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Was sind Motorschutzschalter?

Was sind
Motorschutzschalter?

 

Motorschutzschalter dienen zum Schutz von Elektromotoren gegen Zerstörung durch Nichtanlauf, mechanische oder elektrische Überlastung, Kurzschluss, Absinken der Netzspannung oder Ausfall eines Außenleiters in Drehstromnetzen.

 

1              Aufbau und Funktion von Motorschutzschaltern

Motorschutzschalter beinhalten einen einstellbaren thermischen Auslöser zum Schutz der Motorwicklung gegen zu hohe Strom- und Wärmebelastung und einen fest eingestellten elektromagnetischen Auslöser als Kurzschlussschutz.

Auslöseverhalten eines Motorschutzschalters (Quelle: OEZ)

Der thermische Auslöser entspricht einem Bimetallrelais aus (mindestens) zwei verschiedenen Metallen, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Zieht der Motor einen zu hohen Strom (z. B. im Falle eines blockierten Rotors), führt diese erhöhte Stromaufnahme zur stärkeren Erwärmung der stromführenden Bauelemente des Motorschutzschalters. Das Metall mit dem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten erfährt eine stärkere Ausdehnung, wodurch sich das Bimetall biegt und folglich der Motorschutzschalter auslöst. Dadurch wird der Stromfluss in der Motorzuleitung allpolig unterbrochen. Nach Beheben des Fehlers und Abkühlen des thermischen Auslösers, kann der Motorschutzschalter wieder eingeschaltet und die Versorgung des Motors wieder hergestellt werden.

Während das Bimetallrelais nach allmählicher Erwärmung auslöst, trennt der elektromagnetische Auslöser im Falle eines Kurzschlusses unverzögert. Der kontinuierliche Stromfluss durch diesen Teil des Motorschutzschalters steigt bei einem Windungs- oder Kurzschluss rapide an, wodurch ein starkes Magnetfeld in der Spule induziert wird. Der Schlaganker wird daraufhin abrupt aus der Spule gezogen und betätigt das bewegliche Schaltstück, wodurch die Kontakte des Motorschutzschalters geöffnet werden.

 

Prinzipieller Aufbau des thermischen (oben) und elektromagnetischen Auslösers (unten)

Bei eingeschaltetem Motorschutzschalter werden die beweglichen Kontakte auf die Festkontakte gedrückt, durch eine vorgespannte Gelenkkette gegeneinandergepresst und über das sogenannte Schaltschloss in dieser Position gehalten. Im Falle von Überlast oder Kurzschluss wird das Schaltschloss freigegeben und die Stromzufuhr selbst dann allpolig getrennt, wenn der Einschalter händisch festgehalten oder durch ein Schloss abgesperrt wird. Dies wird normativ als Freiauslösung bezeichnet.

Abbildung des SM1E Motorschutzschalters (Quelle: OEZ)

 

2        Begriffe und Kenngrößen

Der passende Motorschutzschalter wird entsprechend des Motornennstroms ausgewählt und auf den exakten Wert eingestellt. Weitere wichtige Begriffe und Kenngrößen, die bei der Auswahl berücksichtigt werden sollten, werden nachfolgend erklärt:

 

Begriff

Erklärung

Pn

 

Maximale mechanische Bemessungsbetriebsleistung des dreiphasigen Motors bei 400 V AC
(kann bei fehlender Angabe auf dem Typenschild auch über nebenstehende Formel berechnet werden)

In

Motornennstrom/ Bemessungsdauerstrom

Ue

Bemessungsbetriebsspannung

Icu

Maximaler Kurzschlussstrom, den der Motorschutzschalter unterbrechen kann

Auslösestrom Überlast

Auslösestrom bei Überlast
(kann exakt auf den Motornennstrom eingestellt werden)

Auslösestrom Kurzschluss

Auslösestrom bei Kurzschluss
(ist auf den 14-fachen Nennstrom fest eingestellt)

Temperaturkompensation

Die thermische Auslösung wird durch ein entgegengesetzt wirkendes Bimetall korrigiert, dessen Ausbiegung allein durch die Umgebungstemperatur verursacht wird

Phasenausfallempfindlichkeit

Um den Motor bei Unterbrechung einer Zuleitung vor zu langem Zweiphasenlauf zu schützen, wird das Bimetallrelais bei ungleichmäßiger Erwärmung der Phasen beschleunigt ausgelöst

 

Im Gegensatz zum Leitungsschutzschalter verfügt ein Motorschutzschalter über die Funktion der Phasenausfallempfindlichkeit. Um diese zu gewährleisten, muss die Zuleitung des angeschlossenen Motors durch alle Kontakte des Motorschutzschalters geschleift werden. Während bei dreiphasigem Anschluss jeder Außenleiter einzeln am Motorschutzschalter angeklemmt wird, müssen bei ein- oder zweiphasigem Anschluss die Kontakte seriell verdrahtet werden.

Korrekter Anschluss von ein-, zwei- und dreiphasigen Elektromotoren (Quelle: OEZ)

Ein weiterer Unterschied zum Leitungsschutzschalter ist die exakte Einstellung der thermischen Auslösung auf den Motornennstrom, während Leitungsschutzschalter nur auf normativ festgelegte diskrete Absicherungsströme (z. B. 2 A, 4 A, …) eingestellt werden können.

 

3             OEZ-Produktportfolio

Der OEZ-Motorschutzschalter SM1E kann noch durch zusätzliche Module ergänzt werden: