Автоматические выключатели серии PKE

Надежное, отвечающее самым высоким требованиям оборудование служит решающим фактором в вопросе работоспособности, эксплуатационной безопасности и эффективности предприятия. Сегодня европейские производители предлагают многочисленные решения в сфере защиты электродвигателей, поэтому интересно будет рассмотреть новинки и выявить тенденции развития этой области.

Как известно, для асинхронных двигателей выделяют два рода аварийных ситуаций, способных вывести оборудование из строя: короткое замыкание (КЗ) и перегрузка (т.е. когда существует тенденция постоянного превышения тока, например, на 20%, что свидетельствует о неисправности системы). Для защиты двигателей от чрезмерных воздействий применяются такие устройства, как автоматические выключатели. В то время как в классических автоматических выключателях содержатся механические элементы, обеспечивающие защитные функции, новым этапом развития подобных устройств стало использование электронного расцепителя, который определяет момент отключения с помощью вычислений, получая сигнал со встроенных датчиков тока. Сохраняя все предыдущие функции, он позволяет улучшить ряд характеристик.

Традиционные автоматические выключатели с механическими элементами начали производиться еще компанией Moeller в 1950-х годах ХХ века, позже корпорация Eaton, в состав которой вошла компания Moeller, обновила эти решения, что привело к появлению автоматических выключателей защиты двигателя с электронным расцепителем до 65 А с названием PKE. В новом оборудовании продуманы такие решения, которые становятся по-настоящему выгодными для потребителя и позволяют гибко подходить к решению многочисленных задач. Ниже, на примере такого автоматического выключателя PKE, можно рассмотреть тенденции рынка более подробно.

Рис. 1. Модульный принцип PKE

Прежде всего стоит отметить, что одной из особенностей современных автоматических выключателей становится модульная архитектура устройства. В серии PKE автоматический выключатель состоит из двух модулей – базового, в котором располагаются контакты и отключающий механизм, и модуля электронного расцепителя, который определяет, когда необходимо осуществить отключение, при этом модуль электронного расцепителя может быть отделен от базового блока и легко вставлен в другой базовый модуль того же класса (Рис. 1). Благодаря возможности быстрой трансформации PKE просты в обслуживании, обеспечивают уменьшение объема ЗИП и максимально безопасны.

Компания Eaton предлагает три базовых типоразмера (Рис. 2): PKE 12, PKE 32 и PKE 65 (цифра в названии обозначает соответствующий номинальный ток), а в сумме с пятью электронными расцепителями покрывает диапазон токовых установок расцепления по перегрузке до 65 А (к примеру, для покрытия того же диапазона токов необходимо 15 автоматических выключателей PKZ0 и 4 выключателя PKZM4). Исходя из простой арифметики: 8 модулей PKE = 19 стандартных автоматических выключателей, что дает заказчику ощутимую экономию, в том числе благодаря уменьшению площадей складов под ЗИП.

Существует две версии электронных расцепителей – стандартная и расширенная: в расширенной версии реализована возможность связываться с инновационной системой SmartWire-DT, речь о которой пойдет позже.

Большое внимание уделяется диапазону настроек теплового расцепителя. В то время как традиционные автоматические выключатели с биметаллической пластиной имеют диапазон расцепителя 0,6–1 ? Iном, применение электронного расцепителя в серии PKE позволило расширить диапазон настройки до 0,25–1 ? Iном.

Другим важным преимуществом стало улучшение характеристики кривой включения и возможность отключения с задержкой (Рис. 3) при 12 ? Iном. Это позволяет определить высокое значение тока (сравнимое с током КЗ) и своевременно отключить его. Токи, измеряемые электронным расцепителем, вычисляются среднеквадратичным методом, с частотой дискретизации 1,25 мс.
В новых автоматических выключателях есть возможность настройки класса пуска, что дает возможность качественно защищать двигатели с различным временем запуска. При этом гарантирована надежная защита по тепловой перегрузке. Возможна настройка класса пуска от CLASS 5 до CLASS 20.

Также появилась возможность протестировать автоматический выключатель PKE на работоспособность, переведя потенциометр в положение TEST TRIP (Рис. 4).
Традиционно, для подобных устройств характерна работа в сети с частотой напряжения 40–60 Гц, автоматический выключатель PKE может выполнять свои функции в диапазоне частот 20–120 Гц. Данный режим был протестирован при работе с преобразователем частоты компании Eaton серии M-MAX.
Кроме того, электронный расцепитель PKE, получая напряжение от встроенного трансформатора, не требует дополнительного внешнего питания.

