Jeszcze kilkanaście lat temu w celu ochrony ludzi i urządzeń w systemach dystrybucji elektrycznej i zabezpieczenia silników stosowane były tylko wkładki topikowe. Ich podstawową funkcją była ochrona przed przetężeniami prądowymi, czyli zwarciami i przeciążeniami. Z biegiem czasu powstały pierwsze automatyczne wyłączniki. Urządzenia te mają zdecydowanie więcej zalet niż rozwiązania bezpiecznikowe.

W przypadku przemysłowej linii technologicznej ochrona silników ma kluczowe znaczenie dla utrzymania produktywności i minimalizacji przestojów pracy. Jako że koszt wkładek bezpiecznikowych jest znacznie niższy niż automatycznych wyłączników silnikowych, w przeszłości częściej montowano rozłączniki bezpiecznikowe. Obecnie, wyłączniki silnikowe zostały rozwinięte technologicznie, a ich ceny zmalały przy zachowaniu wysokiej konkurencyjności. W efekcie koszt wyłącznika w zestawieniu z oszczędnościami wynikającymi z minimalizacji strat wygenerowanych podczas przestoju linii, jest niewspółmiernie niski.

Poniższe porównanie nowoczesnych wyłączników silnikowych do rozwiązań bezpiecznikowych pokazuje, jak mogą one pomóc producentom maszyn i pracownikom w utrzymaniu ruchu, zwiększeniu bezpieczeństwa i niezawodności pracy przy jednoczesnym obniżeniu kosztów.

 

Najwyższa wydajność wyłączników silnikowych

Z upływem czasu wydajność wkładki bezpiecznika może się pogorszyć, powodując nawet przepalenie w znamionowych warunkach pracy urządzeń. Jako że nie ma możliwości przeprowadzenia testów bezpiecznika, niemożliwe jest poznanie dokładnej wartości prądu, która spowoduje jego przepalenie. Inaczej jest w przypadku wyłączników, które są testowane podczas produkcji i mogą być ponownie testowane w trakcie eksploatacji. Dzięki temu urządzenia te zapewniają najwyższą wydajność.

 

Zwiększone bezpieczeństwo pracy

Podczas wymiany lub serwisowania odsłonięte styki w bezpiecznikach mogą porazić prądem elektrycznym personel techniczny. Jeśli w urządzeniach zastosowano tylko podstawę bezpiecznikową zamiast rozłącznika bezpiecznikowego, szansa na porażenie prądem jest równie duża. Oczywiście możliwe jest odcięcie napięcia wyłącznikiem/rozłącznikiem poprzedzającym bezpiecznik, o ile takie rozwiązanie zostało uwzględnione w architekturze układu. W przeciwnym wypadku konieczne jest rozłączenie pozostałych urządzeń na obwodzie głównym. To z kolei powoduje zarówno przestój w pracy urządzeń, jak i wynikające z tego koszty.

Jedną z najczęstszych przyczyn pożarów jest wymiana bezpiecznika na niewłaściwy model lub niewłaściwą wartość znamionową. Zdarza się nawet, że uszkodzony bezpiecznik zostaje wymieniony na zwykły drut. Zastosowanie wyłączników automatycznych pozwala uniknąć takich błędów. Po sprawdzeniu przyczyny wyzwolenia napięcia w obwodzie, można uruchomić urządzenie ponownie. Wymiana bezpieczników zajmuje nie tylko więcej czasu niż zwykłe ponowne załączenie wyłącznika, ale także zwiększa ryzyko porażenia prądem elektrycznym podczas prac serwisowych. Wyłączniki pomagają zminimalizować przestoje w pracy i zwiększają bezpieczeństwo personelu.

 

Rozszerzone zabezpieczenia silnika

Zdolność wyłączania wyłącznika automatycznego może być zdecydowanie większa niż równoważnych bezpieczników (do 150 kA). W warunkach przeciążenia obwodów wyłącznik może zadziałać nawet ok. 1000 razy szybciej niż wkładka bezpiecznikowa. Niektóre wyłączniki zapewniają wyjątkowe ograniczenie prądu zwarciowego, które wcześniej było kojarzone tylko z bezpiecznikami. To wszystko zapewnia zarówno niezawodną ochronę, a także ogranicza starzenie się i wydłuża żywotność urządzenia.

 

Należy pamiętać, że w urządzeniach trójfazowych często przepalenie się bezpieczników następuje tylko w jednej z trzech wkładek bezpiecznikowych. To wymusza dalszą pracę silnika na pozostałych dwóch fazach, co prowadzi do pracy silnika w przeciążeniu. W przypadku wyłącznika podobne zjawisko jest niemożliwe. Urządzenie zawsze przerywa jednocześnie wszystkie trzy fazy. Ponadto przemysłowe wyłączniki silnikowe wyzwolą się przy zaniku zasilania w jeden z faz, zgodnie z normą VDE 0660, część 102. Prąd silnika w tym przypadku rozłoży się na dwóch torach wyłącznika, zamiast na trzech i będzie na nich dużo większy. Powstała asymetria spowoduje załączenie wyzwalacza. Takiej funkcji nie posiadają rozwiązania bezpiecznikowe.

 

Oszczędność kosztów w przemyśle

Koszt pojedynczej wkładki bezpiecznikowej jest znacznie niższy niż koszt wyłącznika. Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę całkowity koszt instalacji, istnieją inne koszty, które należy wziąć pod uwagę:

• do obwodu trójfazowego potrzebne są trzy wkładki bezpiecznikowe, a do każdego takiego zestawu należy doliczyć co najmniej koszt podstawy lub droższego rozłącznika bezpiecznikowego,
• w przeciwieństwie do wyłączników automatycznych, bezpieczniki nie mają żadnej wbudowanej zdolności przełączania, dlatego wymagane jest dodanie rozłącznika poprzedzającego: podstawę bezpiecznikową lub zastosowanie rozłącznika bezpiecznikowego,
• gdy jeden z trzech bezpieczników się przepali, należy wymienić wszystkie trzy. Wymaga to posiadania zapasu wkładek bezpiecznikowych na wymianę.

Po zsumowaniu tych wydatków, całkowity koszt użycia wkładek bezpieczników może być wyższy niż wyłącznika.

 

Większa funkcjonalność wyłączników

Jedną z najistotniejszych zalet wyłączników silnikowych jest możliwość rozszerzenia ich o dodatkowe funkcje. Chociażby o wbudowaną ochronę przed zwarciem do ziemi. Wyłączniki silnikowe, przy swoich kompaktowych rozmiarach w porównaniu do rozwiązań bezpiecznikowych, mogą być rozbudowane o szeroką szeroką gamę przydatnych akcesoriów, m.in.:

• styki pomocnicze wskazujące pozycję urządzenia (ON/OFF),
• wskaźniki wyzwolenia (wskazują jego powód – zwarcie/przeciążenie),
• mostki łączeniowe przyspieszające pracę montażowe,
• specjalne rączki serwisowe z możliwością blokady na kłódkę,
• rączki zewnętrzne na elewację itp.

Najbardziej zaawansowane wyłączniki silnikowe umożliwiają zdalne sterowanie urządzeniem, pomiary prądów znamionowych, mocy i energii oraz komunikację sieciową poprzez różnorodne interfejsy typu Modbus/SmartWire/Profibus. Dzięki temu wyłączniki silnikowe stają się urządzeniami IoT i mogą być częścią systemu Przemysłu 4.0.

 

Oferta wyłączników silnikowych Eaton

Firma Eaton jest wiodącym producentem wyłączników silnikowych. Ofertę tych urządzeń można podzielić wg prądów znamionowych oraz typów wyzwalaczy, a co za tym idzie funkcjonalności.

Wyłączniki silnikowe PKZ

Do 65A dostępne są wyłączniki silnikowe PKZ w 3 seriach:

• wyposażone w pokrętło obrotowe PKZM0 do 32A, o bardzo wysokiej zdolności zwarciowej Icu=150kA/400VAC,
• PKZM4 – odpowiednik PKZM0 do 65A,
• w wersji z przyciskami PKZM01 do 25A.

Wszystkie powyższe serie wyposażone są w termomagnetyczne wyzwalacze, tj. z członem przeciążeniowym i zwarciowym. Urządzenia te pracują w klasie wyzwalania 10A, tzn. np. przy 6-krotności prądu znamionowego, który występuje podczas rozruchu „przetrzymują” prąd przez 10 sekund bez automatycznego wyłączenia, a przy tym pracują prawidłowo przy znamionowych warunkach pracy silnika. Akcesoria do wszystkich serii są wspólne, co pozwala zminimalizować zapasy magazynowe.

 

Najpopularniejsze akcesoria do urządzeń PKZM to:

• styki pomocnicze przednie NHI-E i boczne NHI,
• wyzwalacze napięciowe: wzrostowe A-PKZ0 i podnapięciowe U-PKZ0,
• rączka serwisowa AK-PKZ0 z możliwością blokady na kłódkę w pozycji OFF,

• blok zasilający BK25/3 i mostki montażowe B3.0-… do szybkiego rozprowadzenia zasilania.

 

Wyłączniki silnikowe PKE

Do 65A dla trudniejszych i bardziej zaawansowanych aplikacji, np. do silników o ciężkich rozruchach oraz przy wyższych wymaganiach klientów dedykowane są elektroniczne wyłączniki silnikowe PKE.

Wyłączniki te występują w 2 wersjach:

• zaawansowanej, z możliwością komunikacji sieciowej,
• standardowej, bez takiej możliwości.

Cały zakres prądowy od 0,3A do 65A jest pokryty 8 urządzeniami: 3 podstawami: 12A, 32A, 65A oraz 5 wyzwalaczami (zamiast 28 urządzeń w serii PKZ). Zaletą takiego rozwiązania jest możliwość zastosowania go do silników o różnej mocy bez trzymania dużych zapasów magazynowych. W urządzeniu dostępne jest dodatkowo drugie pokrętło umożliwiające regulację klasy wyzwalania od 5 do 20.

 

Wersja zaawansowana z komunikacją umożliwia:

• odczyt aktualnego prądu silnika (bez dodatkowych urządzeń),
• odczyt informacji o nastawach członu przeciążeniowego Ir oraz klasy wyzwalania,
• możliwość zmiany powyższych nastaw zdalnie,
• predykcję wyzwolenia zabezpieczenia termicznego w oparciu o matematyczny model silnika (informacja o czasie, kiedy nastąpi wyzwolenie przy przeciążeniu silnika),
• zapisywanie i archiwizowanie informacji o przełączeniach i stanie urządzenia (bez dodatkowych styków) oraz o jego wyzwoleniach i źródłach tych wyzwoleń (bez AGM), co umożliwia szybką diagnostykę.

 

Wyłączniki silnikowe NZM… – MX…

Dla większych prądów do 1400A Eaton oferuje serię elektronicznych wyłączników silnikowych NZM… – MX… (PXR20) oraz cyfrowych NZM… – PMX… (PXR25)

 

Cechy charakterystyczne tej serii:

• elektroniczny blok zabezpieczeń PXR20 umożliwiający szeroką regulację prądów znamionowych. Przykładowo, model na 140A posiada regulację od Ir=0,4xIn w zakresie 56 – 140A,

• możliwość regulacji klasy wyzwalania poprzez regulację czasu tr (zwłoka podczas rozruchu),

• możliwości regulacji członu zwarciowego bezzwłocznego, np.  2 – 12 * In,

• funkcja pamięci termicznej uniemożliwiająca załączenie silnika na przeciążenie,

• PXR20/25 posiada pełną diagnostykę przez port Micro USB i oprogramowanie PXPM z możliwością zapisu wartości wyzwoleń oraz informację o źródle wyzwolenia,

• komunikacja, np.: Modbus RTU,

• możliwość zainstalowania modułu przekaźnikowego, który może zostać zaprogramowany np. do zrzutów obciążenia w przypadku przekroczenia założonego progu prądu znamionowego,

• cyfrowy blok zabezpieczeń do ochrony silników PXR25 posiada w standardzie wyświetlacz oraz możliwości pomiaru prądu, napięcia, energii itp.,

• PXR25 posiada funkcję odczytującą stan aparatu i wspomagającą przeprowadzanie i planowanie konserwacji.