המנועים הם חלק מהותי ברוב המערכות והמכונות. לכן חשוב להגן עליהם, כדי לשמור על פעולה חלקה ושוטפת של המערכת או המכונה, וכפועל יוצא מכך של תהליכי הייצור. עם זאת, רוב מנגנוני ההגנה על המנועים מסוגלים לעשות היום יותר מזה. הם מספקים מידע מפורט על מצב המנוע, ותורמים רבות לשיפור הזמינות של המערכת.
הבטיחות ותוחלת החיים של המנוע תלויות במידה רבה בהגנה עליו. בימינו ברור מאליו שצריך להשתמש במנגנוני הגנה למנועים של מכונות ומערכות כדי לוודא שהם לא ייפגעו. הם גם עוזרים לאחראים על תפעול הציוד להימנע מפציעות כתוצאה מבעיות בהפעלה, עומס יתר, קצר במעגלים או תקלות במוליכים החיצוניים במערכות תלת-פאזיות.
בנוסף להגנה, המשתמשים רוצים עוד ועוד פונקציות. למשל, חשוב להם לדעת מהו העומס הנוכחי, כדי שיוכלו לנקוט צעדי מנע כשהעומס על המנוע גדל מהר – לפני שהמפסק יקפוץ והמערכת תיכבה. מידע מפורט על התקלות שגרמו למפסק לקפוץ יכול גם לעזור לפתור אותן. בנוסף, בעידן של התייעלות אנרגטית, היכולת לנטר את הצריכה של כל מנוע ולתעד את השינויים בצריכה חשובה לאין שיעור בעידן של יעילות אנרגטית.
כדי ליישם את כל זה יש צורך במערכות חכמות להגנה על מנועים, שמסוגלות לתעד ולהעביר את כל המידע הרלוונטי. במערכות הגנה מודרניות למנועים אנחנו לרוב רואים שתי טכנולוגיות עיקריות: המאמ”ת האלקטרו-מכני הקלאסי עם אפשרות לכוון את המתח החשמלי, שהוא בעצם מפסק שקופץ במקרה של קצר; ומערכות אלקטרוניות לניטור מנועים, שמשתמשות בממשקים של Profibus ו-Modbus כדי להעביר את הנתונים המתועדים לרמות הפיקוד והבקרה הגבוהות יותר.
המערכות האלקטרוניות לניהול מנועים הן מורכבות יותר, והרבה יותר יקרות ממפסקים אלקטרו-מכניים. הן מצריכות יותר מקום להתקנה ולרוב מספקות גם פונקציות שלא בהכרח צריך. בנוסף, מערכות מסוג Fieldbus עדיין יחסית נדירות ברמת המכשיר הבודד, אם כי יש עניין רב בפוטנציאל של מערכות הגנה ומניעה משופרות למנועים.
מתח המנוע ועומס יתר
פתרון אחר שאפשר להשתמש בו הוא מערכת המפסקים למנועים PKE מבית Eaton, הכוללת אמצעי הגנה אלקטרוני מפני עומס יתר למגוון רחב של מתחים. המערכת עונה על רבות מהדרישות הפונקציונליות ממנגנוני הגנה מודרניים וקומפקטיים למנועים. בנוסף לפונקציית ההגנה הבסיסית, המערכת מתעדת את המידע הרלוונטי ומספקת ניתוח מקיף על מצב המנוע.
העיצוב שלה דומה לזה של מפסק הגנה אלקטרו-מכני מסורתי למנועים, כך שקל להתקין אותה בלי לפגוע בפיתוח הפרויקט. הודות ליחידת השחרור האלקטרונית המובנית שלה, מערכת ה-PKE יכולה לתעד מידע רלוונטי, כולל את מתח המנוע, עומס יתר ונתוני בקרה נוספים, לפני שליחתם ליישום הקצה להמשך ניתוח.
במנועים שבהם צריך לשמור על מתח יציב קל לתעד קל שינוי במתח. כך למשל, קריאות מתח גדולות יותר יכולות להעיד על בלאי, וירידה במתח של משאבה יכולה להעיד על כך שהיא פועלת על יבש. אפשר להשתמש בכל המידע הזה גם כדי לתכנן עבודות תחזוקה עתידיות.
