Schaltschrank für Pumpensteuerung: Typen, Anschlusspläne, Überblick über beliebte Modelle

Die Wartung eines autonomen Wasserversorgungssystems umfasst die Überwachung der Pumpenausrüstung und der Funktionsfähigkeit der Kommunikationsleitungen, die Konservierung des Netzes bei längerer Abwesenheit und eine rationelle automatische Steuerung.

Die Automatisierung lässt sich leicht realisieren, indem man an einem dafür vorgesehenen Ort einen Schaltschrank für Pumpensteuerung installiert – eine kompakte Verteilungsstation, die in mehreren Modi arbeitet. Wir erklären im Detail, wie man dessen Montage und Installation fachgerecht durchführt. Wenn Sie unseren Ratschlägen folgen, können Sie den Anschluss der Geräte fachgerecht durchführen.

Wir haben die typische Ausstattung des Steuerschranks aufgeführt. Wir haben beschrieben, welche zusätzlichen Funktionen installiert und genutzt werden können. Die zur Betrachtung angebotenen Informationen haben wir mit nützlichen Abbildungen und Videos ergänzt.

Zweck und Ausstattung des Pumpensteuerschranks

Die technische Ausstattung verschiedener Modelle unterscheidet sich, da die Kontrollpunkte eine individuelle funktionale Ausrichtung haben.

Die Hersteller bieten fertige Standardschemata an, aber diese entsprechen nicht immer den spezifischen Anforderungen. Daher gibt es den Service, einen maßgeschneiderten Steuerblock anzufertigen. Zunächst werden wir die allgemeinen Punkte betrachten, die alle Modelle gemeinsam haben.

Aufgaben des Steuerschranks

Die Hauptfunktion einer jeden Verteilungsstation ist die Organisation des Betriebs der daran angeschlossenen Geräte, in diesem Fall der Pumpen. Von einer einzigen Steuerkonsole aus (was praktisch ist, wenn die Entfernung zwischen den Objekten groß ist) wird effektiv die Kontrolle über die Motoren von Drainage-, Oberflächen- und Brunnenpumpen durchgeführt.

Die Anzahl der angeschlossenen Aggregate kann variieren. Die Mindestanschlusskonfiguration besteht aus einer Brunnen- oder Tauchpumpe, die die Wasserversorgung übernimmt und das gesamte Wasserversorgungssystem (Heizung, Brandschutz) mit Wasser versorgt. Zusätzlich wird eine Drainagepumpe angeschlossen, die für das Abpumpen von Wasser in häuslichen und Notfallsituationen erforderlich ist.

Das automatische Ein- und Ausschalten der Pumpenmotoren erleichtert das Leben der Eigentümer von Privathäusern, da sie ihre Freizeit im Kreise der Familie verbringen können, anstatt manuell Schalter umzulegen.

Noch einige nützliche Funktionen, die man der Automatik „anvertrauen“ kann:

• Überwachung der Netzspannung, die für den unterbrechungsfreien Betrieb der Geräte erforderlich ist;
• Schutz der Mechanismen vor Stromausfällen und Kurzschlüssen;
• Überwachung des Wasserstands im Brunnen (oder einem anderen Behälter) und Reaktion auf Wassermangel;
• Erfassung von Drucksprüngen und Regelung optimaler Parameter (Stopp des Motors bei Erreichen eines kritischen Werts, Start bei Normalisierung der Werte);
• Fernsteuerung von Brunnenpumpen, zu denen kein direkter Zugang möglich ist;
• Lastverteilung zwischen mehreren Aggregaten oder Notzuschaltung einer Reservevariante.

Durch die zentralisierte automatische Steuerung wird der Betrieb der Pumpstationen produktiver und die Lebensdauer der elektrischen Ausrüstung nimmt deutlich zu. Moderne elektronische Systeme ermöglichen es, die Mechanismen zu programmieren und in einem praktischen Modus einzuschalten (z. B. nur tagsüber).

Abbildung des Gehäuses und Schema des Steuerschranks mit Anlass-Schutzgeräten sowie Platine für automatischen Wiederanlauf der Reservelast ohne Angabe der konkreten Modifikation (+)

Alle Fehler werden aufgezeichnet, und im Falle einer Störung wird ein Alarm ausgelöst. In materieller Hinsicht: Energieeinsparungen und folglich eine Reduzierung der Stromkosten.

