Softstarty i przemienniki częstotliwości to cyfrowe układy sterowania pracą napędów, które znacząco zdominowały rynek elektroniki zabezpieczeniowej i automatyki budynkowej. Spośród ich wielu zalet można docenić takie jak łagodna krzywa rozruchu lub możliwość zarządzania prędkością silnika. W celu zapewnienia poprawnej funkcjonalności należy w dalszym ciągu mieć na uwadzę wciąż potrzebują do tego podzespołów do rozdziału energii w formie m. in. wyłączników magnetycznych.
Sprawdź TeSys od Schneider Electric w hurtowni Onninen
Poza tym nadal ważną częścią w nowoczesnych układach przemysłowych do załączania silników pełnią styczniki – realizując bezpośrednio sterowanie napędem. W ramach tego artykułu szeroko zostanie omówiona rola styczników i wyłączników silnikowych w efektywnym sterowaniu i ochronie napędów. W jego ramach omówione będą również główne zagadnienia odnośnie selekcji zabezpieczeń oraz ich konfiguracji. Dokładne zapoznanie się z zasadą działania aparatów jest kluczowa dla realizacji niezawodnych i efektywnych układów sterowania napędem w szerokich zastosowaniach pojawiających się w przemyśle.
Jak przed awariami chroni aparatura zabezpieczeniowa?
W przypadku silników elektrycznych głównie wyróżnia się dwa typy awarii jakimi są zwarcie lub przeciążenie. Niosą one ze sobą wielkie niebezpieczeństwo dla układów a z uwagi na różną charakterystykę obu zjawisk, aparaty chroniące układ muszą mieć możliwość niezależnego wykrywania obu przypadków.
Główną genezą dla zwarć jest uszkodzenie izolacji obwodów, które może wydarzyć się w przypadku przepływu bardzo wysokich prądów przez instalacje co może w następstwie spowodować błyskawicznym uszkodzeniem aparatury podłączonej do układu. Pierwszym powszechnie stosowanym środkiem ochrony przed tym zjawiskiem były bezpieczniki, które przy wystąpieniu wysokiego prądu przerywały układ poprzez wypalenie wkładki. Z uwagni na ograniczenia w postaci jednorazowości, rozwiązania te aktualnie zostały zastąpione przez aparaty automatyczne. W ramach nich znajdują się wyłączniki magnetyczne lub aparaty kombinowane i hybrydowe.
Przeciążenie napędu powodowane jest poprzez przekroczenie parametrów technicznych producenta maszyny co do środowiska pracy lub parametrów roboczych silnika. Następstwem przekroczenia tych ograniczeń może być przeciążenie, co może spowodować spadek obrotów lub całkowite przerwanie pracy maszyny. W obu sytuacjach prąd pobierany przez silnik jest wyższy od podstawowej wartości. Z uwagi na wysokie ryzyko przegrzania się w takich warunkach maszyny nie jest ona w stanie kontynuować prac bez narażenia się na trwałe uszkodzenia. Układy łagodnego rozruchu i falowniki posiadają wbudowane zabezpieczenie przeciwprzeciążeniowe. W przypadku bezpośredniego rozruchu jedyną skuteczną ochronę stanowią przekaźniki termiczne lub innego typu zabezpieczenia termiczne w postaci wspomnianych wcześniej układów kombinowanych lub hybrydowych.
Wyłączniki magnetyczne
Wyłączniki magnetyczne pełnią podstawową funkcję ochronną dla silnika przed uszkodzeniami na skutek zwarcia. Zabezpieczenia te swoją konstrukcją przy pojawieniu się nadmiarowych wartości prądów względem nominalnych umożliwiają szybką reakcje i przerwanie układu. Wyłączniki magnetyczne można rozszerzyć o dodatkowe funkcje z pomocą akcesoriów, do których należą moduły sygnalizacji stanu awarii lub zdalnego sterowania. Należy przy tym mieć szczególną świadomość, że do uzyskania pełnej ochrony w układzie bezpośredniego rozruchu, wyłącznik magnetyczny koniecznie trzeba rozbudować o człon termiczny!
Sprawdź TeSys od Schneider Electric w hurtowni Onninen
Zabezpieczenie termiczne oraz kombinowane magnetyczno-termiczne
Przekaźnikiem termicznym określamy podstawowe zabezpieczenie przeciwprzeciążeniowe, które w postaci podstawowej jest osobnym aparatem. W celu zapewnienia pełnej ochrony zwarciowo-przeciążeniowej, termik należy skoordynować z wcześniej opisanym zabezpieczeniem magnetycznym.
Moduł ochrony termicznej istnieje także w postaci już zintegrowanego zabezpieczenia z modułem magnetycznym, gdzie takie rozwiązanie nazywane jest jako wyłącznik magnetyczno-termiczny, wyłącznik kombinowany lub najpowszechniej: wyłącznikiem silnikowym. W każdej z wymienionych konfiguracji, zintegrowany układ bimetalowy dokonuje przerwy w zasilaniu na skutek przeciążenia, w celu ograniczenia możliwemu w jego następstwie przegrzania.
