Projektowanie jest kluczowym procesem w tworzeniu systemów zasilania. Od jakości dokumentacji zależy każdy kolejny etap inwestycyjny, od montażu rozdzielnicy po uruchomienie aż do końcowej eksploatacji. Siemens podczas prac rozwojowych nad nowym wyłącznikiem kompaktowym 3VA uwzględnił wszystkie te etapy. Powstał dzięki temu nie tylko wyłącznik, lecz także obszerny system zastosowania aparatu w instalacji elektrycznej.

W kwietniu na targach w Hanowerze miała miejsce światowa premiera wyłącznika kompaktowego 3VA firmy Siemens. Producent zaprezentował różne typy rozwiązań wyłączników z wyzwalaczami termomagnetycznymi i elektronicznymi, wyposażenie dodatkowe, tj. napędy silnikowe, kasety wysuwne, moduły różnicowoprądowe czy elementy systemu komunikacyjnego do integracji np. z siecią Profibus lub Modbus.

Rys. 1. Nowy wyłącznik kompaktowy 3VA do 630 A miał premierę na tegorocznych targach w Hanowerze

Rys. 2. Podświetlane napędy obrotowe

Bezpieczeństwo

Istotą stosowania wyłącznika kompaktowego w instalacji elektrycznej jest zapewnienie ochrony przed zwarciami i innymi zakłóceniami w sieci w celu ochrony ludzi i urządzeń. W dwóch seriach aparatów Siemens – 3VA1 i 3VA2 – do dyspozycji jest wiele kombinacji wyzwalaczy nadprądowych z funkcjami ochrony. W pierwszej serii są to wyzwalacze termiczne i magnetyczne, które dzięki możliwościom nastaw od 0,7 do 1 x I_n wpływają na elastyczność późniejszego dopasowania zabezpieczenia do chronionego odbiornika. Z kolei w serii 3VA2 przygotowano wyzwalacz elektroniczny, który umożliwia dopasowanie zabezpieczenia do prawie każdego indywidualnego odbioru. Oprócz zakresu nastaw od 0,4 do 1 x In w elektronicznej wersji wyzwalacza wprowadzono wiele różnych charakterystyk: LI, LSI, LSIN i LSIG oraz przygotowano wyświetlacz tak, aby nastawy mogły być realizowane płynnie, nie tylko w zakresie wartości prądu, ale również czasu i kąta nachylenia krzywej. Na bezpieczeństwo pracy z wyłącznikiem 3VA wpływa także obszerna oferta wyposażenia dodatkowego, izolowane przyłącza, napędy obrotowe z funkcją podświetlenia LED (rys. 2) czy rozwiązania komunikacyjne sygnalizujące możliwą, zbliżającą się awarię w instalacji elektrycznej.

Elastyczna konfiguracja

W przypadku wyposażenia wewnętrznego wyłącznika zastosowano jednakowe elementy wyzwalaczy i styków pomocniczych dla wszystkich wielkości, co zapewnia elastyczność na wypadek zmiany konfiguracji. Dzięki stykom pomocniczym dostępne są rozwiązania informujące o położeniu wyłącznika w pozycji wyłączonej, załączonej lub wyzwolonej, przy czym możliwe jest rozróżnienie przyczyny wyzwolenia na zakłócenie bezpośrednio z sieci lub działanie wyzwalacza napięciowego. Wyzwalacze pomocnicze zostały przygotowane na różne wersje napięcia, aż do 600 V AC. Dodatkowo wyposażenie wyłącznika oferuje rozwiązania kombinowane wyzwalaczy, zanikowo-wzrostowe, lub możliwość stosowania dwóch w jednym wyłączniku kompaktowym.

Rys. 3. Wyłącznik 3VA z napędem silnikowym

Rys. 4. Akcesoria wewnętrzne są oznaczone kolorami, co ułatwia identyfikację. Mechaniczne kodowanie zapewnia bezbłędną instalację

Montaż

Najmniejsze wyłączniki 3VA1 to kompaktowe rozwiązanie, które wymiarami pokrywy o wysokości 45 mm jest dopasowane do montażu w typowych rozdzielnicach elektroinstalacyjnych. Większe wyłączniki 3VA2 dostosowane są do ujednoliconej maskownicy 70 mm. Taka konstrukcja znacznie przyspiesza przygotowanie dowolnej obudowy do zastosowania wyłącznika Siemens. Technika podłączenia została ustandaryzowana w taki sposób, że przyłącza z jednego wykonania pasują do innych (rys. 5). Przykładowo zaciski śrubowe z wyłącznika stacjonarnego pasują do wykonania wysuwnego lub wtykowego. Ułatwia to montaż rozwiązania.

