Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Motorové spouštěče Sirius z produkce Siemens

číslo 6/2005

Motorové spouštěče Sirius z produkce Siemens

Ing. Zdeněk Bekr,
Siemens, s. r. o.

Třífázový motor je v současné době základní jednotkou pohonů. Jeho spouštění v průmyslových technologiích je již rutinní záležitostí. Spouštěče modulárního systému Sirius z produkce společnosti Siemens poskytují nové možnosti nejen při návrhu, projektování a montáži, ale také při provozu a údržbě – počínaje jednoduchým přímým nebo reverzačním spouštěním, přes rozběh hvězda-trojúhelník či spouštění softstartérem a konče motorovými spouštěči komunikujícími po průmyslových sítích Profibus-DP nebo AS-Interface. Pod pojmem spouštěč se rozumí kombinace všech spínacích prostředků nezbytných k zajištění spouštění, trvalého chodu a vypnutí motoru, včetně vhodné ochrany motoru a přidružených obvodů proti přetížení.

Tradiční přímé spouštěče

Tradičním řešením jsou motorové vývody pro přímé a reverzační spouštění skládající se z jističe, který motor chrání proti přetížení a zkratu (vývod bez pojistek), a ze stykače nebo stykačů, potřebných k provoznímu spouštění motoru. Siemens nabízí také tzv. pojistkové motorové vývody, které tvoří stykač ke spouštění a nadproudové tepelné nebo elektronické relé, jež motor chrání proti přetížení. Ochranu před zkratem v tomto případě zajišťují předřazené pojistky. Charakteristickou vlastností přímých spouštěčů je „přímé“ připojení pracovního napětí k motoru v okamžiku rozběhu. Důsledkem toho je velký záběrný proud a moment motoru. Záběrný proud je možné omezit použitím spouštěčů hvězda-trojúhelník nebo softstartérů.

Obr. 1. Kompaktní motorový spouštěč 3RA1, montáž na lištu
Obr. 2. Kompaktní motorový spouštěč 3RA1, montáž na přípojnicový rozvod
Obr. 5. Kompaktní motorový vývod 3RA7 s vestavěným bezpečnostním modulem

Obr. 1. Obr. 2. Obr. 5.

Konstrukce

Kompaktní motorové vývody Sirius 3RA1 pro motory do 45 kW jsou vhodné pro přímé i reverzační spouštění motorů. K dispozici je kompletní sestava od výrobce k upevnění na montážní lištu (obr. 1), šrouby na panel nebo na přípojnicový rozvod s roztečí 40 nebo 60 mm (obr. 2). Stačí připojit napájecí síť a motor a je možné zahájit spouštění. Vývody mohou být sestaveny také uživatelem ze standardních jističů a stykačů s využitím standardního příslušenství modulárního systému Sirius (obr. 3). Uvedené prvky jsou k dostání také jako náhradní díly. Typová řada 3RA1 splňuje požadavky kladenené na typ koordinace 2 ve smyslu ČSN EN 60 947-4-1, tzn. že spouštěč spolehlivě vypne zkratový proud do 50 kA (u některých provedení do 100 kA), aniž by vzniklo nebezpečí pro obsluhu nebo instalaci, a je schopen další činnosti. Připouští se riziko kontaktního svaru stykače.

Obr. 3.

Obr. 3. Sestava kompaktního motorového spouštěče 3RA1

Kompaktní motorové vývody Sirius 3RA5 (obr. 4) pro motory do 7,5 kW jsou určeny pro připojení k průmyslové sběrnici AS-Interface. Konstrukce je stejná jako u typové řady 3RA1, pod stykačem je navíc upevněno rozhraní AS-Interface. V tomto případě jsou splněny požadavky na typ koordinace 1. Spouštěč opět spolehlivě vypne zkratový proud do 50 kA, stykač však nemusí být schopen další činnosti.

Kompaktní motorové vývody Sirius 3RA7 (obr. 5) vycházejí z konstrukce typové řady 3RA1. Jejich předností je snadná integrace funkční bezpečnosti ve smyslu ustanovení norem ČSN EN 60204-1, ČSN ISO 12100 a ČSN EN 61508. K vestavěnému bezpečnostnímu modulu lze připojit přístroje snímající požadavek bezpečnostní funkci, jako např. vypínače nouzového zastavení, koncové spínače monitorující polohu ochranných krytů nebo světelné clony a závory vyhodnocující vniknutí do nebezpečných míst stroje.

Napájecí systém Sirius

Řešení pro napájení a rozvod energie k několika jističům nebo motorovým vývodům do 11 kW nabízí napájecí systém Sirius (obr. 6) především při bezšroubovém připojení jističů a stykačů pružinovými svorkami. Modulární konstrukce napájecího systému dovoluje připojit libovolný počet jističů, přičemž součet dílčích proudů jednotlivých jističů může být až 63 A. Umístění napájecího modulu vpravo nebo vlevo umožňuje optimální uspořádání v rozváděči. Napájecí systém se vyznačuje krátkou dobou montáže, kompaktní konstrukcí, která šetří místo v rozváděči, a připojením, jež odolává chvění a nevyžaduje údržbu. Přestože je systém určen především pro jističe a stykače s pružinovými svorkami do 12 A, lze ho využít rovněž pro přehledné napájení přístrojů s konvenčním šroubovým připojením do 25 A. Odchozí napájecí svorkovnice usnadňuje připojení např. instalačních jističů, časových, monitorovacích nebo vazebních relé a jejich fyzickou integraci do napájecího systému Sirius.

Obr. 4. Kompaktní motorový spouštěč 3RA5, připojení k AS-Interface
Obr. 6. Napájecí systém Sirius pro montáž, připojení a napájení několika motorových vývodů
Obr. 7. Motorové spouštěče ve skříňkách s krytím IP65

Obr. 4. Obr. 6. Obr. 7.

Spouštěče ve skříňkách

Přímý spouštěč pro motory do 22 kW, popř. reverzační spouštěč do 5,5 kW, je umístěn v plastové skříňce s tlačítky pro zapínání a vypínání, která je odolná proti vniknutí prachu a stříkající vody (obr. 7). Tyto spouštěče jsou určeny pro pohodlné spouštění v místě montáže motoru. Spouštěč se skládá ze stykače, popř. stykačové kombinace pro reverzaci, a tepelného nebo elektronického nadproudového relé.

Softstartéry

Přímé spouštění motorů nebo spouštění hvězda-trojúhelník nejsou vždy tím nejlepším řešením. Běžným jevem při tomto způsobu spouštění jsou velké záběrné proudy, značné mechanické rázy a poklesy napětí v síti. Nápravu zde mohou zajistit softstartéry Sirius. Je tomu tak proto, že řídí napájecí napětí na svorkách motoru plynule a bez skokové změny. Motor se tudíž rozbíhá šetrně a plynule; to má příznivý vliv na životnost zařízení. Softstartéry např. odstraňují tlakové rázy vodního sloupce při zastavování čerpadel, zajišťují plynulý rozběh dopravníků, zmenšují záběrný proud pily nebo míchadla a odstraňují pokles napětí v síti při rozběhu pohonu. Kromě toho omezují jeho mechanické zatížení a šetří tak celý systém pohonu stroje. Díky nastavitelnému omezení záběrného proudu motoru může provozovatel dodržet maximální hodnotu proudu odebíraného ze sítě při spouštění spotřebičů, kterou sledují rozvodné energetické závody, aby snížily zatížení sítě.

Obr. 8.

Obr. 8. Softsartéry 3RW30 pro rozběh motorů do 45 kW řízené ve dvou fázích

Konstrukce

Pro pozvolné spouštění válečkových dopravníků, kompresorů a ventilátorů s motory do 55 kW je vhodné použít softstartéry typových řad 3RW30 a 3RW31 (obr. 8) s řízením ve dvou fázích a s vestavěnými překlenovacími kontakty (by-pass). Externí překlenovací stykač snižující ztrátový výkon tyristorů po ukončení rozběhu tedy není nutný. Sofstartér 3RW30/31 je součástí modulárního systému Sirius, a proto je s ním možné jednoduše realizovat kompaktní bezpojistkové motorové vývody (obr. 9), v nichž jistič Sirius 3RV1 chrání motor proti přetížení i zkratu. Stejně tak je možná montáž nadproudového relé (ochrana motoru proti přetížení) na softstartér 3RW30 – ochrana motoru i polovodičů softstartéru proti zkratu je řešena pojistkami Sitor. Větší četnosti spouštění lze dosáhnout např. s ventilátorem, který lze k softstartéru snadno dodatečně připevnit.

