Elektronische Schutzschalter erhöhen die Verfügbarkeit von Maschinen Der transparente Stromkreis - wirautomatisierer

Elektronische Schutzschalter erhöhen die Verfügbarkeit von Maschinen

Der transparente Stromkreis

Schutzschalter Block
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Elektronische Schutzschalter sind ein fester Bestandteil moderner Automatisierungslösungen. Sie überwachen Stromkreise auf Überstrom und Kurzschluss, um angeschlossene Verbraucher und deren Zuleitungen zuverlässig zu schützen. Block bietet elektronisch arbeitende Schutzschalter, die jedoch erheblich mehr leisten können. Die Diagnosefähigkeit und das gezielte Fern-Schalten beliebiger Ausgangskanäle ermöglichen mehr Transparenz und erhöhen die Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen.
DER AUTOR Dipl.-Ing. (FH) Veit Brämer ist Leiter des Produktmanagements Elektronik bei Block Transformatoren-Elektronik GmbH in Verden
Das Familienunternehmen in Verden bietet dem Anwender mit seinen intelligenten Schutzschaltern den Vorteil, die Geräte kostengünstig über eine Zwei-Draht-Verbindung in die übergeordnete Steuerungsebene zu integrieren. Nur über jeweils einen digitalen Ein- und Ausgang eines I/O-Moduls können bis zu 8 Ausgangskanäle gezielt ein- oder ausgeschaltet werden sowie zeitgleich die aktuellen Betriebs- und Fehlerzustände jedes Stromkreises abgefragt werden. Das erhöht die Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen und schafft neue Möglichkeiten.
Der Datenaustausch wird von der Steuerung über nur eine Leitung bzw. einen digitalen Ausgang eines I/O-Moduls initiiert. An diesem Ausgang wird eine serielle Pulsfolge erzeugt, die je nach Performance der verwendeten Steuerung innerhalb von 1,2 bis 3,4 s übertragen ist. In diesen gesendeten Daten sind sämtliche Steuerbefehle an den Schutzschalter kodiert. So können im laufenden Betrieb mit bis zu 10 A abgesicherte Stromkreise gezielt ein- oder ausgeschaltet werden. Energieeffiziente Anwendungen sind ohne Zusatzkomponenten realisierbar, um beispielsweise temporär nicht benötigte Verbraucher auszuschalten. Zu diesem Zweck bisher verwendete Leistungsschütze und deren Ansteuerung können substituiert werden. Die Einzelkanalauswertung durch nur zwei Leitungen spart wertvollen Platz und I/O-Baugruppen im Schaltschrank, reduziert den Verdrahtungsaufwand und senkt die Kosten.
Diagnose gegen Anlagenstillstand
Über eine zweite Leitung stellt der Schutzschalter die Betriebs- und Fehlerzustände für jeden Ausgangskanal zur Verfügung. Die Steuerung kann diese Informationen weiterverarbeiten oder visualisieren. Übertragen werden je Ausgangskanal die aktuellen Betriebszustände (ein- oder ausgeschaltet) sowie die Fehlerzustände (ausgelöst oder Überstrom). Die Meldung Überstrom wird für jeden Stromkreis separat generiert, sobald für länger als eine Sekunde ein höherer Strom als der eingestellte Nennstrom fließt. Während der Inbetriebnahme können Rückschlüsse zum Auslastungsgrad der einzelnen Stromkreise gewonnen werden. Auch im laufenden Betrieb ist diese Information hilfreich. Der Verschleiß eines induktiven Verbrauchers kündigt sich oftmals durch eine erhöhte Stromaufnahme an. Durch einen zeitnahen Austausch kann einem kostspieligen Maschinenstillstand vorgebeugt werden.
Strom und Spannung auf einen Blick
Alle Schutzschalter in der Ausstattungsvariante Basic mit aktiver Strombegrenzung ermöglichen darüber hinaus eine erweiterte Diagnose. Die am Modul anliegende Eingangsspannung und der momentan fließende Strom jedes Ausgangskanals können zusätzlich zu den Betriebs- und Fehlerzuständen abgefragt werden. Die Steuerung initiiert eine entsprechend längere Pulsfolge für diese zusätzlichen Nutzdaten. Rückschlüsse zum Energiemanagement der Anlage oder zum Auslastungsgrad einzelner Stromkreise können so auf Knopfdruck gewonnen werden.
Der bei elektronischen Schutzschaltern sonst übliche Meldekontakt ist ebenfalls integriert. Über ihn lassen sich als Summenmeldung ausgelöste Stromkreise signalisieren. Um das Engineering zu erleichtern, stellt Block Funktionsbausteine für Step-7- sowie Codesys-Systeme kostenlos zur Verfügung.
Zwei Ausstattungen für unterschiedliche Anforderungen
Der Hersteller bietet mit den Baureihen Power Mini und Power Compact elektronische Schutzschalter in zwei Ausstattungen, die sich im Wesentlichen durch die verwendete Abschaltcharakteristik unterscheiden. Economy stellt die wirtschaftliche Alternative zu den klassischen Leitungsschutzschaltern dar. Diese elektronischen Lösungen mit sogenannter thermomagnetischer Kennlinie haben eine vergleichbare Auslösecharakteristik wie klassische Leitungsschutzschalter. Der Strom wird jedoch wesentlich genauer gemessen, sodass ein hoher Auslösestrom wie für die magnetische Schnellauslösung bei klassischen Leitungsschutzschaltern nicht notwendig ist. Diese Geräte stehen mit einstellbaren Nennströmen von 1 bis 6 A und 2 bis 10 A zur Verfügung. Für sensible Verbraucher eignen sich die Basic-Varianten mit integrierter Strombegrenzung, die zu einer selektiven Abschaltung des fehlerhaften Stromkreises ohne Rückwirkung auf übrige Kreise führen. Die aktive Strombegrenzung greift bei Überströmen ab dem 1,7-fachen Nennstrom und verhindert das Einbrechen der Versorgungsspannung bei Kurzschlüssen. Der Strombereich ist feiner abgestuft und erlaubt einstellbare Nennströme von 0,5 bis 6 A. Beide Ausstattungsvarianten sind mit jeweils 2, 4 oder 8 integrierten Ausgangskanälen erhältlich.
In der Praxis bewährt
In der Praxis besteht bei elektronisch arbeitenden Schutzschaltern die Herausforderung, auch Verbraucher mit hohen Anlaufströmen zuverlässig einschalten zu können. Die Block-Geräte können selbst bei ungünstigen Leitungswiderständen mehr als 50.000 µF an Kapazität je Ausgang laden und sicher einschalten.
Die bis zu 8 integrierten Ausgangskanäle werden sequentiell und lastabhängig zugeschaltet. Sobald der einstellte Auslösestrom eines Ausgangskanals unterschritten ist, wird der nächste zeitoptimiert zugeschaltet. Der Einschaltstrom der gesamten Anlage wird nivelliert, das Netzteil muss nicht überdimensioniert werden. Die Schutzschalter eignen sich auch für induktive Verbraucher wie DC-Motoren, Bremsen oder Magnetventile. ge

INFO-TIPP
Die hohe Vibrationsfestigkeit der Schutzschalter wird durch die Zulassung nach Germanischen Lloyd bestätigt. Zusätzlich sind die Geräte nach der UL 508 sowie nach der international anerkannten Zulassung UL 2367 als Solid State Overcurrent Protector zertifiziert, sodass die Sicherheit in Maschinen und Anlagen weltweit gewährleistet werden kann:

PRAXIS PLUS
Die Anordnung der Anschluss- und Bedienelemente ist übersichtlich, die Bedienung einfach und intuitiv. Beliebige Ausgangskanäle lassen sich auch manuell ein- und ausschalten, was die Inbetriebnahme oder gezielte Fehlersuche im Servicefall erleichtert. Der Auslösestrom ist für jeden Ausgangskanal mit einem von vorn bedienbaren Stromwahlschalter stufig einstellbar. Die kompakte Bauweise von nur 5,25 mm pro Ausgang beim 8-kanaligen Modul ermöglicht eine erhebliche Platzersparnis auf der Normschiene. Die Schutzschalter sind mit moderner Push-In-Anschlusstechnik ausgestattet.
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