Interview mit Michael Hollweck, Siemens

Herr Hollweck, was bei der aktuellen Startergeneration auffällt, ist die geringe Baugröße. Welche Anpassungen waren notwendig, um diese Miniaturisierung zu erreichen?

Michael Hollweck: Das ist einer der Hauptvorteile der Motorstarter ET200SP und für viele Anwender ein wichtiger Aspekt, wenn sie über einen Wechsel auf die Baureihe nachdenken. Die Kompaktheit resultiert aus der speziellen, hybriden Schaltungstechnik. Das Vorgängerprodukt basierte noch auf konventioneller Schalttechnik, also Leistungsschaltern und Schützen. Jetzt kommt die Hybridschalttechnik zum Einsatz mit der wir die Vorteile zweier Welten kombinieren: Das eigentliche Schalten der Hauptstromkreise übernehmen Thyristoren, also Halbleiter, die eine wesentlich längere Lebensdauer haben als kontaktbehaftete Schütze. Erst wenn der Strom fließt, schaltet die Elektronik ein Bypass-Relais parallel zu den Thyristoren. Dann fließt der Strom über die niederohmigen Relaiskontakte. Das führt zu deutlich niedrigeren Verlusten.

Gibt es Untersuchungen, wie das Thyristor-Schalten die Lebensdauer des Starters verlängert gegenüber den klassischen relais- oder schützbasierten Motorstartern?

Michael Hollweck: Bei der Kombination Leistungsschalter mit Schütz entsteht bei jedem Schaltvorgang der mechanischen Kontakte ein Kontaktabbrand. Je häufiger der Starter schaltet, desto größer der Verschleiß und desto geringer die Lebensdauer. Bei den Thyristoren gibt es keinen Kontaktabbrand. Daher haben die Schaltzyklen praktisch keinen Einfluss mehr auf die Lebensdauer.

Je kompakter die Geräte, desto größer die Leistungsdichte. Umso schwieriger ist doch, die Abwärme aus dem Gerät herauszubringen.

Michael Hollweck: Dem wirkt ja gerade die Hybridtechnik mit ihren geringeren Verlusten entgegen. Relaiskontakte haben geringere Übergangswiderstände und damit weniger Verluste sowie Abwärme, wenn der Stromkreis geschlossen ist. Zudem gibt es optional einen Anbaulüfter, der den größeren Modulen ab 9 A generell beiliegt. Da das Gerät intern die Temperatur überwacht, wird der Lüfter aber nur bei Bedarf zugeschaltet.

Sind die Thyristoren auch für einen Dauerbetrieb ausgelegt?

Michael Hollweck: Im Prinzip wäre das möglich, wäre jedoch mit deutlich höheren Verlusten verbunden. Deswegen haben wir ja auch den Bypass über das Relais.

Theoretisch könnte ich damit also nicht nur den Motorhochlauf elektronisch steuern, sondern auch die Motordrehzahl?

Michael Hollweck: Nein, der Motorhochlauf kann mit einem Sanfstarter reguliert werden und zur dauerhafen Drehzahlregelung gibt es Umrichter. Die Starter-Familie rein ist für das Ein- und Ausschalten von Motoren und deren Kurzschluss- und Überlastschutz gedacht. Außerdem bietet sie noch Funktionen wie Strommessung, Unsymmetrieerkennung und Temperaturerfassung.

Die Motorstarter liefern Diagnosedaten frei Haus ins TIA Portal. Bilder: Redaktion IEE

Warum soll ich als Maschinenbauer in meine Konfiguration eingreifen und die bestehende Installation auf diese Motorstartergeneration umrüsten?

Michael Hollweck: Da ist zum einen die Platzersparnis von über 50 % gegenüber dem Vorgängerprodukt ET 200S zu nennen. Hinzu kommen die einfachere Kommunikationsanbindung und der geringere Verdrahtungsaufwand. Der aus meiner Sicht mit Abstand wichtigste Vorteil ist die integrierte Messdatenerfassung, die immer mehr nachgefragt wird. Die Starter erfassen durchgehend die Ströme aller Phasen, die Gerätetemperatur, Unsymmetrien und weitere Parameter.

Wer seine Anlagen komplett überwachen will, muss auch den Zustand seiner Antriebe kennen. Genau das ermöglichen die Starter. Sie liefern alle Daten über den Rückwandbus und die SPS bis ins TIA Portal – ohne zusätzliche Messtechnik am Motor oder den Motorzuleitungen. Die Starter schaffen die Voraussetzung für vorbeugende Wartungsmaßnahmen und die Vermeidung ungeplanter Anlagenstillstände.

