Elektronische Thermorelais zum Motorüberlastschutz

Wozu dienen Thermorelais?

Thermorelais dienen dem Schutz von Elektromotoren vor Überlastung. Da Überhitzung eine Folge von Überstrom ist, schützt ein solches Relais den Motor vor Überstrom als solchen und vor Überhitzung. Das heißt, die Verwendung eines Thermorelais wird in Situationen empfohlen, in denen die Ströme im Versorgungsnetz und dementsprechend in der versorgten Last aus irgendeinem Grund den zulässigen Nennwert um das 1,11- bis 7-fache überschreiten können, und dann wird die Relaiseinstellung dies tun verhindern Sie die Zerstörung der Ausrüstung.

Wenn das Gerät für präzises und verantwortungsvolles Arbeiten verantwortlich ist, muss es vor Überhitzung geschützt werden, da es sonst zu Schäden kommt. Tatsächlich vergleicht das Thermorelais den Effektivwert des fließenden Stroms mit der Einstellung und schützt das Gerät, wenn die Einstellung überschritten wird. Nach einer genau definierten Zeitspanne wird der Lastkreis geöffnet und das Gerät wird gerettet.

Die Stromkreise werden durch Schütze geschaltet und dann steuert das Thermorelais nur die Versorgung der Schütze und eine hohe Stromstabilität ist vom Relais selbst nicht erforderlich. Das Relais in Form einer Hilfseinheit ist mit dem Schütz verbunden und das Leistungsschütz selbst schaltet die Last.

Relais verfügen normalerweise über normalerweise offene und normalerweise geschlossene Kontakte, wobei ersterer beispielsweise für die Stromversorgung der Signallampe und letzterer für die Stromversorgung des Schützes verantwortlich ist.

Wenn die Temperatur der elektrischen Ausrüstung innerhalb der festgelegten zulässigen Grenzen liegt, hält das Thermorelais den Stromkreis geschlossen und schaltet sich bei Überschreitung nach einer bestimmten Zeit und je höher das Verhältnis des Überlaststroms zu ab Je höher der Nennwert, desto schneller wird das Relais ausgelöst, denn je höher der Strom, desto schneller erwärmt sich der Draht und eine Überhitzung eines Teils der geschützten Ausrüstung darf nicht zugelassen werden.

Parameter des Thermorelais

Bei hohen Überlastwerten (mehrmals), die für einen Kurzschluss charakteristisch sind, erfolgt die Ausschaltung durch einen Leistungsschalter mit elektromagnetischem Auslöser oder eine Sicherung. Im Allgemeinen können die Ursachen einer Überlastung unterschiedlich sein, beispielsweise ein regelmäßiger harter Start eines Elektromotors oder häufige Ein-Aus-Betätigungen. Dann ist der Auslöser falsch.

Um Fehlalarme auszuschließen, wird die Einstellung ohne Reserven eingestellt, der Unterschied besteht nur in den Klassen der Relais selbst von 5 bis 40, die die Reaktionszeit angeben: Klasse 5 – 3 Sekunden bei zehnfacher Überlastung, Klasse 10 – 6 Sekunden bei a zehnfache Überlast usw., ermittelt bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C, bei symmetrischem Drehstrombetrieb, für Überlastung im kalten Zustand. Die Einstellung zeigt den Überlaststrom und die Klasse zeigt die maximale Auslösezeit in Sekunden an.

Ein wichtiges Merkmal des Thermorelais sind die Grenzwerte mehrerer Langzeitüberlastungen – etwa eine Stunde. Dies ist die Bedingung, unter der das Relais garantiert funktioniert oder nicht funktioniert. Wenn der Schwellenwert also auf 1,14 ± 0,06 eingestellt ist, funktioniert das Relais bei 1,2 garantiert und bei 1,06 funktioniert es definitiv nicht.

Dieser Parameter ist äußerst wichtig, er bestimmt die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Schutzes und hilft auch, Fehlalarme zu verhindern. Die hochwertigsten Relais sind temperaturkompensiert, um einen konstanten Betrieb bei allen Umgebungstemperaturen zu gewährleisten.

Entsprechend den Eigenschaften des zu schützenden Betriebsmittels wird auch die Ansprechzeit des Thermorelais unter Berücksichtigung der zulässigen Überlastgeschwindigkeit gewählt. Große Vielfache – bis zum Zehnfachen – erfordern einen gründlicheren Ansatz. Beispielsweise gilt die Klasse 10 als universell und eignet sich für leicht anlaufende Elektromotoren.

