Wyłączniki silnikowe formą skutecznej ochrony napędów

55

Napędy elektryczne wymagają skutecznej ochrony przed przeciążeniami i zwarciami. Oba zjawiska generują zakłócenia w pracy silników i stwarzają niebezpieczeństwo ich uszkodzenia. Mogłoby to doprowadzić do sytuacji potencjalnie niebezpiecznej dla osób mających styczność z danymi urządzeniami.

Remedium na oba zagrożenia stanowią dziś nowoczesne wyłączniki silnikowe, które obok wyłączników nadprądowych i różnicowoprądowych, styczników, detektorów (czujników) zaniku i kolejności faz oraz zabezpieczeń zanikowych, współtworzą systemy wielopoziomowej ochrony napędów.

Czym są i jakie zadania stoją przed wyłącznikami silnikowymi?

Najkrócej odpowiadając na to pytanie: za wyłączniki silnikowe uznaje się łączniki do łączenia, ochrony i rozdzielania obwodów prądowych z obciążeniem. Łączniki te jednocześnie zabezpieczają napędy przed zniszczeniem w wyniku blokady rozruchu, przeciążenia, zwarcia czy braku jednej z faz w sieciach 3-fazowych. Ich cechą charakterystyczną jest obecność termicznego i elektromagnetycznego wyzwalacza oraz możliwość dobudowania do nich wyzwalacza zanikowego (cewka podnapięciowa), wzrostowego (cewka wybijakowa), pomocniczych styków, jak też styków sygnalizujących wyzwolenie.

Powyższy opis to bardzo zwięzła definicja, która wymaga rozwinięcia. Należy zauważyć, że wyłączniki silnikowe umożliwiają ochronę napędów bez dodatkowych bezpieczników, co oznacza, że są rozwiązaniem kompaktowym i pozwalającym zaoszczędzić nieco miejsca oraz obniżyć koszty. Rola tych działających w przeciągu milisekund modułów jest znacząca, ponieważ chronią najcenniejszy podzespół urządzenia elektrycznego, jakim jest napędzający je silnik. Co więcej, równocześnie zapewniają ochronę zasilającej go instalacji przed skutkami zwarć, przeciążeń czy asymetrii fazowej. Jednak najważniejszym zadaniem wyłączników silnikowych jest szybkie odcięcie zasilania w chwili wykrycia prądu zwarciowego lub przeciążeniowego, dlatego ich użycie wskazane jest m.in. wszędzie tam, gdzie pojawia się duży prąd rozruchowy.

Każdy wyłącznik silnikowy wyposaża się więc w wyzwalacz elektromagnetyczny – odpowiada on za reakcję na zwarcie – oraz wyzwalacz termiczny (termik), odpowiedzialny za wyłączenie obwodu w chwili wykrycia przeciążenia (ochrona uzwojenia silnika), ale także reagujący w przypadku zaniku jednej fazy w sieciach 3-fazowych. Kontrola faz i reagowanie na zbyt wysoką temperaturę obwodu ma duże znaczenie, ponieważ bywa tak, że lokalny dostawca energii elektrycznej po zaniku zasilania włącza wpierw tylko dwie fazy, co może zakończyć się awarią napędu. Wymienione dwa wyzwalacze – termiczny i elektromagnetyczny – stanowią niejako serce wyłączników silnikowych, które dodatkowo oprócz silnika chronią także stycznik. Jednak musi tu być spełniony jeden warunek: wyłącznik trzeba zainstalować przed stycznikiem.

Zróżnicowanie napędów stosowanych w przemyśle i wszelkiej wytwórczości jest dziś ogromne, podobnie jak zróżnicowanie wyłączników silnikowych. Przy doborze wyłącznika silnikowego do jakiegokolwiek napędu należy kierować się prostą zasadą: ustawiony prąd znamionowy wyłącznika nie może być mniejszy od prądu znamionowego silnika pracującego w sposób normalny, w optymalnych dla niego warunkach. Aby prawidłowo dokonać tego ustawienia wystarczy oprzeć się na prostym wzorze Iz x 1,1 = Iwył w którym Iz to prąd znamionowy silnika, zaś Iwył to docelowy prąd nastawy wyłącznika silnikowego.

