Ratgeber
Heutzutage werden in nahezu jedem Industriezweig effiziente, elektrisch betriebene Motoren verwendet. Um die Elektromotoren vor Überlastung oder Phasenausfall zu schützen, sollte ein Motorschutzschalter ein fester Bestandteil im Sicherungskasten sein. Erfahren Sie in diesem Ratgeber, wie ein Motorschutzschalter funktioniert und welche Alternativen es gibt.
3 poliger Motorschutzschalter mit Drucktastensteuerung.
Motorschutzschalter mit drehbarem Bedienhebel.
Motorschutzschalter werden in der Industrie überall dort eingebaut, wo ein E-Motor gegen thermisch-mechanische Überlastung geschützt werden soll.
Das kann etwa bei Kompressoren oder Wärmepumpen der Fall sein. Fehlt ein solcher Überlastschutz, besteht unter Umständen die Gefahr einer Beschädigung des Motors, die wiederum zu Ausfallzeiten bei der Produktion führen kann.
Aus diesen Gründen sollte ein solcher Motorschutz fester Bestandteil bei der Absicherung von gefährdeten Gleich- und Drehstrommotoren sein.
Eine schnelle Abschaltung bei Überlast oder zu hohen Temperaturen spart Zeit und Geld.
Um einen Elektromotor während des Betriebs vor Überlast zu schützen, werden die Stromaufnahme oder die Temperatur der Motorwicklungen überwacht. Eine simultane Überwachung beider Parameter ist ebenfalls möglich.
Die Überwachung kann entweder durch einen Kaltleiter (thermisch-elektrisch), über die Messung des anliegenden Stroms (elektronisch) oder über ein Bimetall (thermisch-mechanisch) realisiert werden.
Bei der thermischen Überwachung fließt der Motorstrom über ein Bimetall, das sich bei einer Überschreitung der Stromaufnahme verformt und den Schutzschalter auslöst.
Eine Wiederinbetriebnahme des Motors ist erst möglich, wenn sich das Bimetall im Schalter wieder abgekühlt hat.
Schaltskizze eines Motorschutzschalters
Der Schutz gegen Kurzschlüsse lässt sich auch mit einer einfachen Schmelzsicherung oder einem Leitungsschutzschalter gewährleisten. Es sind zudem Modelle erhältlich, bei denen eine Auslösung nicht nur bei Überspannung, sondern auch bei Unterspannung erfolgt. Durch Hilfskontakte besteht die Möglichkeit, den Zustand des Schalters zu überwachen. Dies kann etwa durch eine Kontrollleuchte erfolgen. Ist der Griff eines Motorschutzschalters in der Nullstellung abschließbar, darf der Schalter auch als Hauptschalter verwendet werden. Damit der Schutzschalter seine Funktion auch in vollem Umfang erfüllen kann, sollte beim Einbau unbedingt die DIN VDE 0113 beachtet werden. Diese besagt zum Beispiel, dass der Schalter am Anfang der Motorzuleitung installiert werden muss.
Motorschutzschalter mit drehbarem Hebel.
Zum Schutz eines Elektromotors kann auch ein Motorschutzrelais oder ein Thermistor eingesetzt werden.
Ein Motorschutzrelais funktioniert ähnlich wie ein Motorschutzschalter. Allerdings unterbricht das Schutz-Relais nicht selbstständig den Stromkreis, stattdessen erfolgt lediglich die Auslösung von Hilfskontakten. In der Regel werden durch die Kontakte Schütze angesteuert, die die Motoren dann vom Strom trennen.
Eine weitere Möglichkeit des Motorschutzes ist der Einsatz eines sogenannten Thermistors. Dabei handelt es sich um einen elektrischen Widerstand, dessen Wert temperaturabhängig ist.
Unterschieden wird dabei zwischen Heiß- und Kaltleitern. Zum Schutz von Motoren werden Kaltleiter eingesetzt, deren Widerstand sich mit ansteigender Temperatur erhöht. Ein Thermistor wird direkt in den Motor eingebaut und überwacht dort die Temperaturentwicklung der Wicklungen.
Bei ansteigender Temperatur steigt auch der Widerstand des Thermistors an.
Wenn ein bestimmter Widerstandswert erreicht ist, wird der Motor abgeschaltet.
Genau wie beim Bimetall-Schalter kann der Motor erst wieder nach ausreichender Abkühlung in Betrieb genommen werden.
Für die Wahl des richtigen Motorschutzschalters müssen Sie vor dem Kauf den passenden Nennstrom und den korrekten Schaltstrom ermitteln. Je nach Einsatzort kann es erforderlich sein, zu einem Schalter zu greifen, der eine bestimmte Schutzart, zum Beispiel IP 20, erfüllt. Wenn der Schutzschalter in Räumlichkeiten verwendet werden soll, in denen besonders hohe oder niedrige Temperaturen vorherrschen, ist die zulässige Betriebstemperatur zu beachten. Falls Sie den Motorschutzschalter gleichzeitig auch als Hauptschalter verwenden möchten, benötigen Sie ein Modell, bei dem der Griff in Nullstellung abschließbar ist.
Unser Praxistipp: Den richtigen Nennstrom einstellen!
Wenn Sie einen Motorschutzschalter einbauen, ist es wichtig, dass der richtige Nennstrom des Motors eingestellt wird. Dazu verfügen einige Produkte über einen leicht bedienbaren und sofort ablesbaren Regler (siehe rote Makierung im Bild).
Andernfalls besteht die Gefahr, dass der Schalter in einer kritischen Situation nicht auslöst. Der Schalter kann seine Funktion als Schutzeinrichtung dann nicht mehr erfüllen.
Was ist ein Bimetall?
Ein Bimetall besteht aus zwei verschiedenen Metallen, etwa Eisen und Zink, die fest miteinander verbunden sind. Typisch für ein Bimetall ist das Verbiegen bei Änderung der Temperatur. Eingesetzt werden können die Metallstreifen beispielsweise in einem Thermometer oder einem Relais.
Wie funktioniert ein Schutzschalter mit Magnetspule?
Der Strom fließt hier nicht durch ein Bimetall, das sich mit zunehmender Erwärmung verformt, sondern über eine Magnetspule. So wird ein Magnetfeld erzeugt, das sich in Abhängigkeit vom anliegenden Strom verändert. Wenn das magnetische Feld einen definierten Grenzwert erreicht, löst der Schalter aus und unterbricht die Stromversorgung.
Wie funktioniert ein Thermistor?
Ein Thermistor zeichnet sich durch eine sehr hohe Genauigkeit aus und ist zudem ausgesprochen robust. Er besteht aus einem Halbleitermaterial und weist die Besonderheit auf, dass sich sein Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur verändert. Unterschieden wird dabei zwischen Heiß- und Kaltleitern: Bei Heißleitern sinkt der Widerstand mit ansteigender Temperatur. Sie werden häufig zur Temperaturmessung verwendet. Bei Kaltleitern hingegen nimmt der Widerstand bei steigender Temperatur zu. Kaltleiter eignen sich aufgrund ihrer besonderen Charakteristik sehr gut als Schutzschaltung gegen thermische Überlastung. Wenn durch eine zu hohe Temperatur der Widerstand des Thermistors einen bestimmten Wert erreicht hat, erfolgt eine Abschaltung des Verbrauchers.