Tausendmal schneller

Schutzschalter sind von entscheidender Bedeutung in der produzierenden Industrie: Sie schützen Motoren und andere elektrische Geräte vor Überlast und Kurzschlüssen. Ohne diese Vorrichtungen könnten selbst kleinste elektrische Störungen zu schweren Schäden an Maschinen oder sogar zu gefährlichen Bränden führen. In Branchen, in denen Kurzschlüsse häufig auftreten können, wie etwa der Lebensmittelindustrie, sind sie besonders gefragt. Hier können Flüssigkeiten leicht in elektrische Komponenten eindringen und Anlagen zum Stillstand bringen – mit hohen Folgekosten. Siemens bietet nun einen neuartigen Motorstarter auf Basis von Halbleitertechnik. Das Besondere am „Simatic ET 200SP e-Starter“: Herkömmliche Abzweiglösungen haben eine vergleichsweise langsame Reaktionszeit, sodass bei einem Kurzschluss das Gerät häufig danach ausgetauscht werden muss. Der e-Starter bietet eine unbegrenzte Kurzschlussabschaltung und muss nach einer Auslösung nicht ausgetauscht werden. Das erhöht die Verfügbarkeit und reduziert Lagerhaltungskosten von Ersatzteilen.

„Bei einem Fehler auf der Abgangsseite erkennt der e-Starter den Kurzschluss in circa  vier Mikrosekunden und schaltet ihn vollständig lichtbogenfrei ab – etwa tausendmal schneller als herkömmliche Leistungsschalter“, erklärt Product Owner Thomas List, der in der Produktentwicklung bei Siemens tätig ist. Die enorme Reaktionsgeschwindigkeit ist durch den Einsatz von Siliziumkarbid-Metalloxid-Halbleitern möglich. Mit Feldeffekttransistoren, wie die Leistungschips genannt werden, kann der Stromfluss entsprechend rasch unterbrochen werden.

Der e-Starter wurde in einem weltweiten Co-Creation-Prozess gemeinsam mit Unternehmenskunden in mehr als 40 Branchen entwickelt. „In der Nahrungs- und Genussmittelindustrie müssen Anlagen häufig mit Hochdruckreinigern gereinigt werden. Dabei kann Flüssigkeit zum Beispiel bei Motorklemmbrettern eintreten und zu Kurzschlüssen führen“, berichtet der Experte. LEDs am e-Starter zeigen die betreffende Stelle an, um das Problem rasch lokalisieren zu können. Sobald der Kurzschluss behoben ist, wird die Maschine direkt an der Applikation oder über das TIA-Portal (Anm. „Totally Integrated Automation (TIA)“)  zurückgesetzt. Thomas List erwartet dadurch eine Revolution der Schalttechnik.

„Bei einer großen Anlage in der Nahrungsmittelverarbeitung mit vielen Maschinen können schon ein- bis zweimal pro Woche Ausfälle vorkommen. Jeder Ausfall bedeutet Stillstand und Kosten. Je schneller ich auf plötzliche Kurzschlüsse reagiere, desto besser ist es für den Betrieb“, so List. Zusätzlich bietet das Gerät mit der „Smart Start“-Funktionalität ein sanftes Hochfahren von Motoren. Das ist besonders relevant bei Motoren mit hohen Anlaufströmen, zum Beispiel hocheffizienten Motoren (IE3, IE4). Energiespitzen werden so geglättet, und auch der Stoß aus dem Drehmoment bei asynchronen Motoren wird verringert. Freilich gibt es auch Anwendungen, die dieses Drehmoment benötigen. Wenn gewünscht, kann diese Funktionalität einfach über das TIA-Portal deaktiviert werden.

Mit der Verknüpfung von Hightech fürs Schalten und Überlastschutz sowie einem ausgeklügelten Anzeigekonzept können Servicetechniker*innen Fehler beim Laststrom ebenso wie auf Netzseite schneller erkennen und beheben. Zusätzlich zeichnet der e-Starter Maschinendaten im Portal auf: Strommessungen der verschiedenen Phasen, Spannungen und Asymmetrie, Diagnosedaten, das thermische Motorenmodell – alles, was das Herz von Techniker*innen begehrt.

„Wir sehen den Einsatz auch nicht nur bei Elektromotoren in der Produktion, sondern auch bei Applikationen wie Heizlasten und zum Beispiel Widerstandslasten“, ergänzt List. Der langjährige Siemens-Mitarbeiter hat über einen großen Zeitraum in der Automatisierungstechnik bei vielen innovativen Produkten teilhaben dürfen. Aber er ist überzeugt: „Der e-Starter ist mit das Innovativste, das wir bislang geschaffen haben“.

Bild: Der e-Starter schützt Elektromotoren besonders robust und muss auch nicht ausgetauscht werden.