Die Beschädigung des Motors wird hauptsächlich durch Überhitzung des Wicklungswiderstands oder durch eine verminderte Isolationsleistung verursacht. Die Wicklungsüberhitzung entsteht oft durch einen zu hohen Stromfluss. Es gibt im Wesentlichen zwei Arten von Schutzvorrichtungen für Elektromotoren: Strom- und Temperaturüberwachung.
Elektrische Motorschutzgeräte mit Stromerkennung
Das thermische Relais nutzt den negativen Laststrom, der durch ein kalibriertes Widerstandselement fließt, um das Bimetall-Thermoelement zu erhitzen. Dadurch verbiegt sich das Thermoelement und die Relaiskontakte sprechen an, bevor die Motorwicklung durchbrennt. Seine Ansprechcharakteristik entspricht nahezu der zulässigen Überlastkennlinie der Motorwicklung. Obwohl die Ansprechzeitgenauigkeit des thermischen Relais im Allgemeinen nicht sehr hoch ist, schützt es den Motor wirksam vor Überlastung. Durch kontinuierliche Verbesserung und Designoptimierung bietet es neben der Temperaturkompensation auch weitere Funktionen wie Phasenausfallschutz und Lastunsymmetrieschutz.
Der Leistungsschalter mit thermomagnetischer Auslösung dient dem Überlastschutz. Aufbau und Funktionsprinzip entsprechen denen eines thermischen Relais. Nach dem Biegen des Bimetall-Thermoelements treffen einige Bimetallimpulse direkt auf den Auslösemechanismus, andere schließen die Kontakte, wodurch der Leistungsschalter auslöst. Die elektromagnetische Spule hat einen hohen Einstellwert und spricht nur bei einem Kurzschluss an. Dank seiner einfachen Bauweise, der geringen Größe, des niedrigen Preises, der den aktuellen Normen entsprechenden Auslösecharakteristik und des zuverlässigen Schutzes findet er weiterhin breite Anwendung, insbesondere bei Leistungsschaltern mit geringer Nennleistung.
Das elektronische Überstromrelais erfasst das Fehlerstromsignal über die Stromwandler in jeder Phase und leitet nach der elektronischen Verarbeitung die entsprechende Aktion ein. Die elektronische Schaltung ist flexibel anpassbar und bietet vielfältige Aktionsmöglichkeiten, um den Schutz verschiedener Motortypen zu gewährleisten.
Das Halbleiterrelais ist ein mikroprozessorgesteuertes Bauteil, das auf einem einfachen elektronischen Bauteil basiert und die Relaisfunktion übernimmt. Kosten und Preis variieren je nach Funktionsumfang, und die komplexesten Relais eignen sich nur für größere, teurere Motoren oder für wichtige Anwendungen.
• Die elektrischen Motorschutzgeräte mit elektronischer Auslösung sind nach dem gleichen Funktionsprinzip wie elektronische Überstromrelais oder Halbleiterrelais ausgelegt.
Der Hauptstromkreis des Sanftanlaufgeräts verwendet Thyristoren. Die Schutzeinrichtung, die dessen Unterbrechung oder Zuschaltung steuert, ist in der Regel als Fehlererkennungsmodul integriert. Dieses Modul erkennt vor und nach dem Motorstart Störungen wie Phasenausfall, Überhitzung, Kurzschluss, Leckstrom und unsymmetrische Last und gibt entsprechende Handlungsanweisungen aus. Das Gerät zeichnet sich durch seinen einfachen Systemaufbau aus, kann mit einem Mikrocontroller realisiert werden und eignet sich für industrielle Anwendungen.
Elektrische Motorschutzgeräte mit Temperaturüberwachung
Das Bimetall-Temperaturrelais ist direkt in die Motorwicklung integriert. Bei Überlastung des Motors und Annäherung der Wicklungstemperatur an den Grenzwert erhitzt sich das Bimetallblech mit einem Kontakt und verbiegt sich, wodurch die Kontakte öffnen und den Stromkreis unterbrechen.
Der Thermoschutzschalter ist ein thermisches dynamisches Überlastschutzrelais, das am Motorgehäuse angebracht wird. Im Gegensatz zu Temperaturrelais dient hier eine schalenförmige Bimetallplatte mit zwei Kontakten als Brücke im Motorstromkreis. Der durchfließende Überlaststrom führt zur Erwärmung der Platte, und die Motortemperatur trägt ebenfalls zu deren Temperaturanstieg bei. Sobald ein bestimmter Wert erreicht ist, federt die Bimetallplatte schlagartig zurück, die Kontakte werden getrennt und der Motorstrom unterbrochen. Der Thermoschutzschalter eignet sich zum Schutz kleiner Drehstrommotoren vor Überhitzung, Überlastung und Phasenausfall.
• Die Temperatur der Statorwicklungen des Motors wird überwacht, indem in jeder Phasenwicklung 1-2 Detektionsspulen eingebettet sind und die Temperatur mit einem automatischen Ausgleichsthermometer überwacht wird.
Das Thermistor-Temperaturrelais ist direkt in die Motorwicklung integriert. Sobald die vorgegebene Temperatur überschritten wird, steigt sein Widerstandswert sprunghaft um das 10- bis 1000-Fache an. Im Betrieb ist es mit einer elektronischen Schaltung zur Erkennung ausgestattet, woraufhin das Relais angesteuert wird.
Veröffentlichungsdatum: 28. April 2025