Hören Sie, wie ein 15-kW-Fördermotor anläuft, und Sie hören ein deutliches Klicken und nicht eine Reihe von Klickgeräuschen. Dieser einzelne Ton beantwortet die Frage, wie ein Motorstarter funktioniert. Die Steuerspannung erreicht eine Spule, die Spule baut ein Magnetfeld auf, ein beweglicher Anker wird in einen festen Kern gezogen und drei schwere Kontakte schließen sich, um Netzspannung an den Motor zu senden. Von diesem Moment an misst der Anlasser weiterhin den Strom, sodass der Motor nie ohne Schutz läuft.
Die kurze Antwort lautet: Ein Motorstarter ist ein Schütz plus Überlastrelais, das so verdrahtet ist, dass ein Startknopf die Schützspule erregt, während ein Stoppknopf, eine Überlastauslösung oder ein Versorgungsausfall sie abschaltet. Das Schütz schaltet die Leistung. Das Überlastrelais entscheidet, wenn der Motor zu lange zu viel Strom verbraucht hat. Der Steuerkreis entscheidet, wann einer von beiden wirkt.
Alles andere in der Familie, Reversierung, Stern-Dreieck-Anlauf und Sanftanlauf, basiert auf derselben Basis.
Die zwei Aufgaben, die jeder Motorstarter ausführt
Ein Motor benötigt einen Schalter, der den Anlaufstrom übersteht, und einen Schutz, der einen normalen Start nicht mit einem Fehler verwechselt. Ein Schütz allein kann schalten und ein Leistungsschalter allein kann einen Kurzschluss unterbrechen, aber keiner von beiden schützt die Wicklung vor einer anhaltenden Überlastung wie einem blockierten Förderband oder einem verschlissenen Lager.
Die beiden Funktionen sind daher aufgeteilt. Das Schütz ist für den Motorbetrieb ausgewählt, der nach IEC-Begriffen der Nutzungskategorie AC-3 entspricht. Daher sind seine Kontakte so dimensioniert, dass sie etwa das Sechs- bis Achtfache des Volllaststroms des Motors ein- und ausschalten. Das Überlastrelais ist so ausgewählt, dass es einem thermischen Modell folgt, sodass der Einschaltstrom durchgelassen wird und der kleinere Strom auslöst, der anhält, nachdem der Motor seine Drehzahl erreicht haben sollte.
Tabelle: Die Arbeitsteile eines direkten Online-Motorstarters und die Aufgabe, die jeder einzelne ausführt. | Teil | Was es bewirkt | Was ist bei der Angabe zu überprüfen? |
| Schützspule | Erzeugt das Magnetfeld, das die Hauptkontakte schließt | Spulenspannung und die Kapazität des Steuertransformators |
| Hauptkontakte | Motorstrom führen und unterbrechen | AC-3-Bewertung, nicht nur ohmsche Lastbewertung |
| Hilfskontakt | Stellt den Seal-in-Pfad und Statussignale bereit | Anzahl der Schließer- und Öffnerkontakte |
| Thermisches Überlastrelais | Auslösungen bei anhaltendem Überstrom | Strom, Auslöseklasse und Umgebungskompensation einstellen |
| Elektronisches Überlastrelais | Auslösungen bei Überstrom, Phasenausfall oder Unsymmetrie | Einstellbare Klassen- und Erkennungsfunktionen |
| Steuerkreis | Start, Stopp, Einsiegeln und Verriegelungen | Steuerspannung und Spannungsabfall in der Verkabelung |
Im Inneren des Schützes: Wie die Spule die Kontakte schließt
Wenn die Steuerspannung die Spule erreicht, fließt Strom durch Tausende von Windungen des Kupferdrahts und erzeugt im Kern ein Magnetfeld. Das Feld zieht die Ankerplatte gegen eine Rückstellfeder zum Kern. Da die beweglichen Kontakte auf demselben Anker sitzen, schließen die Hauptkontakte und der Motorstromkreis wird geschlossen. Hilfskontakte ändern gleichzeitig ihren Zustand, und so übernimmt der Seal-In-Kontakt die Funktion des Startknopfes. Das gleiche magnetische Prinzip treibt a an elektromagnetisches Universalrelais , nur auf weitaus niedrigeren aktuellen Niveaus.
Hier sind zwei Zahlen wichtig, und sie sind unterschiedlich. Die Aufnahmeleistung, also der Einschaltstrom, der zum Einziehen des Ankers erforderlich ist, ist viel höher als die versiegelte Leistung, die zum Halten des Ankers erforderlich ist. Eine 230-V-Wechselstromspule könnte zum Schließen 70 VA verbrauchen und zum Halten nur 7 VA. Sinkt die Steuerspannung, klappert der Anker, die Kontakte bilden einen Lichtbogen und die Spule überhitzt. Unterdimensionierte Steuertransformatoren verursachen im Feld mehr Starterausfälle als verschlissene Kontakte.
Wenn die Spule stromlos ist, drückt die Feder den Anker zurück und die Kontakte öffnen sich. Wenn der Strom unterbrochen wird, entsteht ein Lichtbogen, der durch die Lichtbogenkammer geteilt, abgekühlt und gelöscht wird. Aus diesem Grund wird die Kontaktlebensdauer nicht in Jahren, sondern in Schaltzyklen bei Nennlast angegeben.
Das Überlastrelais: Langsamerer und intelligenterer Schutz
Das Überlastrelais ist bewusst langsam. Bei einem normalen Start verbraucht ein Motor das Sechs- bis Achtfache seines Nennstroms, sodass ein Gerät, das sofort reagiert, den Motor niemals laufen lassen würde.
In einem thermischen Überlastrelais fließt der Motorstrom durch Heizelemente oder durch die Primärseite eines Stromtransformators. Ein Bimetallstreifen verbiegt sich beim Erhitzen und löst nach einiger Zeit einen Mechanismus aus, der einen normalerweise geschlossenen Kontakt im Spulenkreis öffnet. Die Auslöseklasse beschreibt die Geschwindigkeit beim sechsfachen eingestellten Strom. Klasse 10 löst innerhalb von 10 Sekunden aus, Klasse 20 innerhalb von 20 Sekunden und Klasse 30 innerhalb von 30 Sekunden. Ventilatoren mit hoher Trägheit, belastete Förderbänder und lange Startvorgänge erfordern normalerweise Klasse 20 oder höher.
Elektronische Überlastrelais ersetzen das Bimetall durch Stromwandler und einen Messkreis. Sie folgen immer noch einem thermischen Modell, verfügen jedoch zusätzlich über Phasenverlust, Phasenunsymmetrie und Erdschlusserkennung, und die Auslöseklasse ist einstellbar. In einem mit Sicherungen ausgestatteten Schaltschrank, bei dem eine einzelne durchgebrannte Sicherung dazu führen kann, dass ein Motor auf zwei Phasen läuft, ist diese zusätzliche Erkennung die zusätzlichen Kosten wert. Stellen Sie den Strom auf die auf dem Typenschild des Motors angegebene Volllaststromstärke ein und passen Sie ihn dann an den Betriebsfaktor und die Temperatur im Inneren des Gehäuses und nicht an die Temperatur des Raums an.
Der Steuerkreis: Start, Stopp und der Seal-In-Kontakt
Der Steuerkreis sorgt dafür, dass sich der Anlasser vorhersehbar verhält. Der Ablauf ist einfach und jeder Schritt zählt:
- Die Steuerspannung steht am Stopptaster zur Verfügung, der normalerweise geschlossen ist.
- Durch Drücken der Starttaste wird ein normalerweise offener Kontakt geschlossen und Strom fließt zur Schützspule.
- Die Spule wird erregt, die Hauptkontakte schließen und ein normalerweise offener Hilfskontakt schließt parallel zum Startknopf.
- Wenn Sie den Startknopf loslassen, wird die Spule über diesen Hilfskontakt, den so genannten Seal-In- oder Haltekontakt, mit Strom versorgt.
- Durch Drücken der Stopp-Taste, Verlust der Steuerspannung oder Auslösen des Überlastrelais wird der Spulenstromkreis unterbrochen, die Kontakte öffnen sich und der Seal-in-Kontakt setzt sich selbst zurück.
Der letzte Schritt erklärt ein Sicherheitsverhalten, an das man sich erinnern sollte. Bei Wegfall der Versorgungsspannung fällt der Anlasser ab und startet bei Spannungswiederkehr nicht von selbst wieder. Ein Bediener muss erneut Start drücken. Das ist ein Unterspannungsschutz und ein klarer Unterschied zwischen einem schützbasierten Starter und einem magnetischen Verriegelungsrelais, das seine letzte Position ohne jeglichen Spulenstrom beibehält.
Wenn ein Starter mehr tun muss als nur starten und stoppen
- Wendestarter: zwei Schütze mit mechanischer und elektrischer Verriegelung, die zwei Phasen tauschen, um die Drehrichtung zu ändern.
- Stern-Dreieck-Starter: Drei Schütze konfigurieren die Wicklung neu und reduzieren den Anlaufstrom auf etwa ein Drittel des Gleichstromwerts.
- Sanftstarter: Thyristoren erhöhen die Spannung, dann führt ein Bypass-Schütz den laufenden Strom.
