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Die elektronische Sicherung bei der Wärmebehandlung

Die präzise Steuerung bzw. Regelung der Temperatur ist bei der Wärmebehandlung von wesentlicher Bedeutung. Für den Überstromschutz der Anlagen werden gewöhnlich superflinke Schmelzsicherungen verwendet, die teuer sind, da sie eine präzise und wiederholbare Schmelzenergie garantieren müssen.

Gefran hat eine neue Lösung patentiert, mit der Ersatzteil- und Lohnkosten gespart und die Maschinenstillstandszeiten verkürzt werden können.

Die präzise Steuerung bzw. Regelung der Temperatur ist bei der Wärmebehandlung von wesentlicher Bedeutung. Industrielle Heizanlagen arbeiten üblicherweise mit ohmschen Heizelementen (Heizwiderstände, IR-Strahler, Heizelemente aus Siliziumkarbid oder MoSi2) die von einem Leistungssteller gesteuert werden.

Zur typischen Ausstattung gehören ferner Temperatursensoren (z.B. Thermoelemente und Widerstandsthermometer) zum Messen der Temperaturen des zu regelnden Prozesses und eine oder mehrere SPS zum Steuern und Überwachen der Anlage.

Überstromschutz der Anlagen

Für den Überstromschutz der Anlagen werden gewöhnlich superflinke Schmelzsicherungen verwendet, die teuer sind, da sie eine präzise und wiederholbare Schmelzenergie garantieren müssen.

Diese Sicherungen haben abgesehen von ihren Kosten auch den Nachteil, dass es zu Verwechslungen kommen kann, wenn der Austausch in Eile durchgeführt wird und daher die Nenndaten nicht richtig kontrolliert werden. Wird eine falsche Sicherung eingesetzt, kann die Anlage zwar sofort wieder in Betrieb genommen werden, doch besteht die Gefahr, dass der Leistungssteller im Falle eines Kurzschlusses der Last beschädigt wird (Durchbrennen der internen Thyristoren).

Das Patent von Gefran

Um diesen Problemen abzuhelfen, hat Gefran eine Funktion patentiert, die wie eine superflinke Sicherung wirkt und in den Leistungssteller integriert ist (Europäisches Patent Nr. 2660843). Der interne HW-Schutz des Leistungsstellers kann:

  • externe Kurzschlüsse und Überlasten erkennen;
  • die Last ausschalten;
  • die gesamte beim Ausschalten des fehlerbehafteten Stromkreises anfallende Energie abführen.

Tritt bei einer Last ein Kurzschluss oder ein Überstrom auf, unterbricht der Leistungssteller selbst den Stromkreis. Dabei senkt er die Ausschaltenergie I2t auf einen derart niedrigen Wert, dass gewährleistet ist, dass die externe Schutzeinrichtung der Stromversorgungsleitung nicht auslöst.

Durch Verwendung mehrerer Leistungsstellermodule mit elektronischer Sicherung können kurzschlussgeschützte Steuerungen auch für zwei- und dreiphasige Anwendungen realisiert werden.
    
Der Leistungssteller mit elektronischer Sicherung kann überdies so programmiert werden, dass er die Last automatisch und rasch wieder aufschaltet (mit Softstartrampe mit Phasenanschnittsteuerung), wenn die Störung leicht behoben werden kann, so dass es nicht zum Maschinenstillstand bis zum Eingriff des Technikers kommt.

Die Ansprechgeschwindigkeit des Schutzsystems

Wie schnell spricht das Schutzsystem an? Der Leistungssteller erkennt das Auftreten eines Kurzschlusses (oder Überstroms) bei der Last innerhalb von 100 ms und schaltet das Leistungsmodul ab; innerhalb weiterer 150 ms unterbricht er dann den fehlerbehafteten Stromkreis.
Alle diese Funktionen erfüllen normalerweise die Leitungsschutzsicherungen oder Leistungsschalter, die zum Löschen des Lichtbogens Quarzsand (bei den Schmelzsicherungen) beziehungsweise eine spezielle Lichtbogenlöschkammer (bei den Leistungsschaltern) verwenden.

Beim Leistungssteller mit  elektronischer Sicherung wird der Kurzschluss hingegen direkt im Halbleitergerät (Silicium) und folglich ohne das Auftreten eines Lichtbogens unterbrochen.

Dank des von Gefran entwickelten Geräts kann auf die superflinken Schmelzsicherungen verzichtet werden, was eine reale Einsparung bei den Ersatzteilkosten (Sicherungen), den Lohnkosten (Fehlerbeseitigung bei der Anlage) und den Maschinenausfallkosten (Produktionsausfall / Beeinträchtigung des Prozesses) ermöglicht.

Überdies kann das Gerät so programmiert werden, dass es die Spannungsversorgung der Last automatisch wiederherstellt - falls der Kurzschluss oder der Überstrom nicht mehr vorliegen -, so dass der Zeitaufwand und die Kosten für den manuellen Eingriff eines Technikers entfallen.

HINWEIS: Das Gerät XTRA macht die (teuren) superflinken Schmelzsicherungen unnötig, doch die normalen Leitungsschutzeinrichtungen (wie träge Schmelzsicherungen oder Leistungsschalter) vor dem Leistungssteller müssen nach den gesetzlichen Bestimmungen weiterhin installiert werden.