Thermorelais: Funktionsprinzip, Typen, Anschlussplan + Einstellung und Kennzeichnung

Die Haltbarkeit und Betriebssicherheit einer Anlage mit Elektromotor hängt von verschiedenen Faktoren ab. Allerdings beeinträchtigen Stromüberlastungen die Lebensdauer des Motors erheblich.Um sie zu warnen, ist ein Thermorelais angeschlossen, das das Hauptarbeitselement der elektrischen Maschine schützt.

Wir verraten Ihnen, wie Sie ein Gerät auswählen, das drohende Notfallsituationen bei Überschreitung der maximal zulässigen Stromwerte vorhersagt. Der von uns vorgestellte Artikel beschreibt das Funktionsprinzip, stellt Sorten und ihre Eigenschaften vor. Es werden Ratschläge zum Anschluss und zur richtigen Konfiguration gegeben.

Warum werden Schutzvorrichtungen benötigt?

Auch bei ordnungsgemäßer Auslegung und Verwendung des Elektroantriebs ohne Verstoß gegen die grundlegenden Betriebsregeln besteht immer die Möglichkeit von Fehlfunktionen.

Zu den Notbetriebsarten zählen einphasige und mehrphasige Kurzschlüsse, thermische Überlastungen elektrischer Geräte, Blockieren des Rotors und Zerstörung der Lagereinheit, Phasenausfall.

Bei hoher Belastung verbraucht ein Elektromotor enorm viel Strom. Und wenn die Nennspannung regelmäßig überschritten wird, heizt sich das Gerät stark auf.

Dadurch verschleißt die Isolierung schnell, was zu einer deutlichen Verkürzung der Lebensdauer elektromechanischer Anlagen führt. Um solche Situationen zu vermeiden, wird ein Thermoschutzrelais an den Stromkreis angeschlossen. Ihre Hauptfunktion besteht darin, den normalen Betrieb der Verbraucher sicherzustellen.

Sie schalten den Motor mit einer gewissen Zeitverzögerung, teilweise sogar sofort, ab, um eine Zerstörung der Isolierung oder eine Beschädigung einzelner Teile der Elektroinstallation zu verhindern.

Das Stromrelais schützt den Elektromotor ständig vor Phasenausfall und technologischen Überlastungen sowie vor Rotorbremsung. Dies sind die Hauptgründe, warum Notsituationen auftreten

Um eine Verringerung des Isolationswiderstands zu verhindern, werden Schutzabschaltgeräte eingesetzt. Soll jedoch ein Kühlausfall verhindert werden, werden spezielle Geräte mit eingebautem Wärmeschutz angeschlossen.

Aufbau und Funktionsprinzip des TR

Strukturell ist ein elektrothermisches Standardrelais ein kleines Gerät, das aus einer empfindlichen Bimetallplatte, einer Heizspule, einem Hebel-Feder-System und elektrischen Kontakten besteht.

Eine Bimetallplatte besteht aus zwei unterschiedlichen Metallen, meist Invar und Chrom-Nickel-Stahl, die durch einen Schweißprozess fest miteinander verbunden werden. Ein Metall hat einen höheren Temperaturausdehnungskoeffizienten als ein anderes, daher erwärmen sie sich unterschiedlich schnell.

Bei einer Stromüberlastung biegt sich der nicht fixierte Teil der Platte in Richtung des Materials mit einem geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten. Dadurch wird eine Kraft auf das Kontaktsystem im Schutzgerät ausgeübt und die Abschaltung der elektrischen Anlage bei Überhitzung aktiviert.

Die meisten Modelle mechanischer Thermorelais verfügen über zwei Kontaktgruppen. Ein Paar ist normalerweise offen, das andere ist dauerhaft geschlossen. Beim Auslösen der Schutzeinrichtung ändert sich der Zustand der Kontakte. Die ersten schließen sich und die zweiten öffnen sich.

Elektronische TRs verwenden spezielle Sensoren und empfindliche Sonden, die auf erhöhten Strom reagieren.Der Mikroprozessor solcher Schutzgeräte ist mit Parametern programmiert, die Situationen bestimmen, in denen ein Abschalten der Stromversorgung erforderlich ist

Der Strom wird von einem integrierten Transformator erfasst, woraufhin die Elektronik die empfangenen Daten verarbeitet. Ist der aktuelle Wert aktuell größer als die Einstellung, wird der Impuls sofort direkt an den Schalter weitergeleitet.

