Überlastrelais löst aus: Ursachen, Auslösezeit, Rückstellen

Eine in Japan gebaute Pumpe oder ein Förderer bleibt mitten in der Schicht stehen. Am Bedienpanel erscheint eine japanische Meldung, サーマル異常 (samaru ijō, „Thermal-Störung“) oder „THR トリップ“ (THR-Auslösung), und der Starttaster bewirkt nichts. In japanischen Werken sagt man dazu „das Thermal ist gefallen“ (サーマルが落ちる, samaru ga ochiru) oder „das Thermal ist geflogen“ (サーマルが飛ぶ, samaru ga tobu).

Alle diese Ausdrücke meinen dasselbe: Der Motor hat zu lange mehr als seinen Bemessungsstrom aufgenommen, das thermische Überlastrelais hat die Wärme erfasst, den Spulenkreis des Schützes geöffnet und den Motor abgeschaltet. Der Motor bleibt aus, bis jemand die Ursache beseitigt und das Relais zurückgestellt hat.

Dieser Beitrag erklärt die japanischen Begriffe auf Plänen und Meldeseiten, wie ein thermisches Überlastrelais auslöst und wie lange das bei welcher Überlast dauert. Er zeigt, was nach einer Auslösung üblicherweise geprüft wird und wie der Einstellstrom festgelegt wird. Außerdem behandelt er häufige Ursachen bei Pumpen und den Unterschied zum elektronischen Motorschutz im Frequenzumrichter. Am Ende stehen eine Checkliste und Fragen an den japanischen Lieferanten.

Japanische Begriffe, die Ihnen begegnen

Auf japanischen Zeichnungen, Schaltschrankbeschriftungen und HMI-Seiten stehen mehrere Begriffe für dasselbe Gerät und dasselbe Ereignis. Die Tabelle ordnet sie den deutschen Begriffen zu, die im weiteren Text verwendet werden. Auf deutschen Schaltplänen steht für das Relais statt „THR“ häufig ein Betriebsmittelkennzeichen mit F, zum Beispiel -F2.

„Trip“ (トリップ, torippu) ist ein allgemeiner Begriff dafür, dass eine Schutzeinrichtung einen Stromkreis oder eine Maschine selbsttätig stoppt. Japanische Techniker verwenden ihn für Schutzschalter genauso wie für Turbinen. Zu den japanischen Bezeichnungen der Schutzschalter siehe .

Wie ein thermisches Überlastrelais auslöst

Ein thermisches Überlastrelais schützt Motoren und andere elektrische Betriebsmittel vor Überlast und wird hauptsächlich an Drehstrom-Asynchronmotoren eingesetzt. Fließt zu lange ein zu hoher Strom, schaltet es den Motor ab, bevor die Wicklung verbrennt. Im Inneren kombiniert es eine Heizwicklung mit einem Bimetallstreifen, zwei miteinander verbundenen Metallen mit unterschiedlicher Wärmeausdehnung.

Der Omron-Katalog gliedert die Hauptteile in drei Gruppen: Heizelement (Heizer und Bimetall), Einstellrad und Kontakte. Bei manchen Typen gibt es Heizelemente für verschiedene Strombereiche. Passt der Einstellbereich nicht zum Motor, wird das Element gegen ein passendes getauscht.

Das Relais selbst kann den Hauptstromkreis des Motors nicht unterbrechen. Sein Öffnerkontakt 95-96 liegt im Spulenkreis des Schützes (MC). Bei einer Auslösung öffnet dieser Kontakt, die Spule wird stromlos, und die Hauptkontakte des Schützes öffnen und stoppen den Motor. Der Schließerkontakt 97-98 speist typischerweise eine Meldeleuchte oder einen SPS-Eingang. Von dort stammt meist die Meldung サーマル異常 auf dem HMI.

Weil das Relais über Wärme arbeitet, reagiert es verzögert. Ein technischer Bericht von Mitsubishi Electric hält fest, dass die Auslösezeit bei Überlast bei Motorstartern mit Bimetall etwa umgekehrt proportional zum Strom ist. Diese Verzögerung lässt den kurzen Anlaufstrom durch und löst nur bei anhaltender Überlast aus.

Daraus folgt auch: Ein thermisches Überlastrelais schützt den Stromkreis nicht vor Kurzschluss. Das ist Aufgabe von Leistungsschalter oder Sicherung, und Erdschluss und Fehlerströme gehören zum ELB. Die folgende Aufzählung zeigt die übliche Aufgabenteilung.

• Kompaktleistungsschalter (thermisch-magnetisch): Das Bimetall deckt die Überlast ab, ein Elektromagnet den Kurzschluss. Nach Beseitigung der Ursache wird er am Hebel wieder eingeschaltet.
• Sicherung: Das Schmelzelement schmilzt durch die Stromwärme und wird durch eine neue Sicherung gleicher Spezifikation ersetzt.
• ELB: Ein Summenstromwandler vergleicht Hin- und Rückstrom. Viele Typen haben zusätzlich einen Überstromschutz. Nach der Reparatur der Fehlerstelle wird er wieder eingeschaltet.

Die Auswahlunterlage von Fuji Electric teilt die Rollen genauso auf: Der Motorstarter schützt den Motor vor Überlast, die Schutzschalter schützen den Stromkreis vor Kurzschluss.

Die meisten thermischen Überlastrelais haben eine Rückstelltaste für die Handrückstellung. Manche lassen sich auf Automatikrückstellung umstellen, was sicherheitstechnisch relevant ist (siehe unten).

Ein Stoßrelais (shock relay) sieht im japanischen Schaltschrank ähnlich aus, schützt aber die angetriebene Maschine und nicht die Motorwicklung. Zu Unterschieden und zur Definition der Auslöseklasse siehe . Zu Sicherungen und Geräteschutzschaltern siehe .

Wie schnell löst es aus? Auslösezeiten bei Überlast

Wie viel Strom muss wie lange fließen, bis das Relais auslöst? Die Antwort liefert die Auslöseklasse, die Hersteller nach IEC 60947-4-1 angeben. In Europa gilt die Norm als DIN EN 60947-4-1, in Japan als JIS C 8201-4-1. Die Auslösezeit hängt von der Auslöseklasse ab und davon, ob das Relais kalt oder bereits warm startet. Eine einzige Zahl gilt deshalb nicht für alle Relais.

Das Rechenbeispiel multipliziert einfach den Einstellstrom von 3,8 A: 3,8 × 1,2 = 4,56 A, 3,8 × 1,5 = 5,7 A und 3,8 × 7,2 = 27,36 A. Eine geringe Überlast braucht lange bis zur Auslösung, ein Strom wie bei blockiertem Läufer löst in Sekunden aus. Ein Strom knapp über dem Einstellwert löst nicht sofort aus.

Dieses Zeitverhalten liefert einen Hinweis auf die Ursache. Hat der Motor nach einigen zehn Minuten Betrieb ausgelöst, liegt vermutlich eine leichte, anhaltende Überlast vor. Hat er unmittelbar nach dem Start ausgelöst, kommen blockierter Läufer, Phasenausfall oder eine lange Anlaufzeit infrage.

Was nach einer Auslösung geschieht

Eine Auslösung bedeutet, dass Motor oder angetriebene Maschine überlastet sind oder sich in einem abnormalen Zustand befinden. Die fünf Schritte unten zeigen die übliche Reihenfolge. Der Abschnitt gibt einen Überblick darüber, was geprüft wird und wer entscheidet. Er ist keine Arbeitsanweisung: Für die tatsächliche Vorgehensweise gelten die Betriebsanleitung des Relais und die elektrotechnischen Sicherheitsregeln Ihres Betriebs.

