Motoren optimal starten

Ob Pumpen, Lüfter, Verdichter oder Förderbänder – moderne Sanftstarter bewähren sich in vielfältigen Anwendungen, wenn der direkte oder der Stern-Dreieck-Start für Drehstrommotoren nicht geeignet sind oder eine variable Drehzahl (Frequenzumrichter) nicht erforderlich ist. Sanftstarter begrenzen den Anlaufstrom und das Anlaufmoment. Durch die stufenlose Steuerung der Spannungsversorgung wird der Motor an das Lastverhalten der Arbeitsmaschine angepasst, wodurch sich mechanische Belastungen der Maschine und Netzspannungseinbrüche zuverlässig vermeiden lassen. Die Motoren beschleunigen schonend die jeweiligen Betriebsmittel – das wirkt sich positiv auf deren Betriebsverhalten aus und verlängert ihre Lebensdauer.

Herkömmliche Schalttechnik erzeugt bei jedem Ein- oder Ausschaltvorgang einen kleinen Verschleiß der mechanischen Schaltkontakte. Das entfällt bei der Hybridschalttechnik, da der Anlaufstrom zunächst über elektronische Schaltglieder (Thyristor, Triac) geschaltet wird und die mechanischen Schaltglieder erst bei Erreichen der Nenndrehzahl zugeschaltet werden. Somit haben die mechanischen Komponenten eine deutlich höhere Lebensdauer.

Siemens deckt mit seinem Sanftstarter-Angebot den Leistungsbereich von 1,5 bis 1.200 kW ab – das eröffnet einen breiten Einsatzbereich und vereinfacht die Lagerhaltung für Ersatzteile. Die elektrische Robustheit stellt den Betrieb selbst in Versorgungsnetzen mit zeitweiligen Einbrüchen sicher.

Verschleißarmes Schalten durch Hybridschalttechnik

Mit der zur Anwendung kommenden Hybridschalttechnik verbindet Siemens die Vorteile der elektronischen Steuerung mittels Leistungshalbleitern mit jenen der verlustarmen Stromführung von Schaltkontakten. Dabei wird die Stärke der jeweiligen Technologie innerhalb der geeigneten Betriebsphase genutzt – das sorgt für eine minimale Verlustleistung und zugleich optimale Motorsteuerung. Während des Startvorganges des Motors erfolgt der Betrieb des Sanftstarters über die Leistungshalbleiter, die eine feine und gezielte Steuerung des Anlaufstromes ermöglichen. Sobald der Motor läuft, übernehmen die verlustarmen Schaltkontakte die Stromführung in der restlichen Betriebsphase bis zum Abschalten. „Beim Hybridschaltverfahren werden durch Anlaufstromreduzierung der Halbleiterkomponenten die Belastungen der Schaltkontakte so minimiert, dass die mechanischen Komponenten im Hybridschaltgerät eine deutlich höhere Schaltlebensdauer erreichen“, erklärt Michael Pegrisch, Produktmanager für Niederspannungsschaltgeräte und Hybridschaltgeräte bei Siemens Österreich. „In der Halbleiter-Entwicklung hat sich in den vergangenen Jahrzehnten enorm viel getan. Die in den Sanftstartern verwendeten Thyristoren wurden einerseits immer kleiner und andererseits zunehmend temperaturunempfindlicher. Dadurch bauen die modernen Geräte insgesamt kompakter – und Platz im Schaltschrank ist immer ein Thema.“

Damit ist die moderne Hybridschalttechnik der Siemens SIRIUS Hybrid Sanft- und Motorstarter energiesparend, robust und wartungsarm – also wirtschaftlich und langlebig. Außerdem sind sie skalierbar und sicher: Die für Drehstrommotoren von 0,09 bis 1.200 Kilowatt geeigneten SIRIUS Hybrid Sanft- und Motorstarter sind auch als fehlersichere Ausführung erhältlich. Die äußerst kompakten SIRIUS Hybrid Sanft- und Motorstarter schaffen Platz im Schaltschrank und sind dank spezifischer Funktionen in vielfältigen Applikationen einsetzbar. Platzsparend und flexibel sind also weitere Attribute.

