Endüstriyel uygulamalarda, makinelerin ve sistemlerin, genellikle operasyonel hatalar veya güvenlik fonksiyonel gereksinimleri durumunda güvenilir ve öngörülemez bir şekilde güvenli duruma geçebilmesini sağlamak için güvenlik sınıfı kontaktörlere ihtiyaç vardır. Endüstriyel bir güvenlik sistemi tasarlamanın ilk adımı, uygulamanın bir Güvenlik Bütünlüğü Düzeyi (SIL) (IEC 62061'de tanımlandığı gibi, SIL 2'ye kadar) veya ISO 13849'da belirtildiği gibi bir C düzeyi Performans Düzeyi (PL) gerektirip gerektirmediğini belirlemektir. Bazı uygulamalar daha yüksek düzeyde güvenlik gerektirir.
IEC 60947-4-1 ve ISO 13849-1'deki yol gösterici ilkeleri göz önünde bulundurun; burada birincisi alçak gerilim anahtarları ve kontrol ekipmanlarının tasarlanması ve test edilmesine odaklanırken ikincisi donanım ve yazılım da dahil olmak üzere kontrol sistemlerinin güvenlikle ilgili parçalarının tasarlanması ve entegrasyonu için genel ilkeler sağlar.
Bu makale, optimum endüstriyel güvenlik çözümüne ulaşmak amacıyla bir güvenlik sistemi oluşturmak için Siemens'in arıza korumalı çalışma fonksiyonuna sahip 3RT2 güvenlik seviyesi kontaktörünün nasıl kullanılacağını tanıtmaktadır. Makale ayrıca daha yüksek SIL ve PL düzeylerine nasıl ulaşılacağının yanı sıra kontaktör termal yönetimi gibi sistem entegrasyonu konularını da inceledi. Son olarak, daha fazla uygulama ve güvenlik optimizasyonu elde etmek için yedekli ara bağlantılar, aşırı gerilim koruyucular, işlevsel modüller ve diğer aksesuarları kullanarak güvenlik çözümlerinin nasıl özelleştirileceği araştırıldı.
3RT2 kontaktörü, S00'dan S2'ye kadar değişen spesifikasyonlarla ve 37 kW'a kadar maksimum güçle geleneksel ve katı hal çalışma modları arasında seçim sunar. Katı hal çalışma mekanizmalarını kullanan kontaktörler için isteğe bağlı kalan ömür sinyali belirtilmelidir.
Bu kontaktörler IEC 60947-4-1 AC-3e kategorisinin gerekliliklerine uygundur ve yüksek verimli IE3 veya IE4 motorlarla birlikte kullanılabilir. Ana devrenin açık veya kapalı olup olmadığı konusunda geri bildirim sağlamak için kullanılabilen, normalde açık (NO) ve normalde kapalı (NC) kontaklar dahil olmak üzere birden fazla yardımcı çıkış konfigürasyonuna sahiptirler. Ayrıca geri bildirim, gösterge ışıklarını, alarmları veya diğer kontrol cihazlarını tetiklemek için kullanılabilir. 3RT2 kontaktör örneği aşağıdaki gibidir:
3RT20152AP611AA0-S00 spesifikasyonu, nominal akım 7 A, 3 kW/400 V, 3 kutuplu, 220 VAC 50 Hz/240 VAC 60 Hz, yardımcı kontak: 1 NO, yaylı terminalli
3RT20231AK60- S0 spesifikasyonu, nominal akım 9 A, 4 kW/400 V, 3 kutuplu, 110 VAC 50 Hz/120 VAC 60 Hz, yardımcı kontaklar: 1 NA+1 NC, dişli terminal (Şekil 1)
3RT20281AN20- S0 spesifikasyonu, nominal akım 38 A, 18,5 kW/400 V, 3 kutuplu, 220 VAC, 50/60 Hz, yardımcı kontaklar: 1 NA+1 NC, dişli terminal
3RT20371_S2 spesifikasyonu, nominal akım 65 A, 30 kW/400 V, 3 kutuplu, 24 VDC, entegre değişken dirençli, yardımcı kontaklar: 1 NA+1 NC, dişli terminal
3RT20371SF30-S2 spesifikasyonu, F-PCL-IN girişli, nominal akım 65 A, 30 kW/400 V, 3 kutuplu, 83 VAC ila 150 VAC/VDC, 50/60 Hz, entegre değişken dirençli, yardımcı kontak: 1 NC, dişli terminal
S0 özellikli kontaktör anma gücü 4 kW resim
Şekil 1: Bu S0 özellikli kontaktörün nominal gücü, bir NC ve bir NO yardımcı çıkışıyla birlikte 4 kW'tır. (Resim kaynağı: Siemens)
Tepki süresi güvenlik açısından çok önemlidir
Endüstriyel güvenlik çözümlerini tasarlarken genel yanıt süresinin etkisini anlamak çok önemlidir. Birden fazla parametreden oluşur. Risk değerlendirmesi yapılırken tepki süresi, güvenlik gereklilikleri ortaya çıktığında herhangi bir tehlikeli hareketi durdurmak için gereken toplam süre olarak tanımlanır. Yanıt süresini etkileyen faktörler şunlardır:
Güvenlik izleme cihazlarındaki sensörlerin giriş yanıt süresi
Güvenlik planının döngü süresi
İletişim protokolünün gecikme süresi
Motor veya aktüatörün ataletinden kaynaklanan aşırı hareket süresi
Kontaktörün kopma süresi
IEC 60947-4-1, elektromekanik kontaktörler ve motor yol vericiler için kesme süresini belirtir. Bu standart, çeşitli çalışma koşulları altında akımın güvenli bir şekilde kesilmesi için gereklilikleri belirtir.
Ayrıca, yüksek verimli motorlar için AC-3e gibi yük türlerini ve kontaktör çalışma koşullarını sınıflandırmak için kullanım kategorilerini de tanımlar. Bu standart, kontaktörlerin kesme süresini ve diğer performans özelliklerini test etmek için prosedürleri içerir.
Kontaktörün kesme süresi güvenlik sisteminde önemli bir parametredir. Tanımı, bobin voltajının kesilmesinden ana kontağın bağlantısının kesilmesine kadar geçen süredir; bu süreye, bağlantı kesme gecikme süresi (OD) ve kontak ark süresi (AT) dahildir.
Örneğin, Şekil 2'de gösterildiği gibi anahtar performansına sahip bir kontaktör kullanıldığında, OD+AT kesme süresi 50 ila 75 ms arasındadır. Toplam yanıt süresini hesaplarken her zaman en kötü durum değerini (bu örnekte 75 ms) dikkate almak gerekir (Şekil 2).