Zuerst sicher machen

Ein stehender Motor ist nicht automatisch ein sicherer Motor. Ein Relais mit Automatikrückstellung stellt sich nach dem Abkühlen selbst zurück, und in manchen Schaltungen läuft der Motor dann von selbst wieder an. Die Betriebsanleitungen von Fuji Electric und Omron warnen beide: Bei Automatikrückstellung in einer Zweidrahtsteuerung läuft der Motor selbsttätig wieder an.

Bevor jemand an der Maschine arbeitet, wird der Stromkreis freigeschaltet, gegen Wiedereinschalten gesichert und der Bereich freigehalten. In Deutschland entspricht das den fünf Sicherheitsregeln nach DIN VDE 0105-100, und elektrische Arbeiten sind Elektrofachkräften vorbehalten (siehe DGUV Vorschrift 3). Die japanischen Vorschriften zur Arbeitssicherheit und zum Gesundheitsschutz (Rōdō anzen eisei kisoku, im Folgenden ISHR) verlangen das ebenfalls. Vor gefährlichen Reinigungs- oder Reparaturarbeiten sind die Maschine stillzusetzen, die Startvorrichtung zu verschließen und ein Schild anzubringen (Artikel 107). Vor Prüfungen oder Reparaturen an einem freigeschalteten Stromkreis ist eine von drei Maßnahmen zu treffen: Schalter verschließen, Spannungsfreiheits-Schild anbringen oder Aufsichtsperson einsetzen (Artikel 339). Berühren Sie ein unter Spannung stehendes Relais und seine Klemmen nicht.

Ursache finden

Die üblichen Verdächtigen sind:

• Überlast: Hat die Last zugenommen? Klemmende oder verschlissene Maschinenteile, oder eine Pumpe mit zu hohem Förderstrom
• Blockierter Läufer: Wird die Drehung durch Fremdkörper oder ein defektes Lager behindert?
• Phasenausfall: Ist eine der drei Phasen unterbrochen oder schlecht kontaktiert? Die beiden anderen Phasen führen dann einen hohen Strom
• Versorgung: Ist die Versorgungsspannung zu niedrig oder unsymmetrisch?
• Einstellung oder Umgebung: Ist der Einstellstrom falsch, oder ist der Schaltschrank zu warm?

Die Prüfung beginnt meist damit, ob der Motor überlastet läuft. Ursache kann ein mechanisches Problem oder eine falsche Einstellung sein. Danach folgen lose Klemmen, Leitungsbrüche und verschlissene Schützkontakte, die einen Phasenausfall verursachen können.

Lässt sich der Motor betreiben, messen Elektrofachkräfte die drei Phasenströme mit einer Stromzange auf Unsymmetrie und prüfen die Versorgungsspannung auf Unterspannung und Unsymmetrie. Zuletzt wird die angetriebene Maschine (Pumpe, Lüfter usw.) auf Fremdkörper untersucht. Bei freigeschalteter und gesicherter Anlage prüft man, ob sich die Welle von Hand drehen lässt. Alles, was die Drehung behindert, hält einen hohen Strom aufrecht.

Kurzschlüsse unterbricht der MCCB oder die Sicherung, Erdschlüsse der ELB, nicht das thermische Überlastrelais. Bei Verdacht auf Kurzschluss oder Fehlerstrom prüfen Sie daher, ob auch der vorgeschaltete MCCB oder ELB ausgelöst hat.

Die Isolation des Motors wird bei abgeschalteter Spannung mit einem Isolationsmessgerät geprüft. Gesetzliche oder normative Mindestwerte unterscheiden sich von Land zu Land und sind nur eine Untergrenze. Beurteilen Sie das Ergebnis deshalb nach den Kriterien des Motorherstellers oder Ihres Betriebs. Ob die Kontakte von Schütz und Relais richtig schalten, lässt sich bei abgeschalteter Spannung mit einem Multimeter im Widerstandsbereich prüfen.

