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ABB

ApplikationshandbuchMess- undÜberwachungsrelais

22LLS2

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Vorwort

In diesem Handbuch finden Sie Anwendungsinformationen zur Produktreihe CM Mess- undÜberwachungsrelais von ABB Stotz-Kontakt.Die gesamte Produktreihe umfasst weitere Geräte, deren Beschreibung Sie in unseremKatalog finden.

Wir möchten Ihnen mit diesem Buch einen Einblick in die verschiedenen Einsatzbereicheunserer Überwachungsgeräte verschaffen, unabhängig davon, ob Sie diese schon selbsteingesetzt haben oder ein interessierter Erstnutzer ohne spezielles Applikationswissen sind.

Das Handbuch ist eine Ergänzung zu unserem Produktkatalog. Hier finden Sie neben derallgemeinen Funktionsweise, Vorschläge für Anwendungen mit unseren Mess- und Überwa-chungsrelais. Sollten Sie zusätzliche technische Daten benötigen, entnehmen Sie diese bitteunserem Katalog oder nehmen Sie Kontakt mit uns auf.

Sie können das Handbuch entweder ganz durchlesen oder sich selektiv über einzelne Geräteund ihre Anwendungen informieren.Nutzen Sie als Hilfe für einen schnellen Zugriff auf die gewünschten Informationen dasInhaltsverzeichnis sowie den Index. Haben Sie Fragen zu einzelnen Geräten, dann greifen Sieauf die Frequently Asked Questions (Häufig gestellte Fragen) im jeweiligen Kapitel zurück.

Verstehen Sie die hier vorgestellten Applikationen als Beispielanwendungen; der Einsatz derMess- und Überwachungsrelais muss für jede Anlage separat geplant werden, um durch einegezielt angepasste Überwachungsfunktionalität die Verfügbarkeit und Sicherheit Ihrer Geräteund Anlagen dauerhaft zu gewährleisten.

ABB STOTZ-KONTAKT GmbHFebruar 2004

Alina Fraczyk Matthias Eschle

22LLS2

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Messen und Überwachen in elektrischen NetzenMessen und Überwachen in elektrischen NetzenMessen und Überwachen in elektrischen NetzenMessen und Überwachen in elektrischen NetzenMessen und Überwachen in elektrischen Netzen......5

Allgemeine Fragen zu ABB Mess- undAllgemeine Fragen zu ABB Mess- undAllgemeine Fragen zu ABB Mess- undAllgemeine Fragen zu ABB Mess- undAllgemeine Fragen zu ABB Mess- undÜberwachungrelaisÜberwachungrelaisÜberwachungrelaisÜberwachungrelaisÜberwachungrelais ........................................................7

StromüberwachungStromüberwachungStromüberwachungStromüberwachungStromüberwachung ........................................................9Stromwächter einphasig CM-SRN ..............................9Applikation ‘Oberleitungen der Bahn’ ....................... 10Frequently Asked Questions .................................... 11

SpannungsüberwachungSpannungsüberwachungSpannungsüberwachungSpannungsüberwachungSpannungsüberwachung............................................ 13Spannungswächter einphasig CM-ESN .................... 13Spannungswächter einphasig CM-ESS .................... 14Applikation ‘Überspannungsschutz inNiederspannungsnetzen’ .......................................... 15Frequently Asked Questions .................................... 16

DreiphasenüberwachungDreiphasenüberwachungDreiphasenüberwachungDreiphasenüberwachungDreiphasenüberwachung ........................................... 18Dreiphasenwächter CM-PFS .................................... 18Multifunktionaler Dreiphasenwächter CM-MPS ......... 19Applikation ‘ThyristorgesteuerteSchweißmaschinen’ .................................................. 20Applikation ‘Kältemaschinen’ .................................... 22Applikation ‘CNC-gesteuertes Sägesystem’ ............ 24Frequently Asked Questions .................................... 25

IsolationsüberwachungIsolationsüberwachungIsolationsüberwachungIsolationsüberwachungIsolationsüberwachung ............................................... 26Isolationswächter CM-IWN-AC ................................ 27Isolationswächter CM-IWN-DC ................................ 28Applikation ‘Notstrombeleuchtung’ .......................... 29Frequently Asked Questions .................................... 30

MotorbelastungsüberwachungMotorbelastungsüberwachungMotorbelastungsüberwachungMotorbelastungsüberwachungMotorbelastungsüberwachung .................................. 31Motorbelastungswächter CM-LWN.......................... 32Applikation ‘Förderband’ .......................................... 33Applikation ‘Autowaschanlage’ ................................ 34Frequently Asked Questions .................................... 35

InhaltsverzeichnisInhaltsverzeichnisInhaltsverzeichnisInhaltsverzeichnisInhaltsverzeichnis

44LLS44

TherTherTherTherThermistormistormistormistormistor-Motorschutz-Motorschutz-Motorschutz-Motorschutz-Motorschutz .............................................. 36Thermistor-Motorschutzrelais CM-MSS .................. 37Applikation ‘Textilmaschinen’ ................................... 38Frequently Asked Questions .................................... 40

TTTTTemperaturüberemperaturüberemperaturüberemperaturüberemperaturüberwachungwachungwachungwachungwachung ............................................ 41Temperaturüberwachungsrelais C512 ..................... 42Applikation ‘Spritzgussmaschine’ ............................ 43Frequently Asked Questions .................................... 45

NiveauüberwachungNiveauüberwachungNiveauüberwachungNiveauüberwachungNiveauüberwachung ................................................... 46Niveauwächter CM-ENE-MIN ................................... 46Niveauwächter CM-ENS ........................................... 47Applikation ‘Schwimmbecken’ ................................. 48Applikation ‘Flüssigkeitsanlasser’ ............................. 49Frequently Asked Questions .................................... 51

KontaktschutzKontaktschutzKontaktschutzKontaktschutzKontaktschutz .............................................................. 52Kontaktschutzrelais CM-KRN ................................. 53Applikation ‘Drahtziehmaschinen’ ............................. 54Applikation ‘Tunnelvortriebsmaschinen’ ................... 56Frequently Asked Questions .................................... 57

Sensorversorgung und -AuswertungSensorversorgung und -AuswertungSensorversorgung und -AuswertungSensorversorgung und -AuswertungSensorversorgung und -Auswertung ......................... 58Sensorversorgungs- und Auswertemodul CM-SIS . 58Applikation ‘Rolltorantrieb’ ....................................... 59Frequently Asked Questions .................................... 61

IndexIndexIndexIndexIndex ............................................................................. 63

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Messen und Überwachen in elektrischen Netzen

Beim Betrieb elektrischer Anlagen kann das Auftreten von Fehlern nie vollständig verhindertwerden. Um die Folgen der Fehler in Grenzen zu halten, bedarf es geeigneter Schutzeinrich-tungen.

Die möglichen Fehler wirken sich im ungünstigsten Fall auf die Verfügbarkeit der Anlage aus:Durch den Ausfall bestimmter Anlagenteile ist eine Aufrechterhaltung der Funktion oder derEnergieversorgung häufig nicht gewährleistet. Durch den Betriebsausfall entstehen zusätzli-che Kosten.Auf der Ebene der einzelnen Betriebsmittel kommt durch die Auswirkungen von Fehlern einerhöhtes Risiko kostspieliger Reparaturen oder irreversibler Schäden auf.

Folglich besteht in jeder Anlage ein hoher Bedarf an zuverlässigen und schnell ansprechen-den Mess- und Überwachungsgeräten, die alle elektrischen und physikalischen Betriebsgrö-ßen kontinuierlich kontrollieren. Diese Geräte ermöglichen im Fehlerfall eine schnelle undgezielte Reaktion, z. B. das direkte Abschalten des betroffenen Anlagenteils, eine Meldung andie Steuereinrichtung oder eine Signalisierung der Störung für eine manuelle Verarbeitung.Auf diese Weise werden Gefahrensituationen bereits bei ihrer Entstehung erkannt und Fehlerkönnen entsprechend schnell messtechnisch erfasst und behandelt werden.

Da die möglichen Fehler unterschiedliche Netzparameter betreffen können, bedarf es Gerätemit einer genau und gezielt angepassten Überwachungsfunktionalität, von Spannungsüber-wachung bis hin zur Isolations- und Niveauüberwachung.

Die Mess- und Überwachungsrelais aus dem Produktspektrum von ABB Stotz-Kontaktstellen sich dieser Aufgabe: Sie sind in der Lage, die ihnen zugetragene Mess- oder Überwa-chungsaufgabe optimal zu erfüllen und werden durch eine, an die Betriebsverhältnisse ange-passte Anwendung, zu individuellen Sicherheitsträgern.

Um eine Zuverlässigkeit der Anlage zu gewährleisten, müssen die Mess- und Überwachungs-geräte schnell und sicher sowie selektiv auf die auftretenden Störungen reagieren. Auftreten-de Fehler müssen schnell an die Steuereinheit weitergegeben werden, die z. B. eine gezielteAbschaltung des betroffenen Anlagenteils initiiert.

Bei der Planung von Schutzeinrichtungen von elektrischen Anlagen spielen wirtschaftlicheFaktoren eine entscheidende Rolle: Die Bedeutung einzelner Geräte für die Anlage, ihreLebensdauer und die durch Ausfall dieser Betriebsmittel aufkommenden Kosten, z. B.Reparatur- oder Produktionsausfallkosten, sollten sinnvoll gegeneinander abgewogenwerden. Danach sollte die Konzeption der Schutzeinrichtungen für diese Anlagenteile erfol-gen. Sind die zu schützenden Geräte besonders wichtig für die Verfügbarkeit, ist eventuelleine redundante Fehlerabsicherung sinnvoll. Tritt ein Fehler zwar selten auf, wirft aber hoheReparaturkosten für die betroffenen Betriebsmittel auf, sollte eine entsprechende Schutzein-richtung vorsorglich in die Anlage integriert werden.

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Je nach erforderlicher Überwachungsfunktionalität und Schutzprinzip (z. B. Arbeits- oderRuhestromprinzip) wird das passende Relais aus der CM Produktreihe in die Anlage integriertund gewährleistet einen zuverlässigen und sicheren Betrieb der Anlage.

Einige Geräte aus dem Produktspektrum der Mess- und Überwachungsrelais von ABB Stotz-Kontakt werden im Folgenden, sortiert nach Überwachungsfunktion, vorgestellt.Nach einer einführenden Beschreibung der Überwachungsaufgabe, wird die Funktionsweiseder Geräte erläutert. Anschließend werden Beispielanwendungen mit den Geräten aufgezeigtund die häufigsten Fragen zum Umgang mit den Geräten behandelt.

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Allgemeine Fragen zuABB Mess- und Überwachungsrelais

F:F:F:F:F:Was ist eine Hysterese?A:A:A:A:A:Unter dem Begriff Hysterese versteht man das Nachbleiben einer Wirkung hinter ihrerUrsache. Bei den Mess- und Überwachungsgeräten bezieht sich der Begriff Hysterese aufdas verzögerte Rückschalten des Relais nach Wieder-Erreichen des Ansprechwertes.Wenn ein Spannungswächter bei einer Überspannung von 250 V schaltet, sein Ausgangs-relais also anzieht (Arbeitsstromprinzip), fällt es beim rückläufigen Erreichen des An-sprechwertes von 250 V nicht sofort, sondern erst nach Ablauf der Hysterese, ab. DieHysterese wird dabei in Prozent, bezogen auf den Ansprechwert, angegeben.Durch die Rückschalthysterese wird das Hin- und Herschalten des Relais bei Spannungs-schwankungen um den Schwellwert herum vermieden.

F:F:F:F:F:Was bedeuten die Begriffe Arbeitsstromprinzip und Ruhestromprinzip?A:A:A:A:A:Die Begriffe Arbeits-/ Ruhestromprinzip beschreiben die Funktionsweise der Ausgangs-kontakte des Relais. Bei Geräten, die nach dem Arbeitsstromprinzip arbeiten, ziehen dieAusgangsrelais beim Über-/ Unterschreiten des Ansprechwertes der zu überwachendenGröße an.Beim Ruhestromprinzip ist das Ausgangsrelais des Überwachungsgerätes im Anfangszu-stand angezogen. Beim Erreichen des Ansprechwertes, fällt das Ausgangsrelais ab.

F:F:F:F:F:Welche Einstelltoleranzen gelten für die Mess- und Überwachungsrelais der CM Reihe?A:A:A:A:A:Für alle Geräte betragen die Toleranzen (Bedruckungstoleranz, mechanische Toleranz,elektrische Toleranz) 10%.