Für schwere Anläufe sind Klasse 20, Klasse 30 oder Klasse 40 besser geeignet. Klasse 5 – wenn eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, beispielsweise wenn die Last eine geringe Trägheit aufweist.In der Regel geben Hersteller von Thermorelais in der Begleitdokumentation die am besten geeigneten Geräte an, für die die Klasse dieser Schutzeigenschaft derzeit die beste ist.

Wichtig hierbei ist die tatsächliche Relaisbetätigungszeit, diese muss mit der Normabhängigkeit übereinstimmen. Die besten Thermorelais mit einer 3- bis 7,2-fachen Überlastung haben eine maximale Auslösezeitabweichung vom Standard von nicht mehr als 20 % nach unten und oben. Bei einer Temperaturerhöhung, beispielsweise durch Vorheizen mit Nennstrom, ist die Abschaltzeit 2,5 bis 4 mal kürzer als im Standard bei 20 °C.

Nachteile einfacher Thermorelais

Dreiphasige Thermorelais sind vielseitiger, sie überwachen Ströme in allen drei Phasen und sind für einphasige Stromkreise für Wechsel- und Gleichstrom anwendbar.

Aber wenn die Phasen stark asymmetrisch belastet werden? Dann steigt die Temperatur in einer der Phasen schneller an und das Gerät überhitzt gefährlich, da der Effektivwert des Stroms der drei Phasen keine Gefahrenerkennung zulässt. Infolgedessen sind die Auslösezeit und der kritische Strom der Einstellung des Thermorelais tatsächlich niedriger als in der tatsächlichen Situation.

Um das Problem schneller zu lösen, ist ein moderneres Thermorelais mit integriertem Schutz gegen Phasenstromasymmetrie erforderlich. Bei solchen Relais ändern sich im Falle einer Unsymmetrie oder eines Phasenausfalls die Reaktionszeit und der Strom entsprechend und der Schutz bleibt zuverlässig.

Thermorelais werden üblicherweise auf Basis von Bimetall-Trennschaltern hergestellt. Bei Erwärmung durch Strom biegt sich die Platte und aktiviert den Abschaltmechanismus, das Relais wird aktiviert – es schaltet in den „Aus“-Zustand.Wenn die Platte abkühlt, kehrt der Mechanismus in seinen ursprünglichen „Ein“-Zustand zurück. Der einfache Aufbau herkömmlicher Relais besticht durch geringe Kosten und gute Geräuschdämmung. Für dünnere Geräte sind jedoch genauere Thermorelais – elektronische – erforderlich.

Elektronische Thermorelais

Elektronische nichtflüchtige Thermorelais wie die Serien 3RB20 und 3RB21 von Siemens sind mit eingebauten Messsystemen für Ströme bis 630 A ausgestattet. Diese Relais sind stromunabhängig und können Lasten in jedem Modus, auch bei schweren Lasten, schützen beginnend und mit offenen oder unausgeglichenen Phasen.

Im Falle einer Stromüberlastung, einer Phasenunterbrechung oder einer Unsymmetrie steigt der Strom, beispielsweise im Motor, und liegt über dem eingestellten Wert. Ein integrierter Stromwandler erfasst den Strom, die Elektronik verarbeitet den aktuell gemessenen Wert und übermittelt bei Überschreitung des eingestellten Wertes einen Auslöseimpuls an den Leistungsschalter, der durch Öffnen des externen Schützes die Last abschaltet. Das Relais selbst ist am Schütz montiert. Die Auslösezeit hängt eng mit dem Verhältnis des Auslösestroms zum Einstellstrom zusammen.

Das elektronische Thermorelais 3RB21 von Siemens schützt nicht nur vor Überhitzung aufgrund von Phasenasymmetrie, Überstrom oder Phasenausfall, sondern verfügt auch über eine interne Erdschlusserkennung (außer bei Stern-Dreieck-Kombinationen). So werden beispielsweise unvollständige Erdschlüsse aufgrund von Isolationsschäden oder Feuchtigkeit sofort erkannt und der Laststromkreis geöffnet.

Wenn das Relais aktiviert ist, leuchtet die Anzeige auf und signalisiert den Auslösezustand.Automatischer Reset oder manueller Reset ist möglich. Nach einer eingestellten Zeit erfolgt ein automatischer Reset. Danach schließt das Relais das Schütz wieder.