Ursache beheben

• Überlast: mechanisches Problem beheben und die Last wieder in den zulässigen Bereich bringen
• Phasenausfall: lose Klemmen, Leitungsbrüche oder defekte Schützkontakte suchen und instand setzen
• Versorgung: bei Unterspannung oder Unsymmetrie die Versorgungsseite untersuchen
• Fremdkörper: entfernen und die Maschine reinigen

Ursachen können auch zusammenwirken. Eine lose Klemme führt zum Phasenausfall, der Motor läuft auf zwei Phasen weiter, und die Wicklung wird geschädigt. Betrachten Sie den Fall deshalb aus mehreren Blickwinkeln und beheben Sie alles Gefundene in einem Zug.

Das Relais zurückstellen

Ist die Ursache beseitigt, wird das Relais zurückgestellt, bei den meisten Typen mit einer Rückstelltaste. Tasten und Anzeigen unterscheiden sich je nach Typ. Laut FAQ von Fuji Electric drückt man bei den Typen TR-N2 bis N8 die blaue Rückstelltaste, bei Typen wie TR-0N die weiße.

Auch die Auslöseanzeige ist verschieden: ein weißer Auslösestift, der einfährt, eine gelbe Fahne und anderes. Schlagen Sie daher in der Anleitung des jeweiligen Typs nach. Die genauen Rückstellschritte sind typenspezifisch. Folgen Sie der Betriebsanleitung und keiner allgemeinen Beschreibung.

Lässt sich das Relais nicht zurückstellen, liegt meist einer von drei Fällen vor:

• Es lässt sich nicht sofort zurückstellen: Direkt nach der Auslösung ist das Bimetall noch verbogen, die Rückstellung bleibt wirkungslos (im Fuji-FAQ als „trip free“ bezeichnet). Das ist normal und kein Defekt.
• Es lässt sich auch nach Wartezeit nicht zurückstellen: Laut FAQ von Fuji Electric lassen sich die Relais des Herstellers zurückstellen, wenn seit der Auslösung je nach Baugröße 90 bis 350 Sekunden oder mehr vergangen sind. Gelingt es danach noch immer nicht, ist das Relais wahrscheinlich defekt. Die Wartezeit anderer Hersteller steht in deren Anleitung.
• Es lässt sich zurückstellen, löst aber erneut aus: Die Ursache besteht noch. Betreiben Sie den Motor nicht weiter und gehen Sie zurück zur Ursachensuche.

Prüfen Sie nach der Rückstellung, ob die Anlage normal läuft. Kontrollieren Sie, dass der Betriebsstrom deutlich unter dem Einstellwert liegt und in allen drei Phasen ausgeglichen ist.

Eine Zweidrahtsteuerung (Dauerkontaktgabe) lässt den Motor laufen, solange der Fahrbefehl ansteht. Eine Dreidrahtsteuerung arbeitet mit Tastern und Selbsthaltekontakt (Impulssteuerung). Nach der Rückstellung bleibt der Motor dann stehen, bis jemand Start drückt. In einer Zweidrahtsteuerung läuft der Motor selbst bei Handrückstellung sofort an, wenn der Fahrbefehl noch ansteht. Der Fahrschalter sollte daher vor der Rückstellung ausgeschaltet sein.

Wiederholte Auslösungen vermeiden

Regelmäßige Inspektionen erkennen Probleme an Betriebsmitteln und Stromkreisen früh, und eine gesteuerte Last verhindert Überlast. Die nützlichste Gewohnheit ist, den normalen Betriebsstrom aufzuzeichnen. Steigt der Strom vor einer Auslösung allmählich an, ist das ein Anlass, Lagerverschleiß oder Verstopfung zu vermuten.

Ist die Ursache unbekannt, löst das Relais immer wieder aus oder lässt es sich nicht zurückstellen, stoppen Sie den Motor und übergeben Sie an die Elektrofachkräfte. Die Angaben aus der Checkliste am Ende dieses Beitrags beschleunigen deren Untersuchung.

