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Inhaltsverzeichnis
1. Was steckt hinter der C14-Technologie?
2. Eigensichere Motorstarter und Einsatz der Halbleitertechnik
3. Das Bedienkonzept des Motorstarters
4. Zusammenspiel mit dem CrossBoard
KEM Konstruktion: Herr Steinberger, was war der Grund für die Entwicklung dieser Geräte?
Philipp Steinberger (Wöhner): Mit dem Motus C14 realisieren wir das, was sich unsere Kunden für den Maschinen- und Anlagenbau der Zukunft wünschen: Platzersparnis, eine intuitive Bedienung, integrierte Kommunikations- und Messtechnik, einen sicherungslosen, wiedereinschaltbaren elektronischen Motorschutz sowie die intelligente Integration in zentrale oder dezentrale Anlagen. Die Entwicklung war sehr anspruchsvoll, aber sie ist der Beginn einer nachhaltigen Veränderung und Ausrichtung für die Zukunft – der Einzug von elektronischen Features in die Systemwelt von Wöhner.
Was steckt hinter der C14-Technologie?
KEM Konstruktion: Der Motorstarter basiert auf der C14-Technologie? Was genau steckt dahinter?
Steinberger: Unter der C14-Technologie verstehen wir bei Wöhner einen vollelektronischen Kurzschluss- und Überlastschutz mit integrierter Messtechnik. Die Technologie basiert auf modernen elektronischen Komponenten und schaltet defekte Abgänge im Mikrosekundenbereich ab. Mit den Geräten stellen wir ausführliche Messdaten zur Verfügung und haben außerdem eine leistungsfähige Kommunikation über IO-Link integriert. Zusätzlich haben wir ein innovatives Bedienkonzept entwickelt, das den Anwender sowohl bei der Inbetriebnahme unterstützt als ihm auch im Fehlerfall signalisiert, um welchen Fehler es sich handelt und wo er aufgetreten ist. Leuchten die LEDs auf der Oberseite des Geräts, betrifft es den Eingang, leuchten sie auf der Unterseite, betrifft es die Lastseite. Ist das ganze Gerät betroffen, leuchten alle LEDs. Auf dem Display erhält der Anwender weitergehende Informationen. So lautet der Hinweis im Kurzschlussfall beispielsweise: ‚Achtung, prüfe das Motorkabel‘.
KEM Konstruktion: Was ist ergänzend dazu die CrossLink-Technology?
Steinberger: Die CrossLink-Technology haben wir 2008 eingeführt. Damit haben wir eine Strukturierung der Sammelschiene erreicht. Sie ist in der Breite normiert, bietet einen Berührungsschutz bei Montage sowie Demontage der eigens entwickelten Komponenten, und mit Hilfe eines Adapters lassen sich viele weitere Standard-Geräte kontaktieren.
Mit dem CrossBoard sind wir noch einen Schritt weitergegangenen. Dieses Sammelschienensystem ‚out of the Box‘ stellt ein völlig autarkes System dar und bietet zusätzlich die werkzeuglose Steckbarkeit von Komponenten auf dem System. Man kann das CrossBoard einfach im Schaltschrank auf der Hutschiene aufrasten. Die Geräte werden auf dem CrossBoard mechanisch befestigt und elektrisch kontaktiert. So entsteht ein IEC-/UL-tauglicher Aufbau.
Eigensichere Motorstarter und Einsatz der Halbleitertechnik
KEM Konstruktion: Durch die C14-Technologie sind die Motorstarter eigensicher, was bedeutet in diesem Fall Eigensicherheit?
Steinberger: Wir definieren die Eigensicherheit wegen der Eigenschaft, dass die Geräte aufgrund der schnell schaltenden Elektronik einen Kurzschluss bereits im Mikrosekundenbereich erfassen und abschalten, sodass die Anfangsbelastung für Gerät und Leitungen extrem gering ist. Bei einer Sicherung, die im Millisekundenbereich auslöst, fließen kurzzeitig einige 1000 A. Beim Motus C14 fließen dagegen lediglich 80 bis 120 A. Daraus resultiert eine deutlich geringere Anlagen- und Bauteilbelastung. Der Motus C14 ist eigensicher gemäß Zuordnungsart 2. Tritt ein Kurzschluss auf, dann übt das Gerät keine Gefährdung nach außen auf und es bleibt nach Beseitigung des Fehlers voll funktionsfähig.
Bild: Wöhner
KEM Konstruktion: Viele Wettbewerber haben in der jüngsten Vergangenheit hybride Motorstarter vorgestellt, weshalb haben Sie auf den Relaiskontakt verzichtet?
Steinberger: Wöhner bietet bereits seit 2012 einen Motorstarter in Hybridtechnik an. Beim Motus C14 haben wir uns jedoch bewusst für die Halbleitertechnik entschieden. Ein Problem der Hybridtechnik besteht in der Parallelschaltung, denn auch ein Relais schaltet nur im Millisekundenbereich, mit einer Latenz, die sich kontinuierlich ändert. Hinzu kommt das Prellen der Relaiskontakte. Soll jedoch zuverlässig im Mikrosekundenbereich abgeschaltet werden, darf es keine parallelen Strompfade geben, die das gezielte Abschalten über den Halbleiter verhindern. Zum Einsatz kommen moderne MOSFETs auf Basis von Silizium-Carbid, die sich durch einen extrem geringen Innenwiderstand, eine geringe Verlustleistung im Nennbetrieb und ein äußerst schnelles Schaltverhalten auszeichnen.
KEM Konstruktion: Motus C14 unterstützt verschiedene Motorkennlinien? IE2, IE3 und IE4 – sind auch modernste IE5-Motoren möglich?
