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Sicher im Rogowski-Gürtel

Schütze und elektronische Relais für Motorschutzsysteme
Sicher im Rogowski-Gürtel

Heutzutage werden immer mehr Motoren verwendet, die nicht in die Reihe der Normleistungen einzugliedern sind. Daher gewinnt die Klassifizierung nach der Stromstärke zunehmend an Bedeutung. Dem trägt nun ein Hersteller Rechnung, indem er seine neue Schützreihe mit der Angabe des Bemessungsbetriebsstromes im Typennamen kennzeichnet.

Die Autorin Dipl.-Ing. Claudia Pawlowski ist Mitarbeiterin der Klöckner-Moeller GmbH, Bonn

Neue Schütze für große Leistungen der Serie DIL M und das elektronische Motorschutzrelais ZEV werden von Klöckner-Moeller auf den Markt gebracht. Neu sind die elektronische Meßwerterfassung und der vergrößerte Anwendungsbereich.
Schützantrieb nun elektronisch
Die Bemessungsbetriebsspannung der Schützreihe liegt einheitlich bei 1000 V. Bei Betriebsströmen von 185 bis 820 A decken sie den gesamten Normmotorbereich von 90 bis 450 kW ab.
Die Antriebe der neuen Schützreihe werden elektronisch unterstützt. Die Geräte lassen sich über drei verschiedene Arten ansteuern: konventionell direkt aus dem Netz, aus einer SPS oder leistungsarm mittels eines Befehlsgerätes. Zusätzliche Geräte wie Verstärkerbausteine oder Koppelschütze werden damit eingespart.
Durch die Elektronik im Antrieb wurde die Kontaktgeschwindigkeit der Schütze optimiert und eine enorme Reduzierung der Leistungsaufnahme erzielt. Damit kann ein kleinerer Steuertransformator verwendet werden. Als Weltmarktgeräte werden Leistungsschütze in verschiedenen Ländern mit unterschiedlichen Netzen eingesetzt.
Dafür müssen die Antriebe mit vielen verschiedenen Spannungen ansteuerbar sein. Bei der bisherigen Schützreihe mußte der Anwender aus über 20 verschiedenen Spulen wählen.
Mit dem elektronischen Antrieb wurden die Varianten auf vier Spulen reduziert, um den Bereich zwischen 24 V und 600 V abzudecken.
Im Vakuum schalten
Bei der neuen Schützreihe werden Vakuumröhren zum Schalten der großen Leistungen eingesetzt.
Diese mittlerweile auch in der Niederspannungstechnik bewährte Technologie findet ihren Einsatz nun im gesamten Bereich von 580 bis 820 A. Im Vakuum kann der Lichtbogen sich nicht so ausbilden, wie das bei in Luft schaltenden Kontakten durch die ionisierten Gase der Fall ist. Durch den geringeren Energiegehalt des Lichtbogens, wird der Kontaktverschleiß wesentlich verringert.
Um unzulässig hohe Schalt-überspannungen zu verhindern und angeschlossene Verbraucher zu schützen, sind Schutzbeschaltungen in den Lastkreis integriert. Mit dem Einsatz von Vakuumröhren wurde das Schaltgerätevolumen verringert.
Neue Technologien im Motorschutz
Durch ein erstmals für den Motorschutz eingesetztes Prinzip wird mit dem neuen elektronischen Motorschutzrelais ZEV mehr Funktionalität bei gleichzeitig drastischer Volumenreduzierung realisiert. Bei diesem Prinzip handelt es sich um den aus der elektrischen Meßtechnik bekannten Rogowski-Gürtel.
Dieser Gürtel besitzt im Gegensatz zu den bisher für die Stromerfassung verwendeten Wandlern keinen Eisenkern und geht somit auch nicht in die Sättigung. Durch diesen Vorteil läßt sich ein sehr weiter Strombereich überwachen.
Der Rogowski-Gürtel – auch Stromsensor genannt – besteht aus einem Leiter, der vom Rückleiter eng umwickelt ist und damit eine offene Meßschleife ergibt.
Die Stromsensoren sind mit der Auswertungselektronik verbunden. Die Überwachungseinheit wird werkzeuglos sowohl an Kabeln als auch an Stromschienen mit einem Klettverschluß befestigt. Um jeden einzelnen der drei Leiter (Dreiphasensystem) wird nun ein Stromsensor gelegt. Die Sensoren sind so dimensioniert, daß sie zusammen mit Schützen unterschiedlicher Phasenteilung verwendet werden können.
Für die kleinen Strombereiche (25 A, 65 A, 145 A) enthält das System ZEV drei Durchstecksensoren; hierbei ist das Ro-gowski-Prinzip direkt in die Elektronik integriert.
Ein Auslösegerät für alle
Für alle Stromsensoren wird nur noch ein einziges Auslösegerät benötigt.
Ein Austausch der Motorschutzgeräte durch geänderte Motordaten während der Projektierungsphase wird, auch wegen des großen Strombereiches der Sensoren, nicht erforderlich.
Das Auslösegerät kann bequem auf die Durchstecksensoren aufgeschnappt oder neben dem Sensor-Gürtel aufgestellt werden. Die Verbindung zwischen der Stromerfassungselektronik und dem Auslösegerät erfolgt über ein achtpoliges Kabel. Das Gerät erkennt den angeschlossenen Sensor und paßt den Bereich des einstellbaren Motorstromes automatisch an.
Mehr Funktionalität wird bei dem Auslösegerät durch das integrierte LCD-Display erreicht. Die Einstellung der Motordaten erfolgt werkzeuglos und menügeführt. Während des gesamten Betriebes wird der tatsächlich fließende Motorstrom in Prozent des Einstellwertes angezeigt.
Ohne zusätzliche Meßgeräte kann der Anwender sich also vom ordnungsgemäßen Betrieb des Motors überzeugen. Tritt ein Fehler im Betrieb des Motors auf, so wird auch dieser eindeutig auf dem Display des Auslösegerätes angezeigt.
Die Hilfsstromversorgung des Auslösegerätes erfolgt durch eine Spannung zwischen 24 V und 240 V AC oder DC.
Bei einem Wegfall der Versorgungsspannung lösen die Kontakte aus, sie verhalten sich monostabil. Kommt es jedoch zu nur kurzzeitigen Spannungseinbrüchen, so werden sie vom Auslösegerät bis zu 200 ms überbrückt.
Schützreihe DIL M
KEM 489
Motorschutzsystem
ZEV
KEM 490
Broschüre „Produkte
und Leistung“
KEM 491
Überwachungs-methoden
Das ZEV übernimmt den Motorvollschutz. Der Motor wird auf zweifache Weise vor unzulässiger Erwärmung geschützt. Zum einen indirekt durch die Messung des Motorstromes in der Zuleitung zum Motor. Zum anderen durch in die Motorwicklung integrierte Thermistoren, die die Temperatur direkt vor Ort erfassen. Darüber hinaus schützt das elektronische Motorschutzrelais den Motor bei Phasenausfall, Stromunsymmetrie und gegen Erdschluß. Bei den Durchstecksensoren ist das Meßmodul direkt integriert, bei dem größten Sensor erfolgt die Überwachung durch einen externen Summenstromwandler. Bei der Erdschlußüberwachung können Fehlerströme von 1A, 3A und 10 A erfaßt werden.
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