Motorthermischer Überlastschutz

Motorthermischer Überlastschutz

Der thermische Überlastschutz ist ein Sicherheitsmechanismus, der das Überhitzen des Motors durch Erkennen von übermäßigem Strom und Stoppen des Motors verhindert.

Ursachen für Überhitzung

Wenn man an die Überhitzung eines Motors denkt, fällt einem zuerst eine Überlast ein. Eine mechanische Überlast führt dazu, dass der Motor einen höheren Strom verbraucht, was zu einer Überhitzung führt. Wenn der Rotor durch äußere Kräfte blockiert wird und zu viel Strom verbraucht, überhitzt der Motor ebenfalls. Ein weiterer Grund ist eine niedrige Versorgungsspannung; der Motor verbraucht mehr Strom, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten. Bei Ausfall einer Phasenversorgung entsteht ein Ungleichgewicht in der Spannungsversorgung, was negative Sequenzströme hervorruft, die ebenfalls zu Überhitzungen führen können. Wenn der Motor plötzlich seine Nennleistung erreicht, kann das plötzliche Verlust und Wiederherstellung der Spannung zu Überhitzung führen, da dies einen großen Stromverbrauch mit sich bringt.

Da thermische Überlast oder Überhitzung des Motors zu Isolierstoffversagen und Wickelbeschädigungen führen kann, sollte der Motor vor folgenden Bedingungen geschützt werden, um einen angemessenen thermischen Überlastschutz zu gewährleisten:

• Mechanische Überlast

• Blockierung der Motorwelle

• Niedrige Versorgungsspannung

• Einphasige Spannungsversorgung

• Spannungsausgleich

• Plötzlicher Verlust und Wiederherstellung der Versorgungsspannung

Die grundlegendste Schutzmaßnahme für den Motor ist der thermische Überlastschutz, der hauptsächlich den Schutz aller obigen Situationen abdeckt. Um das grundlegende Prinzip des thermischen Überlastschutzes zu verstehen, betrachten wir das Schaltbild des grundlegenden Motorsteuerschemas.

Im obigen Bild wird, wenn der START-Taster geschlossen wird, die Startspule über den Transformator energisiert. Wenn die Startspule energisiert wird, schließt der normal geöffnete (NO) Kontakt 5, so dass der Motor die Versorgungsspannung an seinen Anschlüssen erhält und beginnt, sich zu drehen. Die START-Spule schließt auch den Kontakt 4, so dass die Startspule weiterhin energisiert bleibt, auch wenn der Start-Tasterkontakt aus seiner geschlossenen Position freigegeben wird.

Um den Motor zu stoppen, gibt es mehrere normal geschlossene (NC) Kontakte, die in Serie mit der Startspule geschaltet sind, wie im Bild gezeigt. Einer davon ist der STOP-Tasterkontakt. Wenn der STOP-Taster gedrückt wird, öffnet dieser Tasterkontakt die Kontinuität des Startspulenkreises, was zu einem Stromausfall in der Startspule führt.

Dadurch kehren die Kontakte 5 und 4 in ihre normal geöffneten Positionen zurück. Dann, ohne Spannung an den Motorklemmen, wird der Motor schließlich stehen. Ähnlich stoppt der Motor, wenn andere NC-Kontakte (1, 2 und 3), die in Serie mit der Startspule geschaltet sind, geöffnet werden. Diese NC-Kontakte sind elektrisch mit verschiedenen Schutzrelais gekoppelt, um den Betrieb des Motors bei verschiedenen unnormalen Bedingungen zu stoppen.

Ein weiterer wichtiger Aspekt des thermischen Überlastschutzes des Motors ist der vorgegebene Überlasttoleranzwert des Motors. Jeder Motor kann für eine bestimmte Zeit über seinem Nennwert arbeiten, gemäß den vom Hersteller spezifizierten Lastbedingungen. Das Verhältnis zwischen Motorlast und sicherer Betriebszeit wird in der thermischen Grenzkurve dargestellt. Hier ist ein Beispiel für solch eine Kurve.

Hier stellt die Y-Achse oder die vertikale Achse die zulässige Zeit in Sekunden dar, und die X-Achse oder die horizontale Achse stellt den Überlastprozentsatz dar. Es ist aus der Kurve ersichtlich, dass der Motor bei 100 % Nennlast lange Zeit sicher betrieben werden kann, ohne durch Überhitzung beschädigt zu werden. Er kann bei 200 % seiner normalen Nennlast sicher für 1000 Sekunden betrieben werden. Er kann bei 300 % der normalen Nennlast sicher für 100 Sekunden betrieben werden.

Er kann bei 15 % seiner normalen Nennlast sicher für 600 Sekunden betrieben werden. Die obere Hälfte der Kurve zeigt die normalen Betriebsbedingungen des Rotors, und die untere Hälfte zeigt den mechanisch blockierten Zustand des Rotors.

Thermisches Überlastrelais

Das Relais verwendet bimetallische Scheiben, die sich beim zu hohen Strom erwärmen und verbiegen, wodurch der Kreis unterbrochen und der Motor gestoppt wird.

Thermische Grenzkurve

Diese Kurve zeigt, wie lange der Motor bei verschiedenen Überlastniveaus ohne Schaden betrieben werden kann, und hilft dabei, Schutzgrenzen festzulegen.

RTD-Advanced-Protection

Widerstandstemperaturdetektoren (RTDS) bieten präzisen Motorschutz, indem sie Temperaturänderungen überwachen und Schutzmaßnahmen auslösen.