Ontwerpen van een schakelkast

Transcriptie

1 Projectmatige aapak Otwerpe va ee schakelkast Voor het aasture va ee trasportsysteem Gebudeld door F. Rubbe VTI BRUGGE 2011

2 F. Rubbe 2

3 1. Ileidig tot de case study Aa de had va ee reëel probleem wordt de mogelijkheid om tot ee schakelkast overlope. Deze budel diet als ee algemee hadleidig oafhakelijk va het klassikaal aagehaalde project Machielij Ee geautomatiseerde lij i fabriek X zorgt voor het vulle va flesse, waara ze dichtgedraaid worde. Tot u toe werde de flesjes daara igepakt per 24 i ee krat door ee aatal arbeidsters. Door toegeome vraag moet het tempo va de lij worde opgedreve. Ee kosteaalyse leerde de CEO dat het u iteressater is om ee automatische ipakmachie te late otwerpe. Dit is reeds gebeurd. Er rees echter ee probleem dat i eerste istatie over het hoofd werd gezie; de ipakmachie moet achter de oorsprokelijke lij gemoteerd worde. Dit bleek iet mogelijk, zodat de verpakkigsistallatie i ee aagrezede ruimte opgesteld zal worde. De verbidig tusse beide istallaties zal gebeure met behulp va ee trasportsysteem waarop de flesjes zulle begeleid worde. Figuur 1: diytrade.com Figuur 2: diytrade.com F. Rubbe 3

4 1.2. Doel project Ee trasportbad met ee asychroe motor ka me aadrijve met ee stekker i het stopcotact. Er is i dat geval gee aasturig mogelijk va de trasportbad qua aaloopgedrag, och qua variatie va de selheid. Ook stoppe is ekel mogelijk door de stekker uit het stopcotact te doe. Op gee ekel momet zal er da commuicatie zij met de voorliggede e de achterliggede geautomatiseerde productielije. De bedoelig va dit project is: Het otwerpe va de trasportbad o motor e type aadrijvig zo bepale. o dat de machie voldoet aa de richtlije zoals door het bedrijf e door de overheidsistaties gevraagd e geëist wordt. o waarbij de (elektrische) veiligheid i de (deel)istallatie gewaarborgd is. het volledig otwerpe va de stuurkast volges het CE-traject. het opstelle va ee bestellijst. F. Rubbe 4

5 2. Basisgegeves over de istallatie 2.1. Ee blaco checklijst Project: Projectummer: Datum: Klat: Otwerper: Aard va het bedrijf: Project: Checklijst Eigeschappe i de fabriek: Omgevigstemperatuur: 35 C C Te gebruike orm(e): Nomiale bedrijfsspaig: 400V V Frequetie va voedede et: 50Hz Hz Netvorm: TN-C TN-S TN-C-S TT IT Sectie va de (PE)N-geleider: de helft volledige sectie groter Eigeschappe i het geheel va istallatie: Trasformatorvermoge: kva Nomiale stroom va de voedig: A Nomiale piekstroom va het hoofdrailstelsel Icw: ka Geweste eigeschappe stuurkast: FYSISCH Beschermigsgraad (IP): Itere bouwvorm: Met bodemplate: JA NEE Plaatsreserve: % Maximaal toelaatbare afmetige: o B o H o D Hoogte va de ruimte: mm Max. trasportafmetige: o B o H o D ELEKTRISCH Stuurspaige AC: V Trasformator AC: Exter Iter kva Stuurspaige DC: V Trasformator DC: Exter Iter kva Sectie stuurkrige: mm² Draadcoderig: F. Rubbe 5