Steinberger: Der Fokus unserer Entwicklung lag auf den IE3- und IE4-Motoren. Gemäß geltender Vorschriften wie der TS 60034-30-2 ist der Betrieb von IE5-Motoren bisher nicht möglich. Wir entwickeln jedoch an weiteren Funktionalitäten wie dem Softstart, um dann auch die hocheffizienten IE5-Motoren schalten zu können.
Das Bedienkonzept des Motorstarters
KEM Konstruktion: Können Sie etwas zum Bedienkonzept sagen. Welche Vorgaben haben Sie bei der Entwicklung dieses Konzepts verfolgt? Welche Rolle spielen USB und IO-Link?
Steinberger: Alle Geräte bieten eine analoge Ansteuermöglichkeit, und die IO-Link-Schnittstelle ist standardmäßig an Bord. Das System ist als Plattform aufgebaut, mit IO-Link haben wir den Anfang gemacht. Weitere Feldbusse werden folgen. Über die Bus-Kommunikation lassen sich die Geräte parametrieren und betreiben. Die Geräte sind in der Lage, aussagefähige Messwerte über den Bus zur Verfügung zu stellen, so kann der Benutzer flexibel auf seine Daten zugreifen.
Mittels USB lassen sich interne Speicherfunktionen nutzen und Speicherinhalte abrufen. Es steht außerdem ein Konfigurationstool zur Verfügung, mit dem sich die Geräte parametrieren lassen. Wem also das Arbeiten mit dem Display zu unübersichtlich ist, der kann die Parametrierung mit diesem Software-Tool erledigen. So lassen sich beispielsweise auch vorkonfigurierte Standardfunktion auf verschiedene Geräte übertragen. Wir werden künftig auch Software-Updates anbieten, beispielsweise Funktionserweiterungen wie den Softstart, die sich per Software aktivieren und freischalten lassen.
Zusammenspiel mit dem CrossBoard
KEM Konstruktion: Wurde der Motorstarter für das CrossBoard entwickelt?
Steinberger: Generell sind alle Geräte, die wir entwickelt haben, in unseren Basissystemen einsetzbar. Mittels Adapter lassen sich die CrossBoard-Komponenten beispielsweise auch im System 185Power verwenden. Unsere Elektronik-Komponenten und die Schaltgeräte zeichnen sich durch eine spezielle Steckkontaktierung aus, sodass sie direkt oder mittels Adapter auf die Systeme gebracht werden können. Der Motus C14 ist aktuell direkt auf dem CrossBaord einsetzbar.
KEM Konstruktion: Welche Produkte sind nun für das CrossBoard verfügbar?
Steinberger: Das Programm an Komponenten für das CrossBoard ist über die Jahre gewachsen. Neben zwei verschiedenen Einspeisungen sind abgesicherte Adapter mit Sicherungen verfügbar, aber auch Adapter für elektromechanische Motorstarter. Unsere eigenen elektronischen Motorstarter sowie die Hybridschaltgeräte für große Leistungen sind einsetzbar. Wir bieten den schmalsten NH-Sicherungs-Lasttrennschalter mit 49,5 mm und 125 A. Mit der Einspeisung lassen sich zwei Systeme verbinden. So erfüllt dieser Modulbaukasten mehr als 85 % aller Aufgaben, die bei den typischen Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau anfallen. Das Konzept bietet viele Vorteile, der Schaltschrank ist klar strukturiert, aufgeräumt und modular. Die Technik erlaubt eine erhebliche Platz- und damit Kostenersparnis. Daneben spart die Technik den oft hohen Verdrahtungs- und Kontaktierungsaufwand. Sie erleichtert die Fehlersuche und sorgt für Sicherheit durch die werkzeuglose Montage und die berührungsgeschützte Demontage bei der Reparatur. Dabei ist die Direktmontage das Mittel der Wahl und ein Adapter ist immer ein Hilfsmittel. Doch eine Variante auf Geräteebene zu produzieren kostet mehr Geld als über einen Adapter ein Standardgerät zu nutzen. Mit den Adaptern lässt sich so eine Vielzahl von Standardgeräten nutzen.
KEM Konstruktion: Für welche Applikationen wurden die Geräte entwickelt?
Steinberger: Motus C14 bietet vielfältige Anwendungsbereiche. Steuerungen werden durch den elektronischen Motorstarter komfortabel und sicher. Er lässt sich als Direkt- und Softstarter für Motoren IE2, IE3 und IE4 einsetzen, z.B. für Lüfter, Rollenbahnen und Pumpen, sowie als Wende- und Softstarter für Motoren IE2, IE3 und IE4, z.B. für Schieber, Förderanlagen und komplexe Maschinen. Darüber hinaus eignet er sich für symmetrische, dreiphasige ohmsche Verbraucher, z.B. als Heizungssteller für Wasserbäder, Oberflächenbearbeitungen, Werkzeugheizungen und Heißkanalheizungen.
KEM Konstruktion: Wie viele Motorstarter lassen sich in einem System betreiben?
Steinberger: Es gibt keine logische Grenze für den Einsatz der Motorstarter auf dem CrossBoards, das aktuell auf 125 A ist, demnächst auf 160 A ausgelegt sein wird. Die meisten Motorstarter bewegen sich im 3- bis 4 kW-Bereich und benötigen deshalb weniger als 10 A. Damit ist es möglich, 10 bis 12 solcher Geräte auf einem System zu betreiben. An einem Beispiel aus der Prozessindustrie wird das deutlich: Dabei kommen 128 Motorstarter zum Einsatz und durch die Kompaktheit des Motus C14 konnte der Kunde zwei Schaltschränke einsparen. Der CrossBoard-Systembaukasten ermöglicht es, solche Anlagen äußerst effizient aufzubauen.
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