Mittaus- ja valvontareleet

Sovellusopas Mittaus- ja valvontareleet Releet 40 FI 04_12 1SCC011003B1801

LLS

Johdanto Tässä oppaassa esitellään ABB:n CM-sarjan mittaus- ja valvontareleiden sovellusesimerkkejä. Tuotesarja sisältää myös lisälaitteita, jotka löytyvät tuoteluettelostamme. Tässä oppaassa esittelemme valvontalaitteidemme erilaisia käyttötapoja. Opas sopii sekä aiempaa käyttökokemusta hankkineille että asiasta kiinnostuneille, joilla ei vielä ole tarkempaa tietoa eri sovelluksista. Tämä opas täydentää muita tuoteluetteloitamme ja sisältää tietoja mittaus- ja valvontareleiden yleisistä käyttötavoista sekä ehdotuksia uusista käyttömahdollisuuksista. Tarkempaa ja yksityiskohtaisempaa teknistä tietoa saat muista tuoteluetteloistamme tai edustajiltamme. Voit lukea oppaan läpi tai kerätä tietoja yksittäisistä laitteista ja niille sopivista käyttötavoista. Sisällysluettelon ja hakemiston avulla löydät helposti haluamasi tiedot. Jos haluat lisätietoja tietystä laitteesta, jokaisessa luvussa on usein kysyttyjä kysymyksiä. Tässä oppaassa esitellyt sovellukset ovat vain käyttöesimerkkejä. Jotta laitteiden käyttö olisi luotettavaa ja turvallista, jokainen mittaus- ja valvontareleen asennus täytyy suunnitella tapauskohtaisesti. Tiedustele Kotimaan tuotemyynnistä muita elektronisten releiden tuoteluetteloita ja teknisiä katalogeja. ABB Oy Kotimaan tuotemyynti 1

2 2 LLS2

Sisällys Sähköverkkojen mittaus ja valvonta... 5 Yleisiä kysymyksiä ABB:n mittaus- ja valvontareleistä... 7 Sähkövirran valvonta... 9 Yksivaiheinen virranvalvontarele CM-SRN... 9 Sovellusesimerkki: junien sähköistysjärjestelmä... 10 Usein kysyttyjä kysymyksiä... 11 Jännitteen valvonta... 13 Yksivaiheisen jännitteen valvontarele CM-ESN... 13 Yksivaiheisen jännitteen valvontarele CM-ESS... 14 Sovellusesimerkki: ylijännitesuojaus pienjännitejärjestelmissä... 15 Usein kysyttyjä kysymyksiä... 16 Kolmivaiheisen jännitteen valvonta... 18 Kolmivaiheisen jännitteen valvontarele CM-PFS... 18 Monitoiminen kolmivaiheisen jännitteen valvontarele CM-MPS... 19 Sovellusesimerkki: tyristoriohjattu hitsauslaite... 20 Sovellusesimerkki: jäähdytyslaitteet... 22 Sovellusesimerkki: CNC-ohjattu sahausjärjestelmä... 24 Usein kysyttyjä kysymyksiä... 25 Eristyksen valvonta... 26 Eristyksenvalvontarele CM-IWN-AC... 27 Eristyksenvalvontarele CM-IWN-DC... 28 Sovellusesimerkki: turvavalaistus... 29 Usein kysyttyjä kysymyksiä... 30 Moottorin kuormituksen valvonta... 31 Moottorin kuormituksen valvontarele CM-LWN... 32 Sovellusesimerkki: hihnakuljetin... 33 Sovellusesimerkki: autopesula... 34 Usein kysyttyjä kysymyksiä... 35 33

Moottorin termistorisuojaus... 36 Moottorin termistorisuojausrele CM-MSS... 37 Sovellusesimerkki: karstauskone tekstiiliteollisuudessa... 38 Usein kysyttyjä kysymyksiä... 40 Lämpötilan valvonta... 41 Lämpötilanvalvontarele C512... 42 Sovellusesimerkki: ruiskuvalukone... 43 Usein kysyttyjä kysymyksiä... 45 Nestepinnan valvonta... 46 Nestepinnan valvontarele CM-ENE-MIN... 46 Nestepinnan valvontarele CM-ENS... 47 Sovellusesimerkki: uima-allas... 48 Sovellusesimerkki: nestekäynnistin... 49 Usein kysyttyjä kysymyksiä... 51 Koskettimien valvonta... 52 Koskettimien valvontarele CM-KRN... 53 Sovellusesimerkki: metallilangan kelauskone... 54 Sovellusesimerkki: tunnelinporauslaite... 56 Usein kysyttyjä kysymyksiä... 57 Anturien liitäntä... 58 Anturien liitäntämoduuli CM-SIS... 58 Sovellusesimerkki: rullaoven ohjaus... 59 Usein kysyttyjä kysymyksiä... 61 Hakemisto... 63 LLS4 4

Sähköverkkojen mittaus ja valvonta Sähkölaitteita käytettäessä kaikkia vikoja ei voida ehkäistä täydellisesti. Tämän vuoksi täytyy käyttää sopivia suojalaitteita, jotka rajoittavat vikojen aiheuttamat seuraukset siedettäviin mittoihin. Pahimmassa tapauksessa mahdolliset viat voivat vaikuttaa toiminnon tai jakelun saatavuuteen. Usein tiettyjen laitteisto-osien viat estävät toiminnon tai virransyötön jatkuvan saatavuuden, mistä voi aiheutua lisäkustannuksia käyttökatkoksina. Laitteistotasolla vikojen ilmeneminen tarkoittaa kalliiden korjausten tai peruuttamattomien vahinkojen riskin kasvamista. Tästä syystä laitteistoissa tarvitaan luotettavia ja nopeasti reagoivia mittaus- ja valvontalaitteita, jotka valvovat jatkuvasti sähköisiä ja fyysisiä suureita. Vian ilmetessä mittausja valvontalaitteet reagoivat siihen nopeasti tietyllä tavalla, esimerkiksi katkaisemalla kyseisen osan virransyötön, lähettämällä viestin käyttäjälle tai pyytämällä virheen manuaalista käsittelyä. Näin vaaralliset tilanteet voidaan havaita niiden ilmenemishetkellä, vikojen laajuus voidaan mitata ja niihin voidaan reagoida nopeasti. Koska mahdolliset viat voivat koskea eri verkkoparametreja, tarvitaan juuri tähän käyttötarkoitukseen erityisesti valmistettuja valvontalaitteita. Tällaiset valvontalaitteet voivat vaihdella jännitteenvalvontalaitteista eristyksen ja ainetasojen valvontalaitteisiin. ABB:n mittaus- ja valvontareleet ovat valmiina ottaman haasteen vastaan: ne vastaavat optimaalisesti mittaus- ja valvontatehtävien vaatimuksiin ja ovat turvallisuuden kannalta tärkeitä laitteita, kun niitä käytetään oikeissa käyttöolosuhteissa tarkoituksenmukaisesti. Jotta laitteisto olisi luotettava, mittaus- ja valvontalaitteiden täytyy reagoida ilmeneviin vikoihin nopeasti, luotettavasti ja selektiivisesti. Vikailmoitusten täytyy välittyä ohjausyksikköön välittömästi. Jatkotoimenpiteenä voi olla esimerkiksi valikoiva virrankatkaisu kyseisestä laitteiston osasta. Yksi sähkölaitteistojen suojalaitteiden suunnittelun ratkaisevista tekijöistä on taloudellisesti kannattava toteutus. Tästä syystä yksittäisten laitteiden merkitys koko laitteistolle, niiden odotettu käyttöikä ja mahdollisista vioista aiheutuvat kulut (esimerkiksi korjauskustannukset ja tuotantokatkokset) täytyy arvioida tarkasti. Laitteiston osien suojalaitteiden käytön tulee perustua näihin arvioihin. Jos tietyt laitteet ovat erittäin tärkeitä palvelun saatavuuden kannalta, ylimääräinen suojaus vikojen varalta on suositeltavaa. Jos joidenkin laitteiden viat ovat harvinaisia, mutta ilmetessään aiheuttavat suuria korjauskustannuksia, asianmukaisen suojalaitteen asentaminen on kannattava varotoimenpide. 5

