Leitfaden für DOL-Anlasser: Verkabelung, Nennströme und Auswahl des Steuerrelais

Eine 7,5-kW-Bohrbrunnenpumpe löst in diesem Monat zum dritten Mal den Zubringerschalter aus. Die Wicklungen sind einwandfrei getestet, die Isolierung ist sauber und der Leerlaufstrom liegt dort, wo er sein sollte. Der Fehler liegt im Starter-Panel: ein unterdimensioniertes Schütz, eine zu weit herabgesetzte Überlastung oder eine direkte Online-Anordnung für eine Last, die nie hätte vorhanden sein dürfen.

Für die meisten Dreiphasen-Käfigläufermotoren zwischen 0,37 kW und 15 kW ist eine DOL-Anlasserschaltung immer noch die einfachste, kostengünstigste und wartungsfreundlichste Lösung, sofern zwei Bedingungen erfüllt sind. Die Versorgung muss in der Lage sein, den Einschaltstrom zu absorbieren, ohne dass die Klemmenspannung unter die Halteschwelle des Schützes sinkt, und die angetriebene Last muss einen harten, unkontrollierten Start tolerieren. Im Folgenden geht es darum, diese beiden Bedingungen zu testen, bevor Sie Teile bestellen.

Was ein DOL-Starter in den ersten zwei Sekunden macht

Ein Direktstarter bewirkt genau eines: Er legt über ein Schütz die volle Netzspannung an den Stator an. Es gibt keine reduzierte Spannungsstufe, keine Transformatoranzapfung, keine Halbleiterrampe. Sobald die Spule aktiviert wird, liegen an den Motorklemmen 380 V oder 415 V an und der Rotor beschleunigt so schnell, wie es die Lastträgheit zulässt.

Das ist kein Mangel. Im Moment des Schaltens ist der Schlupf gleich eins und der Käfigläufer verhält sich wie die Sekundärseite eines Transformators mit Kurzschluss. Der Strom ist entsprechend groß. Ein Motor mit IEC-Nennung verbraucht typischerweise einen Rotorblockierstrom, der dem Sechs- bis Achtfachen des Volllaststroms entspricht, bei einem Leistungsfaktor nahe 0,3, was bedeutet, dass der größte Teil dieser Überspannung reaktiv ist und eher die Netzspannung als den Motor selbst schädigt.

Die Drehmomentseite der Gleichung ist freundlicher. Bei voller Spannung liegt das Anlaufdrehmoment je nach Rotorkonstruktion normalerweise zwischen dem 1,5- und 2,5-fachen des Volllastdrehmoments. Das ist der Kompromiss, den ein Direktanlasser eingeht: großzügiges Drehmoment, harter Strom.

In der Praxis bedeutet das, dass ein direkter Online-Starter die richtige Wahl ist, wenn die Versorgung den Spannungsstoß tragen kann und die Last keinen sanften Anstieg benötigt. Es ist die falsche Entscheidung, wenn beides falsch ist, und es ist ein Münzwurf, wenn nur eines falsch ist.

Im Panel: Welche Teile fallen zuerst aus?

Die meisten DOL-Ausfälle erreichen nie den Motor. Eine Komponente gibt zuerst auf und nimmt einen benachbarten Schaltkreis mit.

• Schütz: schaltet den Motor unter voller Spannung ein und aus. Ausgelegt für AC-3-Betrieb, mit Kontaktstromkapazität, die sowohl den Anlauf- als auch den Betriebsstrom abdeckt.
• Thermisches Überlastrelais: löst bei anhaltendem Überstrom aus, nicht bei normalem Anlaufstoß. Seine Auslöseklasse entscheidet darüber, wie viele Sekunden des sechsfachen Stroms er verträgt.
• MCB oder Sicherung: übernimmt den Kurzschlussschutz, was eine andere Aufgabe als der Überlastschutz ist. Die Koordination zwischen beiden ist die am häufigsten übersehene Kontrolle.
• Start- und Stopp-Druckknöpfe: preiswerte Teile mit der höchsten Schaltzahl, die in staubigen oder feuchten Räumen als erste oxidieren.
• Steuerrelais: verbindet Fernsignale, Zeitgeber und Verriegelungen mit der Schützspule. Wenn die Panels wachsen, kommt es hier zu zeitweiligen Fehlern.

Der Steuerkreis ist die unterschätzte Hälfte eines Anlassers. Ein kleines Zwischenrelais oder ein elektromagnetisches Universalrelais Lässt ein dünnes Steuerkabel eine schwere Schützspule antreiben, und die Relaiskontakte nehmen den Schaltverschleiß anstelle der Spule auf.

Spulenspannung, Kontaktbelastbarkeit und ob das Relais über einen manuellen Prüfhebel verfügt, sind alle wichtiger als die Überschrift im Datenblatt. In Schaltschränken mit mehreren Motoren entfällt durch die auf der DIN-Schiene montierten Module die Notwendigkeit, einzelne Relaissockel zu verkabeln, und der Austausch dauert nur zehn Sekunden.