Pro aplikace s motory od 75 do 250 kW nabízí Siemens novou typovou řadu softstartérů Sirius 3RW40 (obr. 10), špičku mezi standardními softstartéry. Nejnovější způsob řízení ve dvou fázích je použitelný pro motory s výkonem do 250 kW při napětí 400 V; znatelně spoří pořizovací náklady. Tyto softstartéry jsou díky mimořádně kompaktní konstrukci nejmenšími produkty na trhu v uvedeném výkonovém rozsahu. Co se týče velikosti a připojování, softstartéry 3RW40 jsou opět součástí modulárního systému Sirius. Jejich tvar a rozměry odpovídají tvaru a velikosti stykačů Sirius 3RT. Pro výkony od 75 do 250 kW stačí pouze tři konstrukční velikosti. Náhrada stávajících spouštěčů hvězda-trojúhelník softstartérem 3RW40 je proto snadná a ušetří se 50 % místa v rozváděči. Obdobně jako přístroje řady 3RW30/31 mají vestavěny překlenovací kontakty. Kromě toho jsou vybaveny ochranou motoru proti přetížení. Protože není zapotřebí externí nadproudové relé, šetří se opět místo v rozváděči a zkracuje se doba montáže. Výsledkem je přehledné uspořádání rozváděče a snížení nákladů.

Obr. 9.

Obr. 9. Bezpojistkový motorový vývod se softstartérem, připojení k AS-Interface

Komfortní variantou softstartéru pro náročné aplikace je typ Sirius 3RW44 (obr. 11) s regulací točivého momentu, který řídí rozběh pohonů od 15 do 710 kW při napětí 400 V ve standardním zapojení, popř. do 1 200 kW v zapojení „uvnitř trojúhelníku“. Uvádění do provozu a nastavování parametrů zjednodušuje nabídka funkcí na grafickém podsvíceném displeji (LCD) a čtyři ovládací tlačítka. Na displeji lze zobrazovat nejen měřené a provozní hodnoty, ale i výstražná a poruchová hlášení. Uvedené údaje mohou být pomocí ovládacího modulu s LCD dostupné na dveřích rozváděče. Na rozdíl od jednodušší varianty 3RW40 je model 3RW44 vybaven termistorovou ochranou motoru a funkcí brzdění stejnosměrným proudem. Na přání zákazníka může být osazen komunikačním rozhraním Profibus-DP.

Spouštěče schopné komunikace

Spouštěče ET 200S
V oblasti decentrálního spouštění pohonů nabízí Siemens motorové spouštěče ET 200S (obr. 12) s krytím IP20 pro montáž do rozváděče a se všemi výhodami komunikace v průmyslové síti Profibus-DP. Stanice Simatic ET 200S se skládá z komunikačního rozhraní, napájecích, vstupních i výstupních modulů a motorových spouštěčů pro přímé a reverzační spouštění do 7,5 kW. Jednotlivé části stanice jsou upevněny v montážních modulech, v nichž jsou integrovány interní sběrnice pro přenos dat a napájecí energie pro pohony. Sestavováním montážních modulů do řady těsně vedle sebe se automaticky vytvářejí již zmíněné interní sběrnice, které usnadňují montáž a dovolují výměnu za provozu a pod napětím. Propojování kabelovými svazky je omezeno na minimum, je nutné pouze pro připojení hlavního obvodu spouštěče a lokálních senzorů a akčních členů. Předností tohoto systému je úspora místa v rozváděči, jeho přehledné uspořádání, úspora času a materiálu při propojování a integrace funkční bezpečnosti.

Obr. 10. Nová řada softstartérů 3RW40 od 75 do 250 kW řízená ve dvou fázích
Obr. 11. Nová řada softstartérů 3RW44 od 15 do 250 kW s regulací točivého momentu, termistorovou ochranou motoru a s rozhraním pro připojení ke sběrnici Profibus
Obr. 14. Spouštěče Ecofast – decentrální řešení pro technologie bez rozváděčů

Obr. 10. Obr. 11. Obr. 14.

Kompaktní spouštěč pro AS-Interface
Jde o kompletně propojený přímý nebo reverzační spouštěč s krytím IP65, jenž je připraven pro připojení napájecí sítě a třífázového spotřebiče, s pracovním napětím 400 nebo 500 V (obr. 13). Tento spouštěč je určen pro montáž v technologii v blízkosti spouštěného pohonu. Elektromechanická varianta je vhodná pro pohony do 5,5 kW, elektronická do 2,2 kW. Ochrana proti přetížení a zkratu je přístupná pod otevíratelnou průhlednou krytkou, kterou lze zaplombovat. Tři konektory jsou zapotřebí k snadnému a rychlému připojení napájecí sítě, motoru a k napájení dalšího spouštěče. Jsou-li spouštěče umístěny blízko sebe, lze využít propojovací kabely zakončené příslušnými konektory. Maximální počet takto napájených spouštěčů je dán součtem proudů jednotlivých pohonů, který při průřezu 4 mm2 může být maximálně 35 A. Spouštění je řízeno po sběrnici AS-Interface, signál o stavu spouštěče je generován pomocnými kontakty stykače a jističe. Samozřejmostí je realizace bezpečnostních funkcí, možná i dodatečně, instalací tzv. bezpečnostního monitoru a připojením přístrojů snímajících požadavek na bezpečnostní funkci.