Beispiel eines Blockschaltbildes der Automatisierung einer Pumpstation mit zwei angeschlossenen Pumpen (380 V) mit frequenzgeregeltem elektrischem Antrieb (+)

Kurzbeschreibung der Standardausstattung

Das Vorhandensein bestimmter Elemente hängt von der Anzahl und Kategorie der Pumpen, den begrenzten oder erweiterten technischen Möglichkeiten sowie dem Vorhandensein von Zusatzfunktionen ab.

Steuerung der Pumpe Napor 3.3: Funktionsschema des Geräts. Automatische Abschaltung und Erfassung einer Störung bei Überlast, Trockenlauf, Änderung des Wasserstands im Behälter (+)

Die Grundausstattung der meisten zum Verkauf angebotenen Modelle sieht wie folgt aus:

• Rechteckiges Metallgehäuse mit einem auf der Vorderseite angebrachten Bedienfeld. Die Gestaltung des Bedienfelds kann variieren, aber es sind auf jeden Fall Anzeigen und Tasten wie «Start» oder «Stopp» vorhanden.
• Ein (oder mehrere) Schalter, mit dem/denen die Pumpe manuell ein- und ausgeschaltet werden kann.
• Sicherungen und Schutzelemente.
• Kontrollmodul, das die Spannung der drei Phasen regelt.
• Frequenzumrichter zur Steuerung des Asynchronmotors.
• Automatischer Regulierungsblock für die planmäßige und notfallmäßige Abschaltung der Ausrüstung.
• Sensorsatz zur Anzeige von Wasserdruck und -temperatur.
• Thermorelais.
• Lampensatz – optische Signalisierung.

Die grundlegenden Funktionen des Steuerblocks hängen von mehreren Faktoren ab. Bei Vorhandensein von zwei Pumpen, einer Haupt- und einer Zusatzpumpe (Reserve), wird beispielsweise ein Programm installiert, das das abwechselnde Einschalten beider Mechanismen ermöglicht.

Bedienfeld für zwei Pumpen im Reservebetrieb. Vorteil der Intervallschaltung: gleichmäßige Lastverteilung und Verlängerung der geplanten Lebensdauer

Der Temperatursensor schützt die Anlage vor Überhitzung und Trockenlauf (diese Situation tritt häufig in Brunnen mit unzureichender Ergiebigkeit auf). Die Automatik stoppt den Betrieb der Anlage und schaltet den Motor der angeschlossenen Pumpe wieder ein, sobald die Bedingungen für die Wasserentnahme wieder günstig sind.

Die Schutzgeräte gegen Spannungsspitzen, Phasenausfall und falschen Anschluss schützen die Mechanismen und verhindern, dass sie im Notbetrieb arbeiten. Sie korrigieren die Netzparameter und schalten die Ausrüstung erst nach Angleichung der Werte automatisch zu.

Ähnlich funktioniert der Überlastschutz. Beispielsweise gibt es eine Sperre für die gleichzeitige Aktivierung zweier Pumpen, was zu unnötigen Kosten und ineffizienter Nutzung der Ausrüstung führt.

Fast alle etablierten Systeme bieten die Möglichkeit, von vollautomatischer auf manuelle Steuerung umzuschalten. Dies ist für Wartungsarbeiten, Reparaturen und den Austausch verschlissener oder durchgebrannter Teile erforderlich.

Angenommen, eine Pumpe fällt aus, dann kann sie problemlos entnommen und zur Reparatur geschickt werden, indem die Automatik abgeschaltet und die manuelle Steuerung verwendet wird.

Zusätzliche Optionen und Funktionen

Verschiedene Hersteller fügen dem Grundpaket zusätzliche Funktionen hinzu, die die Steuerungsmöglichkeiten erweitern. Beispielsweise bietet die Firma Alta Group ein AVR-System an – automatische Reservestromeinschaltung. Die Notwendigkeit dieser Funktion erklärt sich dadurch, dass der Betrieb der Pumpenstation Teil des Lebenserhaltungssystems des Hauses ist, folglich muss das Netz kontinuierlich arbeiten.

Das Funktionsprinzip des AVR ist wie folgt: Sobald die Hauptstromversorgung ausfällt, wird automatisch das Reservenetz zugeschaltet. Es bleibt in Betrieb, bis die Hauptstromquelle wieder verfügbar ist.

Beim Wiedereinschalten der Hauptstromversorgung prüft das intelligente System die Optimalität der Parameter und schaltet das Hauptnetz nur bei positiver Rückmeldung wieder zu. Ist die Testanalyse unbefriedigend, arbeitet das System weiterhin vom Reservenetz.