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Die folgende Tabelle fasst zusammen, wozu jeder Teil tatsächlich aufgefordert wird und wo es häufig schief geht.

Wie viel Strom ein DOL-Start wirklich zieht

Die folgende Tabelle vergleicht das Einschaltstrom-Vielfache von vier gängigen Startmethoden im gleichen Maßstab, sodass die Lücke zwischen einem direkten Online-Start und einer kontrollierten Rampe auf einen Blick sichtbar ist.

Die Balkenlängen sind in einem einzigen gemeinsamen Maßstab dargestellt, sodass ein 6,0-facher Balken tatsächlich dreimal so lang ist wie ein 2,0-facher Balken und kein stilisierter Eindruck. Ein direkter Online-Start an einem 11-kW-Motor bei 415 V bedeutet, dass in den ersten ein bis zwei Sekunden etwa 130 A fließen, was ausreicht, um die Beleuchtung im selben Verteiler zu flackern. Stern-Dreieck reduziert diesen Wert auf etwa ein Drittel, indem jede Wicklung während der Hochlaufphase mit 58 Prozent der Netzspannung gespeist wird. Ein Softstarter erreicht eine ähnliche Reduzierung durch Phasenanschnittsteuerung und erreicht etwa die Hälfte des vollen Einschaltstroms. Ein Antrieb mit variabler Frequenz begrenzt den Strom am stärksten und hält ihn in der Nähe des 1,5-fachen des Betriebsstroms, aber das bei niedriger Frequenz verfügbare Drehmoment ist entsprechend bescheiden. Die praktische Konsequenz besteht darin, dass es bei der Wahl nie nur um den Einschaltstrom geht, da jede Stromreduzierung mit einem geringeren Anlaufdrehmoment und zusätzlichen Hardwarekosten erkauft wird.

Das aktuelle Profil, das Ihr Schutz tatsächlich sieht

Einschaltstrom-Vielfache beschreiben einen einzelnen Moment. Das Überlastrelais reagiert auf die Form des gesamten Starts, weshalb eine Strom-Zeit-Kurve ein nützlicheres Entwurfsinstrument ist als eine einzelne Zahl.

Die durchgezogene Kurve zeigt, was passiert, wenn in einem Schritt die volle Spannung am Stator anliegt, und die gestrichelte Kurve zeigt den gleichen Motor, der über eine Stern-Dreieck-Anordnung gestartet wird. Die direkte Online-Spur springt fast vertikal auf das Sechsfache des Betriebsstroms und fällt dann sanft ab, wenn der Schlupf abnimmt und der Rotor das rotierende Feld einholt. Die Stern-Delta-Spur bleibt in den ersten drei Sekunden auf einem flachen Plateau in der Nähe des Zweifachen des Stroms und erreicht dann im Moment des Übergangs vom Stern zum Delta einen Spitzenwert auf fast das 5,8-fache. Diese Übergangsspitze ist der Teil, den die meisten Menschen vergessen, und hier löst eine geringfügige thermische Überlastung aus, auch wenn der anfängliche Start angenehm aussah. Der horizontale Bereich zwischen etwa dem Zwei- und Sechsfachen des Stroms, der acht oder zehn Sekunden lang aufrechterhalten wird, ist das Auslegungsfenster, um eine Überlastung der Klasse 10 zu überstehen. Wenn die Beschleunigung länger als dieses Fenster dauert, weil die Last eine hohe Trägheit hat oder die Versorgung schwach ist, wird bei dieser Maschine die gleiche Relaiseinstellung ausgelöst, die bei der vorherigen Maschine funktionierte.

Dimensionierungsregeln und die Lasten, die sie brechen

Die Motorleistung auf dem Typenschild ist der Ausgangspunkt für die Dimensionierung, nicht die Antwort. Die folgende Tabelle zeigt, was eine 415-V-Versorgung bei einem direkten Online-Start sinnvoll unterstützen kann, vorausgesetzt, dass ein Transformator mit ausreichender Kapazität und eine Zuleitungsstrecke von normaler Länge vorhanden ist.

Die Drehmomentverfügbarkeit entscheidet dann darüber, ob die elektrische Seite überhaupt relevant ist. Das folgende Diagramm normiert das Anlaufdrehmoment auf einen Vollspannungsstart. Ein Balken bei 100 bedeutet also, dass der Motor genau das produziert, was er auf der gesamten Linie erzeugen würde.

