En pålitlig och säker reservströmförsörjning för gårdar

Bakgrund

Ett strömavbrott kan vara extremt farligt för jordbruksföretag med boskap och kan få förödande effekter med stora ekonomiska konsekvenser. Jordbrukare måste säkerställa kontinuerlig drift av automatiska mjölknings-, värme-, matnings- och ventilationssystem vid strömavbrott. Därför föreskriver de tyska jordbruksföreskrifterna för djurskydd och boskap [Tierschutz-Nutztierverordnung] att jordbruksföretag ska ha ett larmsystem för att larma vid eventuella strömavbrott. Dessutom bör de även ha en stationär eller mobil nödströmsgenerator redo för användning.

Det är viktigt att traktorer ständigt är tillgängliga inom jordbruket och kraftuttagsenheter som drivs av nödgeneratorer är i allmänt bruk. Med tanke på deras mobilitet kan kraftuttagsenheter säkerställa gårdens strömförsörjning i händelse av ett nätavbrott samt finnas tillgänglig för användning på någon annan plats. Det tyska företaget Zapfwellenaggregatebau Hermann Kemper (Kemper) är specialiserat på tillverkning av mobila nödgeneratorer.
 

Utmaning

Att starta upp konventionella nödkraftgeneratorer går inte alltid smidigt och kan orsaka irreparabla skador på de elektroniska enheter som används för att styra och reglera jordbruksverksamheten. Fel kan ibland orsakas av frekvensfluktuationer från nödkraftgeneratorn. Vidare kan miniatyrkretsbrytarna överbelastas med en faktor på 5 till 10 för kortslutning av inhemska linjer. Hos en nödgenerator är detta begränsat till dubbla den nominella strömförsörjningen.

De konventionella överbelastningsskyddssystemen för hushållsledningar (t.ex. säkerhetssäkringar och brytare av typen B eller C) erbjuder inte tillräckligt överbelastnings- och kortslutningsskydd för nödgenerator när system med hög energiförbrukning ansluts, såsom slamblandare eller hammarkvarnar. Om överbelastningen orsakar en kortslutning i generatorn kan huset bli ledande. I sådant fall skulle miniatyrkretsbrytarna inte kunna reagera tillräckligt snabbt på grund av det snabba spänningsfallet. För att förhindra termisk och mekanisk överbelastning av generatorn, vilket i värsta fall kan orsaka en dödlig elektrisk chock, kräver nödkraftgeneratorer en särskild skyddsåtgärd som även säkerställer en strömförsörjning för jordbruksföretaget i händelse av strömavbrott.
 

Lösning

Kemper har antagit utmaningen att tillverka motståndskraftiga nödkraftaggregat. Dessa måste kunna stå emot eventuella driftsfel och, viktigast av allt, skydda jordbruksverksamheten mot skador från kortslutning och överbelastning. Därför utvecklade företaget två speciella generatorer (75 och 150 kVA), var och en med sina egna växellådor anpassade till funktionerna hos moderna traktorer. Detta innebär att motorn inte kommer att ha några problem med att kompensera för den högre belastningen som produceras av andra anslutna system.

För att säkerställa att generatorn startar upp på ett tillförlitligt och säkert sätt, har Kemper utrustat sin kraftuttagsenhet med en generatoreffektbrytare, NZMN2-VE250, vilken ingår i Eatons Moeller-serie. Med denna effektbrytare kan högpresterande system startas upp säkert genom att justera utlösningsströmmen och tidsfördröjningen. I processen är inställningsintervallet för överbelastningsenheter mellan 125 och 250 A. Kortslutningstiden för kort tidsfördröjning kan ställas in mellan dubbelt och 10 gånger värdet på överbelastningsenheten, med kortslutningstiden svarande omedelbart vid 3 000 A. Vid användning i Kemper nödkraftuttag ställdes överbelastningsenheterna in på generatorns nominella spänning, 220 A. Korttidsfördröjningstiden användes för att undertrycka korttidsströmtoppar, t.ex. de som uppstår när motorer startar. Kemper programmerar kretsbrytarna så att de utlöses inom 20 ms när maximalt dubbelt nominellt strömuttag från nödkraftgeneratorn har uppnåtts.

Dessutom registrerar enheten generatorns faktiska effektförbrukning genom en kontinuerlig effektivitetsvärdesmätning. Tillsammans med det termiska minnet som tillhandahålls i den elektroniska enheten, säkerställer den att generatorn endast kan köras med upp till 110 % belastning i högst en timme. När generatorn värms upp på grund av överbelastning måste den sedan köras i normalt driftläge i minst fem timmar för att svalna igen. Om strömtidsvärdena och därmed temperaturen når oacceptabla nivåer, kommer generatorns effektbrytare annars att utlösas för att skydda systemet mot skador. Eftersom effektbrytaren svarar även om mindre kortslutningsströmmar uppstår, skyddas även ledningarna till terminalpunkten. Det betyder att bränder som orsakas av överbelastning inte kan förekomma.

Effektbrytaren kan i princip omedelbart sättas i drift igen genom återställning. Om överbelastningen fortsätter under en längre tid förhindrar det termiska minnet att effektbrytaren återställs omedelbart. Effektbrytaren utlöses för att låta maskinen svalna. Huvudsyftet med denna nedkylningsfas är att skydda maskinkomponenterna och den bestäms av det termiska minnet baserat på varaktigheten och överbelastningsgraden.

Kemper genomför idriftsättningen på plats för att säkerställa att dess nödkraftaggregat fungerar pålitligt och utan fel. De kontrollerar även kompatibiliteten med befintliga traktorer, beredskapen för omkopplings- och skyddsanordningar samt testar kraftuttagsenheten under full belastning för att driva hela jordbruksmaskinen.
 

Resultat

Generatorerna är utrustade med en Eaton-generatoreffektbrytare som standard, vilket ger ett mångsidigt och brett utbud av inställningar. Det skyddar inte bara generatorn utan även alla anslutna elsystem och alla elektroniska styrsystem från överbelastning och kortslutning. Detta minskar risken för bränder eller uppbyggnad av farliga kontaktspänningar vid fel.

"Säkerhet är vår högsta prioritet," säger Hermann Kemper, företagets verkställande direktör. "Från vårt perspektiv innebär detta att tillhandahålla ett optimalt skydd för människor, djur och infrastruktur. En viktig del av detta är de etablerade generatorkretsbrytarna från Eaton, vilka vi har integrerat i våra nödkraftgeneratorer som standard i många år. Med dessa effektbrytare är inte bara själva produkten av toppklass: rådgivningen och underhållet är också enastående."