Rolą wyłączników, o której nieczęsto się wspomina, jest funkcja ręcznego włączania i wyłączania silników. Jest ona realizowana przy pomocy różnego rodzaju przełączników, z kołyskowymi i obrotowymi na czele. Najprościej mówiąc, dają możliwość ręcznego sterowania i kontrolowania silnika.

Podstawowe rodzaje wyłączników silnikowych oraz ich wyposażenie uzupełniające.

Najpowszechniejszy podział wyłączników silnikowych wynika z parametrów prądu i sieci, toteż wyróżnia się wyłączniki: 1-fazowe (klatkowe, szeregowe itd.) i 3-fazowe (klatkowe, liniowe, pierścieniowe itd.). A także, analogicznie, wyłączniki wymagające zasilania prądem AC lub prądem DC. Powszechny jest też podział na wyłączniki klasyczne, czyli wykorzystujące właściwości bimetalu, oraz elektroniczne z elektronicznym modułem przeciążeniowym i jednostką sterującą. Można też poprowadzić podział w odniesieniu do biegunowości (2-biegunowe, 3-biegunowe). Dalsze podziały na rodzaje, typy i podtypy odbywają się w oparciu o konkretne parametry wyłączników. Dokonywane są przez każdego z liczących się wytwórców według ich własnych kryteriów.

Wyłączniki silnikowe można obudować wieloma akcesoriami z wyzwalaczami zanikowymi i wzrostowymi na czele. W przypadku tych pierwszych, zwanych podnapięciowymi, wyzwolenie wyłącznika następuje przy obniżeniu (zaniku) napięcia w przyłączonym obwodzie. Te drugie (zwane cewką wybijakową) wyzwalają wyłącznik po podaniu na cewkę sygnału impulsowego lub napięcia ciągłego.

Druga istotną grupą akcesoriów współpracujących z wyłącznikami silnikowymi są styki pomocnicze. Służą do przekazywania informacji o działaniu wyłącznika oraz (m.in.) do realizowania układów sterowania. Ważną grupą są styki sygnalizujące wyzwolenie, choć coraz częściej czołowi producenci wyłączników silnikowych wyposażają swoje wyroby we wbudowane usprawnienie, jakim jest sygnalizacja zadziałania każdego z zabezpieczeń. Często już pozycja samego pokrętła lub przełącznika kołyskowego sygnalizuje np. zadziałanie wyzwalacza przeciążeniowego. Elementem ułatwiającym mogą być natomiast barwne i mechanicznie przesuwane znaczniki pojawiające się w wydzielonych specjalnie okienkach i sygnalizujące swym kolorem (np. czerwonym) zadziałanie wyłącznika zwarciowego. Rozwiązanie pojawiło się wskutek tego, że operatorzy nadzorujący napędy wyposażone w wyłączniki silnikowe często miewali kłopot z rozróżnieniem, który typ zabezpieczenia zadziałał w danym momencie – zwarciowe czy przeciążeniowe.

Wyłączniki silnikowe w ofercie TME – omówienie.

Oferta Transfer Multisort Elektronik w zakresie wyłączników silnikowych to setki produktów pochodzących od uznanych i światowych wytwórców. Poniższe omówienie prezentuje gamę wielu rodzajów, serii i rodzin wyłączników silnikowych dostarczanych przez czterech gigantów, jakimi niewątpliwie są SIEMENS, ABB, EATON i SCHNEIDER ELECTRIC. Na katalog produktów składa się również bogaty wybór kompatybilnych akcesoriów oraz produkty wielu innych producentów.

Wyłączniki silnikowe SIEMENS i akcesoria zabezpieczające.

Wyłączniki silnikowe i akcesoria marki Siemens zgrupowane zostały w rodzinie Sirius 3RV, stanowiącej komponent modułowego systemu Sirius i przeznaczonej do aplikacji poniżej 100A. Podobnie jak w przypadku konkurentów, na system ten składa się wybór wyłączników o zróżnicowanych parametrach, dostępnych w siedmiu kompaktowych rodzinach, a także standaryzowane wyposażenie dodatkowe. Ergonomiczne połączenia śrubowe i zatrzaskowe ułatwiają oraz przyspieszają konserwację.

