Wie helfen Schaltrelais bei der Überlastschutz in industriellen Steuerungssystemen

Relais sind elektromagnetische Schalter, die in industriellen Steuerungssystemen weit verbreitet zur Steuerung des Öffnens und Schließens von Schaltkreisen eingesetzt werden. Im Hinblick auf den Überlastschutz erkennen Relais Veränderungen im Strom, der Temperatur oder anderen Parametern und trennen den Stromversorgungskreis oder lösen Schutzmechanismen aus, um eine Beschädigung der Ausrüstung durch Überlastung zu verhindern. Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Methoden, wie Relais den Überlastschutz in industriellen Steuerungssystemen erreichen:

1. Thermisches Relais

Das thermische Relais ist eines der am häufigsten verwendeten Geräte für den Überlastschutz, insbesondere für Elektromotoren. Es funktioniert basierend auf der Wärme, die durch den Strom erzeugt wird, um den Schutzmechanismus auszulösen.

Funktionsprinzip:

• Das thermische Relais enthält einen bimetallischen Streifen, der aus zwei Metallen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht.

• Wenn der Strom des Motors seinen Nennwert übersteigt, erhitzt der durch das thermische Relais fließende Strom den bimetallischen Streifen, was zu einer Verformung und zum Öffnen der Kontakte führt, wodurch die Stromversorgung des Motors abgeschaltet wird.

• Die Reaktionszeit des thermischen Relais ist umgekehrt proportional zur Schwere der Überlast: Je schwerer die Überlast, desto schneller dehnt sich der bimetallische Streifen aus und desto schneller öffnen sich die Kontakte.

Eigenschaften:

• Nachbildung der Erwärmungseigenschaften des Motors: Das thermische Relais ist so konstruiert, dass es die Erwärmungseigenschaften der Motorwicklung nachbildet und den tatsächlichen Betriebszustand des Motors genau widerspiegelt.

• Eignet sich für langfristigen Überlastschutz: Es ist sehr empfindlich gegenüber anhaltenden, geringfügigen Überlastungen, was es ideal macht, um Motoren vor Überhitzung durch langfristige Überlastung zu schützen.

• Automatische Rücksetzung: Nachdem die Überlastbedingung behoben wurde, kühlt das thermische Relais ab und die Kontakte setzen sich automatisch zurück, wodurch der Strom wiederhergestellt wird.

Anwendungen:

Wird weit verbreitet in den Start- und Betriebsprozessen von Motoren eingesetzt, insbesondere in Anwendungen mit häufigen Starts, Stoppungen oder variablen Lasten.

2. Elektronisches Überlastrelais

Ein elektronisches Überlastrelais ist ein modernes Gerät, das in industriellen Steuerungssystemen für den Überlastschutz verwendet wird. Es nutzt elektronische Schaltkreise, um Parameter wie Strom, Temperatur usw. zu überwachen und bietet Schutz basierend auf voreingestellten Schwellwerten.

Funktionsprinzip:

• Das elektronische Überlastrelais verwendet einen Stromtransformator oder einen Stromsensor, um den Motorstrom kontinuierlich zu überwachen.

• Wenn der erkannte Strom den voreingestellten Überlastschwellwert überschreitet, sendet das Relais ein Signal, um den Stromversorgungskreis des Motors abzuschalten oder andere Schutzmaßnahmen auszulösen.

• Elektronische Relais können auch zusätzliche Parameter wie Motortemperatur, Leistungsfaktor, Phasenungleichgewicht überwachen und umfassenden Schutz bieten.

Eigenschaften:

• Hohe Präzision und schnelle Reaktionszeiten: Elektronische Relais bieten höhere Präzision und schnellere Reaktionszeiten, was es ihnen ermöglicht, Überlastungen schnell zu erkennen und Maßnahmen zu ergreifen.

• Programmierbare Einstellungen: Benutzer können die Überlastschutzwerte, Verzögerungszeiten und Rücksetzmethoden entsprechend dem spezifischen Motortyp und den Lastbedingungen anpassen.

• Mehrere Schutzfunktionen: Neben dem Überlastschutz bieten elektronische Relais Schutz gegen Phasenverlust, Phasenungleichgewicht und blockierte Rotorbedingungen.

• Kommunikationsschnittstellen: Viele elektronische Relais verfügen über Kommunikationsschnittstellen (z.B. Modbus, Profibus) für die Integration mit SPS oder anderen Steuerungssystemen, was die Fernüberwachung und -steuerung ermöglicht.

Anwendungen:

Eignet sich für Anwendungen, die einen hohen Schutzniveau erfordern, wie automatisierte Produktionslinien, große Industrieanlagen und Pumpsysteme.

3. Kombination von Sicherungen und Relais für den Überlastschutz

Sicherungen sind einfache Überstromschutzgeräte, die bei Überschreitung ihres Nennwerts schnell schmelzen und den Schaltkreis unterbrechen. Während Sicherungen einen schnellen Kurzschluss-Schutz bieten, können sie nicht zwischen normalen Einschaltströmen und Überlastströmen unterscheiden, daher werden sie oft in Kombination mit Relais für umfassenden Schutz eingesetzt.

Funktionsprinzip:

• Sicherungen schützen den Schaltkreis vor Kurzschlüssen und momentanen hohen Strömen, während Relais langfristige Überlastungen überwachen.

• Bei einem Kurzschluss schmilzt die Sicherung sofort und unterbricht den Strom; bei einer Überlast trennt das Relais den Strom basierend auf dem eingestellten Schwellwert und der Verzögerungszeit.

• Diese Kombination stellt einen effektiven Schutz sowohl vor Kurzschlüssen als auch Überlastungen sicher.

Eigenschaften:

• Doppelter Schutz: Sicherungen bieten einen schnellen Kurzschluss-Schutz, während Relais langfristigen Überlastschutz bieten, was ein doppeltes Schutzsystem bildet.

• Kostengünstig: Sicherungen sind einfach und kostengünstig, was sie für kleine Geräte oder kostenempfindliche Anwendungen geeignet macht.

Anwendungen:

Eignet sich für kleine bis mittelgroße Motoren, Haushaltsgeräte, Beleuchtungssysteme und andere Niedrigleistungsanwendungen.

4. Koordinierter Schutz mit Kontaktoren und Relais

Ein Kontakter ist ein hochleistungsfähiger elektromagnetischer Schalter, der zum Steuern des Ein- und Ausschalts von Elektromotoren verwendet wird. Kontaktoren werden oft in Verbindung mit Relais eingesetzt, um ein vollständiges Überlastschutzsystem zu bilden.

Funktionsprinzip:

• Der Kontakter steuert den Hauptkreis des Motors, während das Relais Überlastbedingungen überwacht.

• Wenn das Relais eine Überlast erkennt, sendet es ein Signal, um die Spule des Kontaktors zu entenergieren und den Stromversorgungskreis des Motors abzuschalten.

• Die koordinierte Funktion von Kontaktoren und Relais stellt sicher, dass der Stromversorgungskreis bei einer Überlast schnell getrennt wird, um den Motor und andere Ausrüstung zu schützen.

Eigenschaften:

• Hohe Strombelastbarkeit: Kontaktoren können hohe Ströme handhaben, was sie für Hochleistungsmotoren geeignet macht.

• Fernsteuerung: Kontaktoren können über SPS oder andere Steuerungssysteme ferngesteuert werden, was die Automatisierung von Operationen erleichtert.

• Sicher und zuverlässig: Die Kombination von Kontaktoren und Relais bietet einen zuverlässigen Überlastschutz und gewährleistet den sicheren Betrieb der Ausrüstung.

Anwendungen:

Eignet sich für große Industrieanlagen, automatisierte Produktionslinien, Aufzugsysteme und andere Hochleistungsanwendungen.

Zusammenfassung

Relais helfen, den Überlastschutz in industriellen Steuerungssystemen durch verschiedene Methoden zu erreichen, darunter:

• Thermische Relais: Indem sie die Erwärmungseigenschaften des Motors nachbilden, bieten sie langfristigen Überlastschutz, insbesondere für den Start- und Betriebsprozess von Motoren.

• Elektronische Überlastrelais: Durch die Nutzung elektronischer Schaltkreise zur Überwachung von Strom, Temperatur und anderen Parametern bieten sie hochpräzisen, schnellaufenden Überlastschutz mit mehreren zusätzlichen Schutzfunktionen.

• Kombination von Sicherungen und Relais: Sicherungen bieten schnellen Kurzschluss-Schutz, während Relais langfristigen Überlastschutz bieten, was ein doppeltes Schutzsystem bildet.

• Koordinierte Funktion von Kontaktoren und Relais: Kontaktoren handhaben hohe Ströme, während Relais Überlastbedingungen überwachen, was eine schnelle Trennung des Stromversorgungskreises in Überlastsituationen sicherstellt.