Sicher starten

Industrielektronik

Motorstarter – Hybrid-Motorstarter kombinieren die vier Funktionen Rechtslauf, Linkslauf, Motorschutz und sicherer Nothalt. Austauschbare Sicherungen schützen die Geräte jetzt auch bei einem Kurzschluss.

04. Mai 2012

Eine bewährte Lösung zum Schalten und Wenden von dreiphasig betriebenen Elektromotoren sind elektromechanische Schütze, die große Lasten schalten können und sich deshalb in den meisten Schaltschränken etabliert haben. Nachteile solcher Geräte sind allerdings ihre relativ niedrige Schaltfrequenz und eine begrenzte elektrische Lebensdauer. Zudem bieten sie nur eine unbefriedigende Kurzschlussfestigkeit: Zwar lässt sich mit den elektromechanischen Schützen die Zuordnungsart 2 gemäß IEC/EN 60947 erreichen, wonach es möglich und zulässig ist, die Funktionsfähigkeit des Schaltgeräts mit geringem Aufwand wieder herzustellen – das Aufbrechen verschweißter Schützkontakte unter Einsatz eines Schraubendrehers ist somit erlaubt – dennoch schädigt der Kurzschluss die Kontaktflächen, sodass ein baldiger Ausfall des elektromechanischen Schützes wahrscheinlich ist. Solche elektromechanischen Schaltgeräte werden deshalb im Allgemeinen als Verschleißteil betrachtet und insbesondere in Applikationen mit höheren Schaltfrequenzen regelmäßig ausgetauscht.

Vorteile hinsichtlich der elektrischen Langlebigkeit und Schaltfrequenz bieten hier elektronische Halbleiter-Schaltgeräte, die zudem nur geringe elektromagnetische Störungen aussenden, welche den Betrieb anderer Komponenten beeinträchtigen könnten. Die Herausforderung besteht hier darin, zusätzlich eine Kurzschlussfestigkeit mit Geräteschutz nach der Zuordnungsart2 umzusetzen. Die üblicherweise verwendeten thermomagnetischen Schutzschalter besitzen nämlich eine eher langsame Auslösecharakteristik, sodass trotz der Schutzmaßnahme für einen Zeitraum von einigen Millisekunden Ströme von einigen Tausend Ampere fließen können. Die Kombination von Halbleiter-Schaltgeräten und thermomagnetischen Schutzschaltern erzielt deshalb nur eine Kurzschlussfestigkeit der Zuordnungsart1. Nach einem Kurzschluss-Ereignis stellt das Gerät damit zwar keine Gefahr für die Umgebung dar, ist aber anschließend nicht mehr funktionsfähig.

Elektronik kommt recht teuer

Als einzige technische Lösung zur Erlangung eines Geräteschutzes gemäß Zuordnungsart2 gilt deshalb der Einsatz schneller Halbleiter-Sicherungen: Sie lösen im Kurzschlussfall nach einigen Mikrosekunden aus, sodass der prospektive Kurzschlussstrom bis zum endgültigen Abschalten je nach Netzstärke lediglich einige Hundert Ampere erreicht. Eine solche Lösung steht bei diskretem Aufbau allerdings preislich in keinem Verhältnis zu einem kombinierten Konzept mit elektromechanischen Schützen als Schalteinheit und einer thermomagnetischen Gruppenabsicherung für den Kurzschlussschutz.

Kompakte Gesamtlösung

Eine innovative Lösung für dreiphasig betriebene Elektromotoren mit Leistungen bis drei Kilowatt bieten hier die kurzschlussfesten Hybrid-Motorstarter aus der Baureihe ELRH51, den der ostwestfälische Anschlusstechnikspezialist Phoenix Contact vorgestellt hat. Die Hybrid-Motorstarter der Produktfamilie Contactron kombinieren in einem nur 22,5 Millimeter schmalen Gerät die vier Funktionen Rechtslauf, Linkslauf, Motorschutz und sicherer Nothalt, die im klassischen Aufbau einer Wendeschütz-Schaltung bisher mit vier bis fünf Modulen umgesetzt wurden. Im Vergleich zu einer klassischen Wendeschütz-Schaltung sinkt damit der Platzbedarf im Schaltschrank um bis zu 75 Prozent. Zudem wird auch der Verdrahtungsaufwand deutlich reduziert.