Wyłacznik silinika 3RV2411-1JA10 SIEMENS

Wyłączniki te przeznaczone są ponadto do normalnego cyklu przełączania, jak również do bezpiecznego izolowania systemu od zasilania podczas prac konserwacyjnych lub modyfikujących. W obrębie rodziny wyłączników Sirius 3RV producent wydzielił dwie podgrupy o kodach 3RV1011 i 3RV2, mocowane na szynach DIN. Ta pierwsza, wyposażona w przełączniki kołyskowe, złożona jest z jednej tylko rodziny modeli w rozmiarze S00, dla których napięcie pracy mieści się w przedziale 220-690V, zaś wyzwolenie zwarciowe następuje dla prądów od 0,11A do 12A. Druga podgrupa, 3RV2, wyposażona w przełączniki obrotowe, złożona jest z sześciu rodzin modeli (3RV20/ – 21/ -23/ -24/ -27 i -28) w rozmiarach S00, S0, S2 i S3, dla których napięcie pracy mieści się w przedziale do 690V, zaś wyzwolenie zwarciowe następuje dla prądów od 0,11A do 100A. Jeśli chodzi o akcesoria dodatkowe dla wyłączników Sirius 3RV1 i 3RV2, klienci mają do wyboru m.in. czołowe i boczne styki pomocnicze (2- i 4-biegunowe), styki sygnalizacyjne oraz wyzwalacze zanikowe i podnapięciowe.

Wyłączniki silnikowe ABB i akcesoria zabezpieczające.

Wyłączniki marki ABB zgrupowane są w dwóch rodzinach produktowych sygnowanych kodami MS116 oraz MS132. Stanowią rozwiązanie zgodne ze wszelkimi przyjętymi standardami poprzez m.in. posiadanie blokady rączki (MS132), funkcji testu oraz oferowanie regulacji tolerowanego natężenia prądu. Wyróżnia je szeroki zakres dopuszczalnej temperatury pracy i kompaktowe wymiary (szerokość 45 mm). Obie rodziny produktów zapewniają również duży zakres ochrony silników o mocach do 15 kW (400V) / 32A dzięki zdolności do wyłączania zwarciowego przy 50kA (MS116) i 100kA (MS132).

Wyłącznik silnikowy 1SAM250000R1010 ABB

Dalsze funkcje wyłączników silnikowych ABB MS 116/132 to m.in. funkcja kompensacji temperatury (bez wyzwalania do 60º C), obrotowy przełącznik z wyraźnymi wskazaniami położenia i kompatybilność ręcznego rozrusznika silnikowego z aplikacjami 1- i 3-fazowymi. Dodatkowe akcesoria to styki pomocnicze, styki sygnalizacyjne, wyzwalacze podnapięciowe, wyzwalacze bocznikowe i manewrowe, bloki zasilania i mechanizmy blokujące dla ochrony przed nieautoryzowanymi zmianami (dla serii MS116).

Wyłączniki silnikowe EATON i akcesoria zabezpieczające.

Wyłączniki silnikowe marki Eaton to serie PKZM0, PKZM4 oraz elektroniczne wyłączniki PKE, które dają możliwość regulacji prądu przeciążeniowego w szerokim zakresie.

Wyłączniki silnikowe PKZM01 z napędem przyciskowym dostępne są w zakresie prądów znamionowych do 16 A i wykorzystuje się je najczęściej w małych maszynach i urządzeniach, w których preferowana jest obsługa poprzez naciśnięcie. Szereg akcesoriów współdzielonych z aparatami PKZM0, takich, jak np. obudowy o stopniu ochrony IP65 z przyciskiem grzybkowym, ułatwia ich stosowanie zależnie od wymagań stawianych przez użytkownika.

Seria PKZM4 to samoczynne wyłączniki silnikowe przeznaczone do ochrony napędów o prądzie znamionowym do 65A. Posiadają wysoką zdolność wyłączania, podniesioną do 150kA dla modeli o prądzie znamionowym do 25A. Wbudowany wyzwalacz zwarciowy z fabrycznie ustawionym prądem zadziałania oraz wyzwalacz przeciążeniowy z regulowaną nastawą to w przypadku tej serii skuteczna ochrona zarówno odbiornika, jak i instalacji.

