Handbuch
Leitfaden für die Prüfung und Wartung von Schützen ABB Schütze der Baureihen A/AF und EH/EK
Dieses Handbuch bietet Hilfestellung bei der korrekten Auswahl und Wartung von Schützen in Industrieanlagen, sodass ein reibungsloser Betrieb gewährleistet werden kann – ohne dabei die Gesamtbetriebskosten zu erhöhen.
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Inhalt
Allgemeine Empfehlungen.....................................................4 Mechanische Abnutzung.......................................................5 Wartung der Kontakte............................................................6 Beurteilen der Kontaktabnutzung AC-1.....................................................................................7 AC-2.....................................................................................7 AC-3.....................................................................................8 AC-4.....................................................................................9 Wechseln der Kontakte, Löschkammern und Spulen........10 Störungssuche.....................................................................11 Ersatzteile und Gewährleistungsansprüche........................14 Terminologie der Schützteile...............................................15
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Allgemeine Empfehlungen
1. Die richtige Wahl – Einsatzart – Einbaulage des Schützes – Spannung und Frequenz – Betriebsfrequenz – Sicherheitsbestimmungen – E lektrische und mechanische Beanspruchung 2. Montage/Installation – D ie jedem Schütz beigelegte Bedienungsanleitung ist zu beachten. – Beim Bohren im Schaltschrank muss das Schütz vor herabfallenden Metallspänen geschützt werden. Die Späne könnten sonst zu übermäßigem Brummen oder Überschlägen führen. 4 2CDC101005M0101
3. Lagerung und klimatische Bedingungen Die unmittelbaren Umgebungsbedin gungen (Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit, Lagerbedingungen usw.) sind zu berücksichtigen. 4. Anschlüsse Die in den Anleitungen angegebenen Drehmomentwerte sind einzuhalten. Je nach Anwendung müssen entsprechende Drehmomentprüfungen durchgeführt werden.
Mechanische Abnutzung Die Anzahl der mechanischen Schalt spiele hat zwar nur geringe Auswirkung auf die Lebensdauer und Gesamtbe triebsdauer der Hauptkontakte, aber dennoch können allgemeine Informa tionen zur mechanischen Abnutzung nützlich und von Interesse sein. Wechselstrom-Brummen Die Verschmutzung der Magnetpoloberflächen verursacht ein leichtes Brummen des Schützes in geschlossener Stellung. Verwenden Sie zum Reinigen ein weiches, trockenes Tuch. Ein solches Brummen kann auch bei Verformung der Poloberflächen auftreten. Das Brummen verstärkt sich bei defektem Kurzschlussring (trifft nicht auf die Baureihe AF zu). Ein defekter Kurzschlussring verursacht ein „Rasseln“, da der Magnet dann ein Prellen des Schützes verursacht. In diesem Fall muss das Schütz ausgetauscht werden. Eine weitere Ursache für Wechselstrom-Brummen kann Korrosion sein, die durch unzulässige Umgebungsbedingungen verursacht wird. Die Schütze müssen vor Kondenswasserbildung geschützt werden, um die Magnetpoloberflächen frei von Korrosion zu halten.
Nähere Informationen hierzu finden Sie in unserem technischen Katalog 1SBC1001122C0202 unter den allgemeinen technischen Daten. Kontaktprellen Der Arbeitsbereich des Schützes liegt zwischen 85 und 100 % der Bemessungsbetätigungsspannung gemäß IEC60947-4-1. Bei einer Spannungsabweichung von ± 5 % kommt es zu einem verstärkten Kontaktprellen, was wiederum zu einer erhöhten Kontaktabnutzung führt (trifft nicht auf die Baureihe AF mit ihrer elektronischen Weitbereichsspule zu). Der Grund besteht darin, dass höhere Spannungen den Schließvorgang des Elektromagnets beschleunigen. Bei geringeren Spannungen ist die Schließgeschwindigkeit geringer. Diese beiden Faktoren können zu einem verstärkten Kontaktprellen beim Schließen führen. Hohe Spannung und erhöhte Geschwindigkeit beim Schließen tragen auch zu einem erhöhten Einschaltgeräusch bei.