Laitteiston luotettava ja turvallinen toiminta voidaan taata valitsemalla CM-tuotevalikoimasta sopivat releet ja intergoimalla ne laitteistoon tarvittavan valvontatoiminnon ja suojauskäytännön mukaisesti (esimerkiksi avoimen tai suljetun virtapiirin periaatteella). Tässä oppaassa esitellään joitakin ABB:n tuotevalikoiman mittaus- ja valvontareleitä valvontatoiminnon mukaan ryhmiteltyinä. Tämän oppaan luvuissa kuvataan ensin valvontatehtäviä, joiden jälkeen kerrotaan releiden toiminnoista. Lopuksi annetaan joitakin laitteiden sovellusesimerkkejä ja esitellään usein kysyttyjä kysymyksiä laitteiden käytöstä. 6

Yleisiä kysymyksiä ABB:n mittaus- ja valvontareleistä K: Mikä hystereesi on? V: Hystereesi tarkoittaa sitä, kun tapahtuman ja sen seurauksen välillä on viive. Mittaus- ja valvontareleistä puhuttaessa hystereesi tarkoittaa viivettä kynnysarvon ylittämisen ja releen vetämisen alkamisen välillä. Esimerkki: Jännitteen valvonta aktivoituu, jos jännite nousee yli 250 voltin (eli järjestelmässä on ylijännite) ja lähtörele vetää (avoimen virtapiirin periaate). Rele ei kuitenkaan päästä välittömästi, jos jännite laskee uudelleen 250 voltin kynnysarvoon, vaan vasta hystereesiarvon saavuttamisen jälkeen. Hystereesi määritetään prosentteina kynnysarvosta. Päästöhystereesi estää releen kytkeytymisen päälle ja pois päältä toistuvasti, kun jännite vaihtelee raja-arvon molemmin puolin. K: Mitä avoimen ja suljetun virtapiirin periaatteet tarkoittavat? V: Termit avoimen virtapiirin periaate ja suljetun virtapiirin periaate kuvaavat releen lähtökoskettimien toimintaa. Jos laite toimii avoimen virtapiirin periaatteen mukaan, lähtökoskettimet alkavat vetää, jos mitattu arvo ylittää tai alittaa valitun kynnysarvon. Jos laite toimii suljetun virtapiirin periaatteen mukaan, lähtökoskettimet vetävät heti, kun laitteeseen kytketään toimintajännite. Jos mittaus saavuttaa määritetyn kynnysarvon, lähtökoskettimet päästävät. K: Mitkä ovat CM-sarjan mittaus- ja valvontareleiden säätötoleranssit? V: Kaikkien laitteiden säätötoleranssi on ± 10 % (merkintätoleranssi sekä mekaaninen ja sähköinen toleranssi yhteensä). 7

Tilaa muistiinpanoille 8

Sähkövirran valvonta Sähkövirta sallitaan verkossa vain tietyllä toleranssialueella. Usein laitteiden ja laitteistojen turvallista ja luotettavaa käyttöä ei voi taata, jos virta ylittää tai alittaa sallitut toleranssirajat. Tämän vuoksi verkon virtaa täytyy tarkkailla jatkuvasti, jotta vian ilmetessä voidaan heti ryhtyä tarvittaviin suojatoimenpiteisiin. Yksivaiheinen virranvalvontarele CM-SRN 1SVR 450 115 F 0100 Tässä releessä käyttäjä voi itse valita haluamansa suojatoiminnon: Laite havaitsee ylivirran ja ja reletyypistä riippuen myös alivirran. Joissakin laitteen versioissa käyttäjä voi kynnysarvon ja hystereesin lisäksi säätää myös vasteen viivettä. Jos viive on käytössä, laite ilmoittaa yli- tai alivirrasta vasta, kun viiveaika on kulunut. Lähtörele päästää jälleen, jos mittausarvo ylittää/alittaa kynnysarvon +/ hystereesin. CM-SRN Hystereesin säätö Kynnysarvon säätö Ylivirran (OC) tai alivirran (UC) valvonnan valitsin Keltainen merkkivalo releen tila Vihreä merkkivalo syöttöjännite 9

Sovellusesimerkki: junien sähköistysjärjestelmä Ohjausmoottorin suojaus jännitteenvaihdon aikana Rautateiden sähköjärjestelmien virransyöttö toteutetaan syöttämällä virtaa radan yläpuolella kulkeviin ajojohtimiin syöttöasemien kautta. Virta on junan ja muiden sähköjärjestelmään kytkettyjen käyttäjien, esimerkiksi rata-asemien eri tilojen, käytettävissä. Paluuvirtajohtimena käytetään kiskoja. Kytkeminen yhdestä ajojohtimesta toiseen suoritetaan kytkimillä, esimerkiksi katkaisijoiden ja erotuskytkinten avulla. Näitä kytkimiä ohjataan DC-moottoreilla. Useimmissa ohjausmoottoreissa tarvitaan jatkuva suojaus, jotta kytkentälaitteen käytettävyys ja luotettava jännitteenvaihto voitaisiin taata. Ylijännitteet voivat vahingoittaa moottoria. Tämän vuoksi ne täytyy pystyä havaitsemaan välittömästi, jotta moottorin virransyöttö saataisiin pysäytettyä ennen mahdollisten vahinkojen syntymistä. Tästä syystä CM-SRN-tyypin virranvalvontalaitteet on integroitu syöttöasemien ohjainkaappeihin. Esimerkiksi jos johtimessa on oikosulusta johtuva ylivirta, CM-SRN välittää ylivirtatiedon PLC-ohjaimeen, joka katkaisee virransyötön vaaranalaiseen moottoriin. Tällä tavoin järjestelmä takaa ajojohdinjärjestelmän kytkentälaitteiden käytettävyyden. Ohjainkaappi ja CM-SRN-rele 10

Sähkövirran valvonta: usein kysyttyjä kysymyksiä K: Haluan mitata virtaa, joka on CM-SRN-releen mittausaluetta suurempi. Mitä tulee tehdä? V: Mittausaluetta voi laajentaa kytkemällä sopivan virtamuuntajan CM-SRN-releen eteen (vain AC-kuormitus) tai kytkemällä releen rinnalle rinnakkaisvastuksen kuvan osoittamalla tavalla (AC- tai DC-kuormitus). I B1 B2 B3 CM-SRN C I Shunt Rinnakkaisvastus I I CM + I = - SRN Shunt Rinnakkaisvastus Rinnakkaisvastus Shunt Rinnakkaisvastus täytyy mitoittaa siten, että CM-SRN-releen kautta kulkeva virta on releen mittausalueella. Esimerkki: Valvottava virta: 110 A Valittu CM-SRN-releen mittausalue: 1-5 A Alueen kerroin n : n = 110 37 3 3 on valittu, sillä se on mittausalueen keskiarvo Rinnakkaisvastuksen vastus R S = Sisäänmenovastus R i Alueen kerroin n - 1 R S = R i = 18 mω 0,58 mω n - 1 37-1 CM-SRN-releen sisäänmenovastus on 18 mω. Lisätietoja tästä arvosta on Electronic Products and Relays -esitteen teknisissä tiedoissa. Valittu R S : 1,3 mω (seuraava vastuksen vakioarvo) 11

Virran valvonta: usein kysyttyjä kysymyksiä K: Voivatko virranvalvontalaitteet ottaa käyttövirtansa suoraan mittauspiiristä? V: Kyllä voivat. K: Onko mittausvirtapiiri suojattava sulakkeella? V: Releen suojaaminen ei ole välttämätöntä. Tarpeellinen johdon suojaus tulee tehdä. K: Mikä on mittausliitäntöjen suurin sallittu jännite? V: Suurin sallittu CM-SRN-releellä mitattava jännite on 400 V. K: Mikä on CM-SRN-laitteen mittausliitäntöjen suurin sallittu virtakapasiteetti? V: Mittauspiiri B1-C B2-C B3-C B1-C B2-C B3-C Hetkellinen ylikuormitus (t < 1 s) 300 ma 1 A 10 A 15 A 50 A 100 A Pysyvä ylikuormitus 50 ma 150 ma 1,5 A 2 A 7 A 20 A 12

Jännitteen valvonta Sähkölaitteiden jännitteen valvonta on tärkeää seuraavista syistä: Ylijännite voi kuumentaa laitteet. Jos lämpötila nousee liian korkeaksi, laitteet voivat vahingoittua tai tuhoutua. Jos järjestelmässä on alijännite, laitteet voivat toimia jännitealueella, joka ei ole määritysten mukainen. Tällöin osa sähkölaitteistosta voi edelleen toimia oikein, vaikka jokin muu osa ei olisi toiminnassa. Myös tämä ongelma voi vahingoittaa laitteistoa. Seuraavassa esitellyt jännitteenvalvontalaitteet pystyvät luotettavasti torjumaan jännitteen vaihtelusta aiheutuvat vaaratilanteet. Samalla valvontalaitteet takaavat laitteistojen käytettävyyden. Yksivaiheisen jännitteen valvontarele CM-ESN 1SVR 450 215 F 0200 CM-ESN tarkkailee käytössä olevaa yksivaiheista jännitettä. Mittausalue valitaan liitännöillä C ja B1, B2 tai B3. Lähtörele alkaa vetää, kun valvottava jännite ylittää tai alittaa kynnysarvon toimintatilan mukaan. Rele päästää, jos jännite alittaa tai ylittää kynnysarvon uudelleen manuaalisesti määritetty hystereesi huomioon ottaen. CM-ESN Hystereesin säätö Kynnysarvon säätö Toiminnon valinta (alijännite UV / ylijännite OV) Vihreä merkkivalo syöttöjännite Keltainen merkkivalo releen tila 13

Jännitteen valvonta Yksivaiheisen jännitteen valvontarele CM-ESS 1SVR 430 831 F 1200 Valvottava jännite mitataan mittausalueen mukaan liitännöistä C ja B1, B2 tai B3. Jännitteen kynnysarvo säädetään laitteesta. Lähtörele alkaa vetää, jos kyseinen kynnysarvo ylittyy. Rele päästää, kun jännite on pienempi kuin kynnysarvo manuaalisesti määritetyllä hystereesillä vähennettynä. Laite ilmaisee releen kytkentätilan sekä mahdollisen syöttöjännitteen läsnäolon merkkivaloilla. CM-ESS Hystereesin säätö Kynnysarvon säätö Keltainen merkkivalo releen tila Vihreä merkkivalo syöttöjännite 14

Sovellusesimerkki: ylijännitesuojaus pienjännitejärjestelmissä Loppukäyttäjän laitesuojaus CM-ESS-jännitteenvalvontareleen avulla 6,35 kilovoltin keskijännite syötetään muuntajalle avointa linjaa pitkin ja muunnetaan jakelemista varten loppukäyttäjän talouskäyttöön soveltuvaksi 230 voltin pienjännitteeksi. 230 voltin pienjännitepuolella ei sallita ylijännitteitä, koska ne voivat vahingoittaa sähköverkkoon kytkettyjä laitteita. Niinpä jännitteen valvonta on välttämätöntä. CM-ESS-jännitteenvalvontarele tunnistaa ylijännitteet, jotka voivat aiheutua esimerkiksi nollajohtimen katkoksesta. Oheisessa kaaviossa lähtöreleen kosketin on katkaissut kontaktorin kelan jännitteen. Pääkontaktori avautuu, ja virranjakelu loppukäyttäjän laitteisiin keskeytyy. CM-ESS-releen mittaus- ja kytkentätoiminnot mukauttavat kytkentäajat ylijännitteen tason mukaan. Suuret ylijännitteet (esimerkiksi 400 voltin ylijännite) katkaisevat syöttöjännitteen nopeammin kuin esimerkiksi 270 voltin ylijännite. P N Katkaisija CM-ESS Kontaktorin kela Energiamittari Apujännite P N Syöttövaiheet 230 V AC / 50 Hz 11 kv/ 400 V 6.35 kv 230 V 0 V Muuntaja: keskijännite-pienjännitemuuntaja Ylijännitteen kytkentäajat 400 V: 45 50 ms 300 V: 60 ms 270 V: 75 80 ms Kytkentäkaavio yksivaiheiselle ylijännitereleelle katkaisijan ja energiamittarin kanssa 15

Jännitteen valvonta: usein kysyttyjä kysymyksiä K: Haluan valvoa jännitettä, joka on CM-ESN- tai CM-ESS-releen mittausalueen ulkopuolella. Miten toimin? V: CM-ESN- tai CM-ESS-releen mittausaluetta voi laajentaa kytkemällä sarjaan erityismitoitetun vastuksen. Koska käyttöjännite jakautuu sarjavastuksen ja CM-ESN- tai CM-ESS-jännitteenvalvontareleen välillä, valvottava jännite voidaan näin mukauttaa CM-ESN- tai CM-ESS-releen mittausalueen mukaiseksi. R S B1 B2 B3 CM-ESN C V RS V CM - ESN V C Mittausvirtapiirin jännite V E = V R + U S CM- ESN Esimerkki sarjavastuksen mitoittamisesta: Valvottava jännite (mittausjännite): V C = 600 V CM-ESN-releen mittausalue: V B2...C = 50 500 V CM-ESN-releen sisäänmenovastus: 951 kω Voit tarkastaa sisäänmenovastuksen teknisessä Electronic Products and Relays -esitteessä olevista CM-ESN-releen teknisistä tiedoista. R S = R i x V C - V CM-ESN R S = 190,2 kω V CM-ESN = 951 kω x 600 V - 500 V = 190,2 kω 500 V Sarjavastuksen vastuksen on siis oltava 190,2 kω. 16

Jännitteen valvonta: usein kysyttyjä kysymyksiä K: Mikä on jännitteenvalvontareleen virrankulutus mittausvirtapiiristä? V: Voit laskea virrankulutuksen mittaussisääntulon sisäänmenovastuksesta ja käytössä olevasta jännitteestä Ohmin lain mukaan. Voit tarkastaa sisäänmenovastuksen tuoteluettelossa olevista käytettävän laitteen teknisistä tiedoista. K: Voiko jännitteenvalvontarele ottaa virran suoraan mittausjännitteestä? V: Kyllä voi. K: Onko mittausvirtapiiri suojattava sulakkeella? V: Releen suojaaminen ei ole tarpeen. Tarpeellisesta johdon suojauksesta on kuitenkin huolehdittava. K: Mikä on mittausliitäntöjen suurin sallittu jännite? V: CM-ESS Mittausvirtapiiri B1-C B2-C B3-C Hetkellinen ylikuormitus (t < 1 s) 25 V 80 V 100 V Pysyvä ylikuormitus 10 V 60 V 80 V CM-ESN Mittausvirtapiiri B1-C B2-C B3-C B1-C B2-C B3-C Hetkellinen ylikuormitus ( t < 1 s) 120 V 200 V 400 V - 550 V 550 V Pysyvä ylikuormitus 100 V 150 V 300 V - 500 V 550 V 17

Kolmivaiheisen jännitteen valvonta Periaatteessa kaikkia vaiheiden ominaisuuksia, kuten vaihevikaa, vaihejärjestystä ja vaiheiden kuormituksen epätasapainoa, on valvottava kaikissa kolmivaiheverkoissa. Jos kolmivaiheverkon jonkin vaiheen toiminta estyy täysin esimerkiksi viallisen sulakkeen vuoksi, verkkoon kytketty moottori ottaa virran kahdesta jäljellä olevasta vaiheesta. Tällöin epätasapaino voi vahingoittaa moottoria. Vaihejärjestyksen muuttaminen tarkoittaa verkkoon kytketyn laitteen (esimerkiksi generaattorin, pumpun tai tuulettimen) pyörimissuunnan vaihtamista. Jos vaihejärjestys muuttuu, laitteisto ei siis enää toimi oikein. Jos kolmivaiheisen järjestelmän virrantuotto ei ole tasapainossa kuorman epätasaisen jakaantumisen vuoksi, moottori muuntaa osan energiasta loistehoksi. Tätä energiaa ei voi hyödyntää, joten se aiheuttaa turhia kustannuksia, jotka voitaisiin välttää. Kolmivaiheisen jännitteen valvontareleitä käytetään näiden ongelmien torjumiseen. Kolmivaiheisen jännitteen valvontarele CM-PFS 1SVR 430 824 F 9300 CM-PFS tunnistaa kolmivaiheverkoissa virheellisen vaihejärjestyksen. Releen kosketin vetää, ja keltainen merkkivalo palaa niin kauan kuin vaihejärjestys on oikea. Rele päästää, jos se havaitsee verkossa vian. Jos moottori vaihevian jälkeen jatkaa käymistä kahdella vaiheella, CM-PFS tunnistaa vaihejärjestyksen viat, jos vastakkainen jännite on enintään 60 prosenttia alkuperäisestä jännitteestä. CM-PFS-releen kahden vaihtokoskettimen kautta vikasignaali välitetään prosessiyksikölle (esimerkiksi PLC-yksikölle). CM-PFS Keltainen merkkivalo releen tila 18

Kolmivaiheisen jännitteen valvonta Monitoiminen kolmivaiheisen jännitteen valvontarele CM-MPS 2CDC 251 005 F0003 Tämä monitoimirele pystyy valvomaan seuraavia vaiheiden parametreja: yli- ja alijännitettä, vaihejärjestystä, vaihevikaa ja vaiheiden epätasapainoa. Yli- ja alijännitteen sekä vaiheiden epätasapainon kynnysarvot ovat säädettävissä. Lisäksi käytettävissä on suojaustoimintojen aikaviive, joka sallii vikasignaalin hetkellisen ohittamisen. Lähtökoskettimet (kaksi kappaletta) päästävät välittömästi, kun järjestelmässä havaitaan vika ja (jos valittu) suojaustoimintojen aikaviive on kulunut umpeen. Koskettimet vetävät automaattisesti uudelleen, jos kaikki vaiheiden ominaisuudet ovat asetusten rajoissa. CM-MPS R: Vihreä merkkivalo releen syöttöjännite F1: Punainen merkkivalo vikasignaali F2: Punainen merkkivalo vikasignaali - Ylijännite: F1 - Alijännite: F2 - Epätasapaino: F1 ja F2 päällä - Vaihevika: F1 päällä, F2 vilkkuu - Vaihejärjestys: F1 ja F2 vilkkuvat vuorotellen Kynnysarvon säätö (V min /V max ) Epätasapainon kynnysarvo (2 15 %) Ajan säätö (0,05 10 s) Vaihejärjestyksen ja vaihevian signaalit lähetetään ilman viivettä. Liukukytkin aikaviiveen valitsemista varten Vetohidastus Päästöhidastus 19

Sovellusesimerkki: tyristoriohjattu hitsauslaite Vaihevian valvonta tyristorin suojaamisessa Sähköhitsauksessa kaksi metallikappaletta liitetään yhteen valokaaren avulla. Hitsauselektrodin ja työkappaleen hitsaussauman välinen suora kosketus aiheuttaa oikosulun, joka sulattaa molemmat sähköiset kosketuspinnat. Jos elektrodi vedetään hieman irti työkappaleesta, syntyy hyvin kirkas valokaari, jonka energia sulattaa metallimateriaalit (hitsattavat työkappaleet) ja hitsauselektrodin. Jotta hitsausvirta voitaisiin säätää tarkasti hitsaustehtävän mukaan, nykyaikaisissa hitsauslaitteissa on tyristorit. Tyristorit ovat sähkökomponentteja, joita käytetään hitsausominaisuudet määrittävän hitsausvirran hallitsemiseen. Hitsauslaite edestä Koska epätasapainoinen jännite voi vahingoittaa hitsauslaitteiden tyristoreja, niiden jatkuva suojaaminen vaihevialta on tärkeää. 20

Sovellusesimerkki: tyristoriohjattu hitsauslaite CM-PFS-tyyppiä olevat vaihevialta suojaavat tyristorien suojausreleet asennetaan hitsauslaitteisiin kiinteästi. Jos jokin vaiheista häviää, lämpökatkaisimen kanssa sarjaan kytketty releen lähtökosketin katkaisee kelan K0 syötön, jolloin kontaktori K0 päästää ja tyristorien syöttö katkeaa. Vaihevikaa ilmaisee merkkivalo, jota ohjataan toisella releen vaihtokoskettimella. S1 R S T R S T CS V3 CM-PFS K0 L1 L2 L3 PE 1 2 3 4 5 6 TR1 R S T F1 F2 Tyristorisäätö F7 P M1 Pumppu TR3 0V 230V 400V L M2 0V 24V 0V 30V L M3 V5 F3 S4 ϑ F4 0V 15V V15 L L M4 M5 K3 E1 S5 P V5 L L M6 M7 K3 E3 K3 E2 K0 V5 3 4 F G C D E A B Osa tyristoriohjatun hitsauslaitteen kytkentäkaaviosta 21

Sovellusesimerkki: jäähdytyslaitteet Jäähdytyslaitteiden pumppujen käytettävyyden varmistaminen vaihejärjestyksen valvonnan avulla Jäähdytyslaitteita käytetään oikean lämpötilan (-120 - +400 C:n) luomiseen. Lämpötilaa hallitaan termostaateilla. Tällaisissa laitteissa on pumput, jotka kierrättävät jäähdytysnestettä jäähdytyssäiliössä tai kuljettavat jäähdytysnestettä kiertojärjestelmässä. Nämä pumput ovat keskeisiä komponentteja jäähdytyslaitteen käytettävyyden kannalta. Koska jäähdytyslaitteista kootut jäähdytysjärjestelmät rakennetaan ilman nestelukkoja, ongelmatilanteissa pumppujen korjaaminen on vaikeaa. Pumpun akseli rikkoontuisi mekaanisista syistä. Vaihejärjestyksen valvonta on järkevää, koska pumppuvikojen vaatimat korjaustyöt ja käyttöajan menetys aiheuttavat suuria kustannuksia. Tämän vuoksi jäähdytyslaitteissa on vaihejärjestysreleet. CM-PFS lähettää tiedon virheellisestä vaihejärjestyksestä PLC-yksikölle, joka aloittaa käyttömoottorin sammuttamisen. Pumppu on näin turvassa vahingoittumiselta ja jäähdytyslaitteen pitkän aikavälin käytettävyys on turvattu. Jäähdytyslaite 22

Sovellusesimerkki: jäähdytyslaitteet Jäähdytyslaitteen ohjauskaappi L1 L2 L3 Tason tarkkailu -F2M1 P -A9.2 Bus-Board Unistat Control N0 C 36 37 Sisäisen ja ulkoisen kierron pumppu -QM1 5.8A 1 3 5 I > I > I > 2 4 6 33 41 34 42 81 -X2 -X2 7 8 -TR1 K Sisäisen ja ulkoisen kierron pumppu -X2 -QM1 9 33 34 Virtamuuntaja Sisäisen ja ulkoisen kierron pumppu 0.5/50A -KM1 -X1 L 1 3 5 2 4 6 PE 1 2 3 3PE CM-PFS -F4M1 Pumpun moottorin vaihejärjestysrele (sisäinen ja ulkoinen kierto) Sisäisen ja ulkoisen kierron pumppu -F4M1 11 -KM1 12 14 Pumpun moottorin vaihejärjestysrele A1 A2 M 3~ -M1 Pumpun moottori (sisäinen ja ulkoinen kierto) PE Jäähdytyslaitteen kytkentäkaavio 23

Sovellusesimerkki: CNC-ohjattu sahausjärjestelmä Sahalaitteiston käyttömoottorin valvonta CNC-ohjatun, enintään 10 neliömetrin puulevyjen sahausjärjestelmän vaiheparametreja valvotaan monitoimisella CM-MPS-kolmivaihereleellä. Rele tunnistaa 2 15 prosentin jännite-epätasapainon vaiheiden välillä. Jännite-epätasapainoa on vältettävä, koska se aiheuttaa virran epätasapainon ja haitallista moottorin käämitysten kuumenemista. Jos sahauslaite on kytketty epävakaaseen tai heikkoon syöttöjärjestelmään, lyhytaikainen vaihevika voi hidastaa moottorin pyörimisnopeutta. Jos jännite palautuu yllättäen, moottorin akseliin kiinnitetyn sahanterän lukitus voi avautua terän hitausmomentin vaikutuksesta. Tällainen tilanne on vaarallinen. Pyörivä sahanterä voi irrota akselista ja paiskautua irti laitteesta. Jotta tätä vaaratilannetta ei syntyisi, virransyöttöjärjestelmää valvotaan CM-MPS-releellä alijännitteiden (asettelu 20 prosenttia nimellisjänniteestä) varalta. Jos jännite pienenee kynnysarvon alle, ohjattavan laitteen virta katkaistaan. Tämän vuoksi CM-MPS-releessä on käytössä vähintään kymmenen sekunnin aikaviive, joka estää moottorin käynnistämisen heti uudelleen. L 1 L 2 L 3 L+ CM-MPS 15 25 L 1 L 2 L 3 16 18 26 28 L - SPS M 3 ~ CNC-ohjatun sahausjärjestelmän kytkentäkaavio 24

Kolmivaiheisen jännitteen valvonta: usein kysyttyjä kysymyksiä K: Voivatko kolmivaiheisen jännitteen valvontareleet ottaa virran suoraan mittauspiiristä? V: Kyllä voivat. K: Onko kolmivaiheisen jännitteen valvontarele kytkettävä moottorin käynnistyskontaktorin eteen vai sen perään? V: Kolmivaiheisen jännitteen valvontarele on kytkettävä kontaktorin eteen. Näin rele tunnistaa vaihejärjestyksen, jo ennen kuin moottoriin on kytketty virta. K: Onko mittausvirtapiiri suojattava sulakkeella? V: Releen suojaaminen ei ole tarpeen. Tarpeellisesta johdon suojauksesta on kuitenkin huolehdittava. 25

Eristyksen valvonta Jatkuva eristyksen valvonta on erityisen tärkeää maasta erotetussa verkossa (IT), jota syötetään erotusmuuntajalla tai erillisellä jännitelähteellä. Koska PE-kisko on kytketty suoraan maahan, vikatapauksessa kulkee vain hyvin pieni vuotovirta. Mahdollisten päällekkäisten vikojen osalta ei kuitenkaan ole mahdollista taata laitteiden suojausta ja laitteiston käytettävyyttä. Eristysvastusta valvotaan maasta erotetussa verkossa (IT) eristyksenvalvontalaitteilla. Valvontalaite, esimerkiksi CM-IWN-AC 2CDC 252 028 F 0003 Erillinen rakenteiden maadoitus Tavallinen maasta erotetun verkon (IT) kokoonpano 26

Eristyksen valvonta Eristyksenvalvontarele CM-IWN-AC 1SVR 450 075 F 0000 CM-IWN-AC CM-IWN-AC-releet havaitsevat ilmenevät ensimmäiset maavuodot maadoittamattomissa AC-järjestelmissä. Laitteen mittausperiaate perustuu mittauspisteen ja maadoituksen välisen resistanssin valvontaan. Rele syöttää mittauspiiriin DC-jännitteen. Tällöin maavuoto voidaan simuloida painamalla testipainiketta. Jos järjestelmässä ilmenee eristysvika, laite havaitsee muutoksen mittauspisteen ja maadoituksen välisessä resistanssissa. Jos maavuodon virta ylittää määritetyn kynnyksen, rele vetää viiveellä ja merkkivalo ilmoittaa viasta. Vikailmoitus voidaan myös tallentaa. Alueen valintakytkin Vasteen kynnys 1 110 kω Vihreä merkkivalo syöttöjännite Punainen merkkivalo releen tila Testipainike (Test) ja kuittaus (Reset) Sovellus- ja kytkentäesimerkkejä: CM-IWN-AC IT- ja IT-N-verkoissa L1 L2 L3 N L N PE L1 L2 L3 2CDC 252 011 F0004 A1 15 S1 S2 L 15 R < A1 B2 A2 16 18 16 18 L B2A2 2CDC 252 012 F0004 A1 15 S1 S2 L 15 R < A1 B2 A2 16 18 16 18 L B2A2 2CDC 252 013 F0004 A1 15 S1 S2 L 15 R < A1 B2 A2 16 18 16 18 L B2A2 Kolmivaiheinen IT-N-verkko Yksivaiheinen IT-N-verkko Kolmivaiheinen IT-verkko 27

Eristyksen valvonta Eristyksenvalvontarele CM-IWN-DC 1SVR 450 065 F 0000 Releellä valvotaan DC-verkoissa mahdollisesti esiintyviä eristysvikoja. L+:n ja L :n maasulun valvonta suoritetaan erikseen omina eristysvastusmittauksina. Kynnysarvo, jonka alle eristysvastus ei saa laskea, asetetaan käsin. Ilmenevä virhe ilmoitetaan myös merkkivalolla. Vikailmoitus voidaan myös tallentaa. CM-IWN-DC Valintakytkin, avoimen tai suljetun virtapiirin periaate Vasteen kynnys 1 110 kω Vihreä merkkivalo syöttöjännite L+: punainen merkkivalo vika L : punainen merkkivalo vika Testipainike (Test) ja kuittaus (Reset) Testipainike (Test) L 28

Sovellusesimerkki: turvavalaistus Galvaanisesti erotetun turvavalaistusjärjestelmän eristyksen valvonta Turvavalaistusjärjestelmissä, esimerkiksi portaikkojen valaistusjärjestelmissä, tietty vähimmäisvalaistus tulee varmistaa syöttöhäiriöiden aikana. Järjestelmä voi olla seuraavanlainen: Turvavalon kotelossa on kaksi loistevalaisinta. Toista syötetään suoraan pääjännitteestä ja sitä käytetään, jos syöttöjännite on kunnossa. Toista loistevalaisinta käytetään turvavalaistuksessa. Sen syöttö voi tulla kahdesta lähteestä. Kolmevaiheisen pääjännitteen yksi vaihe syötetään tähän loistevalaisimeen erotusmuuntajan kautta. Koska tässä tapauksessa valaistuksen syöttöjännite on erotettu galvaanisesti pääjännitteestä, eristyksen valvontaa tarvitaan takaamaan turvavalaistuksen käytettävyys. Tätä tehtävää hoitaa CM-IWN-AC-eristyksenvalvontalaite. Jos pääjännite katkeaa, kumpaakaan kahdesta loistevalaisimesta ei voida syöttää verkosta. Tässä tilanteessa tarvitaan jännitteen valvontaa, joka havaitsee jännitevian. Tällöin toisen loistevalaisimen syöttöjännite kytketään virtalähteenä toimivaan akkuun. Myös DC-syötöstä maavuodot täytyy havaita ja erottaa nopeasti. Tätä tehtävää hoitaa CM-IWN-DC. L1 L2 L3 N PE Pääsyöttö (talouskäyttö) PAS CM-IWN AC PE Turvavalaistuksen kotelo (keskusyksikkö) Akku CM-IWN DC PA PE Loistevalaisimet, joissa on elektroninen sovitin PA PA Kytkentäkaavio: turvavalaistus 29

Eristyksen valvonta: usein kysyttyjä kysymyksiä K: Millaisessa järjestelmässä voin käyttää laitteita CM-IWN-AC ja CM-IWN-DC? V: Niitä voi käyttää kaikissa järjestelmissä, joissa tarvitaan jatkuvaa eristyksen valvontaa. Tämä tarkoittaa kaikkia järjestelmiä, jotka on galvaanisesti eristetty pääsyötöstä ja joiden syöttö tulee erotusmuuntajasta, generaattorista tai akusta (CM-IWN-DC). K: Onko mahdollista käyttää CM-IWN-AC-laitetta kolmivaiheisten piirien valvontaan? V: Kyllä, sillä kaikilla kolmella vaiheella on sama galvaaninen (DC) potentiaali. K: Kuinka monta eristyksenvalvontalaitetta tarvitaan järjestelmässä, jonka syöttö tulee useista lähteistä? V: Jokaista galvaanisesti eristettyä järjestelmää kohden tarvitaan yksi eristyksenvalvontalaite. 30

Moottorin kuormituksen valvonta Mitattua moottorin kuormitusta voi käyttää moottorin ja siihen kytketyn koneen välisen yhteyden osoittajana. Jos moottori on käynnissä alikuormituksella, todellinen pätöteho ei vastaa näennäistehoa, sillä käyttämätöntä virtakomponenttia muunnetaan magneettiseksi energiaksi, loistehoksi. Tästä syystä pätötehoa kannattaa verrata näennäistehoon, joka antaa suoraan tietoa moottorin todellisesta kuormituksesta. Moottorin kuormituksen valvontalaitteiden mittausperiaate perustuu vaiheen virran ja jännitteen välisen vaihekulman ϕ tarkkailuun. Selvittämällä kulman suuruuden voi päätellä moottorin todellisen kuormituksen. Tämän tarkan mittaustavan avulla voi määrittää pätötehon ja näennäistehon välisen suhteen ja taata moottorin sopivan käytön tietyllä kuormitusalueella. P S Näennäisteho S koostuu pätölähtötehosta P ja loistehosta Q. ϕ cos ϕ on pätö- ja loistehon välinen kulma, ja se ilmoittaa moottorin todellisen kuormituksen. Tehokaavio Q S P Q Näennäisteho Pätöteho Loisteho 31

Moottorin kuormituksen valvonta Moottorin kuormituksen valvontarele CM-LWN 1SVR 450 335 R 0100 CM-LWN Viiveaika (Time R) Alikuormitusrajan kynnysarvo (cos ϕ min) Punainen merkkivalo cos ϕ max ylitetty Punainen merkkivalo cos ϕ min alitettu Kuittauspainike (Reset) Vihreä merkkivalo syöttöjännite Ylikuormitusrajan kynnysarvo (cos ϕ max) Aloitusviive (Time S) Releellä valvotaan myös induktiivisten kuormien kuormitustiloja. Tieto saadaan määrittämällä arvo cos ϕ. Nollaa lähestyvä arvo tarkoittaa pientä kuormitusta. Ykköstä lähestyvä cos ϕ -arvo tarkoittaa suurta kuormitusta. Sallittu cos ϕ -alue (eli sallittu moottorin kuormitus) säädetään manuaalisesti kynnysarvojen avulla. Jos kuormitus ylittää tai alittaa sallitun alueen rajat, vastaava rele päästää ja vikasignaalin merkkivalo syttyy. Rele vetää uudelleen, jos cos ϕ palaa sallittuihin rajoihin päästöhystereesi huomioituna. Tässä tilanteessa merkkivalo jää vilkkumaan, ja se voidaan sammuttaa painamalla kuittauspainiketta. Releessä voi säätää kahta muutakin arvoa: aloitusviiveen avulla voi estää vikasignaalin moottorin käynnistyksen aikana, ja vasteviiveajan avulla voi estää vikasignaalin, joka aiheutuu normaalikäytössä ilmenevistä lyhytaikaisista kuormituksen muutoksista. 32

Sovellusesimerkki: hihnakuljetin Lentokentällä olevan matkatavaroiden hihnakuljettimen ohjauksessa käytetään moottorin kuormituksen valvontarelettä CM-LWN Lentokentän matkatavaroiden kuljetushihnoilla siirretään matkustajien matkatavaroita. Hihnat käynnistyvät heti, kun hihnalle asetetaan matkalaukku, ja ne pysähtyvät automaattisesti, kun hihna tyhjenee. Lentoaseman hihnakuljetin Hihnakuljettimen ohjauksessa täytyy pystyä havaitsemaan ohjausmoottorin senhetkinen kuormitustila. Tehtävä suoritetaan moottorin kuormituksen valvontareleellä CM-LWN: Moottorin kuormitusehto täyttyy, jos hihnalla on matkalaukkuja. Rele mittaa vaihekulman ϕ, jonka kosini ilmoittaa moottorin kuormitustilan. Hihnakuljetin jatkaa toimintaansa, jos cos ϕ -arvo on moottorin optimikuormituksen rajoissa. Heti kun hihna tyhjenee laukuista, ohjausmoottori siirtyy kuormittamattomaan tilaan. Rele tarkkailee tehon tasapainoa ja havaitsee tehojen epätasapainon säädetyn cos ϕ -kynnyksen avulla. Lähtörele ohjaa pääkontaktorin auki, ja moottori sammuu. Hihnakuljetin käynnistyy uudelleen heti, kun sitä jälleen kuormitetaan. 33

Sovellusesimerkki: autopesula Puhdistusharjojen säätäminen moottorin kuormituksen valvontareleellä CM-LWN Nykyaikaiset autopesulat puhdistavat huolellisesti ja naarmuttamatta kaikenmalliset autot. Autopesula Pesuasemissa pyörivien harjojen täytyy säätyä automaattisesti auton korkeuden ja pituuden mukaan, jotta pesutulos on toivotunlainen. Tämän vuoksi mekanismin täytyy pystyä tunnistamaan puhdistettavan ajoneuvon ulkomuodot. Optiset, induktiiviset tai kapasitiiviset anturit eivät sovi tällaiseen käyttötarkoitukseen, sillä vesi ja vaahto saattavat vaikuttaa niiden toimintaan. Tästä syystä kontaktiton auton muotojen mukainen puhdistusharjojen säätö suoritetaan moottorin kuormituksen valvontareleellä CM-LWN. Harjojen kuormituksen aiheuttaa harjojen osuminen auton pintaan. Kun puhdistusharja koskettaa auton pintaa, CM-LWN-rele ilmoittaa, että haluttu kuormitus (säädetty cos ϕ) on saavutettu. Puhdistusharjat pysyvät optimiasennossa auton muotoja seuraten, ja pesu voi alkaa. 34

Moottorin kuormituksen valvonta: usein kysyttyjä kysymyksiä K: Mikä on CM-LWN-laitteen mittausliitäntöjen suurin sallittu virta? V: Virta-alue 0,5 5 A 2 20 A Jatkuva ylikuormitus, syöttövirta 25 A, 3 sekuntia 100 A, 3 sekuntia K: Milloin CM-LWN-lähtöreleet vetävät? V: Lähtöreleet vetävät, kun syöttöjännite on käytössä ja mittausvirta kulkee. Rele saa liipaisun mitatusta virrasta. K: Kuinka määritän käytettävät cos ϕ min- ja cos ϕ max -arvot? V: Määritä cos ϕ min -arvoksi 0 ja cos ϕ max -arvoksi 1. Käynnistä moottori ja odota, kunnes se on saavuttanut nimellisen pyörintänopeuden. Kierrä sitten cos ϕ min -säädintä, kunnes lähtöreleen tila vaihtuu. Cos ϕ max -arvo asetetaan samalla tavalla. K: Mikä on päästöhystereesi? V: Päästöhystereesi on 4, joka lisätään vaihekulmaan ϕ. Esimerkki: Laitteen tila muuttuu, jos cos ϕ:n ilmaisema maksimikuormitus saavutetaan. Laite palaa alkuperäiseen tilaan, jos cos ϕ on jälleen alle cos (ϕ+4 ). K: Voiko releen mittausaluetta laajentaa? V: Kyllä voi. Releen mittausaluetta voi laajentaa virtamuuntajan avulla. 35

Moottorin termistorisuojaus Moottorit on pystyttävä suojaamaan korkeilta lämpötiloilta luotettavasti. Moottorien käämilangat on päällystetty eristeellä, joka voi vahingoittua tai jopa tuhoutua välittömästi korkeissa lämpötiloissa. Jotta moottorin käytettävyys pitkällä aikavälillä olisi mahdollisimman hyvä, käämitykset eivät koskaan saa altistua liian korkeille lämpötiloille. Vikatilojen nopea ja luotettava tunnistus ja korjaus edellyttää, että lämpötilan tunnistusta varten on käytettävissä sisäinen mittausmenetelmä, joka pystyy mittaamaan lämpötilan suoraan käämityksen sisältä. Moottori, jossa on kiinteästi asennettu termistorianturi ja CM-MSS-termistorirele Moottorin termistorisuojausreleen toimintaperiaate perustuu lämpötilan suoramittaukseen moottorin käämitysten sisältä. Antureissa käytetään PTC-vastuksia, joiden vastuskerroin suurissa lämpötiloissa on erittäin suuri. Anturit tunnistavat moottorin kuumenemisen ja aktivoivat releen vikasignaalin jatkokäsittelyä varten. Lämpötilan kynnysarvon määrittävät yksinomaan käytössä olevien PTC-vastusten arvot. Kynnysarvoa ei voi säätää manuaalisesti. 1SVC 110 000 F 0530 Lämpötila-anturien vastuskäyrä 36

Moottorin termistorisuojaus Moottorin termistorisuojausrele CM-MSS 1SVR 430 811 F300 PTC-anturit asennetaan moottorin käämityksiin moottorin valmistusvaiheessa ja kytketään CM-MSS-releeseen. Jos jokin näistä PTC-vastuksista lämpenee sallittua enemmän, moottori käy liian kuumana. Tällöin lähtörele passivoituu ja välittää vikasignaalin hallintalaitteistolle, joka voi käynnistää virheenkorjaustoimenpiteet. Jos automaattinen palautustoiminto on käytössä tai ohjausliitäntöjen kautta annetaan ulkoinen kuittaustoiminto (etäkuittaustoiminto), rele aktivoituu uudelleen heti, kun moottori on viilentynyt. CM-MSS Kuittauspainike Punainen merkkivalo vika/laukaisu Vihreä merkkivalo syöttöjännite 37

