Styczniki silnikowe - jakie są ich możliwości?

Z racji tego, że zajmuję się instalacjami elektrycznymi i na ostatnim szkoleniu zadawałem sporo trudnych pytań, poproszono mnie o testy nowej serii styczników ETI.

Do tej pory z produktami ETI miałem kontakt sporadyczny i raczej kojarzyłem firmę z budżetową deweloperką, aż tu na jednym szkoleniu prowadzonym przez pracowników ETI dowiedziałem się, że ich oferta jest dość spora.

Jak dotąd serwisując, naprawiając lub wykonując różne instalacje i urządzenia, pracowałem głównie na ich konkurencji, więc na szkoleniu zadawałem mnóstwo różnych, często niewygodnych lub złośliwych pytań. Tym większe było moje zdziwienie, gdy po jakimś czasie zostałem poproszony o przetestowanie styczników ETI. Umówiliśmy się, że przetestuję styczniki i napiszę na ich temat recenzję zgodną z moim poglądem (dobrą lub złą – testy pokażą).

Zależało mi, aby uczciwie podejść do tematu, więc zacząłem od sprawdzenia dwóch kluczowych dla mnie kwestii, jakimi są informacje na stronie producenta oraz dostępność produktów.

Poruszanie się po asortymencie „nowego” dla mnie producenta nie było rzeczą łatwą, do czasu aż trafiłem na wspaniałą ściągę.

Po analizie tego zestawienia okazało się, że stycznikami CEM z oferty ETI mogę pokryć całe moje zapotrzebowanie (niektórych mocy nawet nigdy nie montowałem i wątpię, abym kiedykolwiek użył).

Wstyd się przyznać, ale dopiero szczegółowa analiza tej małej broszurki uświadomiła mi jak małą wiedzę, na temat styczników silnikowych posiadałem. Skąd to się wzięło? Kiedyś sprzedawca dobrał mi jakiś stycznik i tak to już szło, kupowałem z przyzwyczajenia to, co ostatnio, bo się sprawdzało i nie zastanawiałem się, ile pieniędzy straciłem, przepłacając za rozwiązania, których nie potrzebowałem (były przewymiarowane). Więcej nie popełnię tego błędu i od teraz będę starał się dobrać stycznik do konkretnego rozwiązania.

Dla ułatwienia omawiana już broszurkę zapisałem sobie w telefonie jako plik pdf. Dzięki temu zawsze mam pod ręką łatwy dobór styczników i szybką ściągę do zamówienia.

Moja przewrotna natura nie pozwoliła mi tak lekko przestawić się na nowe styczniki. Za wszelką cenę szukałem, do czego się tu można przyczepić. Jeśli nic nie znajdę, to będę musiał uczciwie przyznać, że przez lata niesłusznie omijałem produkty ETI.

Poprosiłem zaprzyjaźnionego projektanta, aby sprawdził, czy styczniki CEM ETI mają wszystkie najczęściej wymagane papiery i czy nie będę miał kłopotu z odbiorem prac. Zapytał mnie tylko, czy styczniki CEM spełniają normę PN-IEC/EN 60 947 lub DIN VDE 0660? Odpowiedź prosta, bo ETI chwali się zgodnością z normami: PN-EN 60947-1, PN-EN 60947-4-1, PN-EN 60947-5-1, więc nie mam się o co martwić.

Cóż, należy uczciwie przeanalizować, co może mi być potrzebne przy doborze i użytkowaniu styczników CEM.

Wymiary styczników CEM ETI

Są dokładnie określone wszelkie wymiary styczników więc odpowiedź na pytanie „czy się zmieści” nie stanowi już kłopotu. Gabarytami styczniki CEM są zbliżone do konkurencji, więc tu nie mam zastrzeżeń.

Styki pomocnicze styczników ETI

Montaż czołowy oraz boczny są w tego typu stycznikach czymś oczywistym, więc tu rozwiązania ETI spełniają obowiązujące standardy. Zaskoczyła mnie informacja o stykach szybkich i zwłocznych, więc postanowiłem rozpoznać temat.

Co to są styki pomocnicze szybkie i styki pomocnicze zwłoczne?

Styki pomocnicze szybkie są to styki, które załączają się chwilę szybciej niż styki główne stycznika. Takie styki stosuje się w układach przełączania zasilania (zapobieganie zwarciom przy przełączaniu) oraz w układach nawrotnej pracy styczników (sterowanie kierunkiem obrotów silnika prawo / lewo), oraz wszędzie tam, gdzie wymagana jest sygnalizacja przed załączeniem torów głównych stycznika.

Styki pomocnicze zwłoczne, są to styki, które załączają się z opóźnieniem w stosunku do styków głównych stycznika.

Z informacji, do jakich dotarłem, w stycznikach CEM istnieje możliwość jednoczesnego montażu zarówno styków pomocniczych szybkich, jak i zwłocznych.

W dokumentacji, jaką zamieściło ETI, znalazłem jeszcze zapis: „do kombinacji więcej niż 2 bocznych styków pomocniczych”. O co chodzi?

Okazało się, że jest to rozwiązanie wynikające z potrzeb praktyków (nie wiedziałem o tym) polegające na tym, że styki pomocnicze mają inną numerację (zobacz poniższe zdjęcie). Dzięki temu można czytelnie wykonać dokumentację techniczną, która będzie w zgodzie z wykonanym fizycznie układem (każdy przewód będzie podłączony pod odpowiednio opisany zacisk).

Cewka styczników CEM

Cieszy mnie, że do styczników CEM są wymienne cewki, ale traktuję to jako ostateczność. Do tej pory w swojej pracy nigdy nie musiałem wymieniać samej cewki. Sprawdziłem tylko, czy i jak można dobrać cewkę do styczników CEM. Dobór nie jest skomplikowany, a do jego wykonania wystarczy zajrzeć do głównego katalogu ETI.

Zakres napięcia cewki stycznika

Ważną informacją, na którą niestety niewielu instalatorów zwraca uwagę, jest zakres napięcia cewki. W tym celu należy zerknąć na tabelę, która znajduje się w katalogu:

Wynika z niej, że większość styczników CEM będzie prawidłowo pracować, jeśli napięcie cewki znajduje się w zakresie od 0,85 do 1,1 napięcia znamionowego.

Przykładowo dla napięcia znamionowego cewki 230 V AC (częstotliwość 50/60 Hz) prawidłowa praca będzie w zakresie 195,5 do 253 V.

Powstaje pytanie, co się stanie, gdy napięcie zasilające cewkę spadnie poniżej tej wartości np. do poziomu 150 V?

Odpowiedzi na to pytanie nie znalazłem w katalogu, więc napisałem do ETI maila. Dość szybko otrzymałem odpowiedź (super, że producent zapewnia takie wsparcie techniczne). Doradca ETI napisał:

Więc w omawianym przykładzie (cewka stycznika na 230 V, napięcie w sieci 150 V) stycznik nadal powinien zostać załączony. Gdyby napięcie na cewce stycznika spadłoby poniżej 138 V, wówczas stycznik mógłby puścić (się wyłączyć).

Zastanawiając się, jaki jeszcze parametr powinienem sprawdzić w stycznikach CEM, pomyślałem o maksymalnej obciążalności styków głównych.

Obciążalność styków silnikowych

W katalogu ETI, na stronie 52, znajduje się obszerna i dość szczegółowa tabela doboru obciążenia do styczników silnikowych. Ważne, aby nie sugerować się słowem „silnikowych”, ponieważ styczniki te doskonale nadają się do przełączania różnych rodzajów obciążeń np. żarówki żarowe, świetlówki, lampy metalohalogenkowe, LED-y.

Jak podłączać przewody w rozdzielnicy?

Kilka lat temu miałem okazję widzieć jakie spustoszenie w rozdzielnicy zrobił przewód, który podczas zwarcia wyrwał się z zacisku (był źle zamocowany). Po tym zdarzeniu zacząłem zwracać uwagę na wytyczne, jakie dają producenci odnośnie montażu żył przewodów w zaciskach aparatury. Kluczowe jest tu zarówno prawidłowe wprowadzenie odizolowanej żyły, jak i dokręcenie jej wkrętakiem lub kluczem dynamometrycznym z odpowiednią siłą.

Poniższa grafika przedstawia sposoby podłączenia przewodów, jak i określa, z jaką siłą należy dokręcić zacisk.

 

Z przedstawionych powyżej, szczegółowych informacji wynika, że ETI Polam przykłada dość dużą wagę do szczegółów technicznych, które mają wpływ na poprawną pracę styczników CEM.

O blokadzie mechanicznej, jaką można zastosować do pracy dwóch styczników, np. w układzie nawrotnym nie będę się rozpisywał, ponieważ jest to standard w rozwiązaniach przemysłowych więc fakt, że taką blokadę mają styczniki CEM ETI, nie jest dla mnie żadnym zaskoczeniem. Powstaje pytanie, co z trwałością łączeniową styczników CEM?

Trwałość łączeniowa styczników CEM

Rzeczą normalną jest, że pracujące elementy mechaniczne z biegiem czasu zużywają się. W stycznikach elektromechanicznych CEM cewka przyciąga elementy, na których są zamontowane styki główne.

W momencie, gdy stycznik CEM pracuje pod obciążeniem, poza mechanicznym uderzeniem o siebie elementu łączeniowego stycznika powstaje jeszcze łuk elektryczny, który powoduje, że elementy łączeniowe dość mocno się rozgrzewają, przez co podczas łączeń narażone są na szybsze zużycie.

W związku z tym każdy producent styczników dbający o jakość swoich wyrobów, podaje w postaci tabel, jak zmienia się trwałość styczników w zależności od obciążenia i ilości cykli łączeniowych.

Ilość cykli ma duże znaczenie dla trwałości elementów łączeniowych, ponieważ czym więcej cykli łączeniowych (pod obciążeniem) w danym czasie wykona stycznik, tym ma mniej czasu na odprowadzenie ciepła. Jak wiadomo, im niższa temperatura styku, tym większa trwałość elementów łączeniowych.

W poniższej tabeli (która znajduje się w katalogu głównym ETI) znalazłem informacje, których szukałem, a które pozwalają na oszacowanie trwałości mechanicznej stycznika w danej aplikacji.

 

Co jednak zrobić w sytuacji, gdy mimo wszystko skleją się styki główne? ETI w takim wypadku zaleca wymianę stycznika na nowy lub w większych modelach jak np.: CEM 450, lub CEM 560 można skorzystać z akcesoriów i wymienić na nowe same styki główne.

Co zrobić, aby styki się nie sklejały?

Jeśli w styczniku sklejają się styki główne, to oznacza, że zostało źle dobrane zabezpieczenie termiczne, przez co stycznik CEM nie posiada właściwej koordynacji. Zgodnie z zapisami w Polskich Normach rozróżniamy trzy typy koordynacji:

• koordynacja typu 1 (PN-EN 60947-4-1),
• koordynacja typu 2 (PN-EN 60947-4-1),
• koordynacja całkowita (PN-EN 60947-6-2).

Używając styczników CEM i odpowiednio dobranych zabezpieczeń możemy uzyskać 1 lub 2 tyk koordynacji. We właściwym doborze styczników i zabezpieczeń pomocny jest „suwak” w wykonaniu elektronicznym (plik excela).

Podsumowanie styczników CEM

Gdy pierwszy raz zetknąłem się z stycznikami ETI, nie spodziewałem się, że seria CEM ma aż takie możliwości. Mimo że w branży pracuję od dawna niektóre rozwiązania, jakie ma w swoich produktach ETI spotkałem pierwszy raz i w mojej opinii są one bardzo użyteczne (na pewno będę je wykorzystywał). Muszę jeszcze sprawdzić możliwości innych styczników ETI, ponieważ ze względu na znamionową obciążalność prądową, styczniki te dzielą się na cztery grupy:

• styczniki pomocnicze CAE04 (AC) – Ith = 16 A (AC-1), CECA0 (AC/DC) - Ith = 10 A (AC-1),
• styczniki miniaturowe CE 07 dla mocy Pmax = 3 kW oraz CEC 07, CEC 09, CEC 012, CEC 016 dla mocy Pmax od 3 kW do 7,5 kW (AC-3, 400 V),
• styczniki CEM 9 – CEM 105 dla mocy Pmax od 4 kW do 55 kW (AC-3, 400 V),
• styczniki wysokoprądowe CEM 112 – CEM 560 dla mocy Pmax od 55 kW do 300 kW (AC-3, 400 V).

Przypomnę, że do wyposażenia dodatkowego styczników należą:

• zestawy styków pomocniczych BCX/BLB
• blokady mechaniczne typu BLIME (wymagane w układzie pracy gwiazda-trójkąt lub SZR)
• przekaźniki termiczne RE
• ograniczniki przepięć łączeniowych RCCE/VRCE/BAMRCE

Warto pamiętać, że Styczniki CEM ETI przeznaczone są do montażu na szynie montażowej TH35 lub wkrętami na płycie montażowej (dla CEM9 do CEM105) z możliwością odchylenia od pionu o 30°.

Łącznie ze stycznikiem na szynie montażowej TH35 można zamontować odpowiedni przekaźnik termiczny RE dobrany do wielkości stycznika zgodnie z tabelą w katalogu. Jeżeli chcemy zastosować inną niż podana w katalogu konfigurację stycznik + przekaźnik termiczny należy zastosować element w postaci odpowiedniego adaptera, który umożliwia niezależny montaż przekaźnika termicznego na szynie TH35.

W czasie pracy stycznika, szczególnie gdy częstotliwość włączeń i rozłączeń jest dość duża, obwód sterujący stycznika narażony jest na przepięcia powstające w wyniku szybkich zmian prądu. W celu ochrony obwodu sterującego stycznikiem przed przepięciami należy pod zaciski cewki stycznika podłączyć ogranicznik przepięć dobrany odpowiednio do napięcia sterującego cewki i wielkości stycznika — np. typu BAMRCE.