządzenia zabezpieczające pozwalają także na ochronę silników jednofazowych. Zapewniają one nie tylko ochronę silników przed przeciążeniem prądowym, ale również sprawują kontrolę podprądową. Istotną rolę odgrywa również zabezpieczenie nadnapięciowe. O przyczynach zadziałania urządzenia użytkownik jest informowany za pomocą sygnalizacji optycznej.
W skład elektronicznego zabezpieczenia typu Master wchodzą trzy toroidalne przetworniki prąd-napięcie oraz moduł elektroniczny przystosowany do współpracy ze stycznikiem w układzie sterowania ręcznego lub samoczynnego. Konstrukcja przetworników umożliwia zamontowanie ich bezpośrednio na przewodach obwodu prądowego za pomocą opaski kablowej. Przetworniki i moduł połączone są na stałe za pomocą przewodów o długości 0,45 m. Pod przezroczystym, wyjmowanym z obudowy modułu panelem przednim umieszczone są:
- nastawa prądowa nadmiarowa,
- nastawa prądowa niedomiarowa,
- nastawa It(I)I przeznaczona do nastawiania określonej charakterystyki czasowo-prądowej,
- przyciski TEST i RESET (kasowanie),
- dioda LED IONI sygnalizująca obecność napięcia zasilania,
- dioda LED II > sygnalizująca przekroczenie nastawionej wartości prądu, stan zadziałania i przyczynę zadziałania (przeciążenie I >Ilub zanik fazy),
- dioda LED II
Autor: Damian Żabicki