Durch Öffnen des externen Schützes blockiert das Relais mit elektronischem Mechanismus die Last. Selbst Thermorelais für Elektromotor am Schütz montiert.

Die Erwärmung des Bimetallstreifens kann direkt erfolgen – durch den Einfluss des Spitzenlaststroms auf den Metallstreifen oder indirekt über ein separates Thermoelement. Oftmals werden diese Prinzipien in einem Wärmeschutzgerät kombiniert. Bei kombinierter Heizung weist das Gerät bessere Leistungseigenschaften auf.

Nach dem Abkühlen kehrt die Platte in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Schaltkontakte schließen automatisch oder Sie müssen sie in einen geschlossenen Zustand zwingen

Grundlegende Eigenschaften eines Stromrelais

Das Hauptmerkmal eines Thermoschutzschalters ist die ausgeprägte Abhängigkeit der Ansprechzeit vom durch ihn fließenden Strom – je größer der Wert, desto schneller arbeitet er. Dies weist auf eine gewisse Trägheit des Relaiselements hin.

Gezielte Bewegung von Ladungsträgerteilchen durch jedes elektrische Gerät, Umwälzpumpe und ein Elektroboiler, der Wärme erzeugt. Bei Nennstrom geht die zulässige Dauer gegen Unendlich.

Und bei Werten über den Nennwerten steigt die Temperatur im Gerät, was zu einem vorzeitigen Verschleiß der Isolierung führt.

Ein unterbrochener Stromkreis blockiert sofort weitere Temperaturerhöhungen.Dadurch kann eine Überhitzung des Motors und ein Notausfall der Elektroinstallation verhindert werden.

Die Nennlast des Motors selbst ist ausschlaggebend für die Wahl des Gerätes. Ein Indikator im Bereich von 1,2-1,3 zeigt einen erfolgreichen Betrieb bei einer Stromüberlastung von 30 % über einen Zeitraum von 1200 Sekunden an.

Die Dauer der Überlastung kann sich negativ auf den Zustand elektrischer Geräte auswirken – bei einer kurzzeitigen Einwirkung von 5-10 Minuten erwärmt sich nur die Motorwicklung, die eine geringe Masse aufweist. Und wenn es länger anhält, erhitzt sich der gesamte Motor, was zu schweren Schäden führen kann. Oder es kann sogar notwendig sein, ausgebrannte Geräte durch neue zu ersetzen.

Um das Objekt bestmöglich vor Überlastung zu schützen, sollten Sie speziell dafür ein Thermoschutzrelais verwenden, dessen Ansprechzeit den maximal zulässigen Überlastungswerten des jeweiligen Elektromotors entspricht.

In der Praxis sammeln Spannungssteuerrelais für jeden Motortyp ist unpraktisch. Ein Relaiselement dient zum Schutz von Motoren unterschiedlicher Bauart. Gleichzeitig ist es nicht möglich, einen zuverlässigen Schutz über das gesamte durch die Mindest- und Höchstlast begrenzte Betriebsintervall zu gewährleisten.

Ein Anstieg der Stromindikatoren führt nicht sofort zu einem gefährlichen Notfallzustand der Anlage. Es wird einige Zeit dauern, bis Rotor und Stator ihre maximale Temperatur erreichen.

Daher ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Schutzeinrichtung auf jede noch so geringe Stromerhöhung reagiert. Das Relais sollte den Elektromotor nur dann abschalten, wenn die Gefahr eines schnellen Verschleißes der Isolierschicht besteht.

Arten von Thermoschutzrelais

Es gibt verschiedene Arten von Relais zum Schutz von Elektromotoren vor Phasenausfall und Stromüberlastungen. Sie alle unterscheiden sich in den Konstruktionsmerkmalen, der Art der verwendeten MP und ihrer Verwendung in verschiedenen Motoren.

TRP. Einpoliges Schaltgerät mit kombiniertem Heizsystem. Entwickelt, um asynchrone Drehstrommotoren vor Stromüberlastungen zu schützen. TRP wird in Gleichstromnetzen eingesetzt, deren Grundspannung unter normalen Betriebsbedingungen nicht mehr als 440 V beträgt. Es ist resistent gegen Vibrationen und Stöße.

RTL. Sorgen Sie in folgenden Fällen für Motorschutz:

• wenn eine der drei Phasen ausfällt;
• Asymmetrie von Strömen und Überlastungen;
• verzögerter Start;
• Blockieren des Stellantriebs.