Viele Kunden rüsten von dem alten System ET200S auf die ET 200SP um, weil sie diese Vorteile, wie Platzersparnis und Diagnose schätzen. Um den Wechsel zu erleichtern, gibt es im TIA Selection Tool eine Funktion, die bestehende ET 200S-Konfigurationen automatisch auf ET 200SP-Komponenten umschlüsselt. Und bei einer Neu-Konfiguration macht das Selection Tool Vorschläge, welche Module sinnvoll wären.

Die Vorteile hybrider Motorstarter in der Fördertechnik

19.02.2018Wer Maschinen und Anlagen für den Eigenbedarf baut, nimmt neue Techniken und Geräte sehr genau unter die Lupe, bevor er sie einsetzt. Beim Automotive-Zulieferer HES Erkert finden innovative Lösungen zwar zielstrebig den Weg in die Produktion – aber nur, wenn sie die Verantwortlichen vom spürbaren Mehrwert überzeugen können. Geschafft hat das der Motorstarter Simatic ET 200SP, der die Transportbänder zwischen den Werkzeug­maschinen mithilfe einer Hybrid-Technik steuert. mehr…

Unsere Safety-Varianten mit STO sind für SIL3/PLe zertifiziert. Redaktion IEE

Den Strom zu erfassen ist das eine, die richtigen Rückschlüsse daraus zu ziehen, das andere. Welche Unterstützung geben Sie hier den Maschinen- und Anlagenbauern?

Michael Hollweck: Einige Funktionen haben wir bereits implementiert, beispielsweise sind sinnvolle Grenzwerte für Warnungen bereits vorbelegt, lassen sich aber nach Belieben ändern. Funktionen wie der Blockierschutz sind speziell für die Fördertechnik sehr interessant. Der Starter erkennt wenn ein Band blockiert ist und schaltet den Motor dann sofort ab. Damit der Kunde die umfangreiche Diagnose einfach auslesen und visualisieren kann, bieten wir ihm ein Bausteinpaket mit HMI-Faceplates an. Darüber kann der Maschinenführer die aktuellen Zustände und Messwerte der Starter abrufen beziehungsweise bekommt sie bei einer Warnung eingeblendet.

Ist dieses Paket standardmäßig implementiert?

Michael Hollweck: Das kann sich jeder bei Bedarf aus dem TIA Portal herunterladen und ist kostenlos.

Leisten die Motorstarter auch einen Beitrag in Richtung Energieeinsparung oder ist das vernachlässigbar?

Michael Hollweck: Im Verhältnis zum Vorgänger sind die Verluste bis zu 50 % niedriger. Wegen der hohen Energieeinsparung streben wir an, die Motorstarter ins Siemens Umweltportfolio aufzunehmen. Das schließt dann Funktionen wie Profienergy ein, mit dem die Geräte ein koordiniertes Ab- und Anschalten von Anlagenteilen übernehmen, und damit den Energieverbrauch steuern. Außerdem sind die Starter in der Simatic Energy Suite integriert. Dieses System stellt Managementfunktionen zur Verfügung, um komplette Anlagen in Bezug auf ihren Energieverbrauch auszuwerten und zu optimieren.

Einfacher und schneller Stationsaufbau mit Base Units und Modulen: Spannungsversorgung und Kommunikation werden durchgeschleift. Redaktion IEE

Energieeffiziente Motoren spielen bei Energiesparmaßnahmen eine wichtige Rolle. IE3- und IE4-Motoren haben aber höhere Anlaufströme als der klassische Drehstrom-Asynchron-Motor. Kommen Ihre Motorstarter damit klar?

Michael Hollweck: Entsprechend der Richtlinien ist es schon Vorschrift in vielen Leistungsbereichen auf diese energiesparenden Motoren zu setzen. Keine Frage, die höheren Anlaufströme solcher Motoren belasten die Motorschalt- und Schutzgeräte. Unser Starter sind aber dafür ausgelegt, sozusagen IE3/IE4-Ready, und können diese Belastung auch ab.

Über welche Leistungsklassen sprechen wir eigentlich bei dieser Baugröße?

Michael Hollweck: Mit der Baugröße von gerade mal 30 mm decken wir Nennströme von 0,3 A bis maximal 12 A ab. Das entspricht dann Motoren bis 5,5 kW. Die Serie ist in vier Bereiche eingeteilt, die Motorströme bis 1 A, 3 A, 9 A oder 12 A schalten können, jeweils als Direktstarter und als Wendestarter für Rechts- und Linkslauf. Darüber hinaus gibt es diese Geräte in der gleichen Baugröße von 30 mm auch für fehlersichere Applikationen.

Damit können wir sicherheitsgerichtete Funktionen bis SIL3/PLe abdecken, bei denen das Abschalten des Motors sichergestellt sein muss.

Wie ist die Überwachung bei den Safety-Varianten realisiert?