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Wartung der Kontakte Eine raue oder verfärbte Kontaktoberfläche weist nicht unbedingt auf eine Beschädigung oder Abnutzung hin. Die Kontakte in der nachstehenden Abbildung mögen mitgenommen aussehen, jedoch sind sie erfahrungsgemäß besser als ein neuer Kontaktsatz. Dies liegt daran, dass sie sich elektrisch eingebrannt haben und damit eine größere Kontaktfläche bieten. Daher wäre es vollkommen falsch, Kontakte nur nach dem Aussehen ihrer Oberflächen zu beurteilen und auszutauschen. Außerdem ist es ganz normal, dass sich die Kontakte in den drei Phasen nicht gleichmäßig abnutzen, deshalb müssen alle Kontakte (sowohl feste als auch bewegliche) zusammen ausgetauscht werden. Gleichzeitig empfiehlt es sich, die Löschkammern auszutauschen. Prüfung von Kontakten Bei den hochentwickelten Schützen von heute sollten Feil-, Schleif- oder sonstige Reparaturversuche an Kontakten oder Kontaktflächen vermieden werden. Erfahrungsgemäß steigt dadurch die Gefahr, dass andere Probleme verursacht werden. Beispielsweise ist die Gefahr einer Erhöhung des Kontaktwiderstands durch Schleif papierrückstände usw. hoch. Die Wartung sollte auf die Beurteilung der Kontaktabnutzung begrenzt werden. Auf diese Weise ist ein störungsfreier Betrieb des Schützes bis zur nächsten Wartung gewährleistet (siehe Abschnitt „Beurteilen der Kontaktabnutzung“). Gleichzeitig kann im Rahmen von Kontrollen geprüft werden, ob das Schütz in der Anwendung ordnungsgemäß funktioniert und keinerlei Anzeichen von anomaler Abnutzung oder Beschädigung an den Kontakten zeigt.
1. Aussehen der Kontakte nach nur wenigen Schaltspielen in einer AC-3-Anwendung 2. K ontakt nach Erreichen des optimalen eingebrannten Kontaktzustandes in einer AC-3-Anwendung
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Beurteilen der Kontaktabnutzung Allgemeines Grundsätzlich gelten diese Schütze als wartungsfrei. Je nach Grad der Beanspruchung in der Anwendung kann eine Wartung der Kontakte erforderlich sein. Bei einer typischen Anwendung mit starker Beanspruchung kommt es zu häufigem Schalten bei hohen Strömen, Reversieren und Tippen (AC-4). Die verfrühte Wartung von Schützen trägt zur Steigerung der Gesamtkosten bei, während eine zu späte Wartung zu kostenintensiven Unterbrechungen und Ausfällen führen kann. Durch die Wartung zum richtigen Zeitpunkt werden solche Probleme vermieden. Die folgenden Gebrauchskategorien zählen zu den häufigsten. AC-1 Nicht oder schwach induktive Lasten, Widerstandsöfen. Das Schließen der Hauptkontakte ist relativ einfach, da der Einschaltstrom dem Bemessungsbetriebsstrom der Last entspricht. Das Öffnen erfolgt bei voller Bemessungsbetriebsspannung, wobei der Lichtbogen ein relativ niedriges Energieniveau aufweist. AC-2 Schleifringläufermotoren. Starten, Ausschalten. Schließen und Öffnen erfolgt typischerweise mit dem 2,5-fachen Bemessungsbetriebsstrom des Motors (Ie x 2,5), wobei die Bemessungsbetriebsspannung der Nennspannung entspricht.