Wyłączniki silnikowe (kombinowane) można stosować z napędem przyciskowym lub obrotowym w zależności od preferencji. Oba warianty występują w ofercie Schneider Electric Polska
Styczniki, czyli jak prosto załączyć silnik?
W kolejnym kroku po zabezpieczeniu napięciowym, należy zapewnić funkcje sterowania pracą układu. Do realizacji tej funkcji głównym elementem jest stycznik, który przy podaniu napięcia na jego elektromagnetyczną cewkę załącza główne tory urządzenia, pozwalając na przepływ prądu.
Dla aplikacji, które są proste i mało wymagające odpowiednio sprawdzą się styczniki z podstawowej gamy produktów, takiej jak seria Easy od Schneider Electric. Wyróżnia się doskonałym stosunkiem ceny do jakości wykonania. Jest to wysoce popularna seria wśród klientów dzięki dobrej dostępności cenowej w połączeniu z trwałością na poziomie 10 milionów cykli.
Przemysłowe środowisko pracy stycznika
Dla bardziej rozbudowanych aplikacji, które przekładają się na szereg wymagań elektrycznych i przemysłowych, aparaty muszą być w zgodzie z surowymi warunkami odnośnie trwałości oraz z opcją rozszerzenia funkcji przez akcesoria. W takiej sytuacji idealnie przygotowane są rozwiązania z serii Schneider Electric TeSys Deca. Ta gama styczników wyróżnia się mechaniczną żywotnością o 30 milionach cykli przy 60 cyklach na minutę stanowiąc długoletni, bezawaryjny element funkcyjny układu.
Dzięki cewce o charakterze niskoprądowym, styczniki są idealn do koordynacji z jednostkami PLC bez konieczności dobudowywania przekaźników. Zawarte w standardzie styki pomocnicze NO+NC oraz dodatkowe styki w formie opcjonalnych modułów są w formie lustrzanej, co gwarantuje, że sygnał styku zawsze będzie wskazywał na rzeczywisty stan aparatu nawet w przypadku sklejenia się torów głównych. Ta funkcjonalność pozwala na stosowanie rozwiązań TeSys Deca w aplikacjach bezpieczeństwa. Poprzez liczne certyfikaty oraz deklaracje zgodności dla tej rodziny produktów seria ta gwarantuje niezawodność i wiele lat pracy.
Aparaty monoblokowe dla bardziej zaawansowanych aplikacji
Przy planowaniu układów sterowania dla wielu silników, pojawiają się wyższe wymagania co do zabezpieczeń. W takich okolicznościach wartym rozważenia jest zastosowanie aparatów kombinowanych realizujących funkcje sterowania członem termicznym jednocześnie z funkcją zabezpieczenia przeciwzwarciowego.
Aparat kombinowany w formie monobloku umożliwia osiągnięcie tzw. pełnej koordynacji (brak obowiązku testowania i wymiany aparatu po wystąpieniu zwarcia). Precyzyjne działanie w połączeniu z odpornością na temperaturę otoczenia zapewnia w zabezpieczeniu wdrożenie elektronicznej nastawy zabezpieczenia termicznego. Monoblok oznacza też zachowanie większej przestrzeni i oszczędzenie czasu pracy podczas instalacji. W ofercie Schneider Electric dostępna jest gama układów hybrydowych TeSys Ultra, której podstawowa funkcja napędu może być rozszerzona o bogaty asortyment modułów dodatkowych do rozruchu silników dwukierunkowych.
Styczniki IIoT- rozruch bezpośredni w dobie Industry 4.0
TeSys™ Island jest najnowszą odsłoną aparatów umożliwiającą cyfrowe, inteligentne zarządzanie obciążeniem, transmisji danych do osiągnięcia wyższych poziomów wydajności silników i układów przemysłowych przy jednoczesnym zapewnieniu łatwiejszego sterowania. System wyróżnia wysoka trwałość i uniwersalność poprzez czołowe na rynku styczniki – TeSys Deca. System umożliwia precyzyjne rozpoznanie i klasyfikacje awarii napędu ( z rozróżnieniem na blokadę, przeciążenie, suchobieg itp.).
Wbudowany człon elektroniczny działa według nastaw cyfrowych. Wyspa stycznikowa ma możliwość komunikacji z układem automatyki przez protokoły EthernetIP, ModbusTCP, Profinet lub Profibus. Poprzez tę serię jest możliwa redukcja kosztów montażu i okablowania szafy (aż do 20%), kosztów składowych układu (ograniczenie potrzenych modułów I/O sterownika, przekaźników, mierników energii) oraz kosztów utrzymania dzięki sprawniejszej i pewniejszej diagnostyce źródła awarii i stanu systemu.