Magnetstarter, Relais und Schütze gehören zu einer der umfangreichsten Gruppen von Schalttafelausrüstungen. Für den ordnungsgemäßen Betrieb dieser Geräte sind die Einhaltung einer Reihe von Regeln für die Elektroinstallation, Kenntnisse der Grundlagen der Relaistechnologie sowie ein kompetenter Ansatz für die Organisation von Stromversorgungssystemen für Elektrogeräte erforderlich.
Arten und Klassen von Schützen
Schütze sind für das Fernschalten oder automatische Schalten von Stromleitungen für Hochleistungselektrogeräte ausgelegt. Zu diesen elektrischen Produkten gehören Schalttafeleinbaugeräte mit praktisch unbegrenzter Leistung sowie modulare DIN-Schienenbefestigungsvorrichtungen. Im letzteren Fall beträgt der zulässige Strom normalerweise nicht mehr als 63 Ampere. Kleine (nicht modulare) Schütze für die DIN-Schienenmontage sind für Ströme bis 100 A ausgelegt und sind aus einem relativ einfachen Grund Plattenprodukte: Ihre Abmessungen ermöglichen keine korrekte Installation der Frontplatte.
Links: Modulares Schütz für 63 A DIN-Schiene. Rechts: Schalttafelschütz
Die allgemein anerkannte Klassifizierung von Magnetschützen impliziert deren Unterteilung in Werte, die der Größe und der zulässigen Strombelastung entsprechen. Modulare Geräte sind also auf den 4. Wert begrenzt, es gibt insgesamt 7, mit den maximalen Abmessungen ist die Kontaktgruppe für Stromstärken bis 250 A ausgelegt. Außerhalb der allgemeinen Klassifizierung gibt es Schütze, die Stromkreise mit einem Strom von 1000 A und mehr schalten können, aber Geräte haben eine enge Industrieanwendung und werden von uns nicht berücksichtigt.
Einzelne Schützmodelle können sich in der Klasse der elektrischen Isolierung und der zulässigen Schaltspannung unterscheiden. Es gibt auch einen Unterschied in der Betriebsspannung, für die die Magnetspule ausgelegt ist. Zusätzliche Unterschiede sind:
- die Anzahl der geschalteten Pole der Leistungsgruppe der Kontakte (von 1 bis 4);
- Reaktionszeit (von 0,01 bis 1 s);
- die Art und Effizienz von Lichtbogenvorrichtungen für verschiedene Grade der Lastinduktivität;
- zulässige Anzahl von Schaltzyklen pro Stunde;
- der Geräusch- und Vibrationspegel;
- das Vorhandensein und die Anzahl zusätzlicher Niedrigstromkontakte.
Die Vorrichtung eines dreipoligen Schützes mit normalerweise offenen Kontakten: 1 – Spule; 2 – stationärer Magnetkreis (Kern); 3 – beweglicher Kern; 4 – feste Kontakte; 5 – dielektrischer Halter von beweglichen Kontakten; 6 – Kontakte bewegen
Die Begriffe Schütz und Anlasser haben unterschiedliche Bedeutungen. Der Name Schütz bedeutet also ein Monoblock-Gerät nur mit den Funktionen, die das Design vorsieht. Ein Starter ist eine Reihe von Geräten, die in einer Steuerbaugruppe zusammengefasst sind. Es kann mehrere Schütze sowie zusätzliche Anbaugeräte, Schutzvorrichtungen, Steuerelemente und ein Gehäuse mit einem gewissen Staub- und Feuchtigkeitsschutz enthalten. Starter sind normalerweise so ausgelegt, dass sie den Betrieb von asynchronen Elektromotoren steuern.
Kombinierter Motorstarter
Grundlegende Installationskonzepte
Ein Schütz oder Anlasser ist fast nie das einzige Element in einem Steuerkreis. Voraussetzung ist das Vorhandensein eines Leistungsschalters im Stromkreis, dessen Nennleistung anhand des Grenzstroms des Schützes berechnet wird. Es ist auch wichtig, die Strom-Zeit-Charakteristik der Schutzabschaltung richtig auszuwählen, sie muss der Widerstandsklasse des Schützes gegenüber induktiven Lasten entsprechen.
Magnetschütze sind für die natürliche Luftkühlung ausgelegt. Daher muss der Ort ihrer Installation ein ausreichendes Innenvolumen oder Belüftungsöffnungen aufweisen. Voraussetzung ist auch das Fehlen von Vibrationen an der Basis, an der das Schütz befestigt ist, da sonst ein unbeabsichtigtes Zurückwerfen der Einzugsstange mit anschließendem Öffnen des Stromkreises möglich ist. Schließlich müssen die Betriebsbedingungen des Schützes seiner Schutzklasse gegen äußere Einflüsse entsprechen, da der innere Mechanismus äußerst empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Staub ist, insbesondere abrasiv und leitend.
