Noch vor etwa einem Dutzend Jahren wurden zum Schutz von Personen und Geräten in elektrischen Verteilungssystemen und zum Motorschutz ausschließlich Sicherungseinsätze verwendet. Ihre Grundfunktion war der Schutz vor Überströmen, also Kurzschlüssen und Überlastungen. Im Laufe der Zeit entstanden die ersten automatischen Schalter. Diese Geräte haben definitiv mehr Vorteile als Sicherungslösungen.
Im Falle einer industriellen Verarbeitungslinie ist der Motorschutz von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Produktivität und die Minimierung von Ausfallzeiten. Da die Kosten für Sicherungseinsätze deutlich geringer sind als für Motorschutzschalter, wurden früher häufiger Sicherungslasttrennschalter eingebaut. Heutzutage sind Motorschalter technologisch weiterentwickelt und ihre Preise sind gesunken, während gleichzeitig eine hohe Wettbewerbsfähigkeit erhalten bleibt. Dadurch sind die Kosten des Leistungsschalters im Vergleich zu den Einsparungen, die sich aus der Minimierung von Verlusten während der Ausfallzeit der Leitung ergeben, unverhältnismäßig niedrig.
Der folgende Vergleich moderner Motorschutzschalter mit Sicherungslösungen zeigt, wie sie Maschinenherstellern und Arbeitern dabei helfen können, den Betrieb aufrechtzuerhalten, die Sicherheit und Betriebszuverlässigkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Kosten zu senken.
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Höchste Leistung von Motorschaltern
Mit der Zeit kann sich die Leistung eines Sicherungseinsatzes verschlechtern und unter den Nennbetriebsbedingungen des Geräts sogar zum Durchbrennen führen. Da es keine Möglichkeit gibt, eine Sicherung zu testen, ist es unmöglich, die genaue Strommenge zu kennen, die zum Durchbrennen der Sicherung führt. Dies ist bei Leistungsschaltern nicht der Fall, die während der Produktion getestet werden und möglicherweise während des Betriebs erneut getestet werden. Dadurch bieten diese Geräte höchste Effizienz.
Erhöhte Arbeitssicherheit durch Motorschalter
Während des Austauschs oder der Wartung können freiliegende Kontakte in Sicherungen zu Stromschlägen für technisches Personal führen. Wenn die Geräte nur einen Sicherungssockel anstelle eines Sicherungsschalters verwenden, ist die Gefahr eines Stromschlags ebenso hoch. Natürlich ist es möglich, die Spannung mit einem Schalter/Trennschalter vor der Sicherung zu unterbrechen, wenn eine solche Lösung in der Systemarchitektur vorgesehen ist. Andernfalls müssen die übrigen Geräte vom Hauptstromkreis getrennt werden. Dies wiederum verursacht sowohl Geräteausfallzeiten als auch die daraus resultierenden Kosten.
Eine der häufigsten Brandursachen ist der Austausch einer Sicherung durch ein falsches Modell oder eine falsche Sicherung. Es kommt sogar vor, dass eine beschädigte Sicherung durch ein normales Kabel ersetzt wird. Durch den Einsatz von Leistungsschaltern können Sie solche Fehler vermeiden. Nach Prüfung der Ursache für die Spannungsfreigabe im Stromkreis kann das Gerät neu gestartet werden. Der Austausch von Sicherungen nimmt nicht nur mehr Zeit in Anspruch als das bloße Wiederanschließen eines Schutzschalters, sondern erhöht auch das Risiko eines Stromschlags bei Wartungsarbeiten. Leistungsschalter tragen dazu bei, Ausfallzeiten zu minimieren und die Sicherheit des Personals zu erhöhen.
Leistungsschalter – erweiterter Motorschutz
Das Ausschaltvermögen eines Leistungsschalters kann deutlich größer sein als das gleichwertiger Sicherungen (bis zu 150 kA). Bei Überlastung des Stromkreises kann der Leistungsschalter bis zu ca. 1000-mal schneller arbeiten als der Sicherungseinsatz. Einige Leistungsschalter bieten eine einzigartige Kurzschlussstrombegrenzung, die bisher nur Sicherungen vorbehalten war. All dies sorgt für zuverlässigen Schutz, reduziert die Alterung und verlängert die Lebensdauer des Geräts.