Wie der Einstellstrom festgelegt wird

Der Einstellstrom (整定値, seitei-chi) entscheidet, ob das Relais den Motor tatsächlich schützt. Zwei Angaben bilden den Ausgangspunkt: der Volllaststrom des Motors auf dem Typenschild und der Einstellbereich des Relais. Umgebung, Lastart, Relaistyp und ein Probelauf verfeinern ihn.

Die Änderung der Einstellung ist eine Entscheidung der Elektrofachkräfte auf Grundlage der Gerätedokumentation und der betrieblichen Standards. Das Einstellrad vor Ort höher zu drehen, weil das Relais ausgelöst hat, ist genau das, was es zu vermeiden gilt.

Ausgangspunkt: Volllaststrom des Motors

Den Bemessungsstrom des Motors finden Sie auf dem Typenschild, in der Betriebsanleitung oder in den Spezifikationen. Er ist der Strom, den der Motor im Dauerbetrieb bei Bemessungsleistung aufnimmt. Die Betriebsanleitungen von Fuji Electric und Omron legen beide fest, das Einstellrad so zu drehen, dass der Volllaststrom des Motors auf der Marke ▼ steht. Der Maschinenhersteller kann aber einen anderen Wert vorgeben. Prüfen Sie deshalb auch die Maschinendokumentation.

Zwei Punkte betreffen japanische Anlagen in Europa besonders. Erstens gilt der Typenschildstrom für die dort angegebene Spannung und Frequenz. Ein Motor für 200 V, der über einen Transformator oder ein Umrichter-Ausgang betrieben wird, nimmt einen anderen Strom auf als ein Motor für 400 V. Zweitens hängt der einzustellende Wert bei Stern-Dreieck-Anlauf davon ab, ob das Relais in der Netzzuleitung oder im Motorstrang liegt. Die Angaben dazu stehen in der Anleitung von Relais und Starter.

Zum Rahmen in Europa: DIN EN 60204-1 (Elektrische Ausrüstung von Maschinen) fordert einen Schutz gegen unzulässige Erwärmung für Motoren über 0,5 kW. Die genauen Anforderungen und die gültige Ausgabe prüfen Sie in der Norm selbst.

Umgebungstemperatur berücksichtigen

Das Relais nimmt auch Wärme aus der Umgebung auf. In einem heißen Schaltschrank löst es früher aus, an kalten Orten später. Der Omron-Katalog J7TC gibt seine Temperaturkompensation so an: Auslösung innerhalb von 2 Stunden bei 120 % Strom und 40 °C beziehungsweise bei 130 % und −5 °C. Die Anleitung enthält ein Beispiel, den Einstellwert mit einem Korrekturfaktor zu berechnen, wenn die Umgebung deutlich von 20 °C abweicht. Löst das Relais nur im Sommer aus, prüfen Sie zuerst Schranktemperatur und Belüftung und erst danach die Einstellung.

Relais zur Last passen

Motoren, die häufig starten und stoppen, erleben wiederholt kurze Überlasten. Für diese sowie für Lasten mit langer Anlaufzeit oder Tippbetrieb ist ein für diesen Einsatz gebautes Relais die Lösung (zum Beispiel mit Sättigungsdrossel), kein höherer Einstellwert.

Die Auswahlunterlage von Mitsubishi Electric nennt für den Fall, dass Anlaufstrom und Anlaufzeit eine Auslösung erwarten lassen, zwei Wege: ein Relais mit Sättigungsdrossel oder das Überbrücken des Relais nur während des Anlaufs. Fuji Electric weist darauf hin, dass Lasten mit langer Anlaufzeit ein verzögert auslösendes Relais benötigen.

Für den Stern-Dreieck-Anlauf begrenzt Mitsubishi Electric die Zeit in Sternschaltung am Zeitrelais auf 10 Sekunden. Dauert sie länger, ist die Geräteauswahl zu überprüfen. Siehe auch .