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Eigene Notizen

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1SVR

450

115

F 0

100

CM-SRNCM-SRNCM-SRNCM-SRNCM-SRN

Stromüberwachung

Jedes elektrische Netz lässt nur Stromwerte innerhalb einesbestimmten Toleranzbereiches zu. Bei Unter- oder Überschreitungder Grenzen ist ein sicherer Betrieb der Geräte und Anlagen oftnicht mehr gewährleistet. Aus diesem Grund muss der Strom imNetz kontinuierlich überwacht werden, damit im Fehlerfall sofortentsprechende Schutzmaßnahmen getroffen werden können.

StrStrStrStrStromwächter einphasig CM-SRNomwächter einphasig CM-SRNomwächter einphasig CM-SRNomwächter einphasig CM-SRNomwächter einphasig CM-SRN

Dieser Stromwächtertyp lässt eine manuelleEinstellung der gewünschten Überwa-chungsfunktion zu: Er kann Unterstrom undje nach Ausführung Überstrom erkennen.Zusätzlich zum Schwellwert und zur Hyste-rese kann der Benutzer in einigen Ausfüh-rungen einen Ansprechverzögerungswerteinstellen. Das Gerät meldet den Über- bzw.Unterstrom dann erst nach Ablauf derAnsprechverzögerungszeit. Das Ausgangs-relais fällt wieder ab, sobald der Schwellwertund die Hysterese unter- bzw. überschrittenwerden.

Hystereseeinstellung Schwellwerteinstellung Vorwahlschalter Überstrom- (OC)

oder Unterstromüberwachung (UC) LED gelb - Relaiszustand LED grün -Versorgungspannung

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Applikation ‘Oberleitungen der Bahn’

Schutz der AntriebsmotorSchutz der AntriebsmotorSchutz der AntriebsmotorSchutz der AntriebsmotorSchutz der Antriebsmotoren zur Spannungsumschaltungen zur Spannungsumschaltungen zur Spannungsumschaltungen zur Spannungsumschaltungen zur Spannungsumschaltung

Für die Bahnversorgung wird der Strom an Einspeisestellen in die Oberleitungen gebrachtund steht dann den Zügen und anderen an das Bahnversorgungsnetz angeschlossenenVerbrauchern, z. B. infrastrukturellen Einrichtungen an Bahnhöfen, zur Verfügung. DieRückführung erfolgt über Schienenleitungen.

Die Umschaltung von einer auf eine andere Oberleitung wird mit Hilfe von Schaltgeräten,z. B. Leistungsschaltern und Trennschaltern vorgenommen. Diese werden durch Gleich-strommotoren angetrieben.

Zur Sicherung der Verfügbarkeit der Umschaltvorrichtung, und somit der zuverlässigenSpannungsumschaltung, muss ein kontinuierlicher Schutz der Antriebsmotoren gewährleis-tet sein. Ein zu hoher Strom kann die Motoren schädigen und sollte deshalb sofort beimAuftreten erkannt werden, damit der angeschlossene Motor noch vor eventueller Zerstörungabgeschaltet werden kann.In den Schaltschränken an den Einspeisestellen sind deshalb Stromwächter CM-SRNintegriert. Bei z. B. durch Kurzschluss bedingtem Überstrom leitet das CM-SRN die Informa-tion an die SPS weiter, die den gefährdeten Motor abschaltet.Die Verfügbarkeit der Schaltelemente zur Oberleitungsansteuerung wird auf diese Weisesichergestellt.

Schaltschrank mit CM-SRN

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CM-SRN

Shunt

ShuntI

I

ShuntSRNCM III += -

B1

B2

B3

C

Stromüberwachung:Frequently Asked Questions

F:F:F:F:F:Ich will einen Strom messen, der über dem angegebenen Messbereich des CM-SRN liegt.Was muss ich machen?A:A:A:A:A:Zur Erweiterung des Messbereiches schalten Sie einen Stromwandler bei AC-Lasten odereinen Shunt-Widerstand bei AC- oder DC-Lasten parallel zum CM-SRN.

Der Shunt-Widerstand muss entsprechend dimensioniert werden, damit der durch dasCM-SRS fließende Strom sich noch im Messbereich des Stromwächterrelais befindet.

Beispiel:Zu überwachender Strom: 110 AGewählter Bereich des CM-SRN: 1- 5 A

Vielfaches des Bereiches „n“ : n = 110 33

3 wurde dabei als mittlerer Wert des Messbereiches 1- 5 A gewählt

Shunt-Widerstand „RS“ = Eingangswiderstand „Ri“

Vielfaches des Bereiches „n“ - 1

RS = Ri = 18 m 0,58 m

n - 1 37 - 1

18 m ist dabei der Eingangswiderstand des CM-SRN. Diese Angabe entnehmen Sie denTechnischen Daten im Katalog.

RS gewählt: 1,3 m (nächst kleinster Normwert)

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Stromüberwachung:Frequently Asked Questions

F:F:F:F:F:Können die Stromwächter direkt aus der Messspannung versorgt werden?A:A:A:A:A:Ja.

F:F:F:F:F:Ist eine Absicherung des Messkreises notwendig?A:A:A:A:A:Ein Geräteschutz ist nicht notwendig. Es ist jeooch ein ausreichender Leitungsschutzvorzusehen.

F:F:F:F:F:Wie hoch ist die maximal anlegbare Spannung an den Messeingängen?A:A:A:A:A:Beim CM-SRN beträgt die maximal an die Messeingänge anlegbare Spannung 400 V.

F:F:F:F:F:Wie hoch ist die Belastbarkeit der Messeingänge des CM-SRN?A:A:A:A:A:

Messkreis B1-C B2-C B3-C B1-C B2-C B3-C

Impulsüberlastbarkeit t < 1 s 300 mA 1 A 10 A 15 A 50 A 100 A Dauerüberlastbarkeit 50 mA 150 mA 1,5 A 2 A 7 A 20 A

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CM-ESNCM-ESNCM-ESNCM-ESNCM-ESN

1SVR

450

215

F 0

200

Spannungsüberwachung

Eine Spannungsüberwachung ist für elektrische Anlagen ausfolgenden Gründen von Bedeutung:Bei Überspannungen kommt es an den Verbrauchern zu einerErhitzung; die Temperaturen erreichen unzulässige Werte, so dassGeräte ausfallen oder zerstört werden können.Bei Unterspannungen besteht die Gefahr in einen undefiniertenBereich zu gelangen, in dem einige Anlagenteile noch funktionie-ren, andere aber nicht mehr. Auch dieser Fehlbetrieb kann zurBeschädigung der Anlage oder des Produktes führen.

Im Folgenden werden Geräte zur Spannungüberwachung vorge-stellt, die die aus Spannungsschwankungen resultierendenGefahrensituationen zuverlässig eliminieren und somit die Verfüg-barkeit von Anlagen sichern.

Spannungswächter einphasig CM-ESNSpannungswächter einphasig CM-ESNSpannungswächter einphasig CM-ESNSpannungswächter einphasig CM-ESNSpannungswächter einphasig CM-ESN

Der Spannungswächter CM-ESN überwachtdie angelegte einphasige Spannung. DieAuswahl des Messbereichs erfolgt über dieKlemmen B1, B2 oder B3 und C.Je nach eingestellter Betriebsart zieht dasAusgangsrelais beim Über- oder Unter-schreiten eines Schwellwertes an. Es fälltwieder ab, wenn der Schwellwert und dermanuell eingestellte Hysteresewert wiederunter- bzw. überschritten werden.

Hystereseeinstellung Schwellwerteinstellung Funktionseinstellung (UV/OV) LED grün - Versorgungspannung LED gelb - Relaiszustand

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1SVR

430

831

F 1

200

CM-ESSCM-ESSCM-ESSCM-ESSCM-ESS

Hystereseeinstellung Schwellwerteinstellung LED gelb - Relaiszustand LED grün - Versorgungspannung

Spannungsüberwachung

Spannungswächter einphasig CM-ESSSpannungswächter einphasig CM-ESSSpannungswächter einphasig CM-ESSSpannungswächter einphasig CM-ESSSpannungswächter einphasig CM-ESS

Die zu überwachende Spannung wird, jenach Messbereich, an die Klemmen B1, B2oder B3 und C angelegt.Der Schwellwert der Spannung wird amGerät eingestellt. Wenn dieser Spannungs-wert überschritten wird, zieht das Ausgangs-relais an. Es fällt wieder ab, sobald dieSpannung den Schwellwert und den manuelleingestellten Hysteresewert unterschreitet.Der Schaltzustand des Relais sowie dasAnliegen der Versorgungsspannung werdenam Gerät durch LEDs angezeigt.

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CM-ESS

P N

0 V

230 V

6.35 kV

11 kV/ 400 V

P N

Applikation ‘Überspannungsschutz inNiederspannungsnetzen’

Schutz von EndverbraucherSchutz von EndverbraucherSchutz von EndverbraucherSchutz von EndverbraucherSchutz von Endverbrauchern durn durn durn durn durch Spannungswächter CM-ESSch Spannungswächter CM-ESSch Spannungswächter CM-ESSch Spannungswächter CM-ESSch Spannungswächter CM-ESS

Durch einen Mittelspannungs-Niederspannungstransformator wird die über Überleitungenzugeführte 6,35 kV Spannung auf 230 V heruntertransformiert. Diese Spannung wird an dieEndverbraucher in Haushalten verteilt. Dabei dürfen keine Überspannungen auftreten, dasonst die angeschlossenen Geräte zu Schaden kommen würden. Aus diesem Grund ist eineSpannungsüberwachung notwendig.

Der Spannungswächter CM-ESS erkennt eine Überspannung, die z. B. durch einen Neutral-leiterbruch entsteht. Das Ausgangsrelais steuert in diesem Fall eine Schützspule an; dasHauptschütz wird geöffnet und die Versorgung der Endgeräte unterbrochen.

Aus den Mess- und Schalteigenschaften des CM-ESS ergeben sich unterschiedlicheSchaltzeiten in Abhängigkeit von der Höhe der Überspannung: höhere Überspannungen vonz. B. 400 V führen demnach zum schnelleren Abschalten der Versorgungsspannung alsÜberspannungen von 270 V.

Schaltbild ‘Einphasiges Überspannungsrelais mit Leitungsschutzschalter und Stromzähler’

Stromzähler

Mittelspannungs-Niederspannungs- Transformator

Eingespeiste Phasen230 V AC/ 50Hz

Leitungsschutzschalter

Hilfsspannung

Schützspule

Schaltzeiten bei Spannungserhöhung

400 V: 45 - 50 ms300 V: 60 ms270 V: 75 - 80 ms

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CM-ESN

B1

B2

B3

C

ESNCMRE UUUv -+=

ESNCMU -

EU

vRU

vR

Spannungsüberwachung:Frequently Asked Questions

F:F:F:F:F:Ich möchte eine Spannung überwachen, die größer ist als die vom CM-ESN/ CM-ESSmessbare Spannung. Was muss ich tun?A:A:A:A:A:Zur Erweiterung des Messbereiches des CM-ESN/ CM-ESS muss dem Spannungswäch-ter ein gezielt dimensionierter Widerstand in Reihe vorgeschaltet werden.Da sich die vorliegende Betriebsspannung an dem Vorwiderstand Rv und dem Span-nungswächter CM-ESN/ CM-ESS aufteilt, ist die vom CM-ESN/ CM-ESS überwachteTeilspannung dem Messbereich des CM-ESN/ CM-ESS angepasst.

Messkreisspannung

Beispiel zur DimensionierBeispiel zur DimensionierBeispiel zur DimensionierBeispiel zur DimensionierBeispiel zur Dimensionierung des Vung des Vung des Vung des Vung des Vorororororwiderstandes:widerstandes:widerstandes:widerstandes:widerstandes:

Zu überwachende Spannung (Messspannung): UE = 600 V

Messbereich des CM-ESN: UB2...C = 50-500 V

Eingangswiderstand iR des CM-ESN : 951 k

Die Angabe des Eingangswiderstandes des CM-ESN finden Sie unter den TechnischenDaten im Katalog.

RV = Ri xUE - UCM-ESN = 951 k x 600 V - 500 V = 190,2 k

UCM-ESN 500 V

RV = 190,2 k

Der benötigte Vorwiderstand hat somit einen Widerstandswert von 190,2 k.

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Spannungsüberwachung:Frequently Asked Questions

F:F:F:F:F:Wie hoch ist die Stromaufnahme aus dem Messkreis des Spannungswächters?A:A:A:A:A:Diese Größe errechnet sich nach dem Ohmschen Gesetz aus dem Eingangswiderstand desMesseingangs und der angelegten Spannung.Den Wert des Eingangswiderstandes finden Sie im Katalog bei den Technischen Daten fürdas entsprechende Gerät.

