Bei Anwendungen, bei denen ein EX-Asynchronmotor in explosionsgefährdeten Bereichen betrieben wird, ist von der Antriebsseite besonderes Augenmerk auf die thermische Beeinflussung des Motors zu legen. Die Wicklungsisolation der Statorwicklung wird mit den pulsweitenmodulierten hohen Schaltfrequenzen des Frequenzumrichters beaufschlagt. Das kann zu einer zusätzlichen Erwärmung der Wicklungen von bis zu 40% führen. Diesen Faktor gilt es zu reduzieren, da die weiteren Faktoren wie die Umgebungstemperatur und die "normale" Erwärmung des Motors nicht von uns beeinflusst werden können.
Was ist zu tun?
Diese Punkte gilt es zu beachten:
- Mindestdrehzahl
- Beschleunigung
- Überlast
- Reduzierung der umrichterbedingten thermischen Beaufschlagung des Motors
Mindestdrehzahl
Klassische EX-Asynchronmotoren werden wie der IEC-Normmotor durch ein Ventilatorrad an der B-Seite der Welle selbstgekühlt. Bei geringen Drehzahlen ist somit auch der Volumenstrom der Motorkühlung stark reduziert. Bei IEC-Normmotoren wird deshalb eine Mindestfrequenz von 15 Hz, je nach Anwendung und Stromfluss auch etwas höher eingestellt. Bei EX-Motoren wird eine Mindestfrequenz von 25-30 Hz empfohlen. Je nach Hersteller gibt es zusätzlich die Möglichkeit sichere Grenzen unter- und oberhalb des Regelbereichs zu setzen. Die Überwachung bzw. Abschaltung erfolgt dann mit funktionalen Sicherheitsfunktionen STO oder SS1.
Beschleunigung
Es geht aber auch um die Zeit, in welcher der Motor diesen Drehzahlbereich durchschreitet. Dieser ist mit 1-2 Sekunden so kurz wie möglich zu halten, was einer Beschleunigung und Bremszeit von 15-30 Hz/s entspricht. Das solltest Du bei der Überlastfähigkeit Deines Antriebs berücksichtigen. Achtet darauf, dass Ihr für den Regelbreich eine zweite Zeit für Beschleunigung und das Abbremsen aktiviert, sonst wird das Regelverhalten instabil.
Überlast
Der Strom darf im Regelbereich, das heißt von der definierten Mindestdrehzahl bis zur maximal zulässigen Motorfrequenz, den Motornennstrom nicht überschreiten. Dies lässt sich mit einer aktiven Strombegrenzung über Parametereinstellungen realisieren. Es ist jedoch darauf zu achten, dass für den schnellen An- und Auslauf eine zweite, höhere Strombegrenzung aktiviert wird.
Auch die physikalische Auswertung der Motortemperatur mittels Thermistor ist zwingend erforderlich und muss über ein externes ATEX-Thermistorrelais oder eine zertifizierte Erweiterungskarte realisiert werden. Die Abschaltung beim Ansprechen des Thermistors muss ebenso mit der funktionalen Sicherheitsfunktion STO erfolgen.
Reduzierung der umrichterbedingten thermischen Beaufschlagung des Motors
Bereits in der Einführung haben wir die zusätzliche Erwärmung der Asynchron-Motorwicklungen von bis zu 40%, bedingt durch die eingesetzte Technologie, angesprochen. Ein DU/dt-Filter sowie eine Motordrossel tragen durch die Reduzierung der Flankensteilheit und des Überschwingens an den Klemmstellen zu einer Reduzierung bei. Wer sicher gehen will eliminiert diese thermischen Einflüsse mit einem Sinufilter.
Fazit
"Safety-First" ist hier also das wichtige Schlagwort! Aber keine Angst - wenn Du alle oben genannten Tipps und Hinweise befolgst, kann eigentlich nichts schief gehen. Oder Du bevorzugst die einfachste Variante und holst Dir einfach das FOX.team zur Hilfe!