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AC-3 Kurzschlussläufermotoren. Starten, Ausschalten laufender Motoren. Das Schließen der Hauptkontakte erfolgt mit dem ca. 6- bis 8-fachen (oder höher bei den heutigen Hochleistungsmotoren) Bemessungbetriebsstrom des Motors je nach Motoreigenschaften und Art der Last. Das Öffnen ist einfacher, da der Strom dem Bemessungbetriebsstrom des Motors entspricht. Die Spannung verringert sich auf 17 % der Bemessungsbetriebsspannung. Die typische elektrische Abnutzung ist auf das Schließen der Kontakte zurückzuführen. Bei der Sichtprüfung einer AC-3-Anwendung zeigt sich normalerweise, dass kein oder nur sehr wenig Material von den Kontakten in die Löschkammern verspritzt wurde.
1. F rühe Phase von festen und beweglichen Kontakten in einer AC-3-Anwendung 2. M ittlere Phase von festen und beweglichen Kontakten in einer AC-3-Anwendung 3. E nde der Lebensdauer von festen und beweglichen Kontakten in einer AC-3Anwendung
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AC-4 Kurzschlussläufermotoren. Starten, Gegenstrombremsen, Tippen. Das Öffnen und Schließen der Schützkontakte erfolgt mit dem ca. 6- bis 8-fachen (oder höher bei den heutigen Hochleistungsmotoren) Bemessungbetriebsstrom des Motors. Die Spannung wird nicht reduziert und entspricht der Bemessungsbetriebsspannung des Motors. Sowohl der Schließ- als auch der Öffnungsvorgang tragen zur Kontaktabnutzung bei. Die Löschkammern spielen eine wichtige Rolle beim Löschen des Lichtbogens. Daher wird in den meisten Fällen Material von den Kontakten in die Löschkammern verspritzt. Siehe untenstehende Abbildung B.
1. Frühe Phase von festen und beweglichen Kontakten, 5.000 Schaltspiele 2. Mittlere Phase von festen (links) und beweglichen Kontakten (rechts), 10.000 Schaltspiele 3. Ende der Lebensdauer einer AC-4-Anwendung A. Typisches Aussehen von Kontakten B. Typisches Aussehen einer Löschkammer
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Wechseln der Kontakte, Löschkammern und Spulen
Informationen über das Zerlegen der Schütze finden Sie in der Bedienungs anleitung, die mit den Schützen ausge liefert wird, und auf www.abb.com/ lowvoltage. Vor dem Zerlegen eines Schützes müssen Sie das Schütz unbedingt abschalten. Öffnen Sie den Hauptstromkreis, indem Sie ggf. den Hauptschalter betätigen oder die Hauptsicherungen in allen drei Phasen entfernen. Zum Schutz vor Schaltversuchen öffnen Sie auch den Steuerstromkreis. 10 2CDC101005M0101
Gehen Sie beim Austausch der AFSpule und der Platine mit großer Sorg falt vor, um eine ESD-Beschädigung zu vermeiden.
Störungssuche
Beispiele allgemeiner Ursachen für nicht ordnungsgemäß funktionierende Schütze Spannungsabfall während des Motor anlaufs Ein Spannungsabfall auf weniger als 85 % der Nennspannung während einer Zeit von 5-10 ms kann bereits dazu führen, dass sich das Schütz öffnet. Sonstige Störungen der Steuerspannung, wie schwache Relaiskontakte oder zu kleine Steuertransformatoren bzw. mangelhafte Stromversorgung, können ebenfalls für dieses Problem verantwortlich sein. Diese Spannungsprobleme können zu erhöhter Kontaktabnutzung und auch zum Verschweißen der Hauptkontakte führen. Dank der AF-Technologie lassen sich diese Probleme vermeiden. Zu geringe Versorgungsspannung der Spule Eine Steuerspannung von weniger als 85 % beim Einschaltvorgang reicht mög licherweise nicht aus, um das Schütz sicher zu schließen, und kann dazu führen,
dass die Spule aufgrund von Überhitzung schmilzt. Dies liegt daran, dass die Spule so ausgelegt ist, dass sie dem Einschaltstrom nur begrenzte Zeit standhält. Häufig kommt dies vor, wenn die Spulenversorgung aus der Netzstromversorgung stammt, wo hoher Strom zu einem Span nungsabfall führt. Ist die Steuerspannung dauerhaft zu hoch, kann außerdem die Spule schmelzen (s. untenstehende Abbildung). Direktstart des Motors (Anlauf mit voller Spannung) Stromspitzen bei Schweranlauf – Falls die Anwendung ein hohes Dreh moment beim Starten erfordert, z. B. bei Lüftern oder Pumpen, ist es wichtig, dass Einschaltvermögen und Kurzzeitstrom des Schützes auf den Einschaltstrom und die Stromspitze des Motors ausgelegt sind.
