Elektromotoren dienen als grundlegende Stromquelle für Industrieanlagen, Haushaltsgeräte und Transportsysteme. Ihr sicherer und stabiler Betrieb ist entscheidend, aber sind Sie sich der Risiken bewusst, denen Motoren unter Überlastbedingungen ausgesetzt sind? Wie können diese potenziellen Bedrohungen effektiv verhindert werden, um die langfristige Zuverlässigkeit der Geräte zu gewährleisten? Dieser Artikel untersucht die kritische Technologie der Überlastrelais für den Motorschutz.

Elektromotoren wandeln elektrische Energie in mechanische Energie um und treiben Geräte von Gebläsen und Ventilatoren bis hin zu Kompressoren, Kränen, Extrudern und Zerkleinerern an. Unter diesen dominieren AC-Induktionsmotoren industrielle und kommerzielle Anwendungen aufgrund ihrer robusten Konstruktion und hervorragenden Betriebseigenschaften. Induktionsmotoren werden hauptsächlich in einphasige oder dreiphasige Motoren unterteilt, die jeweils für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind.

Wenn ein Motor einen Strom zieht, der seine Nennleistung übersteigt, tritt eine Überlastung auf. Dieser Zustand erzeugt übermäßige Wärme, die Wicklungen beschädigen und potenziell irreversible Schäden sowohl am Motor als auch an den zugehörigen Schaltungskomponenten verursachen kann. Ein wirksamer Überlastschutz für Motoren und ihre Abzweigstromkreise ist daher unerlässlich. Überlastrelais dienen dieser kritischen Funktion, indem sie den Strom im Stromkreis überwachen und die Stromversorgung umgehend unterbrechen, wenn voreingestellte Grenzwerte überschritten werden.

Überlastrelais werden typischerweise mit Schützen kombiniert, um Motorstarter zu bilden, die sowohl Steuerungs- als auch Schutzfunktionen ausführen. Ihre Hauptaufgabe ist die kontinuierliche Überwachung des Motorstroms. Wenn der Strom sichere Schwellenwerte für eine vorbestimmte Dauer überschreitet, löst das Relais aus, um den Motorsteuerkreis zu öffnen, den Schütz zu deaktivieren und die Stromversorgung zu unterbrechen, um hitzebedingte Schäden zu vermeiden.

Nach dem Auslösen können Überlastrelais manuell zurückgesetzt werden, obwohl einige Modelle nach einer Abkühlphase über automatische Rückstellfunktionen verfügen. Motoren sollten erst nach Behebung der Ursache der Überlastung wieder gestartet werden.

• Strommessglied: Erkennt die Stromstärke im Stromkreis mithilfe von Bimetallstreifen, Magnetspulen oder elektronischen Sensoren
• Thermoelement: Reagiert auf die von Heizelementen erzeugte Wärme durch Bimetallstreifen, Schmelzlegierungen oder elektronische Sensoren
• Auslösemechanismus: Aktiviert sich, wenn der Strom sichere Werte überschreitet, um die Stromversorgung zu unterbrechen
• Rückstellmechanismus: Ermöglicht die Wiederherstellung des Stromkreises nach der Fehlersuche, entweder manuell oder automatisch
• Hilfskontakte: Signalisiert den Relaisstatus an andere Systemkomponenten wie Alarme oder Anzeigen
• Einstellregler: Ermöglichen die Anpassung der Auslösepunkte für bestimmte Anwendungen und Motorleistungen

• Verhindern Schäden an Geräten durch übermäßigen Strom und Hitze
• Erhöhen die Sicherheit durch Reduzierung der Brandgefahr bei Überlastungen
• Reduzieren die Kosten durch Vermeidung teurer Reparaturen und Ersatzteile
• Bieten eine automatische Reaktion ohne kontinuierliche Überwachung
• Bieten einstellbare Einstellungen für verschiedene Anwendungen
• Gewährleisten einen zuverlässigen Betrieb bei unterschiedlichen Temperaturen und Lasten

Überlastrelais, die in Reihe mit Motoren geschaltet sind, überwachen den Betriebsstrom. Wenn der Strom die eingestellten Schwellenwerte überschreitet, löst das Relais aus, um die Stromversorgung zu unterbrechen. Nach der Behebung der Überlastbedingung erfolgt ein manueller oder automatischer Reset.

Diese weit verbreiteten Relais verwenden zwei Metallstreifen mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten. Der Stromfluss erwärmt die Streifen und verursacht eine differentielle Biegung, die den Auslösemechanismus aktiviert. Die Wärmeerzeugung folgt dem Jouleschen Gesetz (H ∝ I²Rt) und erzeugt schnellere Auslösungen bei höheren Strömen. Einige Modelle verfügen über eine Umgebungskompensation für Temperaturstabilität.

Diese Relais enthalten Heizwicklungen und Schmelzmetallgemische und lösen aus, wenn der Überlaststrom die Legierung schmilzt und den Auslösemechanismus freigibt. Sie erfordern in der Regel einen manuellen Reset, nachdem die Ursache der Überlastung behoben wurde.

Elektronische Versionen eliminieren Heizelemente und reduzieren die Installationskosten. Sie bieten einen überlegenen Phasenausfallschutz und einstellbare Auslöseeinstellungen, während sie unempfindlich gegenüber Umgebungstemperaturänderungen bleiben.

Diese wirtschaftlichen Relais verwenden mit Lot gefüllte Metallkapseln, die bei Überlastungen schmelzen und eine Unterbrechung des Stromkreises auslösen. Nach dem Auslösen ist ein manueller Reset erforderlich.

Diese Relais verwenden stromproportionale Magnetfelder und reagieren schnell auf plötzliche Überströme, wodurch sie sich ideal für den Kurzschlussschutz eignen. Ihre einstellbaren Auslöseeinstellungen berücksichtigen verschiedene Anwendungen.

Moderne Modelle bieten eine präzise Stromüberwachung und einen Phasenausfallschutz. Ihre Zuverlässigkeit und Genauigkeit eignen sich für moderne industrielle Anwendungen, die einen hochentwickelten Motorschutz erfordern.

Diese Relais wurden für Temperaturstabilität entwickelt und passen sich an Umgebungsänderungen an, um Fehlauslösungen zu verhindern und gleichzeitig die Schutzgenauigkeit aufrechtzuerhalten.

Überlastrelais verfügen über inverse Zeit-Strom-Kennlinien, die nach Auslöseklassen (5, 10, 20, 30) klassifiziert sind. Diese geben die Auslösezeiten bei 720 % des Volllaststroms an. Die Auswahl hängt von der thermischen Kapazität des Motors und den Lasteigenschaften ab:

• Klasse 5: Schnelles Auslösen für kritische Anwendungen
• Klasse 10: Üblich für Motoren mit geringer thermischer Kapazität (z. B. Tauchpumpen)
• Klassen 10/20: Allzweckanwendungen
• Klasse 30: Hochträgheitslasten, die eine verzögerte Auslösung erfordern

Diese umfassende Untersuchung von Überlastrelais beleuchtet ihre entscheidende Rolle beim Motorschutz und behandelt Betriebsrisiken, Funktionsprinzipien, Typen, Vorteile und Auslösecharakteristiken. Die ordnungsgemäße Implementierung dieser Geräte gewährleistet die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Motoren in Industrie- und Gewerbeanwendungen.