Wyłacznik silnikowy PKZM0-10 EATON ELECTRIC

Wyłączniki silnikowe PKE z elektronicznym członem przeciążeniowym stanowią interesującą alternatywę dla stosowanych w wyłącznikach serii PKZ rozwiązań wykorzystujących właściwości bimetalu. Te specyficzne wyłączniki z elektronicznym wyzwalaczem o szerokim zakresie nastaw posiadają szereg zalet w porównaniu do standardowych zabezpieczeń termicznych.      Charakteryzują się szerokim zakres nastaw, niewielkimi stratami cieplnymi, klasą wyzwalania większą niż 10 oraz bardzo dokładną i stałą w czasie charakterystyką wyzwalania. Szeroki zakres nastaw tych wyłączników pozwala zredukować ilość urządzeń w typoszeregu, zaś szeroka ich funkcjonalność zapewnia wysoki poziom elastyczności w zabezpieczaniu silników o prądzie znamionowym do 65A.

W przypadku wszystkich trzech omówionych wyżej serii wyłączników silnikowych Eaton, firma TME oferuje takie akcesoria, jak styki pomocnicze (boczne, czołowe), wyzwalacze podnapięciowe oraz wzrostowe itp.

Wyłączniki silnikowe SCHNEIDER ELECTRIC i akcesoria zabezpieczające.

Wyłączniki silnikowe marki Schneider to produkty o sygnaturach GZ1 i GV2 (szerokość modułu 45mm) oraz GV3 (55mm). Charakteryzują się prostą, solidną konstrukcją i niezawodnością. GV2 to 3-fazowe wyłączniki silnikowe przeznaczone do kontroli i ochrony silników zgodnie ze standardami IFC 947-2 oraz IFC 947-4-1. Przyłączenie realizowane jest za pomocą zacisków śrubowych, a do sterowania wyłącznikiem służy przycisk kołyskowy (pozycje I i O). Wyłączniki te zabezpieczają silniki o mocy do 15 kW/400V w 15 zakresach prądowych (od 0,10A do 32A). Oferują nastawialne zabezpieczenie termiczne i dopasowanie do znamionowej wartości prądu silnika za pomocą pokrętła. Zabezpieczenie magnetyczne w wyłącznikach GV2 posiada nienastawialny próg wyłączania, równy około 13-krotności maksymalnej nastawy prądu zabezpieczenia termicznego.

Wyłacznik silnikowy: GV2ME03 SCHNEIDER ELECTRIC

GZ1 to seria 3-fazowych wyłączników silnikowych zgodnych z normami IEC 947-1, IEC 947-2 i IEN 60204. Przyłączenie i sterowanie silnikiem jest w nich realizowane identycznie, jak w serii GV2. Wyłączniki te przeznaczone są do zabezpieczania silników 3-fazowych o mocach takich, jak w tych obsługiwanych przez serię GV2, czyli do 15 kW/400V.

W odróżnieniu od poprzednich, seria GV3 oferuje połączenie śrubami BTR (gniazda sześciokątne) dokręcanymi za pomocą klucza imbusowego, co pozwala uniknąć „pełzania” przewodów. Wyłączniki silnikowe GV3-P dostępne są również z połączeniem przez końcówki oczkowe. Ten typ połączenia spełnia wymogi niektórych rynków azjatyckich i nadaje się do zastosowania tam, gdzie nie rejestruje się silnych wibracji. W ofercie Schneider Electric dostępne są również obudowy i przełączniki bezpieczeństwa o klasie szczelności IP55, tj. które pozwalają montować te urządzenia w trudnych warunkach podwyższonej wilgotności lub zapylenia oraz cała gama innych akcesoriów kompatybilnych z trzema wymienionymi seriami.

Więcej informacji: www.tme.eu
email:  tme@tme.pl
Tel. 42 645 54 54

Transfer Multisort Elektronik Sp. z o. o.
ul. Ustronna 41
93-350 Łódź, Polska