AF-Spule: 100-250 V AC/DC Schützposition
Bsp.: Spule mit 230 V AC 0,85-1,1 x U = 195,5-253 V
Schütz geschlossen
Schütz geöffnet 100 V
250 V
Bereich der Bemessungsspannung
Steuer spannung
Geschmolzene Spule aufgrund zu niedriger Spulenspannung
Betriebsgrenzen der Spule 55 % des unteren Spannungsbereichs
(0,85 x 100-1,1 x 250 V) = 85-275 V 85 % des unteren Spannungsbereichs
AF-Technologie 2CDC101005M0101 11 10
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KM1 / (L)
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W2
Stern-Dreieck-Starter Umschaltzeit zwischen Stern und Dreieck – Wird die Umschaltzeit zwischen Stern und Dreieck zu gering eingestellt, kann der Motor nicht 80 - 90 % seiner Nenndrehzahl erreichen. Dies führt dazu, dass sich das Sternschütz bei einem höheren Strom als erwartet öffnet. Bleibt der Starter zu lange in der Sternstellung, erhöht sich dadurch die Belastung des Sternschützes, da das Sternschütz hauptsächlich auf den Bemessungskurzzeitstrom ausgelegt ist. – Die Umschaltzeit zwischen Stern und Dreieck ist wichtig. Wenn kein Timer oder sonstiges Gerät verwendet wird, um eine Umschlagzeit zwischen dem Öffnen des Sternschützes und dem Schließen des Dreieckschützes zu garan
L3
KM3 / ( ) 2
Neustart eines auslaufenden Motors – Der Versuch eines Motorneustarts vor dem völligen Stillstand des Motors kann eine Stromspitze verursachen, die theoretisch das 2-fache des Anlaufstroms aus dem Stillstand erreichen kann. Dies kann zu Kontaktverschweißung führen.
L2
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W1
V2
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U2
U1
W2
W1
V2
V1
U2
U1
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KM2 / (Y)
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tieren, besteht die Gefahr, dass der Licht bogen innerhalb des Sternschützes bestehen bleibt und einen Kurzschluss verursachen kann. Ist die Umschlagzeit zu lang, vermindert sich die Drehzahl des Motors und das Schließen des Dreieckschützes bewirkt eine höhere Stromspitze als erwartet. Dies kann zu Kontaktverschweißung führen. Normalerweise sollte die Leerlaufdauer 50 ms nicht überschreiten. Bei Verwendung von AF ist keine Umschlagzeit zulässig. Produktkoordination Sind die Produkte nicht aufeinander abgestimmt (Sicherungen oder Schalter) oder sind diese nicht für den entsprechenden Einsatz korrekt ausgelegt, kann es zu übermäßiger Kontaktabnutzung oder zu Kontaktverschweißung kommen. Nähere Informationen über die Auswahl der Produkte für den Kurzschlussschutz finden Sie in unserem technischen Katalog 1SBC1001122C0202 unter den allgemeinen technischen Daten.