F:F:F:F:F:Können die Spannungsüberwachungsgeräte direkt aus der Messspannung versorgtwerden?A:A:A:A:A:Ja.

F:F:F:F:F:Ist eine zusätzliche Absicherung des Messkreises nötig?A:A:A:A:A:Nein, ein Geräteschutz ist nicht notwendig. Es ist jedoch ein ausreichender Leitungsschutzvorzusehen.

F:F:F:F:F:Wie hoch ist die Belastbarkeit der Messeingänge?A:A:A:A:A:

CM-ESSCM-ESSCM-ESSCM-ESSCM-ESS

Messkreis B1-C B2-C B3-C

Impulsüberlastbarkeit t < 1 s 25 V 80 V 100 V Dauerüberlastbarkeit 10 V 60 V 80 V CM-ESN CM-ESN CM-ESN CM-ESN CM-ESN

Messkreis B1-C B2-C B3-C B1-C B2-C B3-C

Impulsüberlastbarkeit t < 1 s 120 V 200 V 400 V - 550 V 550 V Dauerüberlastbarkeit 100 V 150 V 300 V - 500 V 550 V

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1SVR

430

824

F 9

300

CM-PFSCM-PFSCM-PFSCM-PFSCM-PFS

Dreiphasenüberwachung

In allen Dreiphasennetzen sollten grundsätzlich alle Phasenparameter wie Phasenausfall,Phasenfolge und Asymmetrie überwacht werden.Wenn eine Phase des Dreiphasennetzes komplett ausfällt, beispielsweise aufgrund einerdurchgebrannten Sicherung, zieht ein angeschlossener Motor den benötigten Strom aus denanderen beiden Phasen und kann durch die ungleichmäßige Belastung Schäden erleiden.

DrDrDrDrDreiphasenwächter CM-PFSeiphasenwächter CM-PFSeiphasenwächter CM-PFSeiphasenwächter CM-PFSeiphasenwächter CM-PFS

Das Dreiphasen-ÜberwachungsrelaisCM-PFS erkennt eine falsche Phasenfolge inDrehstromnetzen. Solange die Phasenfolgerichtig ist, bleibt das Relais angezogen unddie gelbe LED leuchtet. Das Relais fällt ab,wenn es einen Fehler erkennt. Im Falle vonzweiphasig weiterlaufenden Motoren wirdder Phasenfolgefehler erkannt, wenn dierückgespeiste Spannung 60% der ursprüng-lich anliegenden Spannung nicht überschrei-tet. Die zwei Wechslerkontakte des CM-PFSmelden den Fehler an eine verarbeitendeEinheit, z. B. eine SPS.

Eine Änderung der Phasenfolge bedeutet eine Änderung derDrehrichtung des angeschlossenen Gerätes, also z. B. desGenerators, der Pumpe oder des Ventilators. Die Anlage funktio-niert dann nicht mehr einwandfrei.Ist die Versorgung durch das Dreiphasensystem aufgrund einerungleichmäßigen Lastverteilung nicht symmetrisch, wird eineTeilenergie vom Motor in Blindleistung umgewandelt. DieseEnergie geht ungenutzt verloren und verursacht vermeidbareKosten.

Zur Vermeidung dieser Problemsituationen werden Dreiphasen-Überwachungsgeräte eingesetzt.

LED gelb - Relaiszustand

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CM-MPSCM-MPSCM-MPSCM-MPSCM-MPS

2CD

C 2

51 0

05 F

0003

Dreiphasenüberwachung

Multifunktionaler DrMultifunktionaler DrMultifunktionaler DrMultifunktionaler DrMultifunktionaler DreiphasenwächtereiphasenwächtereiphasenwächtereiphasenwächtereiphasenwächterCM-MPSCM-MPSCM-MPSCM-MPSCM-MPS

Dieses multifunktionale Gerät überwachtzusätzlich zur Unter- und Überspannung,Phasenfolge und Phasenausfall die Asym-metrie der Phasen. Die Schwellwerte fürÜber- und Unterspannung sowie Asymmet-rie sind einstellbar, ebenso eine Zeitverzöge-rung, die es erlaubt, Fehlermeldungenkurzzeitig zu unterdrücken.Die beiden Ausgangsrelais fallen ab, sobaldeiner der Fehler vorliegt und eine eventuelleingestellte Zeitverzögerung erreicht ist. Sieziehen automatisch an, wenn alle Phasenpa-rameter wieder zwischen den gewünschtenSchwellwerten liegen.

R: LED grün - Versorgungsspannung,Relais

F1: LED rot - Fehlermeldung F2: LED rot - Fehlermeldung

- Überspannung: F1- Unterspannung: F2- Asymmetrie: F1 und F2 Dauerlicht- Phasenausfall: F1 an, F2 blinkend- Phasenfolge: F1 und F2 abwechselnd blinkend

Schwellwerteinstellung Umin/Umax

Schwellwert für Asymmetrie 2-15 % Zeiteinstellung 0,05-10 s

Phasenfolge und Phasenausfall werdenunverzögert gemeldet.

Schiebeschalter für die Einstellung derZeitverzögerung

ansprechverzögert

rückfallverzögert

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Applikation ‘ThyristorgesteuerteSchweißmaschinen’

Es ist wichtig die Thyristoren in Schweißanlagen kontinuierlich vor Phasenausfall zu schützen,damit sie durch eine asymmetrische Spannung nicht geschädigt werden.

Frontansicht Schweißmaschine

Überprüfung auf Phasenausfall zum Schutz eines ThyristorsÜberprüfung auf Phasenausfall zum Schutz eines ThyristorsÜberprüfung auf Phasenausfall zum Schutz eines ThyristorsÜberprüfung auf Phasenausfall zum Schutz eines ThyristorsÜberprüfung auf Phasenausfall zum Schutz eines Thyristors

Beim Elektro-Schweißen werden zwei metallische Werkstücke durch einen Lichtbogen zumSchmelzen gebracht und dadurch miteinander verbunden.

Durch einen direkten Kontakt zwischen der Schweißelektrode und der Schweißstelle amWerkstück wird ein Kurzschluss erzeugt, bei dem beide elektrischen Kontakte zu schmelzenbeginnen. Entfernt man nun die Elektrode geringfügig vom Werkstück, entsteht ein sehr hellerLichtbogen mit dessen Energie die Verschmelzung der metallischen Materialien, also der zuverschweißenden Werkstücke und der Schweißelektrode, ermöglicht wird.

Damit der Schweißstrom, angepasst an die vorliegende Schweißaufgabe, stufenlos geregeltwerden kann, sind moderne Schweißanlagen mit Thyristoren ausgerüstet. Der Thyristor alselektronisches Bauelement dient der gezielten Regelung der Schweißspannung und kannsomit die Schweißeigenschaften direkt bestimmen.

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CM-PFS

A BEDCGF

L1L2L3PE

S1

142

35 6

K0

R

ST

R´S´T ´

TR1

V3

RST

F1 F2

F3 F4

F7 M1

M2

M3

M4

M5

M6

M7

P

LL

LL

LL

LL

LL

LL

Pumpe

TR3

0V 230V 400V

0V 24V 0V 30V

0V 15VV15S4

ϑϑ

S5

P

K3

V5

K0

K3

K3

E1

E3

E2

3 4

V5

V5

CS

Applikation ‘ThyristorgesteuerteSchweißmaschinen’

Schaltplanausschnitt ‘Thyristorgesteuerte Schweiißmaschine’

zur Thyristorsteuerung

Zum Thyristorschutz werden in den Schweißmaschinen Phasenausfallrelais CM-PFS inte-griert. Wenn eine Phase ausfällt, steuert ein Ausgangskontakt des Phasenausfallrelais einen inReihe liegenden Thermoschalter an, der die Maschine zum Stillstand bringt. Mit Hilfe desanderen Ausgangswechslers des CM-PFS wird der Phasenausfall mittels einer Signalleuchtegemeldet.

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Applikation ‘Kältemaschinen’

Gewährleistung der PumpenverGewährleistung der PumpenverGewährleistung der PumpenverGewährleistung der PumpenverGewährleistung der Pumpenverfügbarkeit in Kältemaschinen durfügbarkeit in Kältemaschinen durfügbarkeit in Kältemaschinen durfügbarkeit in Kältemaschinen durfügbarkeit in Kältemaschinen durch Phasenfolgeüberch Phasenfolgeüberch Phasenfolgeüberch Phasenfolgeüberch Phasenfolgeüber-----wachungwachungwachungwachungwachung

Kältemaschinen werden für Temperieraufgaben von -120 bis +400°C eingesetzt; die Tempe-raturregelung wird dabei von Thermostaten übernommen. Diese sind mit Pumpen ausgestat-tet, die zum Umwälzen der zu temperierenden Flüssigkeit im Badgefäß dienen oder dieBeförderung der Flüssigkeit im Kühlkreislauf ermöglichen.Die Pumpen sind ein zentrales Bauelement zur Sicherstellung der Funktionalität der Kältema-schine. Da es sich bei einer Kältemaschine um ein dichtungsfreies System handelt, wäre imFehlerfall eine Pumpenreparatur erschwert; die Pumpenwelle würde aus mechanischenGründen abscheren. Um hohe Reparaturkosten sowie die aus dem Pumpenausfall resultie-renden Funktionalitätseinbußen weitgehend zu vermeiden, ist eine Überwachung der Phasen-folge sinnvoll. Die Kältemaschinen sind aus diesem Grund mit Phasenfolgerelais ausgestattet.Das Gerät CM-PFS meldet eine falsche Phasenfolge umgehend an eine SPS, die dasAbschalten des Antriebsmotors initiiert. Die Pumpe wird vor Zerstörung geschützt und dieFunktionalität der Kältemaschine langfristig gesichert.

Kältemaschine

23

I > I > I >I > I > I >

M

3~

CM-PFS

33

34 42

41

K

L

2 4 6

1 3 5

1 3 5

2 4 6

1 2 3 3PE

PE

PE

-X1

-KM1 -F4M1

-TR1

0.5/50A

-QM1

5.8A

-M1

-F4M1

-KM1

A1

A2

11

12 14

33

34

9

-QM1

-X2

7-X2

8-X2

-A9.2

Bus-Board

Unistat Control

81

36 37

P-F2M1N0

C

L1

L2

L3

Applikation ‘Kältemaschinen’

Pumpeinterne +externeUmwälzung

Pumpeinterne +externeUmwälzung

Pumpeinterne +externeUmwälzung

Pumpeinterne +externeUmwälzung

Niveauwächter

Stromsensor

PhasenfolgerelaisPumpenmotor(interne + externeUmwälzung)

Pumpenmotor(interne + externeUmwälzung)

PhasenfolgerelaisPumpenmotor

Schaltschrank einer Kältemaschine

Schaltplan einer Kältemaschine

24

M

3 ~

L 1

L 2

L 3

L 1

L 2

L 3

L+

15 25

16 18 26 28

SPS

L -

CM-MPS

Applikation ‘CNC-gesteuertes Sägesystem’

Überwachung des Hauptantriebsmotors einer holzverarbeitenden MaschineÜberwachung des Hauptantriebsmotors einer holzverarbeitenden MaschineÜberwachung des Hauptantriebsmotors einer holzverarbeitenden MaschineÜberwachung des Hauptantriebsmotors einer holzverarbeitenden MaschineÜberwachung des Hauptantriebsmotors einer holzverarbeitenden Maschine

Ein CNC-gesteuertes Sägesystem für Holzplatten bis 10m² wird durch das multifunktionaleDreiphasenrelais CM-MPS auf sämtliche Phasenparameter überprüft.

Das CM-MPS wird genutzt, um Spannungsasymmetrien bis 2% sensitiv zu erfassen. Span-nungsasymmetrien müssen vemieden werden, weil sie asymmetrische Ströme erzeugen, dieeine unzulässige Erwärmung der Motorwicklungen zur Folge haben.

Wenn die Sägemaschine an unstabile Versorgungsnetze, z. B. im asiatischen Raum ange-schlossen wird, kann es bei kurzzeitigem Phasenausfall dazu kommen, dass sich dieDrehzahl des Motors verringert. Bei einem schlagartigen Zurückkehren der Spannung kannsich durch die Massenträgheit des Sägeblatts, welches an der Motorachse angeflanscht ist,die Arretierung des Sägeblatts lösen. Diese Situation ist gefährlich: Das Sägeblatt könnte sichganz lösen und davon geschleudert werden.