Bitte beachten Sie, dass bei dreiphasigen Geräten die Sicherung oft nur in einem der drei Sicherungseinsätze durchbrennt. Dadurch wird der Motor gezwungen, auf den verbleibenden zwei Phasen weiterzuarbeiten, was dazu führt, dass der Motor überlastet läuft. Bei einem Leistungsschalter ist ein ähnliches Phänomen nicht möglich. Das Gerät unterbricht immer alle drei Phasen gleichzeitig. Darüber hinaus lösen industrielle Motorschalter gemäß VDE 0660 Teil 102 bei Stromausfall in einer der Phasen aus. Der Motorstrom wird in diesem Fall auf zwei Stromkreise des Leistungsschalters verteilt drei und wird bei ihnen viel höher sein. Die resultierende Asymmetrie führt dazu, dass die Freigabe aktiviert wird. Sicherungslösungen haben diese Funktion nicht.
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Kosteneinsparungen in der Industrie
Die Kosten für einen einzelnen Sicherungseinsatz sind viel geringer als die Kosten für einen Leistungsschalter. Betrachtet man jedoch die Gesamtkosten der Installation, müssen noch weitere Kosten berücksichtigt werden:
- Für einen dreiphasigen Stromkreis werden drei Sicherungseinsätze benötigt, und jeder dieser Sätze sollte mindestens die Kosten eines Sockels oder eines teureren Sicherungstrenners enthalten.
- Im Gegensatz zu Leistungsschaltern verfügen Sicherungen nicht über eine eingebaute Schaltleistung. Daher ist es notwendig, einen Lasttrennschalter hinzuzufügen, bevor: ein Sicherungssockel oder die Verwendung eines Sicherungstrennschalters,
- Wenn eine der drei Sicherungen durchbrennt, ersetzen Sie alle drei. Hierzu ist ein Vorrat an Ersatz-Sicherungseinsätzen erforderlich.
Addiert man diese Kosten, können die Gesamtkosten für den Einsatz von Sicherungseinsätzen höher sein als die eines Leistungsschalters.
Größere Funktionalität von Motorschaltern
Einer der wichtigsten Vorteile von Motorschaltern ist die Möglichkeit, diese um zusätzliche Funktionen zu erweitern. Zum Beispiel eingebauter Schutz gegen Erdschlüsse. Motorschalter können aufgrund ihrer im Vergleich zu Sicherungslösungen kompakten Größe mit einer Vielzahl nützlicher Zubehörteile erweitert werden, darunter:
- Hilfskontakte zur Anzeige der Geräteposition (EIN/AUS),
- Auslöseanzeigen (zeigen die Ursache an – Kurzschluss/Überlastung),
- Verbindungsbrücken zur Beschleunigung der Montagearbeiten,
- spezielle Servicegriffe, die mit einem Vorhängeschloss abschließbar sind,
- Außengriffe für die Fassade etc.
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Modernste Motorschalter ermöglichen die Fernsteuerung des Geräts, die Messung von Nennströmen, Leistung und Energie sowie die Netzwerkkommunikation über verschiedene Modbus/SmartWire/Profibus-Schnittstellen. Dadurch werden Motorschalter zu IoT-Geräten und können Teil des Industrie 4.0-Systems sein.
Motorschalter von Eaton
Eaton ist ein führender Hersteller von Motorschaltern. Das Angebot dieser Geräte lässt sich nach Nennströmen und Auslösearten und damit nach Funktionalität unterteilen.
PKZ-Motorschalter
Bis 65A sind PKZ-Motorschutzschalter in 3 Serien erhältlich:
- ausgestattet mit einem PKZM0-Drehknopf bis 32A, mit sehr hoher Kurzschlussfestigkeit Icu = 150kA/400VAC,
- PKZM4 – entspricht PKZM0 bis 65A,
- in der Ausführung mit PKZM01-Tastern bis 25A.
