Herausforderung für die Hersteller
Die skizzierte Entwicklung zwingt Hersteller von Schaltgeräten dazu, ihr vorhandenes Portfolio zu überprüfen und zu verbessern. So wurden im Rahmen der Studie sowohl Leistungsschütze für Direktanlauf in öffentlichen und nichtöffentlichen Netzen sowie für Stern-Dreieck-Anlauf und im Zusammenwirken mit Soft-Startern oder Frequenzumrichtern auf IE3-Tauglichkeit überprüft. Auch das Ansprechverhalten von mechanischen und elektrischen Motorschutzschaltern wurde getestet. Im Folgenden werden sowohl die Auswirkungen der erhöhten Anlaufströme auf die verschiedenen Schalt- und Schutzorgane als auch mögliche Lösungswege aufgezeigt.
- • Schütze: Die Tests ergaben, dass Schütze gegebenenfalls für die höheren Anlaufströme der IE3-Motoren optimiert werden müssen. Eine mögliche Lösung ist die Erhöhung der Kontaktdruckkraft. Die Herausforderung hierbei besteht darin, eine gute Balance zwischen weiterhin geringer Antriebsleistung (Energieeffizienz) und gleichzeitig erhöhter Kontaktdruckkraft (Sicherheit) zu finden, sodass auch die höheren Anlaufströme der hocheffizienten Motoren beherrscht werden.
- • Mechanischer Motorschutzschalter: Bei den Tests kam es trotz der erhöhten Anlaufströme zu keinen ungewollten Auslösungen. Im Bereich des Anlaufspitzenstromes sind jedoch noch mögliche Toleranzen des Magnetauslösers zu berücksichtigen. Je nach Toleranzlagen besteht daher die Gefahr von Fehlauslösungen. Die Lösung: Um Fehlauslösungen während des Motoranlaufs zu vermeiden, müssen die Ansprechgrenzen des Kurzschlussauslösers erhöht werden. Dies ist – abhängig vom jeweiligen Strombereich – durch eine stärkere Feder bzw. höhere Raststellung der Feder des elektromechanischen Auslösers möglich. Zum anderen durch Anhebung der Kennlinie des elektronischen Kurzschlussauslösers (Auslöseblock). Dies kann durch Änderungen des Wandlers mithilfe einer stärkeren Sekundärwicklung oder Anpassungen der Elektronik-Hardware (Bypass-Widerstand) bzw. -Software (Auslösekennlinie) geschehen.
Wahl der Schutzorgane
Die meisten Neuerungen, die mit der Einführung der IE3-Motoren einhergehen, betreffen die Hersteller von Elektromotoren und Schaltgeräten. Aber auch für Anwender gibt es einiges bei der Wahl passender Schutzorgane zu beachten. Zum Beispiel die oben beschriebenen Toleranzen des Magnetauslösers im Bereich des Anlaufspitzenstroms, die bis zu 20% betragen können. Um sich sicher zu sein, dass sich Auslöse- und Motorkennlinie beim Motoranlauf trotz der erhöhten Anlaufströme nicht berühren und somit Fehlauslösungen der Schutzorgane auftreten können, gilt es die beiden Kurven im Vorfeld anwendungsspezifisch abzugleichen. Hierbei helfen Tools wie Eatons Programm Curve Select. Außerdem sollten Anwender darauf achten, dass die eingesetzten Schaltgeräte und Motorschutzorgane in der Anwendung mit hocheffizienten Motoren tatsächlich bereit für IE3 sind. Dies ist unbedingt notwendig, da ansonsten die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Maschinen und Anlagen auf dem Spiel stehen. Daher gilt es, bei der Auswahl der Lieferanten von Schutzorganen große Sorgfalt walten zu lassen und wirklich nur auf Produkte zu setzen, die die neuen Anforderungen nachgewiesenermaßen erfüllen. Damit Anwender ganz sicher sein können, dass ihr Produkt IE3-tauglich ist, hat Eaton eine entsprechende Filterfunktion in sein Auswahl-Tool Motorstarter-Konfigurator integriert. Damit fällt es Interessenten leicht, die passende Motorstarterlösung für die jeweilige Anwendung zu finden. Zuletzt sollten Anwender auf Markenprodukte setzen. Denn nur bei den namhaften Herstellern ist davon auszugehen, dass sie ausreichende Prüfungen vorgenommen haben, um die IE3-Tauglichkeit ihrer Produkte sicherzustellen. Es empfiehlt sich außerdem, für den Motorschutz nur Schütze bzw. Motorschutzschalter einzusetzen, die auch hierfür vorgesehen sind. Denn Hilfsschütze oder Spezialschütze, wie sie beispielsweise bei Heizungs- und Lichtanlagen bzw. Motoren mit geringer Schalthäufigkeiten Anwendung finden, verfügen nicht über eine ausreichende Kontaktdruckkraft und sind daher nicht für den Anlauf von IE3-Motoren geeignet. Auswahl-Tools verhindern, dass Anwender in eine Falle tappen.
Fazit
Die Entwicklung von hochwertigen Schaltgeräten wie Schützen und Motorstartern, den neuen Variable Speed Startern (VSS) PowerXL DE1 oder Power XL-Frequenzumrichtern ist eine Kernkompetenz von Eaton. Als Schaltgerätehersteller hat das Unternehmen seine Produktpalette auf die Tauglichkeit für Motoren der Energieeffizienzklasse IE3 hin geprüft und entsprechende Maßnahmen ergriffen, um diese zu garantieren. Nach eingehenden Tests hat Eaton die Schütze DIL sowie die Motorschutzschalter PKZ und PKE auf die veränderten Anforderungen der IE3-Motoren hin ausgelegt. Um hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit zu gewährleisten, hob der Anbieter die Ansprechgrenzen des Kurzschlussauslösers an, da der bisherige Anlauffaktor acht (Anlaufspitzenstrom zu Betriebsstrom), wie in der EN60947-4-1 derzeit spezifiziert, für IE3-Motoren nicht ausreicht. Eaton setzt bei seinen Produkten sogar einen Anlauffaktor 12 bis 15,5 an, um auf Nummer sicher zu gehen und die Zukunftsfähigkeit der Produkte zu gewährleisten. Die Schütze schaffen weiterhin den Spagat, eine möglichst geringe Halteleistung und damit hohe Energieeffizienz aufzuweisen und dennoch die erhöhten Anlaufströme von IE3-Motoren sicher schalten zu können. Sowohl die Leistungsschütze der DILSerie als auch die Motorschutzschalter der Produktfamilien PKZ und PKE eignen sich bereits heute für den sicheren Betrieb von IE3-Motoren. Um dies kenntlich zu machen und Anwendern die Auswahl der Produkte zu erleichtern, führt das Unternehmen eine klare Kennzeichnung ein, die die entsprechenden Produkte eindeutig als IE3-tauglich ausweist. Somit können Anwender sicher sein, dass keine bösen Überraschungen auf sie warten. Besonders wichtig ist die Kennzeichnung, da es durch die globalen Liefergebiete des Maschinenbaus und die schrittweise Einführung der effizienteren Motoren zu gemischten Lagerbeständen kommen kann. Bei diesen besteht das Risiko, dass Komponenten für den Anlauf von IE3-Motoren eingesetzt werden, die gar nicht dafür geeignet sind.