Um dies zu verhindern, wird das Versorgungsnetz durch das CM-MPS auf Unterspannungen(20% der Nennspannung) überwacht und im Falle eines Unterschreiten des Schwellwertesdie Maschine gezielt stillgesetzt.Am CM-MPS wird hierfür eine Rückfallverzögerung eingestellt, die das Wiedereinschalten desMotors für mindestend 10s verhindert.

Schaltplan eines CNC-gesteuerten Sägesystems

25

Dreiphasenüberwachung:Frequently Asked Questions

F:F:F:F:F:Können die Dreiphasen-Überwachungsgeräte direkt aus der Messspannung versorgtwerden?A:A:A:A:A:Ja.

F:F:F:F:F:Ist ein Dreiphasenwächter vor oder hinter einem Motorschütz anzuschliessen?A:A:A:A:A:Der Dreiphasenwächter sollte vor dem Motorschütz angeschlossen werden, um diePhasenlage bereits vor dem Einschalten des Motors zu erkennen.

F:F:F:F:F:Ist eine zusätzliche Absicherung des Messkreises nötig?A:A:A:A:A:Ein Geräteschutz ist nicht notwendig. Es ist jedoch ein ausreichender Leitungsschutzvorzusehen.

26

2CD

C 2

52 0

28 F

000

3

Isolationsüberwachung

In IT- Netzen, die von einem Trenntransformator bzw. einerunabhängigen Spannungsquelle versorgt werden, ist esbesonders wichtig, ständig die Isolation zu überwachen. Da keinaktiver Leiter direkt geerdet ist, fließt im Fehlerfall nur ein geringerStrom. Tritt aber ein weiterer Fehler auf, ist ein Geräteschutz unddie Verfügbarkeit der Anlage nicht mehr sichergestellt. DieÜberwachung der Isolation des IT- Netzes wird von Isolations-wächtern vorgenommen.

Typischer Aufbau eines IT- Systems

Überwachungseinrichtungz. B. CM-IWN-AC

zusätzlicherPotenzialausgleich

27

15L

A1 16

A1 15 S1

16 A218

18B2 A2

R <

S2

L B2

L1L2L3

N

15L

A1 16

A1 15 S1

16 A218

18B2 A2

R <

S2

L B2

LNPE

15L

A1 16

A1 15 S1

16 A218

18B2 A2

R <

S2

L B2

L1L2L3

2CD

C 2

52 0

11 F

0004

2CD

C 2

52 0

12 F

0004

2CD

C 2

52 0

13 F

0004

CM-IWN- ACCM-IWN- ACCM-IWN- ACCM-IWN- ACCM-IWN- AC

1SVR

450

075

F 0

000

Isolationsüberwachung

Isolationswächter CM-IWN-ACIsolationswächter CM-IWN-ACIsolationswächter CM-IWN-ACIsolationswächter CM-IWN-ACIsolationswächter CM-IWN-AC

Der Isolationswächter vom Typ CM-IWN-ACerkennt Erstfehler in der Isolation vonungeerdeten Wechselstromnetzen. DasMessprinzip basiert dabei auf der Überwa-chung des Widerstandes gegen Erde.Zunächst wird das Netz mit einer Gleich-spannung beaufschlagt. Durch Betätigen derPrüftaste „Test“ lässt sich nun ein Erd-schluss simulieren. Liegt ein Isolationsfehlerim Netz vor, wird der veränderte Wider-standswert gegen Erde erfasst. Das Relaiszieht verzögert an, wenn der Erdschluss-strom die Ansprechschwelle überschreitet.Eine Kontroll-LED signalisiert den Fehlerfallund die Fehlerauslösung kann zusätzlichgespeichert werden.

Bereichsschalter Ansprechwert 1-110 k, LED grün - Versorgungsspannung LED rot - Relaiszustand Prüftaste "Test" - Reset

Anwendungs- und Verdrahtungsbeispiele CM-IWN-AC im IT- und IT-N System

Dreiphasiges IT-N System Einphasiges IT-N System Dreiphasiges IT- System

28

1SVR

450

065

F 0

000

CM-IWN- DCCM-IWN- DCCM-IWN- DCCM-IWN- DCCM-IWN- DC

Isolationsüberwachung

Isolationswächter CM-IWN-DCIsolationswächter CM-IWN-DCIsolationswächter CM-IWN-DCIsolationswächter CM-IWN-DCIsolationswächter CM-IWN-DC

Dieses Gerät überwacht Gleichspannungs-netze auf Isolationsfehler. Durch Erfassungdes Isolationswiderstandes wird getrennt fürL+ und L- eine Erdschlussprüfung vorge-nommen. Dabei ist der Schwellwert, den derIsolationswiderstand nicht unterschreitendarf, manuell einzustellen. Im Fehlerfallleuchtet eine LED auf. Zusätzlich kann dieFehlerauslösung gespeichert werden.

WahlschalterArbeits- oder Ruhestromprinzip

Ansprechwert 1-110 kΩ LED grün -Versorgungsspannung L+: LED rot - Fehler L-: LED rot - Fehler Prüftaste "Test" - Reset Prüftaste "Test" L-

29

L1

L2

L3

N

PE

CM-IWN

AC

CM-IWN

DC

PA

PAS

PE

PE

PA

PA

Applikation ‘Notstrombeleuchtung’

IsolationsüberIsolationsüberIsolationsüberIsolationsüberIsolationsüberwachung bei galvanischer Twachung bei galvanischer Twachung bei galvanischer Twachung bei galvanischer Twachung bei galvanischer Trrrrrennung in Notbeleuchtungsanlagenennung in Notbeleuchtungsanlagenennung in Notbeleuchtungsanlagenennung in Notbeleuchtungsanlagenennung in Notbeleuchtungsanlagen

In Sicherheitsbeleuchtungsanlagen, beispielsweise in Treppenhäusern, muss auch bei Ausfallder Versorgungsspannung ein Mindest-Sicherheitslicht gewährleistet sein. Dies kann auffolgende Weise realisiert werden:Im Gehäuse der Notbeleuchtungsanlage sind zwei Leuchten untergebracht. Eine wird direktüber die Netzspannung versorgt und ist in Betrieb, wenn die Spannung ordnungsgemäßanliegt.Durch die zweite Leuchte wird die eigentliche Sicherheitsfunktionalität realisiert. Diese Leuchtekann auf zwei Wegen gespeist werden:Die dreiphasige Netzspannung wird abgegriffen und über einen Trenntransformator zurLeuchte geleitet. Da in diesem Fall eine galvanische Trennung des Versorgungsnetzes vomHauptnetz vorliegt, wird eine Isolationsüberwachung notwendig, um durch die schnelleFehlererkennung die Verfügbarkeit der Notleuchte zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird vomIsolationswächter CM-IWN-AC erfüllt.Wenn im Hauptnetz die Spannung ausfällt, kann keine der beiden Leuchten aus dem Netzheraus versorgt werden. Hier hilft eine Spannungsüberwachung, die den Spannungsabfallsignalisiert. In diesem Fall wird auf eine Batterieversorgung der zweiten Notleuchte umge-schaltet. Auch bei dieser Gleichstromversorgung müssen Isolationsfehler gegen Erde schnellerfasst und behandelt werden. Hier kommt der Isolationswächter CM-IWN-DC zum Einsatz.

Netz im NSHV

Gehäuse SicherheitslichtZentralgerät

Batterie

Leuchtemit EVG

Schaltplan ‘Notbeleuchtungsanlage’

30

Isolationsüberwachung:Frequently Asked Questions

F:F:F:F:F:In welchen Netzen darf ich das CM-IWN-AC und das CM-IWN-DC einsetzen?A:A:A:A:A:In allen Netzen, die einer ständigen Isolationsüberwachung bedürfen, also in galvanisch vomHauptnetz getrennten Netzen, die durch einen Trenntransformator, einen Generator odereine Batterie (CM-IWN-DC) versorgt werden.

F:F:F:F:F:Kann ich mit dem CM-IWN-AC auch Dreiphasennetze überwachen?A:A:A:A:A:Ja, da alle drei Phasen galvanisch (DC) gleiches Potenzial besitzen.

F:F:F:F:F:Wieviele Isolationswächter benötige ich in einem Netz mit verschiedenen Einspeisungen?A:A:A:A:A:Síe benötigen jeweils einen Isolationswächter für ein galvanisch getrenntes Netz.

31

Q

SP

ϕ

Motorbelastungsüberwachung

Bei der Erfassung der Motorbelastung geht es um eine Messgröße, die Auskunft über dasZusammenspiel von Motor und angetriebener Maschine geben kann. Ist der Motor unterbe-lastet, ist die tatsächliche Wirkleistung nicht gleich der Scheinleistung, da der unbenötigteStromteil in magnetische Energie umgewandelt wird - die Blindleistung. Somit bietet sichmethodisch eine Untersuchung des Verhältnisses von Wirk- zur Scheinleistung an, umunvermittelt auf die Belastung des Motors schließen zu können.

Die Funktionsweise von Motorbelastungswächtern basiert auf derAuswertung des Phasenwinkels ϕ zwischen Strom und Span-nung in einer Phase. Durch die Untersuchung dieser Kenngrößedes Motors kann man auf seine Lastsituation schließen. Mit Hilfedieser präzisen Messmethode kann also das Verhältnis von Wirk-zur Scheinleistung ermittelt und somit der Betrieb innerhalb einesbestimmten Belastungsbereiches gewährleistet werden.

Die abgegebene Leistung S setzt sich zusammen aus dertatsächlich abgegebenen Leistung P und einem Blindleistungsan-teil Q.

Der cos ϕ ist ein Indiz für das Verhältnis von Wirkleistung zurBlindleistung und gibt somit die reele Belastung des Motors an.

S Scheinleistung P Wirkleistung Q Blindleistung

Leistungsdiagramm

32

1SVR

450

335

R 0

100

CM-LCM-LCM-LCM-LCM-LWNWNWNWNWN

Motorbelastungsüberwachung

Motorbelastungswächter CM-LMotorbelastungswächter CM-LMotorbelastungswächter CM-LMotorbelastungswächter CM-LMotorbelastungswächter CM-LWNWNWNWNWN

Das CM-LWN überwacht den Belastungszu-stand von induktiven Verbrauchern. Durchdie Ermittlung des cos ϕ erkennt man denBelastungszustand des Motors. Geht seinWert gegen 0, ist die Belastung gering. Beieiner hohen Belastung geht der Wert descos ϕ gegen 1.Der Grenzbereich, in dem sich der cos ϕbewegen darf, also die zulässige Belastungdes Motors, wird durch Schwellwertemanuell festgelegt.Sobald der Bereich der zulässigen Belastungüber- bzw. unterschritten wird, fällt dasjeweilige Relais ab und die Meldung wirddurch eine LED angezeigt. Es zieht beiWiedereintritt ins cos ϕ Fenster wieder an,wobei die Rückschalthysterese berücksich-tigt wird. Die LED blinkt weiterhin und kanndurch Drücken der Reset-Taste ausgeschal-tet werden.Zwei weitere Größen sind am CM-LWNeinstellbar: Die Unterdrückungszeit vermei-det Fehlermeldungen in der Anlaufphase desMotors und die Reaktionsverzögerungszeitvermeidet die Meldung unvermeidlicherkurzzeitiger Belastungsschwankungen.

Reaktionsverzögerung "Time R" Schwellwert für Unterschreitung der

Belastungsgrenze "cos ϕ min" LED rot - cos ϕ max überschritten LED rot - cos ϕ min unterschritten Reset-Taste LED grün - Versorgungsspannung Schwellwert für Überschreitung der

Belastungsgrenze "cos ϕ max" Einstellung der Unterdrückungszeit

"Time S"

33

SteuerSteuerSteuerSteuerSteuerung eines Gepäckförung eines Gepäckförung eines Gepäckförung eines Gepäckförung eines Gepäckförderbandes am Flughafen mit dem Motorbelastungswächterderbandes am Flughafen mit dem Motorbelastungswächterderbandes am Flughafen mit dem Motorbelastungswächterderbandes am Flughafen mit dem Motorbelastungswächterderbandes am Flughafen mit dem MotorbelastungswächterCM-LCM-LCM-LCM-LCM-LWNWNWNWNWN

Gepäckförderbänder am Flughafen dienen dem Transport von Reisegepäck. Sie laufen an,sobald sich Koffer auf dem Band befinden. Wenn kein Gepäck mehr befördert werden muss,stoppen sie automatisch.