Ansteuerung per SPS von AF400 und höher Bringen Sie den DIP-Schalter in die entsprechende Stellung für die gewünschte Betriebsart (siehe untenstehende Abbildung). Stellung A für die Ansteuerung per SPS, Stellung B für konventionellen Betrieb (Standard). Hohe Temperaturwerte Bei hohen Temperaturen am und um das Schütz prüfen Sie Folgendes (siehe auch nachstehende Abbildung zu den zuläs sigen Höchsttemperaturen). – Vergewissern Sie sich, dass die Anschlüsse das korrekte Drehmoment aufweisen. – Vergewissern Sie sich, dass die Kabeleigenschaften den Anforderungen in unserem Katalog entsprechen. – Vergewissern Sie sich, dass die richtige Spule für die Anwendungen ausgewählt wurde.
Die Messung des Widerstands der Hauptkontakte wird nicht empfohlen, da nur spezielle Geräte korrekte Messwerte liefern. Aufgrund der Lage des Magnetsystems kann die Abdeckung sehr hohe Temperaturen (> 100 °C) erreichen. Dies liegt noch im akzeptablen Bereich. Ausgleichsvorgänge, die sich auf die AF-Spulen auswirken Spannungsspitzen/Ausgleichsvorgänge sind besonders in mangelhaften oder schwachen Netzen nicht ungewöhnlich. Zu große Spannungsspitzen/Ausgleichsvorgänge können die AF-Spule beschädigen. Die AF-Spulen sind so ausgelegt, dass sie gewissen Spitzen/Ausgleichsvorgängen standhalten; die Spulen wurden auf die Erfüllung der Vorgaben der relevanten IEC-Normen getestet.
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3
PLC 5 L3 -30
1650
AF 3 L2
ON
1 L1
6 T3
1
3
2 T1
S1
ON
X5 2
4 T2
OFF_N COM
PLC
PLC
A B
ON OF F CO _N M PL
C
PL
C
S1
X5 1
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3
A
B
Ansteuerung per SPS von AF400 und höher
Zulässige Höchsttemperaturen 1. Magnet: 140 °C 2. Spule: 150 °C Temp.anstieg 110 °C (gemäß IEC 60947) + Umgebungstemp. 40 °C 3. Anschlussschienen: 105 °C Temp.anstieg 65 °C (gemäß IEC 60947) + Umgebungstemp. 40 °C
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Ersatzteile und Gewährleistungsansprüche Inspektionsintervalle Die Abstände zwischen den Inspektionen hängen von der Bauweise und den Betriebsbedingungen des Schützes ab. Wenn Sie zu einer bestimmten Anwendung beraten werden möchten, wenden Sie sich bitte an ABB. Ersatzteile Grundsätzlich gelten diese Schütze als wartungsfrei. Aufgrund der obengenannten Faktoren kann es gelegentlich notwendig sein, einzelne Teile auszutauschen. Bei den nachstehenden Teilen handelt es sich um Schützersatzteile; Sie finden diese in den ABB Produktkatalogen oder auf der Website von ABB: – Hauptkontaktsätze – Löschkammern (sollten zusammen mit den Hauptkontakten ausgetauscht werden) – Schützspulen – Hilfskontaktblöcke Hinweis: Verwenden Sie ausschließlich Originalersatzteile von ABB. Nur so ist die Zuverlässigkeit des Produkts gewährleistet. Gewährleistungsansprüche Die Gewährleistungsfrist beträgt 12 Monate. Möchten Sie im Rahmen der Gewährleistung ein Teil zurückgeben, beschreiben Sie den Mangel bitte möglichst ausführlich. Um Ihnen besser helfen zu können, möchten wir Sie bitten, das Formular für die Störungsbehebung in der ABB Library im Internet zu verwenden. Jedes Schütz verfügt über einen Datumscode, den Sie in Ihrem Gewährleistungsanspruch angeben müssen. Siehe nachstehende Abbildung.
Beispiel aus der Reihe A95 und AF2050 03 = Jahr 36 = Woche S595 = Person, die für die endgültige Abnahme zuständig war
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Terminologie der Schützteile
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Anschlussschiene Beweglicher Kontakt Festkontakt Betätigungsspule Anker Magnetkern Spulenklemmen Löschkammern Kurzschlussring
5
7 4
6
3
2
1
9 7
4
6 5 8
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