Betrouwbare en robuuste aandrijvingen voor een veilige stroomvoorziening
Vermogensschakelaars in midden- en hoogspanningsnetten moeten te allen tijde betrouwbaar functioneren — ook na lange stilstand. Robuuste gelijkstroommotoren zoals die van Groschopp vervullen daarin een centrale rol binnen het aandrijfsysteem en zorgen voor veilige schakelprocessen.
Kleine schakelaar, grote impact
In de energieverdeling zijn veiligheid en betrouwbaarheid van doorslaggevend belang. Dat geldt voor alle componenten in de schakelbouw, maar in het bijzonder voor de aandrijfsystemen van midden- en hoogspanningsschakelaars. “Juist bij gebeurtenissen als kortsluiting, aardfouten, lekstromen of overbelasting — situaties die onder meer kunnen optreden in gemeentelijke onderstations of in de railinfrastructuur — zijn betrouwbare motoren essentieel om de werking van schakelaars te waarborgen”, zegt Christian Skaletz, projectmanager bij Groschopp. “Ook tijdens onderhoudswerkzaamheden spelen zij een belangrijke rol, omdat complete netdelen veilig spanningsloos moeten kunnen worden gemaakt om personeel te beschermen.”
Bij het uitvoeren van een schakelhandeling moeten contacten snel en gecontroleerd van elkaar worden gescheiden — onafhankelijk van externe stroomtoevoer, netspanning of omgevingsinvloeden. Om meerdere schakelacties mogelijk te maken, is een energieopslag nodig, vaak in de vorm van een mechanisch voorgespannen veer. Na de schakeling wordt die veer met behulp van robuuste elektromotoren opnieuw opgespannen. Andere mogelijkheden om mechanische energie op te slaan, zijn oliehydraulische systemen of plaatveersystemen.
De schakelbouw vraagt daarom om krachtige en compacte aandrijvingen die onder alle omstandigheden betrouwbaar functioneren, ook wanneer zij maandenlang niet in bedrijf zijn geweest en vervolgens direct onder zware overbelasting moeten presteren. “Wij ontwikkelen al decennialang klantspecifieke motoren voor de energieverdeling, die in uiteenlopende toepassingen in laag-, midden- en hoogspanningsomgevingen worden ingezet — over een breed bereik tot circa 200 kV”, aldus Skaletz. “Daarmee kunnen onder meer drievoudige schakelingen in vacuümschakelaars, aardingsscheiders en trapomschakelaars voor transformatoren veilig worden gerealiseerd.”
Robuuste en economisch aantrekkelijke gelijkstroommotoren
Groschopp levert commutatormotoren, zowel in behuisde uitvoering als inbouwvariant. De KE-serie is speciaal ontwikkeld voor elektrische schakelinstallaties in het midden- en hoogspanningsbereik, maar vindt ook toepassing in consumentenproducten en in de industriële automatisering. De borstelhoudende gelijkstroommotoren onderscheiden zich door hun hoge kwaliteit en lange levensduur. Dankzij hun robuuste constructie en goede repareerbaarheid zijn zij bij uitstek geschikt voor inzet in veeleisende omgevingen.
De motoren uit de KE-serie zijn leverbaar als seriemotor of universeelmotor met lastafhankelijk toerental, als shuntmotor met relatief constante snelheid en als compoundmotor.
Binnen de schakeltechniek in de midden- en hoogspanning worden vooral seriemotoren toegepast. Dat hangt samen met hun eenvoudige en compacte opbouw, hun vermogen om kortstondig zwaar te worden overbelast en hun geschiktheid voor zowel gelijk- als wisselstroom. “Zoals de naam al aangeeft, zijn bij seriemotoren de anker- en veldwikkelingen in serie geschakeld”, licht Skaletz toe. “Tijdens het aanlopen nemen de karakteristieken in stator en rotor in gelijke mate toe. Daardoor zijn deze motoren bijzonder geschikt voor toepassingen waarbij een hoog aanloopmoment vereist is.”