Sie können mit KRL-Klemmen getrennt von Magnetstartern installiert oder direkt auf dem PML montiert werden. Montage auf Normschienen, Schutzart IP20.

PTT. Sie schützen asynchrone Drehstrommaschinen mit Käfigläufer vor verzögertem Anlauf des Mechanismus, längerer Überlastung und Asymmetrie, also Phasenungleichgewicht.

RTTs können als Komponenten in verschiedenen Steuerkreisen für elektrische Antriebe sowie zur Integration in Starter der PMA-Serie verwendet werden

TRN. Zweiphasenschalter, die den Start einer elektrischen Anlage und die Betriebsart des Motors steuern. Sie sind praktisch unabhängig von der Umgebungstemperatur und verfügen lediglich über ein System zur manuellen Rückführung der Kontakte in ihren Ausgangszustand. Sie können in Gleichstromnetzen eingesetzt werden.

RTI. Elektrische Schaltgeräte mit konstantem, wenn auch geringem Stromverbrauch. Auf Schütze der KMI-Serie montiert. Zusammenarbeit mit Sicherungen/automatische Schalter.

Halbleiter-Stromrelais. Es handelt sich um kleine dreiphasige elektronische Geräte ohne bewegliche Teile.

Sie arbeiten nach dem Prinzip der Berechnung der Durchschnittswerte der Motortemperaturen und überwachen zu diesem Zweck ständig den Betriebs- und Anlaufstrom. Sie sind unempfindlich gegenüber Veränderungen in der Umgebung und werden daher in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt.

RTK. Startschalter zur Temperaturregelung in Elektrogehäusen. Sie werden in Automatisierungsschaltungen eingesetzt, in denen Thermorelais als Komponenten dienen.

Um einen zuverlässigen Betrieb elektrischer Geräte zu gewährleisten, muss das Relaiselement Eigenschaften wie Empfindlichkeit und Geschwindigkeit sowie Selektivität aufweisen

Es ist wichtig zu bedenken, dass keines der oben besprochenen Geräte zum Schutz von Stromkreisen vor Kurzschlüssen geeignet ist.

Wärmeschutzvorrichtungen verhindern nur Notfälle, die bei abnormalem Betrieb des Mechanismus oder bei Überlastung auftreten.

Elektrische Geräte können durchbrennen, noch bevor das Relais zu arbeiten beginnt. Für einen umfassenden Schutz müssen sie durch Sicherungen oder Kompaktleistungsschalter in Modulbauweise ergänzt werden.

Anschluss, Justierung und Markierung

Das Überlastschaltgerät unterbricht im Gegensatz zu einem elektrischen Schutzschalter den Stromkreis nicht direkt, sondern sendet lediglich ein Signal zur vorübergehenden Abschaltung der Anlage im Notbetrieb. Sein normalerweise geschalteter Kontakt fungiert als „Stopp“-Taste des Schützes und ist in einer Reihenschaltung geschaltet.

Geräteanschlussplan

Bei der Relaiskonstruktion ist es nicht erforderlich, bei erfolgreicher Betätigung unbedingt alle Funktionen der Leistungskontakte zu wiederholen, da diese direkt mit dem MP verbunden sind. Dieses Design ermöglicht erhebliche Materialeinsparungen für Leistungskontakte. Es ist viel einfacher, einen kleinen Strom in den Steuerkreis einzuschalten, als drei Phasen sofort mit einem großen Strom zu trennen.

In vielen Schemata zum Anschluss eines Thermorelais an ein Objekt wird ein dauerhaft geschlossener Kontakt verwendet. Es ist in Reihe mit der „Stopp“-Taste des Bedienfelds geschaltet und wird als NC (normalerweise geschlossen) oder NC (normal angeschlossen) bezeichnet.

Ein offener Kontakt mit einem solchen Schema kann verwendet werden, um den Betrieb des Wärmeschutzes einzuleiten. Anschlusspläne für Elektromotoren, bei denen ein Thermoschutzrelais angeschlossen ist, können je nach Vorhandensein zusätzlicher Geräte oder technischer Merkmale erheblich variieren.

In einer einfachen Standardschaltung wird der TP an den Ausgang eines Niederspannungsanlassers eines Elektromotors angeschlossen. Zusätzliche Kontakte des Geräts müssen in Reihe mit der Starterspule geschaltet werden

Dadurch wird ein zuverlässiger Schutz vor Überlastung elektrischer Geräte gewährleistet. Bei unzulässiger Überschreitung der Stromgrenzwerte öffnet das Relaiselement den Stromkreis und trennt den MP und den Motor sofort von der Stromversorgung.