Das Drehmoment nimmt mit dem Quadrat der angelegten Spannung ab, weshalb das Starten bei reduzierter Spannung mehr Zugkraft kostet, als man erwartet. Stern-Dreieck liefert nur etwa ein Drittel des Vollspannungsdrehmoments, ein Wert, der für Kreiselpumpen und Lüfter geeignet ist, da deren Lastdrehmoment selbst mit dem Quadrat der Drehzahl ansteigt. Bei Verdrängerpumpen, Schraubenkompressoren und vollbeladenen Förderbändern, bei denen die Last nahezu das volle Drehmoment ab Nulldrehzahl erfordert, versagt es. Ein Softstarter, der so eingestellt ist, dass er den Strom aggressiv begrenzt, verhält sich auf die gleiche Weise und tauscht die Beschleunigung gegen einen geringeren Spitzenbedarf ein. Der Spartransformatorstart liegt dazwischen und liefert etwa 42 Prozent des vollen Drehmoments bei der 65-Prozent-Anzapfung, während gleichzeitig die Kosten und das Panelvolumen steigen. Wenn eine Last wirklich das volle Losbrechmoment benötigt und die Versorgung den Einschaltstrom trotzdem nicht verkraften kann, ist die ehrliche Antwort normalerweise ein Antrieb mit variabler Frequenz und nicht eine intelligentere Anordnung von Schützen.

Anpassen der Startmethode an die Last

Die Motorleistung allein entscheidet nicht über einen Anlasser. Im folgenden Vergleich werden vier Methoden hinsichtlich der Kriterien bewertet, die tatsächlich die Entscheidungen des Gremiums beeinflussen, wobei ein höherer Wert eine bessere Leistung in dieser Dimension bedeutet.

Das rote Polygon gehört zu einem direkten Online-Starter und ist die schiefeste Form im Diagramm. Es punktet mit den besten Anschaffungskosten, einfacher Verkabelung, Anlaufdrehmoment und Wartungsfreundlichkeit, da ein Schütz und ein Überlastrelais fast nichts enthalten, was falsch konfiguriert werden kann. Bei der Einschaltstromkontrolle schneidet es ganz unten ab, und diese einzige Schwäche ist es, die es bei schwacher Versorgung und großen Motoren disqualifiziert. Die blaue Stern-Dreieck-Form ist ausgewogener, erreicht jedoch auf keiner Achse die Spitze und fügt dem Panel drei Schütze und einen Timer hinzu. Der bernsteinfarbene Softstarter ist bei der Einschaltstromkontrolle am stärksten, verzichtet aber auf Drehmoment und Einfachheit. Der grüne Antrieb mit variabler Frequenz übertrifft die Einschaltstromsteuerung und ist im Hinblick auf das Drehmoment direkt online, aber er ist am teuersten und am anspruchsvollsten in der Wartung. Wenn man das Diagramm als Ganzes betrachtet, gewinnt das direkte Online-Geschäft überall dort, wo die Vorräte knapp sind, und es gibt jede andere Methode, um eine bestimmte Schwäche zu beheben, anstatt allgemein besser zu werden.

Häufige Fehler, die die Lebensdauer eines Starters verkürzen

1. Einstellung der thermischen Überlastung auf den auf dem Typenschild angegebenen Strom, ohne Berücksichtigung der Umgebungstemperatur des Panels. In einem Raum mit einer Temperatur von 55 Grad Celsius löst das gleiche Relais vorzeitig aus und der Bediener setzt es immer wieder zurück.
2. Auswahl eines Schützes mit AC-1-Nennwert anstelle von AC-3. Das induktive Unterbrechen eines Motorstromkreises erodiert die Kontakte viel schneller als das ohmsche Lastschalten bei gleichem Strom.
3. Einbau einer 230-V-Steuerspule und Speisung aus einem 400-V-Steuerkreis. Die Spule brennt durch und die Ersatzspule kommt normalerweise erst dann, wenn die Produktionslinie für eine Schicht angehalten wurde.
4. Mehr als sechs Starts pro Stunde ohne Leistungsminderung. Sowohl bei Schützen als auch bei Überlastrelais kommt es zu einer thermischen Ermüdung, und der Ausfall tritt nicht sofort, sondern Monate später auf.
5. Inbetriebnahme eines Direktstarters ohne Überprüfung der Transformatorkapazität und der Abzweiglänge. Wenn die Klemmenspannung während des Startvorgangs unter etwa 85 Prozent absinkt, kann das Schütz während der Beschleunigung ausfallen und bei einem Motor, der sich noch dreht, wieder einschalten.

Die Reihenfolge der Größen ist wichtiger als die Wahl der Marke. Berechnen Sie den Anlaufstrom, den die Versorgung aufnehmen kann, bestätigen Sie das Lastdrehmoment, das die Methode liefert, und wählen Sie erst dann das Schütz, die Überlastung und das Steuerrelais aus, die zu dieser Entscheidung passen. In dieser Phase der Parameteranpassung stecken fast drei Jahrzehnte Erfahrung in der Relaisherstellung, die auf unserer Seite beschrieben werden Über Seite , wurde gebaut. Ein zum Motor passender Direktstarter ist die wirtschaftlichste und zuverlässigste Motorsteuerung auf dem Markt. Eine Maschine, die das nicht tut, ist einfach eine Maschine zum Brennen von Kontakten.

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