Safety-Ausführung für sicherheitsgerichtetes Abschalten

Mit der neuesten Sanftstarter-Variante Sirius 3RW55 Failsafe hat Siemens nun eine Ausführung im Portfolio, welche die Sicherheitsfunktion Safe Torque Off (STO) bereits integriert hat. Diese sorgt dafür, dass beim Abschalten der Motoren keine drehmomentbildende Energie mehr wirken kann und verhindert so einen unerwünschten Nachlauf. Der Sanftstarter verfügt über fehlersichere digitale I/Os, über die der Not-Halt direkt angeschlossen wird. „Das sicherheitsgerichtete Abschalten über die Halbleiter ist einzigartig am Markt“, betont Michael Pegrisch. Der Vorteil für den Schaltschrankbau: Der Verdrahtungs- und Wartungsaufwand entfällt und es gibt mehr Platz im Schaltschrank. „Zudem ist die Schaltzeit der integrierten Lösung deutlich kürzer als bei herkömmlichen, elektromechanischen Komponenten“, ergänzt Michael Pegrisch. Der Sirius 3RW55 Failsafe eignet sich für Motoren mit einer Bemessungsleistung von 5,5 bis 560 kW und kann in bis zu 2.000 m Seehöhe aufgestellt werden. Die Geräte des Sirius 3RW5-Sanftstarter-Portfolios sind nach Atex und IECEx zertifiziert und können daher auch in explosionsgefährdeten Bereichen verwendet werden. Zahlreiche Zulassungen wie u.a. nach IEC, UL und CSA sichern den weltweiten Einsatz.

Digitale Unterstützung vom Engineering bis zur Inbetriebnahme

Die aktuelle Sanftstarter-Generation von Siemens unterstützt Anwendende dabei, das Potenzial der Digitalisierung voll auszuschöpfen. Das beginnt bereits in der Planungs- und Projektierungsphase. Sämtliche Produktdaten sind digital verfügbar und mit gängigen CAx-Engineering-Tools nutzbar. „Dadurch können Anwendende schneller projektieren, indem sie sich einfach aus unseren Bausteinbibliotheken die passenden, sofort verwendbaren Datenbausteine laden. Das erleichtert ihnen die tägliche Arbeit“, zeigt Michael Pegrisch weitere Vorteile des Siemens-Sanftstarter-Portfolios auf. Mit dem Konfigurator TIA Selection Tool lassen sich die benötigten Komponenten bequem zusammenstellen – entweder am PC oder browserbasiert auf mobilen Geräten. Das Tool Sirius Soft Starter ES ist die zentrale Software für Parametrierung, Überwachung und Diagnose der Sanftstarter auf dem zentralen Engineering Framework TIA-Portal (Totally Integrated Automation) von Siemens. Mit dem Simulation Tool for Soft Starters (STS) können die jeweiligen Sanftstarter-Applikationen unter verschiedenen Umgebungs-, Motor- und Lastbedingungen simuliert werden. Die Software steht ebenfalls als Desktop-Anwendung oder optimiert für mobile Endgeräte zur Verfügung.

Condition Monitoring und IoT-Anbindung

Die integrierte Condition-Monitoring-Funktion liefert Informationen über den Zustand von Motoren oder Pumpen. „Es lassen sich verschiedene Warn- und Fehlergrenzwerte definieren und Alarme anzeigen, sodass die Anwendenden frühzeitig anstehende Wartungsarbeiten einplanen können“, zeigt Michael Pegrisch einen weiteren konkreten praktischen Nutzen auf. „Es besteht die Möglichkeit, die Wirkleistung und den Stromverbrauch zu überwachen sowie die Schalthäufigkeit und die Anlaufzeit zu erfassen.“ Anhand der gemessenen Daten lässt sich beispielsweise erkennen, wenn eine Pumpe trocken läuft. Sämtliche gesammelten Betriebsdaten der Sanftstarter können zudem in Cloud-Lösungen übertragen und beispielsweise im IoT-Betriebssystem Mindsphere von Siemens mit der App Sirius Asset Monitor zur Überwachung und Analyse genutzt werden.

Noch mehr Informationen zum Siemens-Sanftstarter-Portfolio und insbesondere zur Highperformance-Baureihe Sirius 3RW55 gibt es in der Ausgabe 4/2022 des Magazins Austromatisierung.

Noch mehr Informationen zu den Siemens-Sirius-Hybrid-Produkten finden Sie hier.