Der Anschluss und die Installation eines Thermorelais erfolgt in der Regel zusammen mit einem Magnetstarter zum Schalten und Starten eines Elektroantriebs. Es gibt jedoch auch Typen, die auf einer DIN-Schiene oder einem speziellen Panel montiert werden.

Feinheiten der Einstellung von Relaiselementen

Eine der Hauptanforderungen an elektrische Motorschutzgeräte ist die präzise Funktion der Geräte im Notbetrieb des Motors. Es ist sehr wichtig, es richtig auszuwählen und die Einstellungen anzupassen, da Fehlalarme absolut inakzeptabel sind.

Ein elektrothermisches Relais, das in allen technischen Parametern optimal auf einen bestimmten Motortyp abgestimmt ist, ist in der Lage, in jeder Phase zuverlässig vor Überlastungen zu schützen, einen längeren Start der Anlage zu verhindern und Notsituationen mit Rotorblockierung zu verhindern

Zu den Vorteilen der Verwendung aktueller Schutzelemente zählen auch eine relativ hohe Geschwindigkeit und ein großer Ansprechbereich sowie eine einfache Installation. Um eine rechtzeitige Abschaltung des Elektromotors bei Überlastung zu gewährleisten, muss das Thermoschutzrelais auf einer speziellen Plattform/Ständer aufgebaut werden.

In diesem Fall wird die Ungenauigkeit aufgrund der natürlichen ungleichmäßigen Verteilung der Nennströme im Nordosten beseitigt. Um die Schutzeinrichtung auf einem Prüfstand zu testen, wird die Methode der fiktiven Belastung verwendet.

Ein elektrischer Strom mit reduzierter Spannung wird durch das Thermoelement geleitet, um die tatsächliche thermische Belastung zu simulieren. Anschließend wird der genaue Betriebszeitpunkt mithilfe des Timers genau ermittelt.

Bei der Einrichtung grundlegender Parameter sollten Sie folgende Indikatoren anstreben:

• bei 1,5-fachem Strom sollte das Gerät den Motor nach 150 s abschalten;
• Bei 5...6-fachem Strom sollte es den Motor nach 10 s abschalten.

Sollte die Ansprechzeit nicht korrekt sein, muss das Relaiselement über die Stellschraube justiert werden.

Für einen ordnungsgemäßen Betrieb ist es erforderlich, das Gerät auf die höchstzulässige Stromstärke des Motors und die Lufttemperatur einzustellen

Dies geschieht in Fällen, in denen die Nennstromwerte von NE und Motor unterschiedlich sind, sowie wenn die Umgebungstemperatur um mehr als 10 Grad Celsius unter der Nenntemperatur (+40 ºC) liegt.

Der Betriebsstrom des elektrothermischen Schalters nimmt mit zunehmender Temperatur um das jeweilige Objekt ab, da die Erwärmung des Bimetallstreifens von diesem Parameter abhängt. Bei erheblichen Unterschieden ist eine weitere Anpassung des Thermoelements oder die Auswahl eines geeigneteren Thermoelements erforderlich.

Starke Temperaturschwankungen wirken sich stark auf die Leistung des Stromrelais aus. Daher ist es sehr wichtig, ein NE auszuwählen, das grundlegende Funktionen unter Berücksichtigung realer Werte effektiv ausführen kann.

Es wird empfohlen, den TR im selben Raum wie die geschützte Elektroinstallation aufzustellen. Sie sollten nicht in der Nähe von Wärmeerzeugern, Heizöfen und anderen Wärmequellen installiert werden.

Diese Einschränkungen gelten nicht für temperaturkompensierte Relais. Die Stromeinstellung des Schutzgeräts kann im Bereich von 0,75-1,25x vom Nennstrom des Thermoelements eingestellt werden. Die Einrichtung erfolgt in Etappen.

Zunächst wird die Korrektur E berechnet₁ ohne Temperaturkompensation:

E₁=(I_nom-ICH_ne)/c×I_ne,

Wo

• ICH_nom – Bemessungslaststrom des Motors,
• ICH_ne – Nennstrom des Arbeitsheizelements im Relais,
• c ist der Preis der Skalenteilung, also des Exzenters (c=0,055 für geschützte Starter, c=0,05 für offene).

