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Schäden vermeiden durch Motorschutz-Relais

Elektromotoren sind die wichtigsten Antriebe in der Automation. Der Austausch des Motors oder eine Unterbrechung des Produktionsprozesses aufgrund von Motorschäden verursachen Kosten, die den Aufwand für den präventiven Motorschutz durch die direkte Temperaturerfassung an der Wicklung und deren Auswertung, wie z.B. mit einem Thermistor-Relais, weit übersteigen können.


Die Ausfallursachen liegen bei modernen Antrieben zum überwiegenden Teil in der Überhitzung des Motors. Überhitzung kann durch simple Überlastung entstehen, einen blockierten Rotor oder blockierendes Transportgut, ungenügende Kühlung, Phasenasymmetrie oder -ausfall, Verunreinigungen, Über- oder Unterspannung, Schweranlauf, Bremsbetrieb, häufiges Ein- und Ausschalten oder überhöhte Umgebungstemperatur.

Motoren können sowohl durch eine einzige, lang andauernde Störung oder durch mehrmalig auftretende, kurzzeitige Überhitzungen ausfallen. Im ersten Fall ist die Ursache für den Schaden meist leicht auszumachen. Die Ausfälle durch häufige, kurzzeitige Überhitzung sind dageben tückisch, weil man die Ursache für das frühzeitige Altern der Isolierstoffe nicht erkennt und sich scheinbar in Sicherheit wähnt.

Die in Motoren eingesetzten Isolierstoffe entsprechen definierten Isolierstoffklassen (z.B. Isolierstoffklasse F= 155°C), wobei die einzelne Klasse so definiert wird, dass bei dieser Temperatur die Isolationseigenschaften und die mechanischen Eigenschaften über einen bestimmten Zeitraum im wesentlichen erhalten bleiben. Überschreitet man diese Temperatur um 10 K, halbiert sich die Lebensdauer der Isolierstoffe um 50%. Bei einer Überschreitung um 20 K reduziert sich die Lebensdauer auf 25% des urspünglichen Werts.


Dynamische Überwachung mit PTC schützt vor Motorschäden.

Der PTC-Widerstand ist in der Motorwicklung integriert und das Thermistor-Relais wertet den Widerstandswert des PTC-Fühlers aus.
PTC-Fühler gibt es für die unterschiedlichsten zulässigen Grenztemperaturen, wobei die Kennlinie sich nicht an der absoluten Temperatur, sondern an der normierten Grenztemperatur der Isolierstoffe = Nennansprechtemperatur (TNF) orientiert; d. h. dass die PTC-Widerstandswerte bei Erreichen der Nennansprechtemperatur im gleichen Bereich liegen. Damit ist es für den Anwender bei der Auswahl des Thermistor-Überwachungs-Relais unerheblich, welche Isolierstoffklasse der Motor hat.



Bei der Auswahl eines Thermistor-Relais ist zu beachten, ob ein selbsttätiges Wiederanlaufen des Motors gestattet ist oder nicht.
So wird in der EN 60204, DIN VDE 0113 – Elektrische Ausrüstung von Maschinen – festgelegt: „Selbsttätiger Wiederanlauf eines Motors nach Ansprechen des Überlastschutzes muss verhindert werden, falls dies einen gefährlichen Zustand oder Schaden an der Maschine oder im Arbeitsprozess verursachen kann“.


Dies bedeutet, dass das Thermistor-Relais die Ansteuerung des Motors erst freigibt, wenn manuell eine Freigabetaste betätigt wird, die entweder am Relais selbst vorhanden ist oder als Reset-Taste an die Bedienebene geführt wird.
Selbstverständlich wird auch die Verbindung zum PTC-Fühler überwacht, damit man sich bei Leiter-bruch oder Leiterkurzschluss nicht in einer scheinbaren Sicherheit wähnt.

Claus D. Schulz

Im Web publiziert - 11/2003

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