Sovellusesimerkki: karstauskone tekstiiliteollisuudessa Moottorin termistorisuojaus tekstiiliteollisuudessa Tekstiiliteollisuudessa käytetään karstauskoneita. Koneiden tehtävä on valmistella kuidut, esimerkiksi puuvilla tai kemialliset kuidut, jatkokäsittelyä (esimerkiksi kehruuta) varten. Kuidut voidaan toimittaa tehtaalle yksittäin lajiteltuina tai sekalaisena kasana. Karstauskoneella kuidut lajitellaan ja järjestetään samansuuntaisiksi. Tuloksena syntyy jatkuva villavuota, jota kutsutaan karstahahtuvaksi. Karstahahtuva on yhtenäinen kuitunauha, joka on tasapaksuinen koko mitaltaan. Teollinen karstauskone 38

Sovellusesimerkki: karstauskone tekstiiliteollisuudessa Jotta moottorin käytettävyys pitkällä aikavälillä olisi mahdollisimman hyvä, moottorin lämpötilaa on valvottava jatkuvasti. Liian korkeat lämpötilat vahingoittavat moottorin käämityksiä ja vaikuttavat koko laitteen toimintaan. Tämän vuoksi karstauskoneissa käytetään moottorin termistorisuojausta. PTC-anturit asennetaan moottorin käämityksiin kiinteästi ja kytketään CM-MSS-releeseen. Jos moottorin lämpötila nousee liian korkeaksi, anturien vastus muuttuu välittömästi. Tämän seurauksena moottorin termistorisuojausrele CM-MSS ohjaa pääkontaktoria ja sammuttaa moottorin välittömästi, jotta käämitykset eivät vahingoitu pysyvästi. Kun moottori on viilentynyt, karstauskone voidaan ottaa jälleen käyttöön. Jos automaattikuittaus on käytössä, CM-MSS välittää mahdollisen käynnistyssignaalin pääkontaktorille tai PLC-yksikölle. Termistorirele voidaan kuitata myös kaukokuittauksella tai käsin kuittauspainiketta painamalla. L1 L2 L3 -Q148 1 3 5 13 21 I > I > I > 2 4 6 14 22 -K148 1 3 5 2 4 6 -F148 PTCsyöttö T1 T2 -A7 A0.2 1 2 3 4 5 6 1 2 3 1 2 3 4 PE 5 6 -K148 A1 1 -R148 u A2 2 -F148 T1 T2 S1 T2 A1 KUITTAUS RESET 11 21 ϑ > 12 14 22 24 A2 CM-MSS -M148 M 3 ~ ϑ Jaksollinen käyttö Lämpötilan valvonta Kytkentäkaavio moottorin termistorisuojauksesta tekstiiliteollisuudessa 39

Moottorin termistorisuojaus: usein kysyttyjä kysymyksiä K: Miten voin säätää CM-MSS-releen sallitun lämpötilan kynnysarvoa? V: Korkeinta sallittua moottorin lämpötilaa ei voi säätää releestä. Kynnysarvo määräytyy valitun PTC-vastuksen mukaan. Katso standardoidun PTC-anturin tiedot moottorin tyyppikilvestä. K: Sopivatko moottorin CM-MSS-termistorisuojausreleet räjähdysherkkiin käyttökohteisiin? V: Kyllä, moottorin termistorisuojausreleet on hyväksytty käyttöön räjähdysherkissä käyttökohteissa. Joillakin releillä on ATEX95-hyväksyntä. PTB-hyväksyntä on korvattu ATEX95-hyväksynnällä 1.7.2003. Joissakin moottorien termistorisuojauslaitteissa on kiinteästi asennetun anturivirtapiirin säädettävä oikosulun tunnistustoiminto. Kyseisillä laitteilla on ATEX95-hyväksyntä, joten ne soveltuvat käyttöön räjähdysherkissä käyttökohteissa. 40

Lämpötilan valvonta Kiinteiden ja nestemäisten aineiden ja kaasujen lämpötila voidaan mitata erityisantureilla. ϑ Jos lämpötilaa halutaan valvoa jatkuvasti, tarkoitukseen sopivat vastusmittausanturit (esimerkiksi PT100). Tällaisten anturien vastus vaihtelee lämpötilan mukaan niiden ominaiskäyrän määräämällä tavalla. Tällöin tarkkailtavan aineen lämpötila voidaan mitata anturin vastuksen avulla. Lämpötilanvalvontareleet muuntavat järjestelmään kytkettyjen mittausanturien vastukset lämpötiloiksi ja ohjaavat releitä käytössä olevien lämpötilan kynnysarvojen mukaan. Vastus (Ω) 5000 4000 NTC 3000 KTY83 KTY84 PT1000 2000 1000 PT100 0-100 0 100 200 300 400 500 Lämpötila ( C) Vastusanturien ominaiskäyrät 1SVC 110 000 F 0190 41

Lämpötilan valvonta 1 SVC 110 000 F 0557 C 512 Kiertovalitsin valikkojen selaamiseen Säätöpainikkeet Kynnysarvon merkkivalo: ϑ 1 Kynnysarvon merkkivalo: ϑ 2 Syöttöjännitteen merkkivalo Lämpötilanvalvontarele C512 Lämpötilanvalvontarelettä C512 voidaan käyttää kiinteiden ja nestemäisten aineiden sekä kaasujen lämpötilan valvontaan. Lämpötila mitataan erityisillä vastusantureilla, joiden vastuksen toiminta lämpötilan muuttuessa on tiedossa. Anturit työnnetään suoraan valvottavaan materiaaliin ja ne kytketään C512-releeseen. Mittaustulosten käsittely ja mittausmuuttujien säädöt suoritetaan digitaalisesti. Aluksi laitteesta valitaan käytettävän anturin tyyppi (esimerkiksi PTC-anturi PT100). C512- lämpötilanvalvontareleessä sallittavat lämpötilat voidaan säätää määrittämällä ylimmän tai alimman lämpötilan kynnysarvo tai määrittämällä sallittujen lämpötilojen alue. Kun kynnysarvo ylittyy tai alittuu, lähtörele K1 tai K2 vaihtaa kytkentätilaansa sen mukaan, onko kyseessä suurimman vai pienimmän sallitun lämpötilan kynnysarvo. Kytkentätilan vaihtuessa anturien tilat tulevat näkyviin merkiksi siitä, mikä vastusanturi on ylittänyt tai alittanut lämpötilan kynnysarvon. Vianmääritystoiminto täydentää laitteen muita monipuolisia toimintoja. Releen erillinen signaalikosketin mahdollistaa vikahälytyksen esimerkiksi mittauspiirin oikosulusta tai anturin johdon katkeamisesta. 42

Sovellusesimerkki: ruiskuvalukone Ruiskutusmateriaalin lämpötilanhallinta lämpötilanvalvontareleellä C512 Ruiskuvalukone Valettujen muoviesineiden valmistamiseen käytetään ruiskuvalukonetta. Perusmateriaalina käytetään sulatettavia muovipellettejä. Nestemäisen muovin muottiin ruiskuttamiseen käytettävä suutin kuumennetaan. Valettavan materiaalin lämpötilan pitäminen tasaisena on erityisen tärkeää, jotta materiaali ei kovetu ja sen koostumus säilyy oikeanlaisena. Tämän vuoksi valumuottiin asennetaan anturi (lämpötilan mukaan toimiva PT100-vastus), joka välittää C512-lämpötilanvalvontareleelle jatkuvasti tietoja muovin lämpötilasta. Jos määritetty lämpötilan kynnysarvo ylittyy, rele ohjaa puolijohdekontaktoria, joka kytkee ruiskuvalukoneen lämmityksen pois. Lisäksi määritetyn lämpötilan ylittäminen laukaisee hälytyksen. Kun muovimateriaalin lämpötila laskee takaisin hystereesillä tarkastetun kynnysarvon alapuolelle, C512-laitteen lähtörele passivoituu ja puolijohdekontaktori kytkee lämmityksen takaisin syöttöpiiriin. Ruiskutussuutin kuumentuu. 43

Sovellusesimerkki: ruiskuvalukone L N Katkaisija Hälytys Alarm 230V SSR _ + Hälytys Alarm 230V 5A AC/DC Anturin Sensor AC/DC-syöttö Input Puolijohdekontaktori Lämpötilanvalvontarele C512 Sensor Anturi 230V 20A Valvottava järjestelmä (ruiskuvalukone) Ruiskuvalukoneen kytkentäkaavio 44

Lämpötilan valvonta: usein kysyttyjä kysymyksiä K: Laite näyttää virhesanoman. Mistä ongelma voi aiheutua? V: Vianmääritys C Määritetyt arvot (ϑ 1, ϑ 2) ovat valitun anturin sallitun lämpötila-alueen ulkopuolella Anturin oikosulku Anturin johto on katkennut Hystereesi > 80 K (NTC) Mittausarvo ei ole anturin sallitulla lämpötila-alueella 45