Rys. 5. Wyłącznik 3VA w technice wysuwnej

Rys. 6. Wyłącznik 3VA posiada wiele możliwości podłączenia. Od klasycznych zacisków śrubowych przez zaciski wielokrotne, aż do zacisków pod szyny elastyczn

Komunikacja i funkcje pomiarowe

Wyzwalacze elektroniczne wyłącznika 3VA2 chronią instalację przed zakłóceniami a jednocześnie dostarczają wielu informacji pomiarowych. Zastosowanie opcji zintegrowanego wyświetlacza umożliwia pomiar prądu, napięcia czy mocy bez konieczności stosowania dodatkowych modułów czy zewnętrznych przekładników prądowych. Ważną cechą wyłącznika 3VA2 jest zintegrowany dokładny licznik energii. Za jego pomocą można bezpośrednio śledzić efektywność energetyczną odbiornika i całego systemu. W połączeniu z komunikacją i aplikacją Powermanager można zbudować system do ciągłego monitorowania wyłączników w rozdzielnicy. Służy do tego interfejs ethernetowy COM 800, który integruje do ośmiu wyłączników, lub COM100 przeznaczony do jednego urządzenia. Jeśli praca wyłącznika będzie integrowana ze sterownikiem Simatic, to najlepszą opcją jest wykorzystanie komunikacji Profibus lub Profinet, która swoim standardem przypomina komunikację z miernikami parametrów sieci typu Sentron PAC 7KM. Podłączenie wyłącznika do interfejsu komunikacyjnego zapewnia szybką diagnostykę działania wyłączników 3VA i ciągłe monitorowanie zbierania oraz analizowania danych pomiarowych.

Rys. 7. Dokładną analizę selektywności wyłaczników 3VA można przeprowadzić w oparciu o narzędzie Simaris Curves

Selektywność

Ciągłość zasilania jest argumentem szczególnie istotnym w przemyśle czy takich obiektach jak serwerownie. Na bezprzerwową pracę instalacji wpływa także selektywność wyłączników. Polega ona na tym, że zwarcie w linii odbiorczej nie powoduje wyłączenia sekcji czy całej rozdzielnicy, ale dokładnie tego odbiornika, w obwodzie którego nastąpiło zakłócenie. Pozostałe urządzenia mogą być wtedy nadal zasilane. Rozwiązania wyłączników 3VA2 są selektywne w całym zakresie prądowym od 630 A aż do 110 kA. Dokładną analizę można przeprowadzić w oparciu o narzędzie Simaris Curves (rys. 7). Po pobraniu aplikacji na stację roboczą lub aplikację Android użytkownik dysponuje możliwością zestawienia charakterystyk i analizowania np. trzech krzywych, tak aby żadna z nich się nie przecinała przy zapewnieniu pełnej selektywności. Dodatkowo narzędzie Simaris Curves dysponuje możliwościami zestawienia z innymi zabezpieczeniami Siemensa.

Wsparcie projektowania z narzędziem CAx

Ważną zaletą stosowania wyłączników 3VA jest efektywny proces projektowania. Dzięki wsparciu przez serwis CAx, w jednym miejscu znajdują się wszystkie wymagane typy plików, których użycie jest niezbędne w aplikacjach CAD czy CAE (rys. 8). Konfiguracja nawet dużych ilości danych trwa kilka chwil. Można oszczędzić nawet do 80% czasu na przygotowaniu dokumentacji w porównaniu z metodami konwencjonalnymi. W serwisie CAx producent dostarcza najbardziej niezbędne dane, na które składa się do 12 typów danych oczekiwanych podczas projektowania instalacji.

Rys. 8. Serwis CAx firmy Siemens w jednym miejscu gromadzi wszystkie wymagane typy plików, których użycie jest niezbędne w aplikacjach CAD czy CAE

Podsumowanie

Wyłączniki 3VA Siemensa to rozwiązanie systemowe. Liczne funkcje ochrony zwarciowej, przeciążeniowej, różnicowoprądowej i zestawy różnych blokad mechanicznych spełniają główne zadanie zapewnienia bezpieczeństwa instalacji i ludzi. Szeroki asortyment styków pomocniczych, alarmowych i wyzwalaczy zapewnia elastyczność w integracji z układem automatyki.
Odpowiednio przygotowana dokumentacja i narzędzia projektowe pozwalają na szybkie i łatwe wdrożenie aparatów.

Łukasz Bancarzewski
Autor jest kierownikiem produktu
w firmie Siemens