Niedrige Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit sind Feinde der elektronischen Innenausstattung des Schaltschranks, daher bieten die Hersteller einen zusätzlichen Wärmeschutz an. Dieser ist für nördliche Regionen und alle Gebiete relevant, in denen die Ausrüstung im Freien steht.

Der sogenannte «Wärmepaket» – dies ist eine Schicht aus Dämmmaterial, die auf der Innenseite angebracht ist. Wärmegedämmte Schaltschränke für Tauchpumpen werden in einem ziemlich breiten Temperaturbereich von -40 °C bis +55 °C betrieben.

Eine recht verbreitete Ergänzung zum Schutz von Pumpenmotoren vor Überlastung ist das Sanftanlaufsystem. Es besteht aus einer sanften, allmählich ansteigenden Spannungszufuhr, wodurch der Motor vor einem abrupten Start geschützt und langsam sowie schonend in Betrieb genommen wird.

Die moderne Dispatcherfunktion ermöglicht die Fernsteuerung von Pumpstationen. Fernwarnsysteme sind ständig mit GPRS, einem Funkmodem oder dem Internet verbunden, sodass im Notfall sofort das Blockierungssystem aktiviert wird und das Signal an ein Empfangsgerät (Telefon oder Laptop) gesendet wird.

Eine praktische Option, die das Festlegen eines bestimmten Programms ermöglicht, ist durch den Einsatz eines Controllers gegeben. Dieser kann im Automatikmodus selbstständig die Arbeit der Pumpen beeinflussen, zusätzliche Geräte anschließen und die Funktion des gesamten Systems optimieren.

Die Anzeige bedeutet, dass sich auf dem Schrankdeckel eine elektronische Tafel mit Angaben zu Spannung und Stromstärke sowie statistischen Daten befindet: Anzahl der Starts, Betriebsstunden der Motoren, Wassermenge.

Eine weitere gelungene Option, die Informationen über den Systemstillstand oder das Auftreten einer Notfallsituation liefert, ist die Installation einer optischen Signalanlage und einer Sirene. Bei Eintreten von höherer Gewalt leuchtet ein Blitzfeuer hell auf und ein spezielles akustisches Gerät gibt ein lautes, sich wiederholendes Signal ab.

Beispiele für elektronisch-technische Anschlusspläne

Die Montage der Geräte erfolgt unter Produktionsbedingungen. Dort werden auch die Schaltpläne des Pumpensteuerschranks erstellt. Am einfachsten sind die Anschlusspläne einer einzelnen Pumpe, obwohl die zusätzliche Geräteausstattung die Installation erschweren kann.

Als Beispiel nehmen wir den SchUN-0.18-15 (Firma Rubezh), der für die manuelle und automatische Steuerung der Elektroantriebe der Pumpstation ausgelegt ist. Der Steuerplan sieht wie folgt aus:

Auf dem Gehäusedeckel befinden sich Ein-/Aus-Taster, ein Schalter für die Betriebsartwahl und eine Reihe von Anzeigen, die den einwandfreien Zustand des Systems signalisieren (+).

Der Hersteller bietet 19 Grundausführungen an, die sich in der Leistung des Pumpenstation-Elektromotors unterscheiden – von 0,18 kW bis 55-110 kW.

Im Inneren des Metallgehäuses befinden sich folgende Elemente:

• automatischer Schalter;
• Schutzrelais;
• Schütz;
• Reservestromquelle;
• Controller.

Für den Anschluss ist ein Kabel mit einem Querschnitt von 0,35-0,4 mm² erforderlich.

Anschlussbeispiel des Modells SchUN-0.18-15 (für eine Drainage- oder Feuerlöschpumpe) vom Hersteller Rubezh mit einem Antrieb und einem Controller, der den Gerätebetrieb regelt (+).

Die SCHUN Grantor, die für Entwässerungsarbeiten vorgesehen sind, steuern Asynchronmotoren und haben zwei Steuerungsoptionen: manuell und automatisch. Die manuelle Regelung erfolgt über die Frontplatte des Gehäuses, die automatische erfolgt über externe Relaissignale (Elektroden- oder Schwimmerschalter).

Dreifacher Schaltplan, der die Arbeitsweise des Schranks für 1, 2 und 3 Pumpen mit Schwimmerautomatik darstellt. Bei Vorhandensein von 2 oder mehr Pumpen wird eine Lastverteilung zwischen der Betriebs- und der Reserveausrüstung vorgeschlagen.