6 2.2. Ee woordje uitleg Eigeschappe i de fabriek Omgevigstemperatuur Omgevigsparameters zij belagrijk bij het otwerp va de machie. Naast temperatuur zij ee aatal adere og belagrijk die NIET i deze checklijst opgeome werde: Vochtigheid Hoogte va de locatie Temperatuurschommelige De omgevigstemperatuur wordt echter vaak vermeld i datasheets e zal dus ee zeer belagrijke parameter bij het kieze va de correcte materiale. Ee sesor die moet werke bij C (bijvoorbeeld bij het verwarme va het wort) zal dus zeker iet va het type met ee werkigsgebied tusse -10 C tot 40 C zij. Opdracht: Zoek ee vlotter die i cotact mag kome met voedigsmiddele é waarva het temperatuursbereik het iterval va 70 C tot 80 C overlapt Te gebruike orme I de EU gelde wette, richtlije geoemd. Deze richtlije zij voor de fabrikat va de schakelkast e de klat verplicht te volge! Zo zal ee machie oder adere moete voldoe aa de volgede richtlije: Machierichtlij Laagspaigsrichtlij EMC-richtlij Arbeidsmiddelerichtlij Om deze richtlije (wette) a te leve moet me dus werke volges de regels va goed vakmaschap. Tips om aa deze richtlije te voldoe worde i orme geformuleerd. Op zich zij deze orme NIET bided me mag zelf kieze of me ee orm al da iet zal volge. Deze orme kue door de klat (e of adere istaties zoals verzekerige e staatsistellige) toch geëist worde als eige methode om aa de richtlije te voldoe. I de idustriële kastebouw zij er ee aatal belagrijke orme: EN : Veiligheid va machies de elektrische uitrustig va machies NBN EN ISO : Veiligheid va machies - Oderdele va besturigssyteme met ee veiligheidsfuctie - Deel 1: Algemee regels voor otwerp F. Rubbe 6

7 Quiz: JUIST/FOUT Ee orm is altijd verplicht te gebruike. JUIST/FOUT Ee richtlij is bided. JUIST/FOUT Ee speelgoedfiets moet aa de machierichtlij voldoe Voedigsspaig De eigeschappe va de spaig is va belag. Er mag per kast immers maar 1 voedigsspaig toekome. Elke adere spaig die odig is i de stuurkast moet me via trasformators e/of voedige i die stuurkast afleide va de eerste spaig. De maier waarop het et opgebouwd is, is ook va groot belag Nomiale bedrijfsspaig Vaak spreekt me i de idustriële istallaties va drijfkracht, dit is ee bedrijfsspaig va 3x400V. I adere situaties krijgt me vaak 3x230V; zoals i het VTI Brugge. I de idustriële kast zelf wordt de spaig vaak omgevormd aar 1x230Vac of 24Vac of 24Vdc. Adere spaige zij mogelijk maar kome i specifieke omgevige maar voor zoals 110Vdc i trasportmiddele zoals de trams of treie. Hou bij uw otwerp rekeig met het feit dat de spaig 10% mag afwijke te opzichte va de omiale spaig Frequetie De frequetie va het elektrisch et i Europa is 50Hz. De oderstaade kaart [wikimedia] toot de verschillede spaige e frequeties i de wereld. F. Rubbe 7

8 Netvorm Naast de spaig e de frequetie is ook de bouw va het gebruikte et va groot belag. De bouw va het et bepaalt de beodigde beveiligige i de idustriële schakelkast. Voor het bepale va de beveiligige verdeelt me de foute i twee categorieë; amelijk direct e idirect gevaar. direct gevaar o o Me verstaat hieroder het direct aarake va stroomgeleidede oderdele. Hoe voorkomt me het rechtstreeks aarake va stroomgeleidede oderdele? Bescherme va de actief geleidede dele door omhulsel Omhulsel mag ekel met speciaal gereedschap te opee zij. Bescherme va de actief geleidede dele door isolatie Isolatiemateriaal rod de actieve dele ekel verwijderbaar door verielig. Beschermig tege restspaige Bie de 5 secode moet er ee otladig tot lager da 60V zij. Plaatse va afschermige I eerste istatie buite bereik plaatse va de actief geleidede oderdele of gebruik va hiderisse waardoor de actieve dele iet bereikbaar zij. F. Rubbe 8

