Arbeitsprinzip des thermischen Motorschutzrelais

Leitungsschutzschalter / LS-Schalter (Sicherung) - Funktion und Aufbau (Juli 2019).

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Anonim

Funktionsprinzip

Thermische Motorschutzrelais enthalten drei Bimetallstreifen zusammen mit einem Auslösemechanismus in einem Gehäuse aus isolierendem Material. Die Bimetallstreifen werden durch den Motorstrom erwärmt, wodurch sie sich biegen und den Auslösemechanismus nach einer bestimmten Bewegung aktivieren, die von der Stromeinstellung des Relais abhängt.

Arbeitsprinzip des thermischen Motorschutzrelais (Bildnachweis: andrem.pl)

Der Auslösemechanismus betätigt einen Hilfsschalter, der den Spulenkreis des Motorschützes unterbricht ( Bild 1 ). Eine Schaltstellungsanzeige signalisiert den Zustand " ausgelöst ".

Bild 1 - Funktionsprinzip eines dreipolig thermisch verzögerten Bimetall-Motorschutzrelais mit Temperaturkompensation

A = Indirekt beheizte Bimetallstreifen
B = Trip slide
C = Auslösehebel
D = Kontakthebel
E = Ausgleichs-Bimetallstreifen

Die Bimetallstreifen können direkt oder indirekt erhitzt sein. Im ersten Fall fließt der Strom direkt durch das Bimetall, im zweiten Fall durch eine isolierte Heizwicklung um das Band. Die Isolierung verursacht eine gewisse Verzögerung des Wärmeflusses, so dass die Trägheit von indirekt beheizten thermischen Relais bei höheren Strömen größer ist als bei ihren direkt beheizten Gegenstücken. Oft sind beide Prinzipien kombiniert.

Für Motornennströme über ca. 100 A wird der Motorstrom über Stromwandler geführt . Das thermische Überlastrelais wird dann durch den Sekundärstrom des Stromwandlers erwärmt.

Dies bedeutet zum einen, dass die Verlustleistung reduziert wird und zum anderen die Kurzschlussfestigkeit erhöht wird.

Der Auslösestrom von Bimetallrelais kann durch Verschieben des Auslösemechanismus relativ zu den Bimetallstreifen in einer Stromskala eingestellt werden, so dass die Schutzkennlinie im Dauerbetriebsbereich dem Schutzobjekt angepasst werden kann.

Das einfache, wirtschaftliche Design kann nur die transiente thermische Eigenschaft des Motors annähern.

Zum Starten mit anschließendem Dauerbetrieb bietet das thermische Motorschutzrelais einen perfekten Motorschutz. Bei häufigen Anläufen im intermittierenden Betrieb führt die im Vergleich zum Motor deutlich geringere Heizzeitkonstante der Bimetallstreifen zu einer frühzeitigen Auslösung, bei der die Wärmekapazität des Motors nicht ausgenutzt wird.

Die Kühlzeitkonstante von thermischen Relais ist kürzer als die von normalen Motoren. Dies trägt auch zu einer zunehmenden Differenz zwischen der tatsächlichen Temperatur des Motors und derjenigen bei, die durch das thermische Relais im intermittierenden Betrieb simuliert wird.

Aus diesen Gründen ist der Schutz von Motoren im intermittierenden Betrieb nicht ausreichend .

Temperaturkompensation

Das Funktionsprinzip der thermischen Motorschutzrelais basiert auf dem Temperaturanstieg . Daher beeinflusst die Umgebungstemperatur des Geräts die Auslösevorgaben.

Da sich der Aufstellungsort und damit die Umgebungstemperatur des zu schützenden Motors in der Regel von der der Schutzeinrichtung unterscheidet, ist es ein Industriestandard, dass die Auslösecharakteristik eines Bimetallrelais temperaturkompensiert, dh weitgehend unabhängig von seiner Umgebungstemperatur ist ( siehe Abbildung 2 unten).

Abbildung 2 - Auslösetoleranzen für temperaturkompensierte Überlastrelais für den Motorschutz gemäß IEC 60947-4-1

I = Überlast als ein Vielfaches des eingestellten Stroms
δ = Umgebungstemperatur

- Grenzwerte nach IEC 60947-4-1

Dies wird mit einem Kompensations-Bimetallstreifen erreicht, der die relative Position des Auslösemechanismus unabhängig von der Temperatur macht.

Empfindlichkeit gegenüber Phasenausfall

Die Auslösecharakteristik dreipoliger Motorschutzrelais gilt unter der Voraussetzung, dass alle drei Bimetallstreifen gleichzeitig mit dem gleichen Strom belastet werden.

Wenn bei Unterbrechung eines Polleiters nur zwei Bimetallstreifen erwärmt werden, müssen diese beiden Streifen allein die Kraft erzeugen, die zur Betätigung des Auslösemechanismus erforderlich ist. Dies erfordert einen höheren Strom oder führt zu einer längeren Auslösezeit ( Kennlinie c in der Abbildung unten ).

Typische Auslösecharakteristik eines Motorschutzrelais

I e = Nennstrom, der auf der Skala eingestellt ist
t = Auslösezeit

Aus einem kalten Zustand:
a = 3-polige Last, symmetrisch
b = 2-polige Last mit Differentialauslösung
c = 2-polige Last ohne Differentialauslösung

Aus dem warmen Zustand:
d = 3-polige Last, symmetrisch

Wenn größere Motoren (≥ 10 kW) längere Zeit diesen höheren Strömen ausgesetzt sind, ist mit Schäden zu rechnen.

Um auch bei Asymmetrie der Versorgungsspannung und Phasenausfall den thermischen Überlastschutz des Motors sicherzustellen, verfügen hochwertige Motorschutzrelais über Mechanismen mit Phasenausfallempfindlichkeit (differential release).

Ressource // Niederspannungsschaltgeräte - Rockwell

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