In einem Industriebetrieb kann ein Motor für eine Fertigungslinie unverzichtbar sein. Fällt ein leistungsstarker Kompressor, eine Aufzugsantriebsmaschine oder eine industrielle Wasserpumpe aus, entstehen neben den Gerätekosten auch Kosten für ungeplanten Stillstand, Fehlersuche und Produktionsunterbrechung.
In einem Motor Control Center (MCC) kann ein dreiphasiges Spannungsüberwachungsrelais Teil des Schutzkonzepts gegen Netzfehler sein. Dieser Leitfaden behandelt Phasenausfall, Phasenfolge und Spannungsunsymmetrie, mögliche Grenzen anderer Schutzgeräte sowie Fragen zur Einbindung und Auswahl. Kein einzelnes Gerät garantiert Störungsfreiheit.
Thermischer Überlastschutz: Warum Drehstrommotoren dennoch Schaden nehmen können
Nach einem schweren Motorschaden stellt sich oft die Frage, warum das Überlastrelais nicht ausgelöst hat. Ein Schütz mit thermischem Überlastrelais oder Motorschutzschalter erfüllt wichtige Aufgaben. Es darf jedoch nicht vorausgesetzt werden, dass diese Kombination gegen sämtliche Netzfehler schützt. Die Reaktion auf Phasenausfall hängt von Gerät, Einstellung und Auslösekennlinie sowie von Last und Motor ab. Prüfen Sie die Phasenausfallempfindlichkeit und Koordination anhand der Herstellerangaben.
Phasenausfall bei geringer Last
Thermische Überlastrelais reagieren auf Strom; bei Bimetallgeräten beeinflusst die Erwärmung der Elemente die Auslösung. Ein Motor kann unterhalb seiner Nennlast arbeiten, wenn eine vorgeschaltete Sicherung öffnet oder eine Leitung unterbrochen wird. Läuft er weiter, hängen die verbleibenden Ströme und die Erwärmung von den tatsächlichen Bedingungen ab. Ein fester Strommultiplikator oder ein einfacher Vergleich mit dem Nennstrom reicht deshalb nicht aus, um die Auslösung vorherzusagen. Gegenströme können Wicklungen erwärmen und ihre Isolierung schädigen.
Rückgespeiste Spannung und ihre Erkennung
Verliert ein laufender Motor eine Phase, kann auf der getrennten Leitung eine induzierte Spannung auftreten. Ihre Höhe hängt von Motor und Last ab. Ein Gerät, das nur Spannungsamplituden vergleicht, kann manche Phasenausfälle schwer erkennen. Prüfen Sie in den Unterlagen des gewählten Relais die Kriterien und Grenzen für die Erkennung rückgespeister Spannung.
Spannungsüberwachung als Ergänzung
Überwachungsrelais kontrollieren Eigenschaften der Versorgung und können einen Status an den Steuerkreis melden. Manche Modelle prüfen auch Phasenfolge oder Beziehungen zwischen den Phasen. Parameter, Erkennungsverfahren und Ansprechzeiten unterscheiden sich je nach Modell und Funktion; maßgeblich ist das Datenblatt. Die Spannungsüberwachung ergänzt die erforderlichen Schutzmaßnahmen und ersetzt den Überlastschutz nicht automatisch.
Drei Netzfehler, die Industriemotoren betreffen
Maschinenanläufe, Netzstörungen und Wartungsarbeiten können die Versorgung verändern. Der Schaltschrankentwurf muss Risiken und Eigenschaften der Anlage berücksichtigen.
1. Phasenausfall
Eine der drei Leitungen kann etwa durch eine ausgelöste Sicherung, einen unterbrochenen Leiter oder einen defekten Kontakt ausfallen. Ein bereits laufender Motor kann sich zunächst weiterdrehen; Ströme und Temperaturen hängen von Motor und Last ab. Ein geeignetes Phasenausfallrelais kann bestimmte Zustände erkennen und den Fehler an den Steuerkreis melden. Prüfen Sie Messstelle, Erkennung rückgespeister Spannung, Ansprechzeit und Koordination mit dem Motorschutz.
2. Falsche Phasenfolge
Werden zwei Phasen vertauscht, etwa nach Netzarbeiten oder beim Anschluss einer Ersatzversorgung, ändert sich die Phasenfolge und ein Asynchronmotor kann rückwärts laufen. Die Folgen hängen von der Maschine ab: Ein Lüfter kann Leistung verlieren, eine Tiefbrunnenpumpe kann beschädigt werden. Bei Aufzügen und Kränen sind Personen und Lasten besonders zu berücksichtigen.
Ein Relais zur Phasenfolgeüberwachung kann bei falscher Folge die Startfreigabe verhindern, sofern der Steuerkreis dafür ausgelegt ist. Hebeanlagen benötigen außerdem die jeweils vorgeschriebenen Sicherheitsfunktionen und die Einhaltung der anwendbaren Regeln; ein allgemeines Relais allein bietet keinen vollständigen Schutz.