Nestepinnan valvonta Sähköä johtavien nesteiden ominaisuuksia voidaan käyttää apuna laitteiden ohjauksessa. Tällaisissa tapauksissa tarvitaan yleensä tieto täyttöasteesta tai nesteiden sekoitussuhteesta, esimerkiksi täytettäessä säiliöitä nesteellä, tyhjennettäessä täysiä säiliöitä tai sekoitettaessa useita aineita. Tietoja nestepinnan tasosta tarvitaan materiaalin kanssa tekemisissä olevia laitteita tai koneita, esimerkiksi pumppuja ja syöttösäätimiä, varten. Ohjaus välittää nestepinnan tämänhetkisen tason signaalin vastaavan pumpun tai syöttösäätimen ohjausmoottoriin. Nestepintaa valvovat releet voivat tarkkailla sähköä johtavien nesteiden tasoa. Mitta-antureina käytetään yksinapaisia elektrodeja. Valvottavaan nesteeseen upotettavien elektrodien vastus muuttuu, kun ne kastuvat tai kuivuvat. Tämä mittausperiaate ei sovi DC-syötölle, sillä niissä eloktrodit toimisivat galvaanisina sähköpareina. Nestepinnan valvontarele CM-ENE-MIN Tätä relettä käytetään valvomaan nestepintojen vähimmäistasoja. MIN-elektrodi ja maadoituselektrodi C upotetaan johtavaan nesteeseen. Tämän seurauksena lähtörele vetää. Lähtörele päästää, kun nesteen pinta saavuttaa pisteen, josta säädetty vastusarvo saavutetaan. Kyseessä on siis kohta, jossa MIN-elektrodi kuivuu. 1SVR 550 851 F 9500 CM-ENE-MIN 1SVC 110 000 F 0494 Keltainen merkkivalo releen tila 46

Nestepinnan valvonta Nestepinnan valvontarele CM-ENS 1SVR 430 851 F1100 Tämäntyyppisten releiden avulla nesteen tason voi pitää tietyllä enimmäis- ja vähimmäistason määrittämällä välillä. Kahden mittauselektrodin (MIN ja MAX) ja yhden maadoituselektrodin C avulla saadaan verrattua vastuseroja eri nestepinnan tasoilla. Ensin lähtörele päästää. Se vetää jälleen, jos suurin sallittu nestepinnan taso ylittyy. Rele päästää uudelleen, jos taso laskee pienimmän sallitun nestepinnan tason alle. CM-ENS Herkkyys (Sens.) Potentiometri vasteen herkkyyden säätämiseen Keltainen merkkivalo releen tila Vihreä merkkivalo syöttöjännite 1SVC 110 000 F 0156 1SVC 110 000 F 0157 Täyttäminen Tyhjentäminen 47

Sovellusesimerkki: uima-allas CM-ENS-rele nestepinnan hallintalaitteena pumppujärjestelmässä Pumppuja käytetään erilaisiin käyttötarkoituksiin, esimerkiksi vesihuollossa, maataloudessa ja teollisuudessa. Pumppujen toiminta on suorassa yhteydessä nestepintojen valvontaan. Uima-altaissa pumppuja käytetään altaan täyttämiseen ja tyhjentämiseen. Veden tasoa on valvottava altaassa, jotta pumppu ei pyöri kuivana, jos allas on tyhjä, ja jotta pumppu pysäytetään altaan tullessa täyteen. Tässä tapauksessa tarvitaan pumpun valvontamekanismia, joka pystyy havaitsemaan veden tason altaan sisällä ja hallitsemaan ohjausmoottoria. Uima-allas Nestepinnanvalvontalaitetta CM-ENS voidaan käyttää juuri tähän tarkoitukseen. MIN- ja MAX-elektrodit sekä maadoituselektrodi C upotetaan valvottavaan nesteeseen. MIN-elektrodi sijoitetaan altaan pohjaan. Se ilmoittaa CM-ENS-laitteelle, milloin vedenpinta on laskenut minimitasolle. Tämän jälkeen nestepinnanvalvontalaite ohjaa pumpun moottorin ohjauskontaktoria. Pumppua käyttävä moottori sammutetaan ja pumpun käyttö kuivana estetään. MAX-elektrodi sijoitetaan uima-altaan korkeimman halutun vedenpinnan tasolle. Kun uimaaltaan vedenpinta saavuttaa tämä tason, CM-ENS-laite lähettää signaalin pumpun ohjaukseen. Pumpun ohjaus pysäyttää pumpun ja estää altaan ylitäyttymisen. 48

Sovellusesimerkki: nestekäynnistin Nestepinnan valvonta nestekäynnistimessä valvontareleellä CM-ENE-MIN Nestekäynnistimiä käytetään liukurengasmoottorien käynnistämiseen. Liukurengasmoottoreita käytetään yleensä silloin, kun tarvitaan luotettavasti suuria tehoja. Liukurengasmoottorien käyttökohteita ovat esimerkiksi täydessä lastissa käynnistettävät sementtimyllyt, pitkiä käynnistysaikoja vaativat tuulettimet sekä vedenjakelun tai rauta- ja terästuotannon sovellukset. Liukurengasmoottoreiden käynnistämistä nestekäynnistimillä voisi yksinkertaistetusti kuvata seuraavalla tavalla: Nestekäynnistimen elektrolyyttisäiliö täytetään soodaliuoksella. Kahta elektrodia liikutetaan moottorilla toisiaan kohti. Jotta elektrodien välille saataisiin jatkuva virta, niitä täytyy kastella koko ajan soodaliuoksella. Jatkuva virran lisääntyminen käynnistää liukurengasmoottorin, kunnes tarvittava momentti on saavutettu. Moottorin käynnistyminen määräytyy soodaliuoksen nestepinnan mukaan. Elektrolyyttiliuoksen minimitaso täytyy säilyttää, jotta elektrodien jatkuva kastelu säilyy. Nestepinnanvalvontalaitetta CM-ENE-MIN voi käyttää juuri tähän tarkoitukseen. Lähtörele päästää, jos minimitaso saavutetaan. Tämä signaali välitetään AC010-logiikkamoduuliin ja kytketyn moottorin käynnistyminen estetään. Nestekäynnistimen ohjauskaappi 49

Sovellusesimerkki: nestekäynnistin Näkymä nestekäynnistimen sisältä Osa nestekäynnistimen kytkentäkaaviosta (1) Osa nestekäynnistimen kytkentäkaaviosta (2) 50

Nestepinnan valvonta: usein kysyttyjä kysymyksiä K: Minkä aineiden pintaa voi valvoa CM-ENE-MIN- ja CM-ENS-laitteilla? V: Kaikkien sähköä johtavia nesteiden. Lisätietoja sopivista aineista on Electronic Products and Relays -esitteessä. K: Kuinka valitsen sopivan laitteen käytettävää ainetta varten? V: Laite täytyy valita käyttöolosuhteiden mukaisesti. Jos tiedät valvottavan nesteen sähkönjohtokyvyn, valitse laite, jolla on sopiva vasteherkkyys. (Vasteherkkyys, jota voi säätää laitteessa kω-yksikköinä, vastaa sähkönjohtokykyä.) Jos et tiedä valvottavan aineen sähkönjohtokykyä, sinun täytyy määrittää vasteherkkyys ennen laitteen käyttöönottoa (CM-ENS). Vasteherkkyyden määrittäminen Säädä laitteen vasteherkkyys (Sens. kω) minimiarvoon. Kun valvottava neste peittää kaikki elektrodit, käännä herkkyyden potentiometriä kohti maksimiarvoa, kunnes lähtörele alkaa vetää. Voit myös tarkastaa, että rele päästää taas, kun elektrodi kuivuu. K: Rele ei vastaa tai vastaa liian myöhään, kun elektrodi kastuu tai kuivuu. Mikä tämän aiheuttaa? V: Ehkä aineen johtokyky on muuttunut esimerkiksi elektrodien likaantumisen vuoksi. Yritä puhdistaa elektrodit tai säädä vasteherkkyyttä laitteesta aineen johtokyvyn mukaiseksi. Jos haluat säätää kynnysarvoja uudelleen, toimi kuten säädettäessä vasteherkkyyttä ensimmäisen kerran (katso edellä oleva kohta Vasteherkkyyden määrittäminen). 51