Michael Hollweck: Der Motorstarter bieten die STO-Funktion, Safe torque off. Die stellt sicher, dass am Motor kein Drehmoment mehr anliegt. Dazu werden zyklisch alle Schaltelemente überwacht. Über fehlersichere Ausgangsmodule in der ET 200 SP oder über Signale von anderen Sicherheitsschaltgeräten können die Motoren sicher abgeschaltet werden.

Der geringe Platzbedarf resultiert aus der hybriden Schaltungstechnik, die den kompakten Aufbau ermöglicht. Redaktion IEE

Für den Fall, dass ein Anwender die Drehzahl einzelner Motoren gezielt regeln will. Gibt es Überlegungen, ein Umrichtermodul im Formfaktor der Motorstarter anzubieten. Dann bräuchte man nur das Starter-Modul gegen ein Softstarter oder Umrichter-Modul zu tauschen?

Michael Hollweck: Wir machen uns immer Gedanken, was Kunden brauchen könnten. Aber welche Motoren beziehungsweise Leistungsklassen ein Frequenzumrichter in der gleichen Baugröße betreiben kann, ist eine spannende Frage.

Ist die klassische Schalttechnik im Markt obsolet?

Michael Hollweck: Prinzipiell ist es ein ähnliches Einsatzgebiet und der elektronische Motorstarter bietet beispielsweise durch die integrierte Kommunikation und die Erfassung von Messdaten eine sehr lohnende Alternative. Wir haben viele Anfragen von Anwendern, die ihre konventionelle Schalttechnik ersetzen wollen. Mit unseren Geräten spart man deutlich bei Platz und Zeit für die Verdrahtung. Es muss lediglich die zentrale Einspeisung an der Base Unit verdrahtet werden. Die Motorstarter lassen sich dann aneinanderreihen und bauen mit den Base Units automatisch eine durchgehende Verbindung für die Haupt- und Versorgungsspannung sowie die Kommunikation auf. Anschließend muss nur noch der Motorabgang verdrahtet werden. Per Push In-Klemmen geht aber auch das ruck zuck.

Es gibt Situationen, in denen man den Motor direkt schalten und die Funktion testen will, etwa bei der Inbetriebnahme. Einen Schalter sehe ich an den Startern jetzt nicht.

Michael Hollweck: Nicht am Starter selbst, aber als Zubehör. Für solche Fälle haben wir das LC-Modul, also Local Control, entwickelt. Damit lassen sich die Starter vor Ort schalten und der Monteur kann prüfen, ob der Motor richtig läuft, eine Phase vertauscht wurde oder die Mechanik blockiert ist.

Das LC-Modul kann aber noch mehr. Auf dem Starter aufgerastet, kann man über dessen Eingänge zum Beispiel einen Endlagenschalter eines Förderband nutzen, um einen Motor ohne Verzögerung abzuschalten oder die Laufrichtung des Motors vorgeben. Das ist ganz hilfreich bei Förderbändern, um im Handbetrieb eine Blockade zu beseitigen.

In der Park-Position ist das Modul arretiert, die Verbindung zu den Stromschienen in der Base Unit aber getrennt. Redaktion IEE

Ebenfalls praktisch bei der Inbetriebnahme und Wartung ist die Park-Position. Wenn man nur einen Antrieb warten muss, lässt sich das dazugehörige Starter-Modul herausziehen und in der Park-Position arretieren, während andere Anlagenteile weiterlaufen können. Der Starter ist dann immer noch mechanisch fixiert, die Leistungskontakte sind aber geöffnet. Somit ist der Motor galvanisch von der 400 V-Ebene getrennt, kann abgeklemmt und ausgetauscht werden. Und den Vorschriften entsprechend lässt sich das Modul in dieser Position abschließen. Ein Wiedereinschalten des Motors durch Dritte ist somit ausgeschlossen.

Sie nannten die Fördertechnik als wichtige Applikation. Ein Merkmal der Fördertechnik ist die dezentrale Struktur mit großen Abständen zwischen den Motoren. Die Starter sind wiederum IP20-geschützt. Gibt es Planungen für IP67-Varianten?

Michael Hollweck: Das System ist für dezentrale Strukturen ausgelegt, nur eben für die Installationen im Schaltschrank. Für IP65/67-Anwendungen gibt es wiederum die Motorstarter ET 200pro mit den gleichen Leistungsbereichen und Funktionen.

Was gibt es zu beachten, wenn Anlagen exportiert werden?

Michael Hollweck: Darum muss sich niemand Sorgen machen. Alle Komponenten und Starter-Module sind nach den geforderten Normen entwickelt und besitzen Zertifizierungen wie IEC, CCC, UL, CSA, um nur einige zu nennen. Auch Schiffsbau-Approbationen sind vorhanden und mit den fehlersicheren Varianten ist auch der Einsatz mit Motoren in explosionsgefährdeten Bereichen (ATEX) möglich. (sk)

Das Interview führte Chefredakteur Stefan Kuppinger.

(sk)