- Antrieb mit variabler Frequenz: Steuert sowohl die Geschwindigkeit als auch den Start, wobei ein Schütz als Trenner und nicht als Schaltgerät dient.
Relaismodule und Verriegelungsrelais in einem Starterpanel
Nicht jede Schaltaufgabe in einem Schaltschrank gehört zum Schütz. Zwischengeschaltete Relais isolieren einen SPS-Ausgang von einem Spulenkreis, vervielfachen Kontakte für Anzeige und Alarme und schalten kleine Lasten, die die Lebensdauer eines großen Schützes verschwenden würden. Für diese Arbeiten, schienenmontiert Industrielle Steuerungsmodule Halten Sie das Panel sauber und wartungsfähig.
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Die meisten Anlasserprobleme sind auf eine Auswahlentscheidung in der Angebotsphase und nicht auf einen Herstellungsfehler zurückzuführen. Dies sind die Prüfungen, die es wert sind, durchgeführt zu werden, bevor eine Bestellung aufgegeben wird.
Tabelle: Vor der Bestellung eines Motorstarters oder eines Ersatzschützes und Überlastsatzes durchzuführende Prüfungen. | Parameter | Was zu überprüfen ist | Warum es wichtig ist |
| Nutzungskategorie | AC-3 für Käfigläufermotoren, AC-1 nur für ohmsche Lasten | AC-1-Kontakte im Motorbetrieb verschweißen vorzeitig |
| Spulenspannung | Passt zum Steuertransformator und zum Spannungsabfall in der Verkabelung | Unterspannung verursacht Rattern und Durchbrennen der Spule |
| Überlastungseinstellung | Volllaststrom des Motors, angepasst an Betriebsfaktor und Plattenwärme | Kopierte Einstellungen führen zu störenden Auslösungen oder gar zu keinem Schutz |
| Reiseklasse | 10, 20 oder 30 basierend auf der gemessenen Startzeit | Eine zu schnelle Klasse stolpert bei jedem normalen Start |
| Hilfskontakts | Seal-in, Interlock und PLC-Feedback werden separat gezählt | Fehlende Kontakte erzwingen später eine Feldänderung |
| Arbeitszyklus | Starts pro Stunde und ob Joggen genutzt wird | Durch häufiges Tippen verkürzt sich die Kontaktlebensdauer erheblich |
Fehlermodi und was sie Ihnen sagen
- Rattern beim Start: Steuerspannung zu niedrig, Spulenanschluss locker oder Steuertransformator defekt.
- Verschweißte Hauptkontakte: zu kleine Kontakte, Tippbetrieb oder ein mechanisches Problem in der angetriebenen Maschine.
- Fehlauslösung: Überlastung unterhalb der Volllaststromstärke des Motors eingestellt, einphasig, ein heißes Gehäuse oder die falsche Auslöseklasse.
- Durchbrennen der Spule: Dauerbetrieb bei reduzierter Spannung oder Anker, der nicht richtig sitzt.
- Eine Phase ist nach einer Auslösung unterbrochen: Überprüfen Sie die Kontakte des Überlastrelais und den Steuerstromkreis, bevor Sie den gesamten Anlasser austauschen.
Schnelle Antworten
Was ist der Unterschied zwischen einem Schütz und einem Motorstarter?
Ein Schütz schaltet nur Leistung. Ein Starter kombiniert ein Schütz mit einem Überlastrelais und einem Steuerstromkreis, schaltet und schützt also gleichzeitig.
Warum löst der Anlasser wenige Sekunden nach dem Start aus?
Meistens ist die Überlast zu niedrig eingestellt, die Auslöseklasse ist zu schnell für einen langen Start oder eine Phase fehlt. Überprüfen Sie zuerst den eingestellten Strom anhand des Typenschilds und messen Sie dann die Startzeit und den Strom auf allen drei Phasen.
Ein Motorstarter funktioniert, weil zwei Geräte mit unterschiedlichen Zeitskalen zusammenarbeiten. Das Schütz reagiert im Millisekundenbereich und schaltet den vollen Motorstrom. Das Überlastrelais reagiert in Sekundenschnelle und unterbricht den Strom, bevor die Wicklung beschädigt wird. Sobald der Spulenschaltkreis, der versiegelte Kontakt und die Überlasteinstellung verstanden sind, ist die Fehlersuche an einem Anlasser kein Rätselraten mehr, sondern eine kurze Liste von Messungen.
Wenn Sie Starter, Ersatzschütze oder die daneben im Schaltschrank sitzenden Relais spezifizieren, ist die Anpassung der Kontaktwerte und Spulenspannungen an die tatsächliche Belastung der Unterschied zwischen einem Schaltschrank, der ein Jahrzehnt lang läuft, und einem Schaltschrank, der vierteljährlich geöffnet wird.