9 idirect gevaar o o Isolatiefoute die gebeure i ee actieve geleider of toestel e die ee persoo orechtstreeks i gevaar brege. Hoe moet me idirect gevaar prevetief aapakke? Maatregele eme die gevaarlijke aaraakspaig vermijde. Uitrustig klasse II Elektrische scheidig Keuze e otwerp voedigssysteem met grote impedatie of isolatie sterput voedig te opzichte va aarde Waeer idirect gevaar aawezig is, da moet me automatisch afschakele bie ee termij vooraleer het idirect gevaar bedreiged wordt. Aaraakbare metale dele verbide met beschermigskete Beveiligige afhakelijk va type et; zie overzicht i bijlage. F. Rubbe 9

10 Eigeschappe i het geheel va de istallatie Trasformatorvermoge Ee belagrijk gegeve i de istallatie is de geïstalleerde voedigstrasformator va de schakelkast. I eerste istatie moet het vermoge va deze trasformator meestal groter zij da het geïstalleerde vermoge va de gebruikers. Adere factore kue voor adere situaties zorge (bijvoorbeeld gelijktijdigheidsfactor e.a.), maar hier wordt ekel de eevoudigste situatie bekeke. De volgede driefasige hoogspaigstrasformatore worde vaak gebruikt: Nomiale stroom va de voedig: Uit het trasformatorvermoge é de bijhorede secudaire spaig ka me de omiale stroom berekee i de trasformator. S = 3. U. I I = S 3. U Voorbeeld: I het voorbeeld wordt ee trasformator met ee vermoge va 250kVA beschouwd; waarbij de secudaire spaig 3x400V is.

11 I = S 3. U I = 250kVA I = 362A Me ka besluite dat de omiale stroom i de secudaire wikkelige va de trasformator 362A zal zij Nomiale piekstroom va het hoofdrailstelsel Icw Kortsluitstroom va de trasformator I de tabel va de trasformatorvermoges stod er ook ee spaig i % uitgedrukt. Dit is ee procetuele uitdrukkig voor de kortsluitspaig te opzichte va de omiale spaig. Op basis va deze kortsluitspaig e het maximaal vermoge va de trasformator ka me de kortsluitstroom bepale ter hoogte va de trasformator. I k = S k 3. U k I hetzelfde voorbeeld als hierbove: I k = 250kVA 3.4%.400 I I k k 362A = 4% = 9050A De kortsluitstroom die maximaal ka vloeie is 9050A. Alle istallaties gevoed door de trasformator zal beveiligd worde met ee oderbrekigstoestel (automaat, zekerig, ) die deze kortsluitstroom oderbreke ka. De miimale kortsluitvastheid va het oderbrekigstoestel zal i dit geval klassiek 10kA zij. De diverse deelistallaties odervide ee kleiere kortsluitstroom. Deze kleiere kortsluitstroom hagt af va de locatie va de fout; de impedatie va de kabels spele hieri ee rol. Hierdoor zal me de deelistallaties beveilige met ee oderbrekigstoestel die ee kleiere kortsluitvastheid heeft. F. Rubbe 11

12 Geweste eigeschappe va de stuurkast Bij het bepale va de stuurkast worde de fysische eigeschappe va de stuurkast bepaald op basis va de omstadighede waari deze gebruikt e getrasporteerd wordt. Ook de elektrische eigeschappe va de kast worde op voorhad bepaald, vaak i oderlig overleg met de klat Fysische eigeschappe Beschermigsgraad De kast moet ee bepaalde weerstad tege voorwerpe e ee bepaalde weerstad tege vocht hebbe. De mate va weerstad wordt weergegeve door de beschermigsgraad, met ame de ipklasse. Figure 1: beschermig tege voorwerpe (euroorm.et) Figure 2: beschermig tege water (euroorm.et) Soms wordt er ee derde letter toegeked, dit cijfer heeft de mechaische bestedigheid weer. Dit is i sommige omstadighede zeker oodzakelijk. F. Rubbe 12

13 Figure 3: mechaische beschermig (euroorm.et) Bouwvorm va de kast De elektrische kast ka verschillede bouwvorme hebbe. Opdracht Zoek ee aatal leveraciers va idustriële kaste Afmetige va de kast De afmetige va de stuurkast hage af va de locatie waar de kast gemoteerd moet worde. De trasportafmetige zij bij het aflevere va de kast zeker iet obelagrijk Elektrische eigeschappe Stuurspaige AC: V Trasformator AC: Exter Iter 0.1 kva Stuurspaige DC: V Trasformator DC: Exter Iter 0.1 kva Sectie stuurkrige: mm² Draadcoderig: EN o Stuurspaig AC: rood o Stuurspaig DC: blauw o Sigaaldrade AC: wit o Sigaaldrade DC: paars o Voedig AC: zwart I sommige o Nulgeleider AC: blauw o PE-geleider: geel-groe Zie het voorbeeld i de tabel. F. Rubbe 13

14 2.3. Voor het praktische otwerp va de stuurkast: Same met de klat werd ee checklijst igevuld. De DeisBrewery i.s.m. FRBegieerig Project: Checklijst Project: DeisBrewery_trasportbad Projectummer: 2011-EM-001 Datum: Klat: DeisBrewery Otwerper: FRBegieerig Aard va het bedrijf: Brouwerij Eigeschappe i de fabriek: Omgevigstemperatuur: 35 C C Te gebruike orm(e): IEC/EN IEC60204 Nomiale bedrijfsspaig: 400V V Frequetie va voedede et: 50Hz Hz Netvorm: TN-C TN-S TN-C-S TT IT Sectie va de (PE)N-geleider: de helft volledige sectie groter Eigeschappe i het geheel va istallatie: Trasformatorvermoge: 50 kva Nomiale stroom va de voedig: 125 A Nomiale piekstroom va het hoofdrailstelsel Icw: 6000 ka Figuur 3: trasformator va de toekomede voedig (Scheider) Figuur 4: opbouw va het et i de fabriek (zoder bepalig selectiviteit) F. Rubbe 14

15 Geweste eigeschappe stuurkast: FYSISCH Beschermigsgraad (IP): IP55 Itere bouwvorm: DIN-rail motage Met bodemplate: JA NEE Plaatsreserve: 50 % Maximaal toelaatbare afmetige: o B o H o D Hoogte va de ruimte: mm Max. trasportafmetige: o B o H o D ELEKTRISCH Stuurspaige AC: 24 V Trasformator AC: Exter Iter 0.1 kva Stuurspaige DC: 24 V Trasformator DC: Exter Iter 0.1 kva Sectie stuurkrige: 0,75 mm² Draadcoderig: EN o Stuurspaig AC: rood o Stuurspaig DC: blauw o Sigaaldrade AC: wit o Sigaaldrade DC: paars o Voedig AC: zwart brui grijs (L1 L2 L3) o Nulgeleider AC: blauw o PE-geleider: geel-groe F. Rubbe 15

16 3. Otwerpe va de machie 3.1. Ileidig: otwerpe va machies op de Europese markt Iedere machie op de Europese markt moet ee CE-markerig drage. Deze markerig duidt op het volge va het CE-traject bij het otwerpe va de machie, waara de producet of leveracier verklaart dat de machie voldoet aa de Europese richtlije, waaroder de machierichtlij. Welke stappe moet me odereme bij het otwerpe va machie vooraleer er ee CE-markerig mag geplaatst worde? Uitvoere va ee risicoaalyse Otwerp machie TCD Machie zo otwerpe om te voldoe aa de essetiële eise richtlij (zie bijlage 1 v/d RL) Aalegge va ee techisch costructiedossier Gebruikshadleidig Duidelijke gebruiksaawijzig make. meegeleverd. Moet met de machie worde Coformiteitsverklarig Gepaste procedure voor coformiteitsverklarig doorlope Odertekee va coformiteitsverklarig Fiaal: Aabrege va de CE-markerig op de machie CE = Coformité Européee, m.a.w. overeekomstig de Europese richtlij F. Rubbe 16

