Sicherheit für Motoren
Das Wendelastrelais ELR MM ist eine Kombination aus verschleißfreiem Halbleiterschalter und moderner Mess- und Auswerteelektronik. Es werden damit Schutzfunktionen erreicht, die weit über den normalen Motorschutz hinausgehen und die kontinuierliche Zustandsüberwachung der Anlage ermöglichen.
Besonders bei hoher Schalthäufigkeit von Drehstromantrieben spielen elektronische Last- und Wendelastrelais ihre Vorteile gegenüber elektromechanischen Schaltern aus. Das elektronische Wendelastrelais ELR W3/9 400 MM von Phoenix Contact schaltet nicht nur, sondern integriert auch das Motormanagement. Es schaltet und misst alle 6,6 ms die aufgenommene Wirkleistung des Antriebs. Auf diese Größe können Melde- und Schaltschwellen zur Über- und Unterlasterkennung parametriert werden, um einen optimalen Anlagenschutz zu garantieren.
Auf dem Display stehen alle elektrisch relevanten Größen wie Leistungen, Leiterspannungen, Leiterströme, cos phi, Frequenz, Schaltspielzähler und Betriebsstundenzähler zur Verfügung.
Bei Über- oder Unterschreiten der parametrierten Wirkleistung schaltet das Gerät innerhalb von ca. 60 ms ab und bewahrt so die Anlage vor Schäden und Zerstörung. Der antreibende Motor wird dank der schnellen Reaktion mitgeschützt.
Wirkleistung contra Strom
Motorenhersteller liefern Kennlinien für eine genau ausgeregelte Bemessungsspannung, gültig für <±3 Prozent. Zulässig nach DIN EN 60034-1 sind jedoch ±10 bzw. ±5 Prozent in Ex-Bereichen. Eine Bestimmung der Leistungsabgabe des Antriebs über die Stromkennlinie ist bei Abweichungen von der Bemessungsspannung sehr ungenau bzw. nicht mehr möglich. Motoren bis ca. 1,5 kW benötigen einen hohen Magnetisierungsstrom (flache Stromkennlinie) und haben eine große Streubreite durch die magnetische Sättigung. Eine Aussage über die abgegebene Leistung ist daher nicht möglich. Bei größeren Motoren ist die Bewertung etwas aussagekräftiger, dennoch sind beide Kennlinien abhängig von der Netzspannung. Bei der Wirkleistungsbetrachtung ist selbst bei kleineren Motoren eine viel steilere und nahezu lineare Kennlinie vorhanden. Eine große Streubreite infolge der hohen magnetischen Sättigung ist hier nicht gegeben.
Nur die Wirkleistungsbetrachtung gibt Aufschluss über die abgegebene mechanische Leistung.
90 Prozent aller elektrischen Antriebe sind in der Regel überdimensioniert. Sie werden nicht bei Nennleistung, sondern bei 40 bis 60 Prozent ihrer Leistung betrieben. Werden bei diesen gering belasteten Maschinen die Lastverhältnisse geändert, verändern sich nur der cos phi und die Wirkleistung. Es zeigt sich aber nahezu keine Varianz des Motorstroms. Im ELR W3/9 400 MM wird die Wirkleistung jedoch dreiphasig (P = ?3*U*I*cosj) gemessen und berechnet. Die Berechnung betrachtet alle relevanten Größen. So ist ein Rückschluss auf das Drehmoment des Motors auch bei geringer Belastung der Antriebsmaschine möglich.
Der Motor als Sensor
Der Motor kann als Sensor genutzt werden. Ohne zusätzliche Kabel oder Sensoren können Anlagen überwacht werden, so dass reagiert wird, bevor ein Schaden entsteht.
Das Beispiel der Pumpenüberwachung zeigt den normalen Verlauf der aufgenommenen Wirkleistung einer Pumpe. Steigt die Leistung über die definierte Meldeschwelle an, kann z. B. eine Filterverstopfung vorliegen. Das vom elektronischen Wendelastrelais zurückgemeldete Überschreiten der “Meldeschwelle” kann nun das Wartungsintervall “Filterwechsel” auslösen. Steigt die Leistung schnell und steil an, kann eine Blockade vorliegen: Dann schaltet das ELR MM die Pumpe sofort und sicher aus. Bei gefährlichem Trockenlauf der Pumpe veranlasst die untere Leistungsschwelle die Zwangsabschaltung des Antriebs. Eine zeitliche Verzögerung der Abschaltung ermöglicht es, eine temporäre Unterlast auszublenden, beispielsweise eine Luftblase im System.
Als ein weiteres Beispiel dient eine Sägemaschine, die Türprofile unterschiedlicher Breite durchsägt und anschließend ausschaltet. Hier kann die untere Meldeschwelle der SPS mitteilen, wann der Arbeitsvorgang beendet ist, so die Säge abschalten und wieder in Ausgangsposition fahren. Es ist nun auch bei unterschiedlicher Breite des Profils kein Umbau der Maschine mehr nötig, d. h. keine Neupositionierung der Endschalter oder der Initiatoren.
In ähnlicher Weise können Förderbänder, Stell- und Regelarmaturen, Pumpen, Werkzeugmaschinen, Hubwerkzeuge, Lüfter, Rührwerke, Gebläse oder Verdichter auf Verschmutzung, Verschleiß und Funktion überwacht werden. Die Wirkleistung des Antriebs wird bei normalem Betrieb aufgezeichnet und die gewonnenen Daten werden als Grundlage für die Parametrierung genutzt.
Die Software ELR-CONF-WIN hilft, die Daten grafisch darzustellen. Mit einem Cursor können z. B. die aufgezeichnete Leistung abgemessen und via Mausklick die Werte in das Wendelastrelais geladen werden. n
Phoenix Contact
Tel. (01) 680 76
info.at@phoenixcontact.com
http://www.phoenixcontact.at