Die von einem Mikroprozessor gesteuerte Kombination aus robuster Relaistechnik und verschleißfreier Halbleitertechnologie ermöglicht ein schonendes Schalten und verlängert so die Lebensdauer der Hybrid-Motorstarter gegenüber mechanischen Schützen um den zehnfachen Wert. Die Anwender sparen somit erhebliche Kosten für den Gerätetausch und die Wartung.

In der aktuellen Version enthalten die Hybrid-Motorstarter der Baureihe ELR H51 zudem optimal auf das Gerät abgestimmte austauschbare Sicherungen und erzielen so eine Kurzschlussfestigkeit mit der Zuordnungsart 2. Nach einem Kurzschluss müssen deshalb lediglich die Sicherungen gewechselt werden, und der Hybrid-Motorstarter ist wieder betriebsbereit.

Für einen Einsatz der Geräte im Schaltschrank ermöglichen Adapter die Montage auf einer 35-Millimeter-DIN-Tragschiene oder auf 60-Millimeter-Sammelschienensystemen, die die Verdrahtung auf der Lastseite deutlich vereinfachen und zudem hohe Ströme bis zu einigen Tausend Ampere sicher tragen. Vor allem groß dimensionierte elektromechanische Leistungsschalter für Motoren mit einer Leistungsaufnahme von deutlich mehr als 4 kW werden deshalb immer häufiger auf 60-Millimeter-Stromschienensystemen angebracht.

Einfache Verdrahtung

Bei Applikationen mit kleineren Peripherie-Antrieben, beispielsweise für Materialförderer, Pumpen und Lüfter, deren Schaltgeräte sich auf Tragschienen an anderer Stelle im Schaltschrank oder sogar in einem weiteren Schaltschrank befinden, lassen sich diese Schaltgeräte nun mit den Hybrid-Motorstartern über ein Adaptionssystem direkt auf dem 60-Millimeter-Sammelschienensystem montieren. Im Vergleich mit einer aufwendigen Parallelverdrahtung und einem zusätzlichen Abzweig von der Sammelschiene führt die Lösung zu einer erheblichen Kostenersparnis.

In größeren Anlagen mit vielen Verbrauchern ermöglicht die Anbindung an das Kommunikationssystem SmartWire-DT eine einfache Verbindung der Hybrid-Motorstarter mit Befehls- und Meldegeräten ohne aufwendige Parallelverkabelung der Ansteuer- und Signalebene. Zudem können die Motorstarter über ein Gateway in das jeweilige Feldbussystem integriert werden.bt z

Auf einen Blick

-Die Hybrid-Motorstarter der Produktfamilie Contactron von Phoenix Contact bieten bis zu vier Antriebs-, Sicherheits- und Schutzfunktionen in einem nur daumenbreiten Gerät.

-Die mikroprozessorgesteuerte Kombination aus verschleißfreier Halbleitertechnologie und robuster Relais-Technik ermöglicht ein schonendes Schalten und entlastet die Relaiskontakte.

-Austauschbare Sicherungen gewährleisten Schutz für Personen und Anlagen auch im Kurzschlussfall und erhöhen die Anlagenverfügbarkeit durch eine schnelle Wiederinbetriebnahme.

-Durch die Anbindung an das Kommunikationssystem SmartWire-DT entfällt fällt die aufwendige Parallelverkabelung der Ansteuer- und Signalebene nahezu komplett.

Erschienen in Ausgabe: 03/2012