Das Funktionsprinzip des Schaltschranks (ShUN) im automatischen Modus: Bei einem kritischen Absinken des Wasserstands in der Wasserentnahmebohrung und Auslösen des Schwimmers Nr. 1 wird der Betrieb aller Pumpen gestoppt. Bei normalem Flüssigkeitsstand löst der Schwimmer Nr. 2 aus und eine der Pumpen startet. Wenn andere Schwimmer auf höheren Ebenen auslösen, werden die restlichen Aggregate zugeschaltet.

Besonderheiten der Installation von Kontrollstationen

Alle Ausführungen des SCHUN ohne Ausnahme sind komplexe Geräte, die über das Stromnetz betrieben werden. Dies bedeutet, dass die Geräte gemäß den Anweisungen des Herstellers installiert, in Betrieb genommen, gewartet und repariert werden müssen. Die in den Anleitungen verschiedener Modelle enthaltenen Regeln können abweichen, da auch die Konstruktionen der Mechanismen und die technischen Daten unterschiedlich sind.

Elektrischer Anschlussplan des Schaltschranks für Pumpenausrüstung OWEN SCHUN 1. Dank der Verwendung der Marken-Frequenzumrichter von OWEN wird eine Energieeinsparung von 35% erreicht.

Einige allgemeine wichtige Regeln:

• Die Montage erfolgt in einem explosionsgeschützten Bereich.
• Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Raum müssen den vom Hersteller angegebenen Parametern entsprechen (z. B. Temperatur von 0°C bis +30°C).
• Der Anschluss der elektrischen Ausrüstung darf nur von einer Person mit spezieller Zulassung durchgeführt werden.
• Die Parameter des SCHUN müssen mit den Parametern aller angeschlossenen Geräte übereinstimmen.
• Die Montage erfolgt gemäß den Schaltplänen im Anhang der Anleitung.
• Der Kabelquerschnitt muss mit den in der Anleitung angegebenen Daten übereinstimmen.

Haushaltssteuerungsstationen im privaten Bereich unterliegen denselben Anforderungen wie die industriellen Kontrollpunkte. Sie müssen an einem trockenen und warmen Ort installiert werden, der für die Wartung zugänglich ist. Dies kann ein Keller, ein speziell dafür vorgesehener Raum, ein Anbau an das Haus oder ein geschützter Abstellraum sein.

Im Gegensatz zu großen Industrieschränken sind die Haushaltsmodelle kompakt und leicht, daher werden sie meist in Wandmontageausführung hergestellt.

Der Anschluss sollte erst erfolgen, nachdem die Wasserversorgungsanlage vollständig installiert, die Druckleitung verlegt, die Kabel verlegt, die Komponenten montiert und alle elektrischen Elemente isoliert wurden. Nach dem Anschluss des Schaltschranks (ShUN) sollte dessen Betrieb sowohl im manuellen als auch im automatischen Modus überprüft werden.

Technische Unterstützung und Kundendienst

Einige Hersteller von Schaltschränken behaupten, dass keine Wartung erforderlich sei. Das ist zwar richtig, jedoch ist eine regelmäßige Überprüfung der Steuereinheit durch den Betreiber notwendig. Es gibt vom Hersteller festgelegte Intervalle, die für den ordnungsgemäßen Betrieb aller Geräte unbedingt eingehalten werden müssen.

Vor der Inspektion oder dem Austausch von Teilen muss die Spannung abgeschaltet und die Anlage gegen Wiedereinschalten gesichert werden. Die Zuverlässigkeit der Verbindungen kann selbst überprüft werden. Eine Liste potenzieller Störungen sowie mögliche Abhilfemaßnahmen wird in der Regel ebenfalls vom Hersteller angegeben.

Schaltschrank zur Steuerung von Brunnen- oder Tauchpumpen mit Frequenzumrichter für den Einsatz in gewerblichen Heizhäusern, kommunalen Einrichtungen oder Privathäusern, hergestellt nach individueller technischer Spezifikation.

Zum Beispiel ein einfacher Fehler: Die Leuchte, die den Anschluss des Systems an das Stromkabel signalisiert, leuchtet nicht. Es gibt drei mögliche Ursachen: Die Netzspannung fehlt, der Leistungsschalter ist defekt oder die Lampe ist durchgebrannt. Dementsprechend besteht die Lösung des Problems in der Zufuhr von Spannung, dem Austausch des Schalters oder der Lampe.