Alle oben genannten Serien sind mit thermomagnetischen Auslösern ausgestattet, also mit einem Überlast- und Kurzschlusselement. Diese Geräte arbeiten in der 10A-Auslöseklasse, d.h. z.B. beim 6-fachen Nennstrom, der beim Anlauf auftritt, „halten“ sie den Strom für 10 Sekunden ohne automatische Abschaltung und arbeiten gleichzeitig korrekt unter dem Nennstrom Betriebsbedingungen des Motors. Das Zubehör ist für alle Serien gleich, was zur Minimierung des Lagerbestands beiträgt.
Das beliebteste Zubehör für PKZM-Geräte ist:
- NHI-E vordere und NHI-seitige Hilfskontakte,
- Spannungsauslöser: Shunt A-PKZ0 und Unterspannungsauslöser U-PKZ0,
- AK-PKZ0-Servicegriff mit der Möglichkeit, in der AUS-Position mit einem Vorhängeschloss zu verriegeln,
- BK25/3-Stromversorgungsblock und B3.0-…-Montagebrücken zur schnellen Stromverteilung.
PKE-Motorschalter
Bis zu 65 A für schwierigere und anspruchsvollere Anwendungen, z. B. für Motoren mit schweren Starts und für höhere Kundenanforderungen, sind elektronische Motorschalter von PKE vorgesehen.
Diese Schalter gibt es in 2 Versionen:
- fortgeschritten, mit der Möglichkeit der Netzwerkkommunikation,
- Standard, ohne diese Möglichkeit.
Der gesamte Strombereich von 0,3A bis 65A wird durch 8 Geräte abgedeckt: 3 Sockel: 12A, 32A, 65A und 5 Trigger (statt 28 Geräten in der PKZ-Serie). Der Vorteil dieser Lösung besteht in der Möglichkeit, sie für Motoren unterschiedlicher Leistung einzusetzen, ohne große Lagerbestände anlegen zu müssen. Das Gerät verfügt außerdem über einen zweiten Drehknopf, mit dem Sie die Triggerklasse von 5 bis 20 einstellen können.
Die erweiterte Version mit Kommunikation ermöglicht Ihnen:
- Auslesen des aktuellen Motorstroms (ohne Zusatzgeräte),
- Auslesen von Informationen über die Einstellungen des Überlastelements Ir und der Triggerklasse,
- Möglichkeit, die oben genannten Einstellungen aus der Ferne zu ändern,
- Vorhersage der Auslösung des Thermoschutzes anhand des mathematischen Modells des Motors (Informationen über den Auslösezeitpunkt bei Motorüberlastung),
- Speichern und Archivieren von Informationen über Schalt- und Statusinformationen des Geräts (ohne zusätzliche Kontakte) sowie seiner Freigaben und Quellen dieser Freigaben (ohne AGM), was eine schnelle Diagnose ermöglicht.
Motorschalter NZM… - MX…
Für höhere Ströme bis 1400A bietet Eaton eine Reihe elektronischer Motorschalter NZM... - MX… (PXR20) und digitale NZM... - PMX... (PXR25) an.
Charakteristische Merkmale dieser Serie:
- Elektronischer Schutzblock PXR20, der eine breite Anpassung der Nennströme ermöglicht. Das 140-A-Modell verfügt beispielsweise über eine Regelung von Ir=0,4xIn im Bereich von 56 bis 140 A.
- Möglichkeit zur Anpassung der Triggerklasse durch Anpassung der Tr-Zeit (Verzögerung beim Start),
- Möglichkeiten zur Einstellung des unverzögerten Kurzschlusselements, z.B. 2 – 12 * In,
- thermische Gedächtnisfunktion, die verhindert, dass sich der Motor aufgrund von Überlastung einschaltet,
- PXR20/25 verfügt über eine vollständige Diagnose über den Micro-USB-Anschluss und die PXPM-Software mit der Möglichkeit, Auslösewerte und Informationen über die Auslösequelle zu speichern.
- Kommunikation, z.B.: Modbus RTU,
- Möglichkeit zum Einbau eines programmierbaren Relaismoduls, z. B. zum Lastabwurf bei Überschreiten der angenommenen Nennstromschwelle,
- Der digitale Schutzblock PXR25 für den Motorschutz verfügt über eine Standardanzeige und die Möglichkeit, Strom, Spannung, Energie usw. zu messen.
- PXR25 verfügt über eine Funktion, die den Status des Geräts ausliest und bei der Durchführung und Planung von Wartungsarbeiten hilft.