А, учитывая возможность интеграции в систему xStart, для PKE применимы все аксессуары, предназначенные для традиционных автоматических выключателей компании Eaton (линейка PKZ), что позволяет легко обеспечивать устройство дополнительными контактами, создавать на его основе пусковые сборки и пр. (Рис. 5, 6).

PKE и SmartWire-DT

Благодаря интеграции автоматических выключателей в интеллектуальную коммутационную сеть SmartWire-DT (Рис. 7) открываются новые возможности для более эффективного их использования. Для PKE интеграция возможна как в составе пусковой сборки, так и отдельно, что позволяет передавать большое количество данных. Причем в SmartWire-DT можно интегрировать всю линейку выключателей PKE до 65 А.

Если говорить более подробно о данных, которые можно передавать с помощью SmartWire-DT, то это текущее значение тока, протекающего через PKE, его состояние (вкл./выкл.), состояние контактора, диагностические параметры, состояние модели теплового расцепителя и др. Они передаются в систему управления через модуль COM интерфейса PKE-SWD-32. Информация может передаваться напрямую в контроллер, снабженный интерфейсом SmartWire-DT, или же через промежуточный шлюз.
Из всех данных, наиболее интересной представляется информация о состоянии модели теплового расцепителя. Как известно, тепловой расцепитель математически представляет из себя элемент, который по сути интегрирует разницу значений между протекающим током и током уставки. Поэтому, зная скорость нарастания этого значения (значения тепловой модели), мы можем определять, в каком режиме находится двигатель и есть ли необходимость в его отключении. Например, если скорость нарастания значения тепловой модели сильно возросла, то можно еще до отключения автоматического выключателя по тепловой перегрузке (аварийная ситуация) отключить двигатель и ввести в работу резерв, при этом исследовав ситуацию и устранив поломку в штатном режиме.
Данные тепловой модели намного более информативны, чем мгновенные значения токов, и позволяют во многих случаях устранить из проекта дополнительные устройства, контролирующие тепловой режим двигателя или состояние техпроцесса, например термисторные реле, датчики давления и т.п.
Также автоматический выключатель PKE реализует функцию теплового реле. Ее суть в том, что если PKE находится в составе пусковой сборки и подключен к SmartWire-DT, при отключении по тепловой перегрузке происходит отключение контактора сборки, а не автоматического выключателя. При этом в зависимости от конфигурации сборки возможны два варианта: автоматическое повторное включение при «остывании» мнимой тепловой пластины (значение тепловой модели < 100%), либо необходимо через сеть SmartWire-DT передать сигнал на сброс ошибки и включение автоматического выключателя. В любом случае в этой ситуации возможно дистанционно контролировать автоматический выключатель.
Таким образом, простота доступа к текущим параметрам системы и «прозрачность» данных повышает эффективность управления и надежность приводных систем, защищаемых автоматическими выключателями.

На сегодняшний день многие европейские компаний оценили преимущества автоматических выключателей PKE, в том числе в рамках системы SmartWire-DT. Вот некоторые примеры их применения:
1)    Компания Huhtamaki Nederland B.V., производитель экологически чистых упаковочных материалов для овощей, фруктов и яиц, использовала PKE в своих упаковочных машинах. Решение в пользу PKE было принято вследствие необходимости уменьшения издержек, связанных с логистикой. Интеграция в систему SmartWire-DT позволила сэкономить на измерительных трансформаторах и контролировать токи непосредственно с помощью автоматического выключателя.
2)    При содействии компании Keckeis (www.keckeis-systems.at) была проведена модернизация дробилки и сортировочной установки в округе Lor?ns, Австрия. Автоматические выключатели PKE использовались для защиты двигателей и мониторинга рабочих токов. При работе установки в зимнее время исполнительные механизмы могут замерзать, что увеличивает пусковой ток на рабочих двигателях. PKE позволили мониторить токи пуска, при этом материал на исполнительные механизмы начинает подаваться только после уменьшения токов на двигателе, то есть после пуска (так называемый «теплый запуск»). Также PKE осуществляют постоянный мониторинг нагрузки, что позволяет избавиться от дополнительных компонентов, таких как реле перегрузки, датчик скорости и т.п.

В заключение хотелось бы отметить, что не случайно для выявления новых тенденций на рынке была выбрана именно продукция компании Eaton. В свое время идеи и разработки Eaton кардинально повлияли на развитие сферы защиты электродвигателей. Сегодня, обладая уже более чем столетним опытом проектирования и производства разнообразного оборудования, компания Eaton продолжает предлагать новые концептуальные решения и одни из самых современных, инновационных продуктов – рассмотренный выше автоматический выключатель серии PKE может служить наглядным тому подтверждением.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *