Technologia napędów elektrycznych odgrywa ważną rolę w wielu zastosowaniach w inżynierii mechanicznej i przemysłowej. Jednorazowa awaria napędu nieuchronnie prowadzi do zatrzymania maszyny lub systemu. W najgorszym przypadku cały zakład może odnotować przerwę produkcyjną, co zazwyczaj wiąże się z wysokimi kosztami.
MONITOROWANIE NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH
Napędy są monitorowane w wielu aspektach. Monitorując prędkość, można zweryfikować działanie całego układu napędowego. Pomiary temperatury i drgań pozwalają wykryć usterki mechaniczne napędu, takie jak uszkodzenia łożysk. W przypadku elektrotechniki napędu szczególnie ważne jest wykrywanie usterek izolacji. Oprócz awarii napędu, mogą one również narazić ludzi na porażenie prądem elektrycznym lub uszkodzenia – w najgorszym przypadku nawet na pożar silnika.
Monitorowanie napędów pod kątem uszkodzeń izolacji zależy od sposobu wykonania instalacji. Należy zwrócić uwagę na to, czy system jest uziemiony, czy nieuziemiony. W nieuziemionych systemach IT nie występuje połączenie niskoimpedancyjne między czynnymi przewodami systemu a potencjałem uziemienia. W takim przypadku stosuje się monitory izolacji, które mierzą rezystancję między przewodami a potencjałem uziemienia. Z kolei w uziemionych systemach TN lub TT można stosować standardowe monitory prądu różnicowego, które mierzą prąd sumaryczny w trzech fazach i przewodzie neutralnym. Jeśli prąd sumaryczny jest różny od zera, oznacza to, że wystąpiło uszkodzenie izolacji. W obu przypadkach – w systemach uziemionych lub nieuziemionych – urządzenie monitorujące wyłącza napęd w sposób kontrolowany w przypadku wykrycia uszkodzenia izolacji. Następnie można podjąć odpowiednie działania w celu usunięcia uszkodzenia.
CO ZROBIĆ, GDY NAPĘDY SĄ WYŁĄCZONE?
Monitorowanie wyłączonych napędów nie jest jednak łatwe do zrealizowania za pomocą wszystkich wspomnianych metod. W nieuziemionych systemach IT monitory izolacji działają w sposób opisany powyżej. W technologii napędów elektrycznych w środowiskach przemysłowych takie instalacje wciąż stanowią raczej wyjątek i są stosowane wyłącznie tam, gdzie nie można dopuścić do awarii zasilania. Typowymi przykładami są szpitale, ale także obszary przemysłu przetwórczego.
Systemy monitorowania prądu różnicowego stosowane w systemach uziemionych działają tylko wtedy, gdy silnik elektryczny również pracuje, ponieważ prąd nie płynie, gdy napęd jest w stanie spoczynku. W zależności od sposobu wykorzystania, wyłączone silniki elektryczne powinny być monitorowane również w systemach TN lub TT. Typowe zastosowania, w których jest to szczególnie istotne, obejmują pompy pożarowe, systemy oddymiania, przepompownie i różne inne systemy, które muszą być niezawodnie uruchomione w sytuacjach awaryjnych. Należy upewnić się, że te napędy rzeczywiście działają, gdy jest to wymagane.
Regularne przeglądy takich napędów są jedną z możliwości. Wiąże się to jednak z wysokimi kosztami i nie zapewnia bezpieczeństwa, jakie oferuje stały monitoring. Gdy silniki elektryczne nie pracują, czynniki środowiskowe, takie jak wilgoć lub kurz, mogą uszkodzić izolację w przewodach zasilających lub w silniku elektrycznym. Po włączeniu napędu urządzenie zabezpieczające reaguje i ponownie wyłącza silnik elektryczny. Brak możliwości uruchomienia systemu oddymiania lub pompy pożarowej w sytuacji awaryjnej może mieć tragiczne konsekwencje.
MONITOROWANIE IZOLACJI DLA SYSTEMÓW UZIEMIONYCH
Firma Dold oferuje specjalne urządzenia kontroli izolacji – serię VARIMETER IMD do monitorowania wyłączonych obciążeń, nawet w systemach uziemionych. Monitory izolacji MK 5880N i MH 5880 są podłączone do napędu w taki sposób, że kontrolują rezystancję izolacji tylko wtedy, gdy napęd został odłączony od sieci. W tym celu monitor izolacji jest podłączony poprzez styk rozwierny stycznika lub wyłącznika i działa tylko wtedy, gdy napęd został odłączony. W przeciwnym razie monitor izolacji wywołałby fałszywy alarm podczas pracy.
W przypadku napędów trójfazowych wystarczy monitorować tylko jedną fazę, ponieważ trzy fazy są połączone w silniku z niską impedancją. W ten sposób możliwe jest wykrycie uszkodzeń izolacji również w niepodłączonych fazach. Oba monitory izolacji są przeznaczone do sieci trójfazowych i prądu przemiennego o napięciu do 500 V i częstotliwości od 10 Hz do 1000 Hz. Urządzenia są przeznaczone do montażu na szynach DIN, dzięki czemu można je szybko i łatwo zamontować w puszce zaciskowej lub szafie rozdzielczej; przyłącza są dostępne w postaci zacisków śrubowych lub klatkowych. Napięcie pomocnicze, obwód pomiarowy i styki wyjściowe są od siebie galwanicznie izolowane. Wartość alarmu zwarcia doziemnego można ustawić w zakresie od 5 Ω do 100 kΩ dla obu urządzeń. Spadek wartości poniżej nastawionej powoduje rozłączenie przekaźnika wyjściowego i uruchomienie alarmu. Jednocześnie czerwona dioda LED sygnalizuje uszkodzenie izolacji.
KONSERWACJA ZORIENTOWANA NA STAN PRZED WYSTĄPIENIEM USTERKI
W monitorze izolacji MK 5880N przewidziano dodatkowo wartość ostrzeżenia wstępnego, którą można ustawić w zakresie od 10 kΩ do 5 MΩ. Pozwala to na wykrywanie powolnego spadku rezystancji izolacji. W tym celu przewidziano drugi przekaźnik wyjściowy i dodatkową żółtą diodę LED. Dzięki temu personel konserwacyjny może sprawdzić odpowiednią instalację przed wystąpieniem krytycznego błędu.
W przypadku MH 5880, aktualnie mierzona rezystancja jest podawana za pomocą wyjścia analogowego w zakresie od 0 V do 10 V. Dodatkowo, 11-poziomowy wskaźnik słupkowy LED wizualizuje wartość bezpośrednio na urządzeniu. Za pośrednictwem wyjścia analogowego wartość izolacji może być analizowana przez system nadrzędny, taki jak sterownik PLC. Również w tym przypadku możliwe jest wygenerowanie alarmu i, w razie potrzeby, przeprowadzenie konserwacji, opierając się na stanie.
MONITORING ZAPEWNIA BEZPIECZEŃSTWO
Stały monitoring wyłączonych odbiorników pod kątem uszkodzeń izolacji jest zdecydowanie zalecany ze względów bezpieczeństwa w wielu zastosowaniach. Niesprawny napęd zasuwy, pompy przeciwpożarowej lub systemu oddymiania może mieć poważne konsekwencje.
Firma DOLD produkuje bogatą gamę urządzeń stosowanych w systemach napędowych: monitory izolacji, softstarty i softstopy, inteligentne rozruszniki silników, moduły kontroli bezpiecznej prędkości i zatrzymania, przekaźniki kontroli faz, kontroli napięć, kontroli obciążenia itd. Od 2025 r. rozpoczął działalność oddział firmy DOLD w Polsce:
DOLD Polska sp. z o.o.
ul. Towarowa 7, 00-839 Warszawa
biuro@dold.pl, www.dold.pl
tel. 668 618 686