Anschließen der geschalteten Last
Der Anschluss der Stromkreise des Schützes erfolgt in der Regel mit Schraubklemmen mit Klemmplatte oder Sattel. Bei der Montage des Stromkreises wird empfohlen, maximale Maßnahmen zu ergreifen, um die maximale Kontaktfläche der Kabeladern mit dem Kontaktfeld sicherzustellen. Es ist daher besser, Eindrahtleiter in Mehrdraht-Halbringleiter zu rollen – um sie mit einer flachen Stiftspitze zusammenzudrücken.
Die Gruppe von Leistungskontakten an jedem Pol wird durch zwei feste und zwei bewegliche dargestellt, die durch eine leitende Platte verbunden sind. Somit befinden sich die Kontakte jeder Phase parallel, ihre Klemmschrauben befinden sich an der Vorderseite des Gehäuses und sind mit dem Buchstaben L mit dem entsprechenden digitalen Index gekennzeichnet. Die Spitze des Kerns wird bis zum Anschlag unter die Klemmplatte oder in den Sattel eingeführt und dann mit einer Schraube festgeklemmt. Für Nennströme über 63 A wird die Verwendung eines Drehmomentwerkzeugs empfohlen. Die Leistungskontakte müssen nach 48 Stunden festgezogen werden, um dauerhafte Metallverformungen auszugleichen.
Wie Sie sehen, ist der Schaltplan des Netzteils äußerst einfach: Das Schütz schaltet die Phasenleitungen, die Betriebsnull wird auf einem gemeinsamen Bus oder Cross-Modul gesammelt. Der einzige Unterschied besteht beim Zusammenbau von Stromkreisen mit einem isolierten Neutralleiter. In solchen Fällen wird der funktionierende Neutralleiter durch den vierten Pol des Schützes geschaltet.
Steuerkreise
Elektromagnetische Schütze rasten in der Ein-Position nicht mechanisch ein. Um die Retention der Stange während des Betriebs sicherzustellen, wird ein Selbstauswahlschema verwendet. Dies ist eine ziemlich bequeme Technik, die das Schalten des Spulenstromversorgungskreises mit verschiedenen Schutz- und Automatisierungsvorrichtungen des elektrischen Antriebs ermöglicht. Ausnahmen bilden Baugruppen, die von der SPS oder der Relaisautomatisierung gesteuert werden..
Die einfachste selbstsperrende Schaltung enthält einen zusätzlichen normalerweise offenen Sperrkontakt. Der Spulenversorgungskreis wird über den normalerweise offenen Kontakt der Starttaste angeschlossen. Der zweite Stromkreis ist parallel geschaltet und besteht aus einem in Reihe geschalteten Sperrkontakt und einem normalerweise geschlossenen Kontakt der Stopptaste. Somit wird beim Einschalten des Schützes ein Sperrkontakt geschlossen, der während des gesamten Betriebs gehalten wird und die Spule mit Strom versorgt. Wenn ein Stopp erforderlich ist, wird der Spulenstromkreis mit der Taste „Stop“ geöffnet.
Selbstfangschaltung des Schützes: L1, L2, L3 – dreiphasige Stromversorgungsphasen; N – neutral; KM – magnetische Starterspule; NO13-NO14 – zusätzlicher normalerweise offener Kontakt; M – Asynchronmotor
Es gibt auch komplexere Steuerungsschemata. Die Verwendung eines normalerweise geschlossenen Kontakts des Startknopfs eines Schützes kann daher verwendet werden, um den gleichzeitigen Betrieb von zwei Startern auszuschließen, was insbesondere beim Aufbau von Rückwärtsverbindungsschaltungen wichtig sein kann oder auf eine andere technologische Notwendigkeit zurückzuführen ist. Das gleiche Prinzip kann funktionieren, wenn ein normalerweise geschlossener Sperrkontakt eines Schützes verwendet wird, der in Reihe mit dem Kontakt des Startknopfs eines anderen geschaltet ist.
Rücklaufdiagramm des Motors: KM1, KM2 – Spulen von Magnetstartern; NO KM1, NO KM2 – normalerweise offene Kontakte der Starter; NC KM1, NC KM2 – normalerweise geschlossene Kontakte der Starter; KK – Thermorelais
Endschalter, Trockenkontaktsensoren und alle Arten von Schutzeinrichtungen können ebenfalls in den selbstsperrenden Stromkreis aufgenommen werden. Ein automatisches Einschalten des Schützes ist ebenfalls möglich. Zu diesem Zweck wird die Taste durch paralleles Einschalten von Endschaltern oder Sensoren ersetzt oder dupliziert. Somit sind die Komplexität und Steuerungsschemata eines automatisierten elektrischen Antriebs praktisch unbegrenzt..
Zusätzliche Geräte
Wie bereits erwähnt, sind die Schütze selbst äußerst einfach aufgebaut und können nur aus einem elektromagnetischen Retraktor und einem oder mehreren Paaren von Leistungskontakten bestehen. Gleichzeitig gibt es eine beeindruckende Anzahl zusätzlicher Module, die die ursprüngliche Funktionalität weit über das übliche Schalten hinaus erweitern können..