Wenn eine Störung auftritt, die nicht selbst behoben werden kann, muss ein Servicetechniker hinzugezogen werden.

Kurzer Überblick über beliebte Modelle

Obwohl die Möglichkeit besteht, Pumpensteuerschränke nach Maß anzufertigen, bieten viele Unternehmen auch Standardmodelle an. Diese werden basierend auf der Kundennachfrage montiert. Nachfolgend finden Sie eine kurze Beschreibung von Schränken, die auf den offiziellen Websites der Unternehmen oder in Online-Shops erworben oder bestellt werden können.

Pumpensteuerschrank Grundfos Control MP204

Die Schaltschränke Grundfos Control MP204 sind für den automatischen Betrieb und den Schutz einer einzelnen Pumpe ausgelegt.

Die Parameter im Grundfos Control MP204 können manuell und automatisch eingestellt werden, wobei zwei Schwellwerte vorhanden sind: der erste für eine Warnung, der zweite für eine Abschaltung im Störungsfall. Das Abschaltprotokoll mit den Auslösegründen wird im Speicher abgelegt.

Technische Daten:

• Spannung: 380 V, 50 Hz
• Motorleistung der angeschlossenen Geräte: 1,1 bis 110 kW
• Temperaturbereich: -30 °C bis +40 °C
• Schutzart: IP54

Ein Vorteil ist die Möglichkeit der Datenübertragung über CIU und der Parametrierung über Grundfos GO.

Pumpensteuersystem von NPO Stoik

Die Steuerstationen für Pumpenaggregate (SUN) des Unternehmens NPO STOIK. Sie sind für die automatische Steuerung von Tauchwasser- und Drainagepumpen ausgelegt und können 1 bis 8 Anschlüsse versorgen.

Ausführungsbeispiel einer SUN mit 30 kW in einem metallischen Wandgehäuse mit Sanftanlaufgerät Aucom und Frequenzumrichter Delta

Technische Daten:

• Spannung: 380 V, 50 Hz
• Motorleistung der angeschlossenen Geräte – von 0,75 bis 220 kW
• Temperaturbereich – von -10 °C bis +35 °C
• Schutzart: IP54

Zu den Grundfunktionen gehört das automatische Einschalten der Belüftung, wenn die Temperatur im Schrank über die Norm steigt.

Schaltschränke der Marke Grantor

Mehrfunktionsschränke der Marke Grantor sind für die Wartung von Umwälz- und Entwässerungssystemen vorgesehen.

Mögliche Betriebsmodi: Zirkulation und Entwässerung über analogen Sensor oder über Druckschalter. Zwei Algorithmus-Varianten erlauben das gemeinsame oder abwechselnde Einschalten der Pumpen.

Technische Daten:

• Spannung – 1x220 V oder 3x380 V, 50 Hz
• Motorleistung der angeschlossenen Geräte – bis zu 7,5 kW pro Motor
• Temperaturbereich – von 0 °C bis +40 °C
• Schutzart: IP65

Im Falle einer Störung und des Ausfalls des Pumpenmotors (aufgrund von Kurzschluss, Überlastung, Überhitzung) erfolgt eine automatische Abschaltung der Anlage und die Zuschaltung einer Reserveeinheit.

Schaltschränke Wilo SK

Die Serien SK-712, SK-FC, SK-FFS von Wilo sind zur Steuerung mehrerer Pumpen – von 1 bis 6 Stück – ausgelegt.

Mehrere automatische Schaltungen beim Wilo SK-712 Schrank vereinfachen den Betrieb der Pumpstationen erheblich.

Technische Daten:

• Spannung – 380 V, 50 Hz
• Motorleistung der angeschlossenen Geräte – von 0,37 bis 450 kW
• Temperaturbereich – von +1 °C bis +40 °C
• Schutzart: IP54

Während des Betriebs werden alle Prozessparameter auf dem Display angezeigt. Bei einer Störung wird ein Fehlercode angezeigt.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Weitere Informationen zur Funktionsweise von Pumpenschaltschränken finden Sie in den folgenden Videos.

Wie Sie eine einfache SUN selbst bauen:

Beispiel für den Betrieb einer typischen SUN auf einem Prüfstand:

Der Einsatz von Pumpenschaltschränken ermöglicht eine effiziente Nutzung der Ressourcen von Brunnen- oder Drainageanlagen und spart Energie. Wenn Sie die technischen Daten Ihrer Pumpstation kennen, können Sie ein Basismodell der SUN erwerben oder eine individuelle Bestellung aufgeben.

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