היכולת לתעד את עומס היתר בערכי כמויות אנלוגיים חשובה לבטיחות השימוש. הנתונים עוזרים למפעילים להעריך ולנתח את העומס על המנוע ובמקרה שהם רואים שעומדת להיות השבתה, לנקוט באמצעים המתאימים כדי למנוע מהמפסק לקפוץ ולגרום לתקלה. אפשר גם לשפר את ניטור העומס על מנוע המזין מסוע בתנאי אקלים שונים, כדי למנוע ממנגנוני ההגנה לפעול באופן בלתי רצוי ולהשבית אותו. בתרחיש כזה מערכת ה-PKE עוזרת מאוד לשמור על שימוש בטוח ועל זמינות המנוע.
פתרון תקלות בקלות עם תאימות ל-IE3
אם המפסק של המערכת האלקטרונית PKE קופץ, בנוסף להגנה על המנוע הוא מספק מידע מפורט על הסיבה לתקלה. מפסקים מסורתיים בקושי מספקים מידע – אם המפסק קפץ בגלל עומס יתר או קצר – ומדווחים הודעת שגיאה לבקר המתוכנת דרך חיווט הבקרה.
לשם ההשוואה, מערכת המפסקים האלקטרונית גם מספקת מידע על הפאזה האפשרית שבה קרתה התקלה שהובילה להשבתה. הערכים שמועברים על ידי מערכת ה-PKE גם כוללים את הגדרת עומס היתר ואת דירוג ה-CLASS (5-20). הנתונים האלה מקלים על בדיקת הפרמטרים של המכשיר ומאפשרים למפעיל לזהות הגדרות שגויות או שינויים לא אמינים בזמן ההפעלה. כך ניתן למנוע הפעלה מוקדמת או עומס יתר על המנוע המחובר.
כשאנחנו בוחרים מערכת להגנה עלמנועים מבחינת שיקולים אנרגטיים, מערכת ה-PKE מאפשרת להגן על המנועים בהתאם לתקן היעילות האנרגטית IE3. פעמים רבות צריך לבדוק את המפסק כדי לוודא שהוא מתאים למנועי IE3, מכיוון שיש בהם מתחי הזנה גדולים בהרבה. למזלכם, Eaton חסכה לכם את בדיקת ההתאמה של מערכות ה-PKE וה-PKZ. היא אף שיפרה אותם בהתאם לדרישות העדכניות של התקן. שתי המערכות נבדקו והן מגנות בבטחה ובמהימנות על מנועי IE2 ו-IE3. בנוסף למגעי DILM מעודכנים, המשתמשים גם יכולים ליהנות מסטארטרים למנוע “המתאימים ל-IE3”, עם שילובים של עד 375 קילו-וואט.
שילוב חכם וגמיש
ניתן להוסיף למערכות המפסקים PKE יכולת ליצור קשר עם מנגנוני מפסקים בין רגע הודות ל-SmartWire-DT, טכנולוגיית התקשורת והחיווט החכמה של Eaton. היא מאפשרת לתכנן, לחזות, לחווט, לבדוק ולהשמיש מערכות חשמליות הרבה יותר מהר מאשר חיווט רגיל. בנוסף, הטכנולוגיה החכמה מאפשרת לשנות בקלות את החיווט כדי להחליף את החיבורים של ציוד בקרה ואיתות, מתגי עזר, מחוונים, מתגי הגנה, סטארטרים רכים, ממירי מתח ומעגלים ולהפוך אותם במקביל לרכיבי אוטומציה מתקשרים.
אפשר גם לשדר את המידע שמתועד על ידי מערכת המפסקים למערכות תעשייתיות רגילות מסוג Fieldbus באמצעות שערים. השערים זמינים כעת למערכות Profibus, Canopen, Profitnet, Modbus-TCP, Ethernet-IP, Powerlink ו-Ethercat. בזכות ארכיטקטורת השערים, המשתמשים רק צריכים לשנות את השער כדי להתחבר ליחידות בקרה שונות. מעבר לכך לא צריך לבצע שום שינוי נוסף במערכת המפסקים.