Die gängigsten Anhänge mit zusätzlichen Sperrkontakten. Wenn das Schütz anfangs nicht über eine solche verfügt, ist diese Art von Ausrüstung die einzige Möglichkeit, ein selbstfangendes Schema zu implementieren. Außerdem können zusätzliche Blockkontakte verwendet werden, um komplexere Steuerungs-, Anzeige- und Automatisierungsschemata zu implementieren.
Thermische Freisetzungen sind eine weitere beliebte Art von Zubehör. Ihre Aufgabe ist es, die im Stromkreis fließende Last zu steuern und die Spulenleistung auszuschalten, wenn die zulässigen Stromwerte für längere Zeit überschritten werden. Wie thermische Auslöseeinheiten von Leistungsschaltern weisen Anbaugeräte für Schütze unterschiedliche Strom-Zeit-Auslöseeigenschaften für verschiedene Arten von Induktionsmotoren auf. Elektromagnetische Auslöser werden nicht als zusätzliche Anbaugeräte verwendet, da die Schütze nicht zum Schalten von Kurzschlussströmen ausgelegt sind.
Schützhilfsgeräte: 1 – thermisches Überlastrelais; 2 – Schütze; 3 – Zeitverzögerungspräfix; 4 – Hilfskontakte
Zeitverzögerungspräfixe ermöglichen die Implementierung von Schemata für langsames Starten und Stoppen des elektrischen Antriebs. Zeitrelais können manuell in einem bestimmten Bereich eingestellt werden, wodurch Sie die Kompensation des Trägheitslaufs des Elektromotors vor dem Rückwärtsfahren fein einstellen können.
Unter den zusätzlichen Vorrichtungen sollten wir auch die Anbaugeräte für die mechanische Verriegelung der gegenüberliegenden Verbindung erwähnen, mit denen Sie einen Umkehrstarter aus zwei herkömmlichen dreipoligen Schützen zusammenbauen können. Wenn die Steuerung direkt von einem Schrank oder einer Schalttafel aus erfolgt, können Sie Starter-Anbaugeräte verwenden, bei denen bereits eine Gruppe von Verbindungen zur Selbstauswahl hergestellt wurde und die Schaltflächen „Start“ und „Stopp“ installiert sind. Wenn die Schützspule nicht der tatsächlichen Spannung des Steuerkreises entspricht, kann sie leicht durch eine andere mit geeigneten Parametern ersetzt werden. Zusätzlichen Motorschutz bieten Überwachungs- und Phasenfolge-Relais sowie Überspannungsschutz.
Grundlegende Anschlusspläne
Insgesamt gibt es drei Leistungsschaltkreise, nach denen die Schütze angeschlossen sind. Die erste und einfachste ist die direkte Phasenumschaltung, die sowohl zum einseitigen Starten des Antriebs als auch zur Steuerung einer aktiven Last geeignet ist. Es gibt nichts Bemerkenswertes in der Schaltung, das Schütz fungiert einfach als Fernschalter.
Ein Beispiel für die Verwendung von Schützen in der Generator-Autostartschaltung: 1 – Eingang automatisch; 2 – Zähler; 3 – RCD des Hauptnetzes; 4 – Haupteingangsschütz; 5 – Block für automatischen Generatorstart; 6 – Gasgenerator; 7 – RCD des Backup-Netzwerks; 8 – Zeitrelais; 9 – Schütz des Reserveeingangs
Eine etwas komplexere Schaltung wird verwendet, um die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung von dreiphasigen asynchronen Maschinen zu steuern. Zwei Schütze sind paarweise installiert, die abgehenden Phasenleiter sind parallel geschaltet. In diesem Fall wird die Verbindung von der Versorgungsseite mit einer Frequenzweiche durchgeführt, die die Reihenfolge von zwei von drei Phasen ändert. Bei der Montage eines Umkehrkreises ist es äußerst wichtig, einen bidirektionalen Schutz gegen Rückwärtsverbindung zu bieten: sowohl durch mechanische Verriegelung als auch durch Verwendung von Verriegelungskontakten..
Der dritte Schaltungstyp startet, er wird zur Steuerung von Hochleistungs-Induktionsmotoren verwendet. Die Generalbaugruppe enthält zwei Schütze für jede Drehrichtung des Antriebs. In jedem Paar ist ein Schütz ein Anlasser, über das der Motor gemäß dem Wicklungsanschlussdiagramm in einem „Stern“ angeschlossen ist, wodurch die Anlaufströme erheblich reduziert werden. Nach einiger Zeit, die erforderlich ist, um die Nenndrehzahl zu erreichen, wird das zweite Schütz eingeschaltet, über das die Verbindung der Wicklungen in einem „Delta“ realisiert wird. Um ein solches Verbindungsschema zu implementieren, müssen sechs Leistungskerne und ein funktionierender Neutralleiter zum Motor verlegt sowie ein Einschaltverzögerungsrelais an den Hauptschützen installiert werden.
Wie schließe ich einen Leistungsschalter an das Armaturenbrett an und wie wird ein Schütz angeschlossen?