Vorteile von Motormanagement-Relais

Der Motorschutz in industriellen Anwendungen hat in den letzten 30 Jahren große Fortschritte gemacht, von Überlastungen aus Bimetall- und Eutektiklegierungen bis hin zu einfachen Halbleiterüberlastungen und dem, was heute oft als Motormanagement-Relais bezeichnet wird. Motormanagement-Relais sind den herkömmlichen elektronischen Überlastrelais einen Schritt voraus und bieten ausgefeiltere Motorschutzfunktionen, bessere Diagnosemöglichkeiten und eine größere Auswahl an optionalen High-End-Funktionen.

Ein einfaches elektronisches Überlastrelais schützt einen Motor durch Öffnen eines 95/96-Fehlerkontakts. Entweder ist der Fehlerkontakt geschlossen, was bedeutet, dass keine Auslösebedingung vorliegt, oder er ist offen, was bedeutet, dass eine Auslösebedingung vorliegt. Es besteht keine Kontrollmöglichkeit. Die Steuerung muss in Reihe mit dem Fehlerkontakt hinzugefügt werden, der zur Steuerung und zum Schutz eines Motors mit der Schützspule verdrahtet ist.

Halbleiterüberlastungen kommen häufig in zwei Varianten vor. Low-End-Relais überwachen nur den Strom und High-End-Relais überwachen Strom und Spannung und berechnen daher auch die Leistung. Die High-End-Relais bieten zusätzliche Schutzfunktionen wie Über- und Unterspannung, niedrige und hohe Leistung sowie Spannungsphasenverlust und Spannungsunsymmetrie. Die Erkennung von Pumpenkavitation ist eine Funktion, die häufig bei geringer Leistung eingesetzt wird.

Diese und viele weitere Funktionen bieten Motormanagement-Relais.

Obwohl die zusätzlichen optionalen Funktionen, die von den Herstellern angeboten werden, variieren, ist eines der Hauptmerkmale, das Motormanagementrelais von einfachen Überlastrelais unterscheidet, die Auswahl verschiedener Betriebsmodi. Diese Modi variieren je nach Hersteller, die meisten umfassen jedoch:

Welches Motormanagement-Relais verwendet wird, hängt oft von den für bestimmte Anwendungen erforderlichen Merkmalen ab.

Ober- und Untergrenzen werden in der Regel mit Standardwerten für jeden Schutz festgelegt, diese Grenzwerte sind jedoch in der Regel konfigurierbar, um allen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden.

Zu diesen zusätzlichen Motorschutzfunktionen im Zusammenhang mit Motormanagement-Relais gehören im Allgemeinen die folgenden:

1. Erdschlussschutz (GF), wie ein zusätzliches GF-Modul mit einem Nullstromtransformator (CT) zur genauen Messung von Erdströmen bis hinunter zu 30 Milliampere (mA). Dies ist ein gemeinsames Merkmal der meisten Motormanagementrelais.

Eine weitere Funktion, die weniger verbreitet ist, aber eine leistungsstarke GF-Funktion sein kann, ist die Funktion zur Erkennung des GF-Pulses. Diese Funktion erkennt und lokalisiert Erdschlüsse in gepulsten Systemen mit hochohmiger Erde (HRG) ohne separates GF-Modul oder Nullsystem-Stromwandler. Diese automatische Erkennung der Erdschlussquelle erspart eine erhebliche Zeitersparnis bei der Ortung des Erdschlusses.

2. Frequenzüberwachung zur Erkennung von Frequenzabweichungen.

3. Die Leistungsfaktorabweichung überwacht den Leistungsfaktor auf der Versorgungsseite der Last und schaltet den Motor ab, wenn die gemessene Abweichung vom Nennwert den eingestellten Schwellenwert überschreitet.

4. Spitzenbedarf ist in der Regel eher eine Warnung als eine Störung. Es wird bereitgestellt, um anzuzeigen, ob der Spitzenbedarf einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.

5. Es gibt viele Namen für diese Funktion, sie wird hier jedoch als Neustart unter Spannung bezeichnet. Die Funktion dient dazu, alle Schütze, die sich während eines Spannungsverlustereignisses geöffnet haben, sicher wieder zu schließen. Ein Algorithmus zum Neustarten bei Spannungsverlust ermöglicht es Einrichtungen, einen automatischen gestaffelten Neustart von Motoren nach einem Spannungsverlust oder Spannungseinbruch ohne manuelles Eingreifen oder Programmieren einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) zu implementieren.

Es gibt weitere optionale Schutzfunktionen, diese gehören jedoch zu den gebräuchlichsten.

Viele Motormanagement-Relais verfügen über eine integrierte Logik-Engine. Der Anzahl der Steuerungsanforderungen, die mit Onboard-Logik gelöst werden können, sind keine Grenzen gesetzt. Häufig kann diese Logik-Engine als Steuerquelle für das Motormanagement-Relais verwendet werden.

Es können Anwendungen wie die Uhrzeitsteuerung und spezifische Steuerungsfunktionen realisiert werden, die normalerweise nicht mit Überlastrelais ausgestattet sind. In einigen Fällen kann sogar auf eine externe SPS verzichtet werden, beispielsweise bei entfernten Pumpstationen in Wasser-/Abwasseranwendungen, wodurch erhebliche Kosten gespart werden.

Die integrierte Logik ermöglicht die lokale Ausführung spezifischer Funktionen zur schnellen Reaktion auf spezifische Schutzanforderungen sowie die Auslagerung dieser Funktionen von einer Haupt-SPS.

Motormanagement-Relais umfassen im Allgemeinen auch die Hinzufügung optionaler Eingangs- und Ausgangsmodule (I/O). Dazu gehören digitale I/Os, analoge I/Os sowie Temperatureingangsmodule wie Thermoelemente und Widerstandstemperaturdetektoren (RTD). Diese Erweiterungs-E/A-Fähigkeit bietet in Verbindung mit der integrierten Logik-Engine eine weitere Ebene lokaler Steuerungs- und Schutzfunktionen.

In den meisten Fällen können die E/A entweder von der lokalen Logik-Engine im Motormanagement-Relais oder von der Haupt-SPS über ein Netzwerk überwacht und gesteuert werden. In jedem Fall erspart die E/A-Erweiterung die Kosten für das Hinzufügen zusätzlicher E/A als separater Knoten in einem Netzwerk und die Notwendigkeit, ein zusätzliches Gehäuse für diese E/A bereitzustellen.

Für kritische Motoren, die High-End-Schutzfunktionen erfordern, oder für Motoranwendungen, die zusätzliche High-End-Funktionen erfordern, können Motormanagement-Relais etwas höhere Kosten wert sein. Viele Hersteller preisen ihre Motormanagement-Relais auf oder leicht über den höherwertigen Basis-Überlastrelais an, was sie zu einer guten Wahl für die meisten Motorsteuerungs- und Schutzanwendungen macht.

Jim Rosner ist leitender Industrieanwendungsingenieur für die Controls and Power Conversion Division von Eaton. Er ist seit mehr als 41 Jahren als Anwendungsingenieur in der industriellen Steuerung und Fabrikautomation tätig. Sein Schwerpunkt lag auf SPS-Anwendungen, industriellen Netzwerken sowie Motorsteuerung und -schutz. Er kann unter [email protected] erreicht werden. Weitere Informationen finden Sie unter www.eaton.com.