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Um Anlagen auch in Zeiten geäderten Anlaufverhaltens zuverlässig zu betreiben, sollten Anwender nur auf Niederspannungsschaltgeräte setzen, die nachweislich IE3-konform sind. Bild: WEG
Motorenrichtlinie

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Schaltgeräte in Zeiten von IE3

Text: Simone Käfer, A&D
Nicht jeder IE3-Motor wird mit einem Frequenzumrichter betrieben. Allerdings bringt die Richtlinie auch für klassische Starterkomponenten Änderungen mit sich. Hersteller sprachen mit A&D über die Probleme, denen Anwender gegenüberstehen, und wie sie selbst ihre Niederspannungsgeräte auf die Richtlinie zugeschnitten haben.

Die Umstellung auf energieeffizienteres Antreiben betrifft nicht nur den Motor an sich. Auch auf die Schaltgerätetechnik wirkt sich die ErP-Richtlinie aus. Denn einige der Maßnahmen, mit denen Motorenhersteller ihre Produkte für IE3 rüsteten, beeinflussen die elektrischen Eigenschaften. So verringert eine verbesserte Blechschnittgeometrie magnetische Streuverluste und das hochwertigere Blechmaterial Hysterese-Verluste; dickere Wicklungsdrähte im Stator sowie dickere Rotorstäbe und Kurzschlussringe führen zu einem geringeren elektrischen Widerstand. Dadurch steigen die Einschaltströme.

Aber welche Auswirkungen hat das eigentlich auf die Schaltgerätetechnik? Zum Beispiel könnte der Motorschutz zu früh auslösen, denn durch die erhöhten Anlaufströme steigt auch die Wärme. Das führt natürlich zu Ausfallzeiten, schlimmstenfalls zu einem hohen Verschleiß an Schaltgeräten. Sowohl Eaton als auch WEG untersuchten in je einer Studie die Auswirkungen verschiedener IE3-Motoren auf Motorschutzschalter und Leistungsschütze. „Unsere Untersuchungen zeigen, dass der bisherige Anlauffaktor acht, wie er in der DIN EN 60947-4-1 derzeit noch spezifiziert ist, für IE3-Motoren nicht ausreicht“, erzählt Jan Nowak, Produktmanager im Bereich Schaltgerätetechnik bei Eaton. In den Gremien wird bereits an einem entsprechenden Normentwurf der DIN EN 60947-4-1 gearbeitet. Die Ergebnisse der Eaton-Studie sind als kostenloses White Paper erhältlich.

Nötige Maßnahmen

Einer der größten Märkte des brasilianischen Herstellers WEG ist die USA. Da dort seit 2010 die energieeffizienten Motoren vorherrschen, sind die Niederspannungsgeräte des Unternehmens bereits seit fünf Jahren gerüstet. Trotzdem führten sie eine Studie durch. Sie verglichen IE2- mit IE3-Motoren, unter anderem um die Auswirkungen des höheren Einschaltrushs und Anlaufstroms besser verstehen zu können. Über das Ergebnis in Bezug auf ihre Produkte berichtet Zoltan Schaaf, Manager Niederspannungsschaltgeräte bei WEG in Deutschland: „An den Motorschutzrelais der Serien RW und RW…E müssen wir nichts ändern, da das erhöhte Anlaufverhalten keine Auswirkungen auf unsere Motorschutzrelais hat. Die Schütz-Serien CWM, CWC und CWB hatte WEG in den letzten Jahren bereits im Hinblick auf höhere Einschalt- und Anlaufströme weiter entwickelt – ohne dabei die mechanische oder elektrische Lebensdauer zu beeinträchtigen.“ Motorschutzschalter hatte das Unternehmen schon 2010 überprüft und entsprechend angepasst. „Wir haben damals den Ansprechwert der Kurzschlussauslöser auf das 13-fache des maximalen Bemessungsbetriebsstromes des Motorschutz-Leistungsschalters MPW definiert“, erzählt Schaaf.

Im Gegensatz zu den Brasilianern, die bereits IE4 verkaufen, war es Eaton wichtig, dass ihre Schaltgerätetechnik auch noch bei IE2-Motoren eingesetzt werden kann. Als Ergebnis der Studie zum Motorschutzverhalten setzte das Unternehmen seine Leistungsschütze der Serie DIL sowie die Motorschutzschalter der Produktfamilien PKZ und PKE auf einen Anlauffaktor zwischen 12 bis 15,5. „Unsere Schütze schaffen weiterhin den Spagat, eine möglichst geringe Halteleistung – und damit Energieeffizienz – aufzuweisen und dennoch die erhöhten Anlaufströme von IE3-Motoren sicher schalten zu können“, sagt Nowak.

Das sollten Anwender berücksichtigen

Da nicht nur Hersteller von Elektromotoren und Schaltgeräten betroffen sind, sondern auch Anwender, stellt Eaton das Kennlinienprogramm Curve Select bereit. „Denn“, erklärt Nowak, „ die Toleranzen beim Magnetauslöser im Bereich des Anlaufspitzenstroms können bis zu 20 Prozent betragen. Um sicher zu sein, dass sich Auslöse- und Motorkennlinie beim Motoranlauf trotz der erhöhten Anlaufströme nicht berühren und somit Fehlauslösungen der Schutzorgane auftreten, sollte man die beiden Kurven im Vorfeld anwendungsspezifisch abgleichen.“

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