Regelbaar zonder aandrijfelektronica
Een belangrijk kenmerk van de seriemotor is het zelfregelende gedrag: het toerental is sterk afhankelijk van de belasting. In schakeltoepassingen betekent dit dat de motor bij een aanvankelijk lage krachtvraag zeer snel kan werken, bijvoorbeeld om een veer op te spannen. Neemt de weerstand toe, dan verlaagt de motor zijn snelheid om het benodigde koppel op te bouwen.
“Veel elektromotoren vereisen een hoge mate van aansturing en zijn daardoor voor toepassingen in de schakelbouw te complex”, zegt Skaletz. “Onze KE-motoren hebben daarentegen geen externe vermogenselektronica nodig en vormen daardoor in veel toepassingen een economisch aantrekkelijke oplossing.”
Een bijkomend voordeel is dat de gelijkstroommotoren uit de KE-serie deels enkelpolig omkeerbaar zijn. Dat maakt latere modificaties en aanpassingen relatief eenvoudig. Ook wijzigingen aan flens, as en motorvoet zijn mogelijk. “Ons uitgebreide aandrijfportfolio voor de energieverdeling onderscheidt zich door een hoge mate van flexibiliteit en brede aanpassingsmogelijkheden”, benadrukt Skaletz. “Tegelijkertijd blijven wij onze commutatormotortechnologie continu doorontwikkelen, met de wensen van de klant als uitgangspunt.”
Een interessant alternatief
PMDC-motoren zijn permanent bekrachtigde gelijkstroommotoren waarbij het statorveld door magneten wordt opgewekt. Hun karakteristiek is zodanig dat het toerental in principe constant blijft, ongeacht de kracht die van de motor wordt gevraagd. Daarmee vertonen zij gedrag dat vergelijkbaar is met dat van shuntmotoren, maar met een hoger aanloopmoment. Een ander voordeel is hun compacte bouw: permanent bekrachtigde motoren zijn doorgaans kleiner dan extern bekrachtigde motoren, waarbij het magnetisch veld door een spoelpakket wordt opgewekt. Daarnaast laten zij zich zeer goed regelen.
Met name in de laagspanningsverdeling kunnen permanent bekrachtigde motoren een interessante optie zijn, omdat zij compact zijn en efficiënt werken. Bij hoge overbelasting kunnen zij echter hun grenzen bereiken. In dat geval is het van belang dat de klant aanvullende beschermingsmaatregelen treft binnen een doordacht veiligheidsconcept, omdat anders motorschade kan ontstaan. In onderstations of stedelijke distributienetten kan dat in het ongunstigste geval leiden tot grootschalige stroomuitval.
“De keuze voor een motortechnologie begint altijd bij de eisen van de betreffende toepassing”, aldus Skaletz. “Uiteindelijk bepaalt de klant, op basis van uiteenlopende factoren, welke aandrijftechniek het best past — met name met het oog op vermogensvraag, beschikbare inbouwruimte en veiligheidsaspecten.” Groschopp biedt uitgebreid advies, ondersteunt de schakelbouw bij de selectie van passende aandrijfoplossingen en ontwikkelt waar nodig maatwerk dat volledig aansluit op specifieke eisen.
Trends in de energieverdeling
Binnen de aandrijftechniek verschuift de aandacht momenteel steeds meer naar bijzonder compacte en krachtige permanent bekrachtigde motoren. Vooral in toepassingen waar de beschikbare inbouwruimte beperkt is, bieden zij duidelijke voordelen. Een ander belangrijk toekomstthema zijn borstelloze gelijkstroommotoren (BLDC), die dankzij hun onderhoudsarme karakter en betere prestaties steeds vaker hun weg vinden naar moderne schakelinstallaties.
“Om ons op dit vlak nog breder op te stellen en onze klanten ook in de toekomst optimaal te ondersteunen, blijven wij ook deze technologieën continu verder ontwikkelen”, benadrukt Skaletz.
Welke motortechnologie uiteindelijk ook wordt gekozen: duurzame, betrouwbare en krachtige aandrijftechniek is een doorslaggevende factor voor een veilige en efficiënte energieverdeling. In alle spanningsniveaus — van laag- tot midden- en hoogspanning — betaalt kwaliteit zich uit, juist om kostbare uitval te voorkomen en de bedrijfszekerheid van de complete schakelinstallatie en de bijbehorende infrastructuur te waarborgen.