3. Spannungsunsymmetrie und Frequenzumrichter
Spannungsunsymmetrie liegt vor, wenn die drei Phasenspannungen ungleich sind. Eine Messung könnte beispielsweise 380 V, 370 V und 395 V ergeben; die Bewertung muss nach dem zutreffenden Verfahren und unter den jeweiligen Bedingungen erfolgen. Eine Spannungsunsymmetrie kann eine größere Stromunsymmetrie und zusätzliche Erwärmung verursachen und eine Lastminderung erforderlich machen. Die Auswirkung hängt von Motor und Anlage ab; ein festes Stromverhältnis oder eine allgemeine Lebensdauerverkürzung lässt sich nicht voraussetzen.
Auch Frequenzumrichter besitzen Grenzen für ihre Versorgung und können betroffen sein. Klären Sie mit den Herstellern von Umrichter und Motor deren Toleranzen, erforderlichen Schutz und Koordination. Bei einem Relais mit einstellbarer Unsymmetrieschwelle sind Grenzwert und Verzögerung nach diesen Angaben und der Anlagenplanung festzulegen; ein einzelner Prozentwert gilt nicht allgemein.
Einbindung eines Phasenausfallrelais in ein Motor Control Center
Die Theorie muss in einen überprüfbaren Steuerungsplan umgesetzt werden. Ein Überwachungsrelais darf nicht ohne Prüfung als Schaltgerät für den Hauptstrom des Motors angesehen werden: Seine Ausgangskontakte besitzen eigene Gebrauchskategorien und Belastbarkeiten. Häufig meldet das Relais einen Status oder eine Verriegelung, während ein passend ausgelegtes Schütz den Leistungskreis schaltet.
Abstimmung von Relais und Schütz
- Messung: Legen Sie fest, wo jede Phase überwacht wird, und schließen Sie die Messeingänge nach Herstellerschaltplan mit der für das Modell vorgesehenen Versorgung und Absicherung an.
- Ausgangszustand: Prüfen Sie das Kontaktdiagramm für gesunde Versorgung, Fehler und Ausfall der Relaisversorgung. Bezeichnung und Betriebszustand eines Kontakts hängen vom Gerät ab; eine allgemeine Regel ergibt keine sichere Verdrahtung.
- Steuerkreis: Planen Sie die Schützverriegelung anhand des freigegebenen Plans, des Verhaltens bei Versorgungsausfall und der Gebrauchskategorie und Belastbarkeit der Kontakte. Prüfen Sie Verzögerung, Rückstellung und Reaktion auf jeden Fehler. Installation und Prüfung erfolgen durch qualifizierte Personen nach den geltenden Anweisungen und Regeln.
Ein gerätespezifischer Schaltplan ermöglicht die Abstimmung mit dem übrigen MCC. Dimensionierung und Schutz beruhen auf realen Geräten und Bedingungen, nicht auf angenommenen Preisen oder Reaktionszeiten.
Relais für industrielle Schaltschränke auswählen
Vergleichen Sie bei Angebot und Stückliste die benötigten Funktionen mit den Datenblättern verfügbarer Modelle. Genauigkeit, Anpassbarkeit und Diagnose können wichtig sein; keine Funktion sollte ohne Bestätigung vorausgesetzt werden.
1. Digitale Diagnose
In einem durchgehend arbeitenden Betrieb kann die Ursache eines Stillstands schwer zu finden sein, wenn die Versorgung vor der Inspektion wieder normal ist. Je nach Modell kann eine Anzeige Spannungswerte oder Meldungen anzeigen und ein Fehlerspeicher Angaben zu einer früheren Auslösung bewahren. Prüfen Sie angezeigte Phasen, Werte, Codes und Aufzeichnungen sowie deren Speicherung und Löschung. Diese Funktionen können die Diagnose erleichtern, garantieren aber keine bestimmte Reparaturdauer.
2. Spannungskompatibilität und Montage
Für Projekte in verschiedenen Regionen prüfen Sie Nennspannung und Frequenz, Mess- und Versorgungsbereich, Netzform und Einstellmöglichkeiten des jeweiligen Modells. Nicht jedes Relais ist unterschiedslos für 380 V, 400 V und 415 V geeignet. Prüfen Sie auch Maße, Freiräume und Art der Hutschienenmontage anhand der Produktunterlagen und des Schaltschrankentwurfs.
Komponenten für Motorsteuerungen beschaffen
Die Auswahl eines MCC erfordert überprüfbare Daten für alle Komponenten. Fordern Sie für Klimakompressoren, Aufzugsantriebe oder Industriepumpen die Unterlagen des jeweiligen Modells an, prüfen Sie die Eignung und stimmen Sie Schutz- und Schaltgeräte aufeinander ab.
- Qualitätskontrolle: Fragen Sie nach durchgeführten Prüfungen und Bedingungen; ein Volllast-Dauertest jeder Einheit darf nicht vorausgesetzt werden.
- Marke und Anpassung: Klären Sie mögliche Kennzeichnung und Bedingungen für den konkreten Auftrag.
- Stückliste: Prüfen Sie Verfügbarkeit und Kompatibilität von Phasenrelais, Schützen und weiteren benötigten Komponenten.
Sehen Sie sich unsere Produkte an und kontaktieren Sie das Soltree-Team, um Datenblätter anzufordern und Anforderungen an Ihr Projekt und mögliche Anpassungen zu besprechen.