Obr. 12.

Obr. 12. Decentrální spouštěče ET 200S s rozhraním pro připojení ke sběrnici Profibus a se snadnou integraci funkční bezpečnosti

Elektromechanický spouštěč se skládá z jističe a stykače, popř. stykačů Sirius. Předností je bezpečné galvanické oddělení při vypnutí, zaručená ochrana proti zkratu do 50 kA (typ koordinace 1) a řízení stejnosměrných zátěží. Elektronická varianta je tvořena polovodičovým spínačem a elektronickou ochranou proti přetížení. Výhodami v tomto případě jsou větší rozsah nastavení pracovního proudu ochrany (pouze dvě varianty pro výkon do 2,2 kW), polovodičový spínač nepodléhající mechanickému opotřebení, nouzový provozní režim při přetížení a dálkový reset po přetížení prostřednictvím sběrnice AS-Interface.

Obě varianty kompaktního spouštěče mohou být vybaveny kontaktem pro řízení elektrické brzdy motoru. Ruční ovládací modul umožňuje autonomní obsluhu pohonu v technologii, ať už jde o záměrný ruční zásah do automatizovaného provozu, nouzový režim (např. při výpadku řídicího systému či sběrnice AS-Interface) nebo o uvádění do provozu.

Uživatel má k dispozici dva vstupy (jeden konektor M12) pro připojení lokálních senzorů, např. světelných snímačů signalizujících znečištění. Pomocí tzv. T-adaptéru je možné dva vstupy fyzicky rozdělit na dva konektory M12; to zmenšuje počet adres účastníků (slave) připojených ke sběrnici a umožňuje realizaci logických funkcí bez dodatečných nákladů.

Obr. 13.

Obr. 13. Kompaktní spouštěč s krytím IP65 pro připojení k AS-Interface

Spouštěče Ecofast
Patří do skupiny decentrálních spouštěčů, které spotřebič spínají a chrání přímo v technologii (obr. 14). Jsou konstruovány především pro řízení motorů prostřednictvím průmyslových sítí Profibus-DP nebo AS-Interface a mohou být instalovány v blízkosti motoru nebo přímo na motoru. Kromě přímého a reverzačního spouštění do 4 kW je k dispozici softstartér do 5,5 kW a frekvenční měnič. Na přání zákazníka je také možné zabudovat kontakt pro řízení elektrické brzdy motoru. Systém Ecofast (Energy and Communication Field Installation System) nejsou jen motorové spouštěče, ale systémové decentrální řešení pro technologie bez rozváděčů. Ecofast představuje moderní trend ve výbavě elektrických strojů a zařízení automatizačními systémy, spínací technikou a pohony. Charakteristickými rysy jsou rozsáhlá decentralizace a modularita instalace a komplexní diagnostické funkce.

Závěr

Tradiční spouštění motorů může být sice cenově dostupnější, ale kromě jednoduché dvoustavové (binární) signalizace zapnuto-vypnuto neposkytuje uživateli a provozovateli žádné další údaje o provozu pohonu. Použitím vhodného příslušenství je však možné zkrátit dobu montáže a snížit náklady na zapojování. Rozváděč tak může být přehlednější, menší a levnější. Motorové spouštěče, komunikující po sběrnici AS-Interface nebo Profibus-DP, navíc využívají především diagnostické funkce zmíněných průmyslových sítí, zjednodušují projektování (konfigurační software), montáž a uvádění do provozu. Uplatní se např. v automobilovém, chemickém, cementářském a metalurgickém průmyslu nebo v technologiích s nepřetržitou provozní pohotovostí. Jejich výhodou je také snadná integrace bezpečnostních funkcí.

Siemens s. r. o.
divize Automatizace a pohony
Evropská 33a
160 00 Praha 6
tel.: 233 032 444
http://www.siemens.cz/ad