יחד עם טכנולוגיית SmartWire-DT, מערכת המפסקים האלקטרונית PKE מספקת לכם הגנה איכותית ויעילה על המנוע, המשפרת את בטיחות השימוש ואת הזמינות של המכונה או המערכת. היא גם עוזרת לשפר את לוחות הזמנים של התחזוקה, ובמקרה של תקלה מקצרת את משך הזמן הדרוש לתיקון, הודות למגוון רחב של נתוני בקרה. יתרון נוסף הוא שהעיצוב והתפעול זהים לאלה של המפסקים האלקטרו-מכניים PKZ, כך שקל מאוד להשתמש בהם. הודות למערכת החכמה להגנה על המנוע PKE, מפתחי מכונות ומערכות יכולים ליצור עכשיו פתרונות פשוטים, חסכוניים וקומפקטיים יותר בלי להתפשר על אמינות המערכת אלא להפך – לשפר אותה.
אפשרויות תקשורת מתקדמות
מערכת התקשורת והחיווט החכמה SmartWire-DT מתחברת לסטארטר האלקטרוני הרב-תכליתי (EMS) ומאפשרת להפוך אותו למערכת מפסקים עם יכולת תקשורת, המסוגלת לתעד נתונים כמו מתח המנוע, עומס יתר ונתוני בקרה שימושיים. ניתן לשלוח את המידע הזה ליישום חיצוני להמשך ניתוח. אפשר להעביר אותו גם לכל המערכות התעשייתיות הנפוצות מסוג Fieldbus דרך שערים.
האיסוף החכם של המידע והעברתו מעניקים כמה יתרונות למשתמשים: ראשית, מצבים קריטיים של עומס המנוע מזוהים בשלב מוקדם. כך, במקרה שהמפעילים רואים שעומדת להיות השבתה, הם יכולים לנקוט באמצעים המתאימים כדי למנוע מהמפסק לקפוץ ולגרום לתקלה. בנוסף, שקיפות המידע מקלה על ביצוע ניתוחים ותחזוקה, מכיוון שה-EMS מספק מידע על סיבת התקלה – למשל תקלה בפאזה – במקרה שהמפסק קופץ.
כמערכת רב-תכליתית וקומפקטית, ה-EMS משלב ארבע תכונות ייחודיות: התנעה ישירה של המנוע, התנעה הפוכה של המנוע, הגנה על המנוע והשבתה בטוחה בהתאם לדרישות של קטגוריה 3 בתקן EN 13849-1. על ידי צמצום מספר הרכיבים ושימוש בטכנולוגיה שמתחברת בקלות ללא צורך בכלים מיוחדים, ניתן להוזיל את עלויות החיווט בהשוואה למפסקים רגילים בשיעור של עד 60% ואת כמות רכיבי החומרה הנדרשים בשיעור של עד 70%.
הודות להגנה מפני עומס יתר למגוון רחב של מתחים ב-EMS, צריך רק שני דגמים – 0.18 עד 6.5 אמפר (AC-53a) ו-9 אמפר (AC-51). כך קל יותר לבחור את המוצר ואת חלקי החילוף. בנוסף, המעגל ההיברידי המשולב פועל כמעט ללא בלאי (30 מיליון מחזורי הפעלה), כך שתוחלת החיים החזויה שלו גדולה יותר בהשוואה למפסקים רגילים, ומפתחי המכונות יכולים להשקיע את התקורה הנוספת באמינות.
הרוחב של המערכת הוא רק 30 מ”מ, כך שהיא חוסכת מקום יקר בארון הבקרה בהשוואה לדגמים הרגילים שרוחבם 45 מ”מ. למערכת ה-EMS יש טווח הספקים של 0.06-3 קילו-וואט והיא מתאימה במיוחד למסועים של מכונות שינוע ולוגיסטיקה ולציוד אריזה.