Applikation ‘Förderband’

Die Steuerung des Förderbandes muss in der Lage sein, die aktuelle Lastsituation desantreibenden Motors zu erkennen.Diese Aufgabe übernimmt der Motorbelastungswächter CM-LWN:Wenn sich Koffer auf dem Förderband befinden, ist der Motor belastet. Das Gerät CM-LWNwertet den Phasenwinkel ϕ aus, dessen Kosinus ein Indiz für die Belastung des Motors ist.Liegt der Wert des cos ϕ innerhalb der optimalen Belastungsgrenzen des Motors, läuft dasFörderband weiter.Sobald sich keine Koffer mehr auf dem Band befinden, ist der Antriebsmotor unterbelastet.Bei einer Betrachtung der Leistungsbilanz kommen die hohen Energieverluste zum Ausdruck.Der Motorbelastungswächter CM-LWN erkennt diese negative Lastsituation an dem einge-stellten Schwellwert für den cos ϕ. Das Ausgangsrelais steuert das Hauptschütz an undbewirkt das Abschalten des Motors.Sobald sich wieder Last auf dem Förderband befindet, läuft das Förderband an.

Gepäckförderband Flughafen

34

Zustellung der WZustellung der WZustellung der WZustellung der WZustellung der Waschbürsten duraschbürsten duraschbürsten duraschbürsten duraschbürsten durch den Motorbelastungswächter CM-Lch den Motorbelastungswächter CM-Lch den Motorbelastungswächter CM-Lch den Motorbelastungswächter CM-Lch den Motorbelastungswächter CM-LWNWNWNWNWN

In einer Autowaschanlage wird für sämtliche Fahrzeugtypen eine gründliche und gleichzeitigschonende Reinigung gewährleistet.

Die Zustellung der Waschbürsten muss dabei automatisch an die jeweilige Fahrzeughöhe und-breite angepasst werden, um die erforderliche Waschwirkung zu entfalten.Es bedarf also eines Mechanismus, der erkennt, ob gerade ein Minivan oder ein Smartgereinigt werden soll. Der Einsatz von optischen, induktiven oder kapazitiven Sensoren fälltdabei aus, weil durch Wasser und Schaum die Funktionalität der Sensoren eingeschränktwürde.Die berührungslose Anpassung der Waschbürsten an die Fahrzeugkontur wird vom Motorbe-lastungswächter CM-LWN vorgenommen. Die Belastung des Bürstenantriebes ist das zureinigende Fahrzeug selbst. Wenn die Waschbürsten an die Kontur des Fahrzeugs gelangen,meldet das CM-LWN, dass die gewünschte Belastung, also der eingestellte Wert des cos ϕ,erreicht ist. Die Waschbürsten verbleiben in dieser für den jeweiligen Fahrzeugtyp optimalenPosition und der Reinigungsvorgang kann beginnen.

Autowaschanlage

Applikation ‘Autowaschanlage’

35

F:F:F:F:F:Wie hoch ist die Belastbarkeit der Messeingänge des CM-LWN?A:A:A:A:A:

Strombereich Version 0,5-5 A Version 2-20 A

Überlastbarkeit Stromeingang 25 A für 3 s 100 A für 3 s

F:F:F:F:F:Wann ziehen die Ausgangsrelais des CM-LWN an?A:A:A:A:A:Die Ausgangsrelais ziehen an, nachdem die Versorgungsspannung angelegt ist und derMessstrom fließt. Das Gerät triggert auf den Messstrom.

F:F:F:F:F:Wie kann ich den Einstellwert für den cos ϕ min und cos ϕ max ermitteln?A:A:A:A:A:Stellen Sie den Einstellwert für den cos ϕ min auf 0 und den Wert für den cos ϕ max auf1.Schalten Sie anschließend den Motor ein und gewährleisten den Nennbetrieb. Drehen Sienun solange am Einstellrad für den cos ϕ min Wert bis das Ausgangsrelais schaltet.Wiederholen Sie den Vorgang indem Sie den Wert für den cos ϕ max variieren.

F:F:F:F:F:Wie hoch ist die Rückschalthysterese?A:A:A:A:A:Die Rückschalthysterese beträgt 4° angerechnet auf den Phasenwinkel ϕ.Wenn z. B. der maximale Belastungswert, ausgedrückt durch den cos ϕ, erreicht wird,schaltet das Gerät. Es fällt in seine Ausgangsstellung zurück, sobald der cos (ϕ+4°) wiederunterschritten wird.

F:F:F:F:F:Kann ich den Messbereich des CM-LWN erweitern?A:A:A:A:A:Ja. Sie können den Messbereich des CM-LWN mit Hilfe eines Stromwandlers erweitern.

Motorbelastungsüberwachung:Frequently Asked Questions

36

1SVC

110

000

F 0

530

Thermistor-Motorschutz

Ein Motor muss sicher vor hohen Temperatureinwirkungen geschützt werden. Die Wicklun-gen von Drehstrommotoren sind mit einer Isolierschicht behaftet, die bei hohen TemperaturenAbnutzungserscheinungen zeigt oder sogar sofort zerstört werden kann. Um eine einwand-freie Funktionstüchtigkeit des Motors dauerhaft zu gewährleisten, dürfen die Motorwicklungennie in den kritischen Temperaturbereich kommen. Für eine schnelle Fehlererkennung und-behandlung muss der Temperaturerfassung ein internes Messverfahren zugrunde liegen, dasdie Messgröße direkt in den Motorwicklungen erfasst.

Motor mit integriertem Thermistorfühler undCM-MSS

Das Funktionsprinzip von Thermistor-Motorschutzrelais basiert auf der Erfassung der Tempe-ratur direkt in den Motorwicklungen. PTC-Widerstände, die sich bei hohen Temperaturensehr hochohmig verhalten, dienen dabei als Sensoren. Sie erkennen die Erwärmung desMotors und aktivieren das Relais zur Weiterverarbeitung der Meldung. Der Temperatur-schwellwert wird dabei nicht manuell sondern ausschließlich durch das Verhalten der einge-setzten PTC-Widerstände bestimmt.

Charakteristik der Temperaturfühler

37

1SVR

430

811

F30

0

CM-MSSCM-MSSCM-MSSCM-MSSCM-MSS

Thermistor-Motorschutz

TherTherTherTherThermistormistormistormistormistor-Motorschutzr-Motorschutzr-Motorschutzr-Motorschutzr-Motorschutzrelais CM-MSSelais CM-MSSelais CM-MSSelais CM-MSSelais CM-MSS

Die PTC-Fühler werden an das CM-MSSangeschlossen und in die Wicklungen desMotors eingebaut. Erwärmt sich einer dieserKaltleiter über das zulässige Maß hinaus, istder Motor zu warm gelaufen. DasAusgangsrelais fällt ab und die Meldungkann von einer Steuerinstanzweiterverarbeitet werden, die eineentsprechende Fehlerbehandlung initiiert.Sobald sich der Motor abgekühlt hat, ziehtdas Relais wieder an, wenn die FunktionAutoreset konfiguriert ist oder derSchaltbefehl über die Steuereingänge vonaußen indiziert wird (Fernrückstellung).

Reset LED rot - Fehlerauslösung LED grün -Versorgungsspannung

38

TherTherTherTherThermistormistormistormistormistor-Motorschutz in T-Motorschutz in T-Motorschutz in T-Motorschutz in T-Motorschutz in Textilmaschinenextilmaschinenextilmaschinenextilmaschinenextilmaschinen

Karden werden in der Textilindustrie eingesetzt. Sie bereiten die Fasern, z. B. Baumwolle oderChemiefasern für weitere Verarbeitungsschritte, wie das Spinnen, auf. Die Fasern werdeneinzeln und durcheinander angeliefert und werden durch die Karde geordnet und parallelisiert.Hierbei entsteht ein zusammenhängendes Vlies, das Kardenband. Es ist ein einheitlichesFaserband von gleichmäßiger Dicke über die gesamte Kardenbreite.

Applikation ‘Textilmaschinen’

Hochleistungskarde

39

M

3 ~

I > I > I >

ϑ

-Q148

-K148

-M148

-F148

13 21

14 22

1 3 5

2 4 6

2 4 6

1 3 5

1 2 3

1 2 3

1 2 3

4

4

5 6

5 6

T1 T2

ϑ >

T1 T2

11 21

22 2412 14

RESET

T2S1

A2

A1

-F148

-R148 u

1

2

A1

A2

-K148

-A7 A0.2

CM-MSS

PE

L1

L2

L3

Der in der Karde integrierte Motor muss für eine langlebige Funktionserhaltung kontinuierlichauf seine Temperatur geprüft werden. Eine zu hohe Temperatur würde die Wicklungen desMotors schädigen und ein einwandfreier Betrieb der Gesamtmaschine wäre beeinträchtigt.Aus diesem Grund wird in Karden der Thermistor-Motorschutz verwendet. Die PTC-Fühlersind dabei direkt in die Motorwicklungen eingebaut und an das Gerät CM-MSS angeschlos-sen. Sie erhöhen bei einer unzulässigen Temperatur schlagartig ihren Widerstandswert. DasThermistor-Motorschutzrelais CM-MSS reagiert mit einer Ansteuerung des Hauptschützes.Der Motor wird sofort abgeschaltet, so dass es zu keinen irreversiblen Schäden an denMotorwicklungen kommen kann.

Hat sich der Motor wieder abgekühlt, kann die Kardiermaschine wieder in Betrieb genommenwerden. Das Gerät CM-MSS leitet die Meldung an das Hauptschütz oder die SPS weiter,sofern die Funktion Autoreset konfiguriert ist. Die Wiedereinschaltung des Motors kann auchper Fernrückstellung des Ausgangsrelais vorgenommen werden.

Schaltplan ‘Thermistor-Motorschutz in Textilmaschinen’

Applikation ‘Textilmaschinen’

EingangPTC

Intermittierende Absaugung Temperaturüberwachung

40

Thermistor-Motorschutz:Frequently Asked Questions

F:F:F:F:F:Wie kann ich den Schwellwert der zulässigen Temperatur am Gerät CM-MSS einstellen?A:A:A:A:A:Am Gerät können sie die zulässige Temperatur des Motors nicht einstellen!

Der Schwellwert wird durch die Wahl des PTC-Widerstandes festgelegt. Angaben für dengenormten PTC-Widerstandsfühler entnehmen Sie dem Typschild Ihres Motors.

F:F:F:F:F:Sind die Thermistor-Motorschutzrelais CM-MSS für explosionsgeschützte Bereichegeeignet?A:A:A:A:A:Ja, die Thermistor-Motorschutzrelais sind für den Einsatz in explosiongeschützen Bereichenzugelassen.

Die PTB Zulassung wurde am 1. Juli 2003 durch die Atex 100 abgelöst.

In einigen Thermistor-Motorschutz-Geräten ist eine konfigurierbare Kurzschlussüberwa-chung des Fühlerkreises realisiert. Sie sind damit Atex 100 zugelassen und können inexplosionsgeschützten Bereichen eingesetzt werden.

41

ϑ

-100 0 100 200 300 400 500

5000

4000

3000

2000

1000

0

Temperatur in C

Wid

erst

and

in O

hm

NTC

KTY83 KTY84 PT1000

PT100

1SVC

110

000

F 0

190

Temperaturüberwachung

In festen, flüssigen und gasförmigen Medien kann die Temperatur mit speziellen Fühlernerfasst werden.

Ist eine kontinuierliche Temperaturüberwachung erwünscht,dann eignen sich Widerstandssensoren als Messfühler (z. B.PT100), die für jede Temperatur, entsprechend ihrer Kennlinie,einen zugehörigen Widerstandswert aufweisen. Durch diesenspezifischen Widerstandswert des Messfühlers kann auf dieTemperatur des zu überwachenden Mediums zurückgeschlos-sen werden.Temperaturüberwachungsrelais wandeln die Widerstandswerteder angeschlossenen Messfühler in eine Temperatur um undschalten die Ausgangsrelais in Abhängigkeit der eingestelltenTemperatur-Schwellwerte.