17 3.2. Risicoaalyse Theoretische beaderig Me maakt ee lijst op waar me alle mogelijke risico s oplijst. Per risico zal me ee gewicht va dat risico berekee. De risico s met het grootste gewicht moete het eerst aagepakt worde. Oplijste risico s Me stelt de risico s voor i ee tabel. Risico? E W B R R: Het gewicht va elk risico Het gewicht va elk risico bereket me volges de methode va Kiey als volgt: Risico (R) = W x E x B W = Waarschijlijkheid voorkome risico E = Erst gevolge bij optrede risico B = Blootstellig aa het risico Overzicht va de gewichte va de risico s e bijhorede coclusies: Risico: Zeer hoog risico > 400 Stopzette werke overwege Hoog risico Omiddellijk verbetere Belagrijk risico Verbeterig vereist Risico mogelijk Aadacht vereist Risico < 20 Misschie aavaardbaar Hoe bepaalt me u de coëfficiëte W, E e B? Deze drie parameters ka me bepale aa de had va ee aatal tabelle: Waarschijlijkheid Hoe waarschijlijk is het dat het risico optreedt? Te verwachte 10 Goed mogelijk 8 Ogewoo, doch mogelijk 3 Mogelijk i gresgeval 1 Dekbaar, doch owaarschijlijk 0.5 Praktisch omogelijk 0.2 Virtueel omogelijk 0.1 F. Rubbe 17

18 Blootstellig Hoeveel keer treedt het risico op? Permaet 10 Eémaal per dag 6 Eémaal per week 3 Eémaal per maad 2 Ekele male per jaar 1 Eémaal per jaar of mider 0.5 Erst Wat is het mogelijk gevolg va het voorkome va het risico? Talrijke dode (ramp) 100 Ekele dode (oheil) 40 Eé dode (zeer erstig) 15 Blijved letsel (erstig) 7 Werkverlet (belagrijk) 3 EHBO-letsel 1 o Actiepla Na het oplijste va de risico s e het berekee va hu gewicht is me verplicht om ee actiepla op te stelle. I het actiepla stelt me voorop wat me gaat doe tijdes het otwerp om de risico s te reducere. Na het actiepla ka me de risicoaalyse hereme. De resterede risico s zoude da ee aavaardbaar iveau moete behale! Deze resterede acties moete i de stuurkrig opgevage worde. F. Rubbe 18

19 Praktische risicoaalyse bij het project Risico? E W B R Flesse valle om bij aazette Flesse valle om bij stoppe Draaiede oderdele va de trasportbad is iet afgeschermd Selheid trasportbad is iet afgesteld op de voorliggede productie. Mogelijkheid tot opeestapelig e valle va flesse. Selheid trasportbad is iet afgesteld op de achterliggede productie. Mogelijkheid tot opeestapelig e valle va flesse. Elektrische oderdele ligge bloot directe aarakig!!! Ostabiele motage trasportbad Isolatiefout Kortsluitig Overbelastig o Actiepla: Elektrische motage Alles elektrisch afscherme. Itroducere va de oodzakelijke elektrische beveiligige i de schakelkast. o Overstroombeveiligig o Kortsluitbeveiligig o Verliesstroomschakelaar Motage trasportbad Stabiel motere va de trasportbad Afscherme draaiede oderdele Vermijde valle flesse Lagzaam aazette Lagzaam stoppe o Tezij bij oodstop Istelle selhede i fuctie va de trasportbade die de flesse levere e afeme. Suggestie: Gebruike va ee frequetieregelaar! Toch ee omgevalle flesje? o Mechaische afschermig odig? Opeme i de stuurkrig! Resterede risico s: Werke aa de schakelkast? o Vergredelbare werk- of hoofdschakelaar. Ovoorziee risico s: o Noodstop itroducere F. Rubbe 19

20 F. Rubbe 20