Der nächste Schritt besteht darin, die E-Korrektur zu bestimmen₂ auf Umgebungstemperatur:

E₂=(t_A-30)/10,

Wo t_A (Umgebungstemperatur) – Umgebungstemperatur in Grad Celsius.

Der letzte Schritt besteht darin, die Gesamtkorrektur zu ermitteln:

E=E₁+E₂.

Die Gesamtkorrektur E kann mit einem „+“ oder „-“ Vorzeichen erfolgen.Handelt es sich bei dem Ergebnis um einen Bruchwert, muss je nach Art der aktuellen Belastung auf eine ganze Zahl nach unten/größer abgerundet werden.

Zur Einstellung des Relais wird der Exzenter auf den resultierenden Wert der Gesamtkorrektur übertragen. Eine hohe Ansprechtemperatur verringert die Abhängigkeit des Betriebs der Schutzeinrichtung von externen Indikatoren.

Das Thermoschutzrelais ermöglicht eine manuelle, stufenlose Einstellung des Betriebsstroms des Geräts innerhalb von ±25 % des Nennstroms der elektromechanischen Anlage

Die Einstellung dieser Indikatoren erfolgt über einen speziellen Hebel, dessen Bewegung die anfängliche Biegung der Bimetallplatte verändert. Durch den Austausch der Thermoelemente kann der Betriebsstrom in einem größeren Bereich angepasst werden.

Moderne Überlastschutzschaltgeräte verfügen über einen Prüfknopf, mit dem Sie die Funktionsfähigkeit des Gerätes ohne speziellen Ständer überprüfen können. Es gibt auch eine Taste zum Zurücksetzen aller Einstellungen. Sie können automatisch oder manuell zurückgesetzt werden. Darüber hinaus ist das Produkt mit einer Anzeige über den aktuellen Zustand des Elektrogeräts ausgestattet.

Kennzeichnung von elektrothermischen Relais

Abhängig von der Leistung des Elektromotors werden Schutzeinrichtungen ausgewählt. Der Hauptteil der Schlüsselmerkmale ist im Symbol verborgen.

So sieht die Kennzeichnung von Thermorelais aus dem KEAZ-Werk aus. Bei der Auswahl ist es wichtig, auf den Nennstrom des jeweiligen Modells zu achten, damit dieser ausreicht

Sie sollten sich auf bestimmte Punkte konzentrieren:

1. Der Bereich der Einstellstromwerte (in Klammern angegeben) variiert zwischen verschiedenen Herstellern minimal.
2. Die Buchstabenbezeichnungen für eine bestimmte Ausführungsart können variieren.
3. Die Klimaleistung wird häufig in Form einer Spanne dargestellt.UHL3O4 sollte beispielsweise wie folgt lauten: UHL3-O4.

Heutzutage können Sie eine Vielzahl von Gerätevarianten kaufen: Relais für Wechsel- und Gleichstrom, monostabil und bistabil, Geräte mit Verzögerung beim Ein-/Ausschalten, Thermoschutzrelais mit Beschleunigungselementen, Thermoschutzrelais ohne Haltewicklung, mit einer oder mehreren Wicklungen .

Diese Parameter werden nicht immer in der Kennzeichnung von Geräten angezeigt, sondern müssen im Datenblatt elektrischer Produkte angegeben werden.

Machen Sie sich mit Aufbau, Typen und Kennzeichnung elektromagnetischer Relais vertraut nächster ArtikelWir empfehlen Ihnen, sich damit vertraut zu machen.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Aufbau und Funktionsweise eines Stromrelais zum wirksamen Schutz eines Elektromotors am Beispiel des Gerätes RTT 32P:

Der richtige Schutz vor Überlastung und Phasenausfall ist der Schlüssel für einen langfristig störungsfreien Betrieb eines Elektromotors. Video darüber, wie das Relaiselement bei abnormalem Betrieb des Mechanismus reagiert:

So schließen Sie ein Wärmeschutzgerät an einen MP an, Schaltpläne eines elektrothermischen Relais:

Das thermische Überlastschutzrelais ist ein obligatorisches Funktionselement jedes elektrischen Antriebssteuerungssystems. Es reagiert auf den zum Motor fließenden Strom und wird aktiviert, wenn die Temperatur der elektromechanischen Anlage ihre Grenzwerte erreicht. Dadurch ist es möglich, die Lebensdauer umweltfreundlicher Elektromotoren zu maximieren.

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