Widerstandssensoren-Kennlinien

42

C 512C 512C 512C 512C 512

1 S

VC 1

10 0

00 F

055

7

TTTTTemperaturüberemperaturüberemperaturüberemperaturüberemperaturüberwachungsrwachungsrwachungsrwachungsrwachungsrelais C512elais C512elais C512elais C512elais C512

Mit dem TemperaturüberwachungsrelaisC512 lassen sich Temperaturen fester,flüssiger und gasförmiger Stoffe kontrollie-ren. Für die Erfassung der Temperaturwerden spezielle Widerstandssensoreneingesetzt, deren temperaturabhängigesohmsches Verhalten bekannt ist. DieseFühler werden direkt in das zu überwachen-de Medium gebracht sowie an das RelaisC512 angeschlossen. Die Auswertung derMessgröße und die Einstellung der Messpa-rameter erfolgt digital. Mit dem Gerät wirdzunächst der genutzte Fühlertyp, also z. B.der Kaltleiter PT100 ausgewählt. DieSchwellwerte der zulässigen Temperaturkann man beim Temperaturüberwachungs-relais C512 als unteren Grenzwert, oberenGrenzwert oder als Fensterfunktion festle-gen. Je nachdem, ob der untere oder derobere Schwellwert unter- bzw. überschrittenwerden, ändert das Ausgangsrelais K1 oderdas Ausgangsrelais K2 seinen Schaltzu-stand. Der Status der einzelnen Sensorenwird dabei angezeigt, so dass soforterkennbar ist, welcher Widerstandssensorden zulässigen Temperaturwert unter- oderüberschritten hat. Die hohe Funktionalitätdes Gerätes wird durch eine Fehlerdiagnosekomplettiert: Mit Hilfe eines eigenenMeldekontaktes am Ausgang des Relaiskönnen Fehler wie Kurzschluss und Fühler-drahtbruch erkannt und ausgewertetwerden.

Temperaturüberwachung

Drehschalter zur Menünavigation Einstelltasten LED Schwellwert ϑ 1 LED Schwellwert ϑ 2 LED Versorgungsspannung l

43

Applikation ‘Spritzgussmaschine’

Das Verfahren des Spritzgießens findet bei der Herstellung von Kunststoff-FormteilenAnwendung. Das Ausgangsmaterial ist ein Kunststoffgranulat, das zunächst aufgeschmolzenwird.

Die Spritzdüse, die den flüssigen Kunststoff in eine Form einspritzt, wird beheizt. Hierbei istes besonders wichtig, die Temperatur des zu formenden Materials kontinuierlich zuüberwachen, damit dieses die richtige Konsistenz aufweist und nicht verhärtet.

Dafür ist in der Form ein Sensor - der temperaturabhängige Widerstand PT 100 - eingebaut,der kontinuierlich die aktuellen Temperaturwerte des Kunststoffs an dasTemperaturüberwachungsrelais C512 liefert. Dieses Gerät steuert beim Überschreiten eineseingestellten Temperaturschwellwertes ein Halbleiterrelais an, welches die Heizung derMaschine kontaktlos ausschaltet.Zusätzlich löst das Überschreiten der eingestellten Grenztemperatur einen Alarm aus.

Sinkt die Temperatur des Kunststoffs wieder unter den Schwellwert minus der eingestelltenHysterese, fällt das Ausgangsrelais des C512 wieder ab und das Halbleiterrelais schließt denVersorgungskreis der Heizung. Die Einspritzdüse wird erneut beheizt, um dieKunststofftemperatur gezielt zu regeln.

TTTTTemperaturemperaturemperaturemperaturemperaturrrrrregelung des Arbeitsmaterials mit dem Tegelung des Arbeitsmaterials mit dem Tegelung des Arbeitsmaterials mit dem Tegelung des Arbeitsmaterials mit dem Tegelung des Arbeitsmaterials mit dem TemperaturüberemperaturüberemperaturüberemperaturüberemperaturüberwachungsrwachungsrwachungsrwachungsrwachungsrelaiselaiselaiselaiselaisC512C512C512C512C512

Spritzgussmaschine

44

+

_SSR230VAlarm

Sensor

AC/DC

Sensor Input

Alarm

230V 5A

230V

20A

N

L

Applikation ‘Spritzgussmaschine’

Schaltplan ‘Spritzgussmaschine’

Überwachtes System(Spritzgussmaschine)

Temperaturüberwachungs- relais C512

Halbleiterrelais

Leitungsschutz-schalter

45

˚C

Temperaturüberwachung:Frequently Asked Questions

F:F:F:F:F:Das Gerät zeigt eine Fehlermeldung an. Welche Fehlerquellen kommen in Frage?A:A:A:A:A:FehlerFehlerFehlerFehlerFehlerdiagnosediagnosediagnosediagnosediagnose

• ϑ 1,ϑ 2 Einstellung außerhalb des zulässigenTemperaturbereichs des gewählten Fühlers• Fühler - Kurzschluss• Fühler - Drahtbruch• Hysterese > 80 K bei NTC

• Messwert außerhalb des zulässigen Temperaturbereichs des Fühlers

46

1SVR

550

851

F 9

500

CM-ENE-MINCM-ENE-MINCM-ENE-MINCM-ENE-MINCM-ENE-MIN

1SVC

110

000

F 0

494

Niveauüberwachung

In Anlagen können leitfähige Flüssigkeiten anhand ihrer elektrischen Eigenschaften kontrolliertwerden. Das ist dann sinnvoll, wenn man Aussagen über den Füllstand oder das Mischungs-verhältnis von Flüssigkeiten braucht, sei es beim Befüllen oder Entleeren von Behältern mitdem Medium oder beim Mischvorgang mehrerer Flüssigkeiten. Die Information über denFüllstand wird von Geräten oder Maschinen benötigt, die mit den Medien arbeiten, alsoPumpen, Dosieranlagen, etc. Die Meldung über den aktuellen Füllstand wird von der Steue-rung an den Motor weitergeleitet, der die entsprechende Pumpe oder Dosieranlage antreibt.

Niveaurelais können die Füllstandshöhen leitfähiger Flüssigkeitenüberwachen. Die einpoligen Elektroden fungieren dabei alsSonden. Sie werden in das zu überwachende Medium einge-taucht und erfassen eine Widerstandsänderung, sobald siebenetzt bzw. entnetzt werden. Das Messverfahren ist nicht fürreine Gleichspannungsnetze geeignet, da an den Elektrodenunerwünschte galvanische Elemente entstehen würden.

Niveauwächter CM-ENE-MINNiveauwächter CM-ENE-MINNiveauwächter CM-ENE-MINNiveauwächter CM-ENE-MINNiveauwächter CM-ENE-MIN

Dieses Gerät überwacht die Füllstandshöhebezüglich eines Mindestpegels. DieElektrode MIN und eine Bezugselektrode Cwerden in die leitfähige Flüssigkeiteingetaucht. Das Ausgangsrelais ist dabeiangezogen. Sobald die Füllstandhöhe dasLevel erreicht, an dem der eingestellteWiderstandswert gemessen wird, also dieElektrode MIN entnetzt wird, fällt dasAusgangsrelais ab.

LED gelb - Relaiszustand

47

1SVR

430

851

F11

00

CM-ENSCM-ENSCM-ENSCM-ENSCM-ENS

1SVC

110

000

F 0

156

1SVC

110

000

F 0

157

Niveauüberwachung

Niveauwächter CM-ENSNiveauwächter CM-ENSNiveauwächter CM-ENSNiveauwächter CM-ENSNiveauwächter CM-ENS

Bei diesem Niveauwächtertyp lässt sich einnach oben und unten begrenzter Flüssig-keitsfüllstand gewährleisten. Mit Hilfe zweierElektroden (MIN und MAX) sowie einerBezugselektrode C wird die Widerstandsän-derung bei verschiedenen Füllstandshöhenerfasst. Das Ausgangsrelais ist zunächstabgefallen und zieht beim Überschreiten desmaximal zulässigen Flüssigkeitsstandes an.Wird die minimale Füllstandhöhe unterschrit-ten, fällt das Relais wieder ab.

"Sens." (Sensitivity) Einstellpotenziometer Ansprechempfindlichkeit

LED gelb - Relaiszustand LED grün -Versorgungsspannung

Befüllen Entleeren

48

Applikation ‘Schwimmbecken’

Einsatz des CM-ENS zur NiveaurEinsatz des CM-ENS zur NiveaurEinsatz des CM-ENS zur NiveaurEinsatz des CM-ENS zur NiveaurEinsatz des CM-ENS zur Niveauregelung in Pumpensteueregelung in Pumpensteueregelung in Pumpensteueregelung in Pumpensteueregelung in Pumpensteuerungenungenungenungenungen

Pumpen finden in diversen Bereichen wie Wasserwirtschaft, Landwirtschaft und IndustrieAnwendung. Ihre Arbeit ist an die Füllstandsregelung von Flüssigkeiten gekoppelt.

In Schwimmbädern werden Pumpen zum Befüllen und Entleeren des Schwimmbeckenseingesetzt. Wichtig hierbei ist, den Wasserpegel im Schwimmbecken zu überwachen, damitdie Pumpe nicht trocken läuft, wenn das Becken leer gepumpt ist bzw. sie nicht weiterarbei-tet, wenn das Becken bereits voll ist.

Es bedarf also eines Mechanismus zur Pumpensteuerung, der den aktuellen Füllstand desWassers im Schwimmbecken erfasst und den Antriebsmotor steuert.

Hier kommt der Niveauwächter CM-ENS zum Einsatz: Die Elektroden MIN, MAX und dieBezugselektrode C werden in das zu überwachende Medium gebracht.Die Elektrode MIN wird tief in Bodennähe ins Schwimmbecken eingetaucht und meldet demGerät CM-ENS, wenn das Wasser den minimalen Füllstand erreicht hat. Der Niveauwächtersteuert daraufhin das Hauptschütz für den antreibenden Motor an. Der Motor und dieangetriebene Pumpe werden abgeschaltet und vor Trockenlauf geschützt.

Die Elektrode MAX wird im Schwimmbecken an der Stelle angebracht, an der der maximalgewünschte Wasserstand erreicht ist. Steigt das Wasser im Schwimmbecken bis zu diesemLevel an, überbringt das CM-ENS die Information an die Steuerung der Pumpe. Damit dasBecken nicht überläuft, schaltet die Steuerung den Motor ab.

Schwimmbecken

49

Applikation ‘Flüssigkeitsanlasser’

FüllstandsüberFüllstandsüberFüllstandsüberFüllstandsüberFüllstandsüberwachung in Flüssigkeitsanlasserwachung in Flüssigkeitsanlasserwachung in Flüssigkeitsanlasserwachung in Flüssigkeitsanlasserwachung in Flüssigkeitsanlassern mit dem Niveauwächter CM-ENE-MINn mit dem Niveauwächter CM-ENE-MINn mit dem Niveauwächter CM-ENE-MINn mit dem Niveauwächter CM-ENE-MINn mit dem Niveauwächter CM-ENE-MIN

Flüssigkeitsanlasser werden zum Anlassen von Schleifringmotoren verwendet.In Anwendungen, bei denen es darum geht, zuverlässig große Leistungen zu erreichen,werden Schleifringmotoren bevorzugt eingesetzt.

Der Einsatzbereich von Schleifringmotoren erstreckt sich somit von Zementmühlen, wo einAnlauf unter Volllast denkbar ist, über Ventilatoren, die lange zum Anlaufen brauchen, bis hinzur Eisen- und Stahlproduktion und Wasserversorgung.

Der Anlaufprozess des Schleifringmotors durch den Flüssigkeitsanlasser kann vereinfachtfolgendermaßen beschrieben werden:Der Elektrolytbehälter des Flüssigkeitsanlassers ist mit einer Sodalösung gefüllt. Ein integrier-ter Motor sorgt dafür, dass sich zwei Elektroden vertikal aufeinander zu bewegen. Damitzwischen ihnen ein kontinuierlicher Stromfluss erreicht werden kann, müssen sie ständig vonder Sodalösung benetzt sein. Der kontinuierliche Stromanstieg führt, sobald das erforderlicheDrehmoment erreicht wird, zum Anlassen des angeschlossenen Schleifringmotors.Das Starten des Motors ist somit abhängig vom Füllstand der Sodalösung. Damit dieElektroden immer benetzt sind, muss ein Mindestpegel der elektrolytischen Flüssigkeitgewährleistet sein. Hier kommt der Niveauwächter CM-ENE-MIN zum Einsatz: Wird derminimale Füllstand erreicht, fällt das Ausgangsrelais ab. Die Meldung wird an das LogikmodulAC010 übergeben und der angeschlossene Motor kann nicht anlaufen.

Schaltschrank eines Flüssigkeitsanlassers

50

Applikation ‘Flüssigkeitsanlasser’

Innenansicht eines Flüssigkeitsanlassers

Schaltplanausschnitt ’Flüssigkeitsanlasser’ - Teil 2

Schaltplanausschnitt ’Flüssigkeitsanlasser’ - Teil 1

51

Niveauüberwachung:Frequently Asked Questions

F:F:F:F:F:Welche Medien sind für eine Füllstandsüberwachung mit dem CM-ENE-MIN, CM-ENSgeeignet?A:A:A:A:A:Alle Medien, die elektrisch leitfähig sind. Eine genaue Auflistung hierzu finden Sie im Katalog.

