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Studentische Arbeit

Thema
Weiterentwicklung einer rechnergesteuerten Prüfeinrichtung für Motorschutzgeräte (Hardware- und Softwareprogrammierung mit LabView)
Eingestellt am
18.06.2018
Kennziffer
18.14.363
Kategorie
Master-Arbeit
Bachelor-Arbeit
Beschreibung

Der Schutz eines Asynchronmotors vor unzulässigen Erwärmungen kann über die Schutz-prinzipien "Zeitabhängiger Überstromschutz" sowie "Direkte Temperaturüberwachung" sichergestellt werden.

a)
In der Praxis am weitesten verbreitet  ist auch heute noch der zeitabhängige Überstromschutz. Am weitesten verbreitet ist der „klassischen“ Motorschutz mit Bimetallauslöser. Grund. Kostengünstig, robust und eine Auslösekennlinie. Nachteil die Auslösezeit ist nur in Grenzen unabhängig von der Umgebungstemperatur. Die elektronischen Motorschutzgeräte mit und ohne PTC oder Pt100-Temepraturüberwachung haben mehrere Auslösekennlinien, die verschiedensten Motorschutzfunktionen implementiert, sind Auslösezeit unabhängig von der spezifizierten Umgebungstemperatur, höhere Genauigkeit und optimal kombinierbar über die Kommunikationsschnittstellen mit den speicherprogrammierbaren Geräten. Jeder Motor entspricht einem Vierkörper-Ersatzschaltbild. Die Motorschutzgeräte mit Bimetallauslöser und die elektronischen Motorschutzgeräte haben ein 1-Körperersatzschaltbild. Es gibt auch elektronische Motorschutzgeräte mit einem 1-Körperersatzschaltbild mit Umgebungstemperatur-Überwachung des Motors, welche im Motorschutzmodell berücksichtigt wird. Außerdem gibt es aktuell auch Motorschutzgeräte, die ein 2-Körperersatzschaltbild des Motors implementiert haben. Für die Entwickler dieser Geräte wäre es kein Problem auch Motorschutzgeräte mit einem 4-Körperersatzschalbild zu entwickeln, wenn der Endkunde dies nutzen könnte und diesen zusätzlichen Faktoren zum Parametrieren der Funktionen von den Motoren-Herstellern bereitgestellt bekommen würde. Die Geräte befinden sich außerhalb des explosionsgeschützten Bereichs und überwachen und schützen den explosionsgeschützten Motor/Maschine/Generator im explosionsgeschützten Bereich der Zone 1 (G = Gas) und Zone 22 (Staub = D). Zone 2 und Zone 22 sind darin enthalten. Für die funktionale Sicherheit gilt nach der EN 50495 (Basis hierfür sind die Normen EN 61508, EN 13849 und EN 62061) ein Sicherheitsintegritätslevel SIL 1 und eine Hardware-Fehlertoleranz HFT = 0 oder eine höhere Anforderung.
Die Motorschutzgeräte werden Prüfungen, entsprechend den Normen-Anforderungen, unterzogen und am Ende wird eine EU-Baumusterprüfbescheinigung nach Richtlinie 2014 der europäischen Union erstellt. Mit diesem Zertifikat und einer Qualitätssicherung der Produktion (Fertigungsaudit) kann der Hersteller seine Produkte verkaufen und in den Markt bringen. Unzulänglichkeiten überwacht die Marktbehörde der entsprechenden Bundesländer

b)
Elektronische Temperaturüberwachungsgeräte mit den Sensoren Kaltleiter (PTC) und/oder mit den Sensoren Pt100 schützen den explosionsgeschützten Motor oder die Umrichter-Motoren vor Übertemperaturen oder auch wenn der Umrichter versagt. Die Geräte befinden sich außerhalb des explosionsgeschützten Bereichs und überwachen und schützen den explosionsgeschützten Motor/Maschine/Generator im explosionsgeschützten Bereich der Zone 1 (G = Gas) und Zone 22 (Staub = D). Zone 2 und Zone 22 sind darin enthalten. Für die funktionale Sicherheit gilt nach der EN 50495 (Basis hierfür sind die Normen EN 61508, EN 13849 und EN 62061) ein Sicherheitsintegritätslevel SIL 1 und eine Hardware-Fehlertoleranz HFT = 0 oder eine höhere Anforderung.
Die Motorschutzgeräte werden Prüfungen, entsprechend den Normen-Anforderungen, unterzogen und am Ende wird eine EU-Baumusterprüfbescheinigung nach Richtlinie 2014 der europäischen Union erstellt. Mit diesem Zertifikat und einer Qualitätssicherung der Produktion (Fertigungsaudit) kann der Hersteller seine Produkte verkaufen und in den Markt bringen. Unzulänglichkeiten überwacht die Marktbehörde der entsprechenden Bundesländer

In der PTB werden diese Prüfungen mittels automatisierter Motorschutzgeräte-Prüfeinrichtungen durchgeführt.

Die vorhandenen Prüfstände werden ständig erweitert, um die aktuellen und zukünftigen Anforderungen aus den Normen zu erfüllen. Weitergehende Anforderungen unserer Kunden für spezielle Untersuchungen an deren Produkten kommen hinzu.

Zu den folgenden Themenbereichen stehen nach Absprache Aufgabenstellungen für Bachelor- und Masterarbeiten zur Verfügung:

  • Prüfstand „Automatische Prüfung und Auswertung von elektronischen Temperaturmessgeräten mit Sensoren PTC und Pt100“ und Validierung an Motorschutzgeräten.
  • Prüfstand „Automatische Auslösekennlinien-Prüfung (u.a. dreiphasige/zweiphasige aus kalten Zustand/Warmen Zustand) von Motorschutzgeräten
  • Software zur graphischen Aufbereitung und Darstellung der während der Motorschutzgeräteprüfung aufgezeichneten Messdaten
  • Durchführung von Messunsicherheitsbetrachtungen und Erarbeitung von Optimierungsmöglichkeiten der Prüfstände zur Minimierung der Messunsicherheiten.

Die Arbeiten werden in der Arbeitsgruppe 3.63 der PTB von Herrn Petereit und Herrn Dr. Lehrmann betreut

Stellenanforderungen
  • Grundlegende Kenntnisse der Elektrotechnik
  • Grundlegende bzw. erweiterte Kenntnisse im Bereich der Automatisierungstechnik
  • Kenntnisse im Umgang mit der LabView - Programmierumgebung
  • Kenntnisse der elektrischen Antriebstechnik
  • Team- und Kommunikationsfähigkeit
Beschäftigungsort
Braunschweig
Organisationseinheit
Abt. 3 "Chemische Physik und Explosionsschutz"
Interessiert?

Zur Kontaktaufnahme nutzen Sie bitte unser Kontaktformular oder wenden Sie sich direkt an:

Herrn Ernst Petereit
E-Mail: ernst.petereit(at)ptb.de
Tel.: 0531-592-3534

Herrn Dr.-Ing. Christian Lehrmann
E-Mail: christian.lehrmann(at)ptb.de 
Tel.: 0531-592-3533


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