F:F:F:F:F:Wie wähle ich das passende Gerät für das eingesetzte Medium aus?A:A:A:A:A:Die Auswahl des Gerätes richtet sich nach Ihren Betriebsbedürfnissen. Kennen Sie denLeitwert des zu überwachenden Mediums, dann wählen Sie ein Gerät mit einer passendenAnsprechempfindlichkeit. (Die am Gerät einstellbare Ansprechempfindlichkeit in k ist derKehrwert des vorliegenden Leitwertes.)

Wenn Sie keine Informationen zu der Leitfähigkeit des zu überwachenden Mediums haben,müssen Sie vor Inbetriebnahme des Gerätes (CM-ENS) die einzustellende Ansprechemp-findlichkeit folgendermaßen ermitteln:

Ansprechempfindlichkeit feststellenStellen Sie die Ansprechempfindlichkeit am Gerät- Sens. k- auf den Minimalwert. Nach-dem alle Elektroden von der zu überwachenden Flüssigkeit benetzt sind, drehen Sie dasPotenziometer für die Ansprechempfindlichkeit so lange in Richtung Maximalwert, bis dasAusgangsrelais anzieht. Überprüfen Sie daraufhin auch, ob das Relais beim Entnetzen derElektrode wieder abfällt.

F:F:F:F:F:Beim Benetzen/ Entnetzen der Elektrode reagiert das Relais zu spät oder gar nicht. Worankann das liegen?A:A:A:A:A:Es kann sein, dass sich die Leitfähigkeit des Mediums verändert hat, weil z. B. die Elektro-den verschmutzt sind.Sie können die Elektroden reinigen oder die Ansprechempfindlichkeit des Gerätes derLeitfähigkeit des Mediums neu anpassen. Für die Nachjustierung der Schwellwerte gehenSie wie bei der Neueinstellung der Ansprechempfindlichkeit vor (siehe Anweisung unter„Ansprechempfindlichkeit feststellen“).

52

CM-KRNCM-KRNCM-KRNCM-KRNCM-KRN

1SVR

450

081

F00

00

Kontaktschutz

Einige empfindliche Kontakte, wie Reed-Kontakte oder Schwim-merschalter sind nicht in der Lage, hohe Leistungen zu schalten.Um ihre Lebensdauer zu erhöhen, muss ein spezieller Kontakt-schutz verwendet werden, der die empfindlichen Kontakteentlastet und somit zuverlässig ihrer Zerstörung entgegenwirkt.

In einigen Anwendungen gibt es nur einen sehr kurzen elektri-schen Kontakt, dessen Impuls zur Ansteuerung eines Schützesnicht ausreichen würde. In diesem Fall muss eine Schaltverstär-kung oder –verlängerung realisiert werden.

Diese beiden Aufgaben kann das Kontaktschutzrelais CM-KRNübernehmen.

KontaktschutzrKontaktschutzrKontaktschutzrKontaktschutzrKontaktschutzrelais CM-KRNelais CM-KRNelais CM-KRNelais CM-KRNelais CM-KRN

Das Kontaktschutzrelais wird zum Schutzund zum Entlasten empfindlicher Kontaktesowie zur Schaltverstärkung genutzt.Das Ausgangsrelais zieht an, wenn der zuschützende Kontakt mindestens 20 msgeschlossen bleibt. Der Schaltzustand kanngespeichert werden. Außerdem lässt sicheine Ansprechverzögerung einstellen undsomit die Prellzeit der Kontakte überbrü-cken. Das Relais kann über 3-Draht-Näherungsinitiatoren angesteuert werdenund dann das Schalten größerer Leistungenübernehmen.

Zeitbereichsvorwahlschalter Ansprechverzögerung LED grün -Versorgungsspannung LED gelb -Relaiszustand

53

Applikation ‘Drahtziehmaschinen’

DrahtbrDrahtbrDrahtbrDrahtbrDrahtbrucherkennung durucherkennung durucherkennung durucherkennung durucherkennung durch Kontaktschutzrch Kontaktschutzrch Kontaktschutzrch Kontaktschutzrch Kontaktschutzrelais CM-KRNelais CM-KRNelais CM-KRNelais CM-KRNelais CM-KRN

Draht findet in diversen Bereichen Anwendung: in Autoreifen, bei der Stromübertragung, beider Nagelherstellung etc.

Das Ausgangsmaterial für die drahtverarbeitende Industrie ist gezogener Draht, der einenbestimmten Durchmesser und eine bestimmte Oberflächenstruktur aufweisen muss.

Das Prinzip des Drahtziehens kann folgendermaßen beschrieben werden: Der Draht musseine bestimmte, dem gewünschten Verwendungsszweck entsprechende, Querschnittsverrin-gerung und Oberflächenbehandlung erfahren. Dies geschieht in mehreren Ziehschritten. DerDraht wird dabei jeweils durch ein Ziehwerkzeug - den Ziehstein - gezogen, bei dem dieEintrittsöffnung größer als die Austrittsöffnung ist. Auf diese Weise wird die Querschnittsver-ringerung ermöglicht. Durch eine spezielle Oberflächenbehandlung wird eine Geschmeidigkeitdes Drahtes und somit eine bessere Qualität erreicht. Der Draht wird anschliessend auf eineangetriebene Ziehtrommel aufgewickelt.

Prinzipbild Drahtziehen

Das Ziehverfahren wird in mehreren Stufen und Ziehblöcken wiederholt, bis der gewünschteDrahtquerschnitt erreicht ist.

Draht

Ziehstein

Ziehtrommel

Drahtziehmaschine Ziehtrommel mit Kontaktleiste

54

A1

A2 Y2

Y1

L- 0V

L+ 24V

15

18

16

25

28

26

15

18

16

15

18

16

25

28

26

25

28

26

L+ L+

BUS BUS

15

18

3 5 2 6 1 5 21 6

input modul

output modul

CM- KRN-01K141

-01K141

Applikation ‘Drahtziehmaschinen’

Metallleiste

DrahtbruchBlock 01

Schaltplanauschnitt ‘Drahtziehmaschine’

Wenn der Draht beim während des Ziehvorgangs reißt, wird die Endspule, auf die der Drahtnach Durchlaufen aller Ziehstufen aufgewickelt wird, nicht voll ausgenutzt.

Um einer solchen ineffizienten Produktion entgegenzuwirken, muss die zuverlässige Erken-nung eines Drahtrisses gewährleistet sein. Dafür ist an jeder Ziehtrommel eine Kontaktleisteaus Metall angebracht, an die ein gerissener Draht unumgänglich stößt. Dieser kurze elektri-sche Kontakt wird vom Kontaktschutzrelais CM-KRN erfasst und verlängert. Die Information,an welchem Ziehblock der Draht gerissen ist, wird an eine SPS weitergeleitet, die dassofortige Abschalten der Maschine veranlasst. Schließlich wird eine manuelle Reparaturinitiiert, bei der der gerissene Draht wieder zusammengeschweißt wird. Erst dann kann derDrahtziehvorgang fortgesetzt werden.

55

©Herrenknecht AG

Applikation ‘Tunnelvortriebsmaschinen’

SicherSicherSicherSicherSicherheit am Bedientableau zur Steuerheit am Bedientableau zur Steuerheit am Bedientableau zur Steuerheit am Bedientableau zur Steuerheit am Bedientableau zur Steuerung des Bohrkopfes einer Tung des Bohrkopfes einer Tung des Bohrkopfes einer Tung des Bohrkopfes einer Tung des Bohrkopfes einer Tunnelbohranlageunnelbohranlageunnelbohranlageunnelbohranlageunnelbohranlage

Tunnelbohranlagen bohren sich durch verschiedenste Geologien, transportieren das Ab-bruchmaterial ab und sichern den Tunnel.Die Hauptkomponente einer Tunnelbohranlage ist der Bohrkopf, der mit speziellen Bohrwerk-zeugen ausgerüstet ist. Das mit den Bohrwerjzeugen abgebaute Material wird mittels Förder-bändern abtransportiert.Schon während des Vortriebs erfolgt eine Auskleidung des Tunnels durch Spritzbeton odermit Stahlbetonformsteinen (Tübbingen).Von einer Steuerkabine oder einem Bedientableau aus lenkt ein Fahrer die Anlage. Die Anlagewird genau entlang der geplanten Tunnelachse geführt und Abweichungen werden unverzüg-lich vom Fahrer korrigiert.

Tunnelbohrmaschine (Hartgestein Doppelschild-TBM)

56

CM-KRN

A1

A2

15 25 Y2 Y3 Y4 A1

16 18 26 28 Y1 A1

A2A2

A1 A1

-6K3 -6K4

-6K2

230V

-6K2

CM-KRN

-4K7

=.22-1K2

-4K415

18

33

34

11

12 14

21

24

230V AC

N

P

©Herrenknecht AG

Anlagenfahrer mit Bedientableau

Applikation ‘Tunnelvortriebsmaschinen’

Über einen Schlüsselschalter kann der Anlagenfahrer dieSteuerung ein- und ausschalten. Aus Sicherheitsgründen darfam Steuertableau nicht die volle Spannung in Höhe von 230 Vanliegen. In der Verschaltung ist aus diesem Grund das Kon-taktschutzrelais CM-KRN vor dem Hauptschalter integriert. Essorgt dafür, dass am Bedientableau nur 24 V anliegen undsomit ein sicheres Arbeiten mit dem Bedientableau gewährleis-tet ist.

Schalplanausschnitt ‘Tunnelbohranlage’

57

Kontaktschutz:Frequently Asked Questions

F:F:F:F:F:Wie hoch sind Strom und Spannung an den Steuereingängen des CM-KRN?

A:A:A:A:A:Leerlaufspannung (Y1, Y2) (Y1, Y3, Y4) 10 V DCSchaltstrom 3 mA

58

1SVR

430

500

F 2

300

CM-SISCM-SISCM-SISCM-SISCM-SIS

1SV

C 1

10 0

00 F

048

1

1SV

C 1

10 0

00 F

048

2

1SV

C 1

10 0

00 F

048

3

1SV

C 1

10 0

00 F

048

4

Sensorversorgung und -Auswertung

Sensorversorgungs- und AuswertemodulSensorversorgungs- und AuswertemodulSensorversorgungs- und AuswertemodulSensorversorgungs- und AuswertemodulSensorversorgungs- und AuswertemodulCM-SISCM-SISCM-SISCM-SISCM-SIS

Das CM-SIS versorgt 2- oder 3- Leiter NPN-oder PNP-Sensoren und wertet ihre Schalt-signale aus. Bis zu zwei Sensoren gleichzei-tig werden an das Gerät angeschlossen undmit 24 V DC versorgt. Der Strom amEingang des PNP- bzw. NPN-Übergangs istausschlaggebend für die Aktivierung desRelais. Wird die Einschaltstromschwelleüberschritten, leuchtet die entsprechendeLED auf und das zum vorliegenden Sensor-kreis zugehörige Relais wird aktiviert.

Drehschalter, Auswahl der Sensortype LED grün -Versorgungsspannung LED rot - Relaiszustand R1 LED rot - Relaiszustand R2

Anschluss von 2-Leiter Sensoren

Anschluss von 3-Leiter Sensoren

59

Applikation ‘Rolltorantrieb’

AntriebssteuerAntriebssteuerAntriebssteuerAntriebssteuerAntriebssteuerung mit Hilfe von Sensorung mit Hilfe von Sensorung mit Hilfe von Sensorung mit Hilfe von Sensorung mit Hilfe von Sensorenenenenen

Rolltore werden beispielsweise als Garagentore eingesetzt. Sie bestehen aus einzelnenLamellen, sind flexibel und platzsparend und verhindern somit eine mögliche Fahrzeugbe-schädigung beim Öffnen oder Schliessen des Tores.

Garagenrolltor

Das Rolltor wird seitlich in Laufschienen geführt und schiebt sich beim Öffnen direkt unter dieDecke hoch, beim Schließen wird es wieder heruntergelassen.

Die Steuerung des Rolltorantriebs kann über Funk oder manuell mit Drucktastern vorgenom-men werden. Bei einem Befehl zum Öffnen des Rolltors, wird das Hauptschütz geschlossenund das Signal an einen Schalter in Selbsthaltung übergeben. Der antreibende Motor läuft an.Damit der Antrieb automatisch stoppt, wenn sich das Tor ganz nach oben geschoben hatbzw. unten am Boden angekommen ist, werden zwei Sensoren eingesetzt, die die aktuellePosition des Rolltores feststellen.

Ein Sensor befindet sich am hinteren Ende der Laufschienen und erkennt, wenn das Torkomplett geöffnet ist. Der zweite Sensor ist in Bodennähe an der Frontseite eingebaut. Ermeldet, dass das Rolltor auf dem Boden angekommen und somit geschlossen ist.

Damit die Informationen der Sensoren entsprechend verarbeitet werden können, wird hierdas Sensorversorgungs- und Auswertemodul CM-SIS verwendet.

60

A B

CM-SIS CM-SIS11

12

21

22

K1 K2

L N I1

12 14 11

21

L+ L-

24 22

I2

CM-SIS

M

3 ~

K 2K 1

K 1

BA

K 2

Sensor 1 Sensor 2

L 1

L 2

L 3

N

I > I > I >I > I > I >

Das CM-SIS erfüllt hier zwei Aufgaben: zum einen versorgt es die beiden Sensoren mitSpannung und zum anderen erfasst und verarbeitet es die Signale der Sensoren über dieaktuelle Position des Rolltors.

Wenn das CM-SIS nun die Information des oben an der Laufschiene angebrachten Sensorsüber die maximal mögliche Öffnung des Rolltores erhält, steuert es das Hauptschütz für denAntriebsmotor an. Der Motor stoppt.Entsprechend wird der in entgegengesetzter Drehrichtung laufende Motor beim Schliessendes Rolltors gestoppt, sobald der in Bodennähe angebrachte Sensor die Meldung an dasCM-SIS weitergibt.

Schaltplan ‘Rolltorantrieb’

Applikation ‘Rolltorantrieb’

61

Sensorversorgung und -Auswertung:Frequently Asked Questions

F:F:F:F:F:Können mit dem CM-SIS sowohl PNP als auch NPN Sensoren ausgewertet werden?A:A:A:A:A:Ja, Anschlussbilder für beide Sensortypen finden Sie auf Seite 54.

62

6363

SymboleSymboleSymboleSymboleSymbole

2- oder 3-Leiter NPN oder PNP SensorenAnschlussbilder ........................................................ 58

3-Draht-Näherungsinitiatoren ......................................... 52

AAAAA

Absicherung des MesskreisesDreiphasenwächter .................................................. 25Spannungswächter .................................................. 17Stromwächter .......................................................... 12

AC010 ........................................................................... 49Anlassen von Schleifringmotoren ................................... 49Anschluss

2-Leiter Sensoren .................................................... 583-Leiter Sensoren .................................................... 58Dreiphasenwächter mit Motorschütz ....................... 25

AnsprechempfindlichkeitEinstellpotenziometer ............................................... 47feststellen ................................................................. 51

Arbeitsstromprinzip (Erklärung) ........................................7Asymmetrie ................................................................... 19asymmetrische Spannung ............................................. 20Atex 100 ....................................................................... 40Autowaschanlage .......................................................... 34

BBBBB

Batterieversorgung ........................................................ 29Befüllen von Behältern .................................................... 47Behälter

befüllen ..................................................................... 47entleeren .................................................................. 47

Belastbarkeit der MesseingängeMotorbelastungswächter ......................................... 35Spannungswächter .................................................. 17Stromwächter .......................................................... 12

Belastungsbereich ......................................................... 31

IndexIndexIndexIndexIndex

6464LLS6464

Bezugselektrode ........................................................... 46Blindleistung .................................................................. 31

CCCCC

C512 ........................................................................ 42-44FAQ.......................................................................... 45Fehlerdiagnose ......................................................... 42

CM-ENE-MIN ..................................................... 46, 49, 51FAQ.......................................................................... 51

CM-ENS ............................................................. 47-48, 51FAQ.......................................................................... 51

CM-ESN ............................................................. 13, 16-17FAQ..................................................................... 16-17

CM-ESS ................................................................... 14-17FAQ..................................................................... 16-17

CM-IWN-AC ....................................................... 27, 29-30FAQ.......................................................................... 30

CM-IWN-DC ............................................................. 28-30FAQ.......................................................................... 32

CM-KRN ............................................................. 52-55, 57FAQ.......................................................................... 57

CM-LWN ................................................................... 32-35FAQ.......................................................................... 35

CM-MPS ................................................................. 19, 24FAQ.......................................................................... 25

CM-MSS ...................................................... 36-37, 39-40FAQ.......................................................................... .40

CM-PFS ............................................................. 18, 21, 22FAQ.......................................................................... 25

CM-SIS ..................................................................... 58-60FAQ.......................................................................... 61

CM-SRN ..................................................................... 9-11FAQ..................................................................... 11-12

cos ϕ ................................................................................ 31-34Einstellwert berechnen ............................................. 35max .......................................................................... 35min ........................................................................... 35

6565

cos Phi. Siehe cos ϕ

DDDDD

DimensionierungShunt-Widerstand .................................................... 11Vorwiderstand .......................................................... 16

Drahtbrucherkennung .................................................... 53Drahtziehmaschine .................................................... 53-54Dreiphasenwächter

CM-MPS .................................................................. 19CM-PFS ................................................................... 18

Dreiphasiges IT-System ................................................. 27Dreiphasiges IT-N System .............................................. 27

EEEEE

EingangswiderstandSpannungswächter .................................................. 16Stromwächter .......................................................... 11

Einphasiges IT-N System ............................................... 27Einstelltoleranzen ..............................................................7Einstellwert des cos ϕ berechnen ................................... 35Elektrode ............................................................ 46-49, 51

Benetzen .................................................................. 51Entnetzen ................................................................. 51Verschmutzung ........................................................ 51

empfindliche Kontakte ................................................... 52Entlasten empfindlicher Kontakte ................................... 52Entleeren von Behältern ................................................. 47Erwärmung des Motors ................................................. 36exlosionsgeschützte Bereiche ........................................ 40

FFFFF

FAQ. Siehe Frequently Asked QuestionsFernrückstellung ............................................................. 37Flüssigkeitsanlasser .................................................. 49-50

6666LLS6666

Frequently Asked Questionsallgemein .....................................................................7Dreiphasenüberwachung .......................................... 25Isolationsüberwachung ............................................ 30Kontaktschutz ......................................................... 57Niveauüberwachung ................................................. 51Sensorversorgung und -Auswertung ....................... 61Spannungsüberwachung .................................... 16-17Stromüberwachung ................................................. 11Temperaturüberwachung ......................................... 45Thermistor-Motorschutz .......................................... 40

Füllstandshöhe ............................................................... 46Füllstandsüberwachung ................................................. 46

GGGGG

galvanische Elemente ..................................................... 46galvanische Trennung ..................................................... 29Gerätebeschreibung

C 512....................................................................... 42CM-ENE-MIN ........................................................... 46CM-ENS................................................................... 47CM-ESN................................................................... 13CM-ESS................................................................... 14CM-IWN-AC ............................................................. 27CM-IWN-DC ............................................................. 28CM-KRN .................................................................. 52CM-MPS .................................................................. 19CM-MSS .................................................................. 37CM-PFS ................................................................... 18CM-SIS .................................................................... 58CM-SRN .....................................................................9

GeräteschutzDreiphasenwächter .................................................. 25Spannungswächter .................................................. 17Stromwächter .......................................................... 12

HHHHH

Hysterese (Erklärung) ........................................................7

6767

IIIII

Isolation ......................................................................... 26Isolationsfehler .......................................................... 27-28Isolationsüberwachung ............................................. 26-30

AC ........................................................................... 27DC ........................................................................... 28dreiphasige Netze .................................................... 30

IsolationswächterCM-IWN-AC ............................................................. 27CM-IWN-DC ............................................................. 28Isolationswiderstand ................................................ 28IT-Netze ................................................................... 26

KKKKK

Kaltleiter ......................................................................... 37Karde ............................................................................. 38Kontaktschutz ............................................................... 52Kontaktschutzrelais

CM-KRN .................................................................. 52

LLLLL

Lastsituation .................................................................. 31leitfähige Flüssigkeiten .................................................... 46Leitungsschutz

Dreiphasenwächter .................................................. 25Spannungswächter .................................................. 17Stromwächter .......................................................... 12

Leitwert .......................................................................... 51

MMMMM

Messbereich erweiternSpannungswächter .................................................. 16Stromwächter .......................................................... 11

Messkreis absichernDreiphasenwächter .................................................. 25Spannungswächter .................................................. 17Stromwächter .......................................................... 12

6868LLS6868

Messspannung .............................................................. 16Mindestpegel ................................................................. 46Motor

Belastung ................................................................. 31Drehstrommotor ...................................................... 36Erwärmung .............................................................. 36Lastsituation ............................................................ 33Schleifringmotor ....................................................... 49Wicklungen ............................................................... 36

MotorbelastungswächterCM-LWN .................................................................. 32

NNNNN

Nachjustierung der Schwellwerte ................................... 51Neutralleiterbruch ........................................................... 15Niveauregelung ........................................................ 46, 48Niveauüberwachung. Siehe NiveauregelungNiveauwächter

CM-ENE-MIN ........................................................... 46CM-ENS................................................................... 47

NPN Sensor ............................................................ 58, 61Anschlussbilder ........................................................ 58

PPPPP

Phasenausfall ........................................................... 20, 24Phasenfolge ........................................................ 18-19, 22Phasenfolgeüberwachung .............................................. 22Phasenparameter ............................................... 18-19, 24Phasenwinkel ϕ ...............................................................31, 35PNP Sensor ............................................................ 58, 61

Anschlussbilder ........................................................ 58PTB Zulasssung ............................................................ 40PTC. Siehe PTC-WiderständePTC Fühler. Siehe PTC-WiderständePTC-Widerstände ............................................... 37, 39-40

Charakteristik der Temperaturfühler .......................... 36

6969

Pumpe ........................................................................... 22Pumpensteuerung ......................................................... 48

RRRRR

Reed- Kontakt ............................................................... 52Rolltorantrieb ................................................................. 59Ruhestromprinzip (Erklärung) ............................................7

SSSSS

Sägesystem .................................................................. 24Schaltverlängerung ........................................................ 52Schaltverstärkung .......................................................... 52Schaltzeiten ................................................................... 15Scheinleistung ................................................................ 31Schleifringmotor ............................................................ 49Schutz empfindlicher Kontakte ...................................... 52Schweißelektrode .......................................................... 20Schweißmaschinen ................................................... 20-21Schwimmerschalter ....................................................... 52Sensor

NPN ......................................................................... 58PNP ......................................................................... 58

Sensorauswertung ........................................................ 58Sensorkreis ................................................................... 58Sensorversorgung ......................................................... 58Sensorversorgungs und -Auswertemodul

CM-SIS .................................................................... 58Shunt- Widerstand ......................................................... 11Sodalösung ................................................................... 49Spannungsschwankungen ............................................. 13Spannungsüberwachung

dreiphasig ................................................................ 19einphasig .................................................................. 13

SpannungswächterCM-ESN................................................................... 13CM-ESS................................................................... 14

7070LLS7070

Spritzgießen .................................................................. 43Spritzgussmaschine ...................................................... 43Stromüberwachung ..........................................................9Stromwächter

CM-SRN .....................................................................9Stromwandler ................................................................ 11

TTTTT

Temperaturbereich ......................................................... 36Temperatureinwirkungen ................................................ 36Temperaturerfassung ..................................................... 36Temperaturfühler

Charakteristik ........................................................... 36Temperaturüberwachung .......................................... 41-42Temperaturüberwachungsrelais ................................ 41-42

C512 ....................................................................... 42Textilmaschinen ......................................................... 38-39Thermistor ..................................................................... 36Thermistor-Motorschutz .......................................... 36, 39Thermistor-Motorschutzrelais

CM-MSS .................................................................. 37Thyristorschutz .............................................................. 21Trenntransformator ........................................................ 26Trockenlauf .................................................................... 48Tunnelvortriebsmaschinen .............................................. 55

UUUUU

Überspannung ............................................................... 13Überstrom ........................................................................9Unterspannung .............................................................. 13Unterstrom .......................................................................9

VVVVV

Verfügbarkeit .....................................................................5Vorwiderstand ............................................................... 16

7171

WWWWW

Wicklungen von Drehstrommotoren .............................. 36Widerstandsänderung ................................................... 46Widerstandssensoren

Kennlinien ................................................................. 41Wirkleistung ................................................................... 31

7272LLS7272

3

44LLS4

ABBZentrale:Zentrale:Zentrale:Zentrale:Zentrale:Eppelheimer Straße 8269123 Heidelberg69123 Heidelberg69123 Heidelberg69123 Heidelberg69123 HeidelbergDeutschland 06221 701-0Telefax 06221 701-1325

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