Bereich und Elemente des Relais prüfen

Die meisten Relais haben einen festgelegten Einstellbereich. Das Omron J7TC-01-4E2 deckt zum Beispiel 2,8 bis 4,2 A ab und passt damit zu einem Motor mit 3,8 A Volllaststrom. Außerhalb seines Bereichs erreicht ein Relais die angegebene Leistung nicht. Wählen Sie dann einen Typ, dessen Bereich passt.

Prüfen Sie auch die Zahl der Elemente. Die Auswahltabelle von Mitsubishi Electric verwendet standardmäßig den Typ mit zwei Elementen, empfiehlt aber den dreielementigen Typ mit Phasenausfallschutz (Typ „2E“), wo dieser Schutz erforderlich ist. Umgekehrt kann ein Relais mit Phasenausfallschutz an einem Einphasenmotor unerwünscht auslösen, weil ein Pol keinen Strom führt. Omron empfiehlt, den Strom in Reihe durch alle Pole zu führen oder das Einstellrad etwa 10 % höher zu setzen.

Mit einem Probelauf bestätigen

Betreiben Sie die Anlage nach dem Einstellen unter realen Betriebsbedingungen. Das Relais soll bei Überlast auslösen und im Normalbetrieb nicht. Eine Funktionsprüfung durch Drücken des Auslösestifts am Relais bestätigt zudem, dass der Steuerstromkreis den Motor wie vorgesehen stoppt.

Löst das Relais bei jedem Start aus, geben die Hersteller Grenzen für die Erhöhung des Einstellwerts an. Omron nennt für das J7TC etwa 5 % oder weniger. Mitsubishi Electric schlägt etwa 110 % des Bemessungsstroms vor, wenn ein Motor nach dem Austausch gegen einen IE3-Motor auslöst. Beides gilt nur im Rahmen der Dokumentation des jeweiligen Produkts. Löst es dennoch aus, erhöhen Sie den Einstellwert nicht weiter, sondern wechseln zu einem geeigneten Typ, etwa mit Sättigungsdrossel.

Die Einstellung regelmäßig überprüfen

Die Einstellung ist keine Sache des einmaligen Festlegens. Überprüfen Sie sie bei einem Motortausch, bei geänderter Last und bei geänderten Betriebs- oder Umgebungsbedingungen. Bei wiederkehrenden Prüfungen kontrollieren Sie neben der Einstellung auch die Klemmschrauben. Die Anleitung von Fuji Electric verlangt, die Klemmschrauben regelmäßig nachzuziehen, weil lose Klemmen zu Erwärmung und Phasenausfall führen.

Häufige Ursachen für Auslösungen bei Pumpen

Löst der Pumpenmotor aus, schauen Sie neben der Elektrik auch auf die Pumpe. Die Betriebsanleitungen von Ebara nennen die folgenden Ursachen für Überstrom.

Leicht übersehen wird ein zu niedriger Förderdruck, der einen zu hohen Förderstrom zur Folge hat. Bei vielen Kreiselpumpen steigt die Wellenleistung mit dem Förderstrom. Hat die Rohrleitung weniger Widerstand als ausgelegt, steigt deshalb der Strom.

Die Frequenz ist bei importierten Anlagen ein Thema. Japan hat im Osten 50 Hz und im Westen 60 Hz, und der Pumpenmotor ist für eine dieser Frequenzen gebaut. Bei einer Anlage aus Japan prüfen Sie deshalb Frequenz und Spannung auf dem Typenschild, bevor Sie ein Auslöseproblem anderswo suchen. Der Betrieb einer 50-Hz-Pumpe an 60 Hz ist die im Ebara-Material genannte Ursache für Überstrom.

Dieselben Anleitungen verlangen, Strom und Zeigerausschlag des Strommessers täglich zu kontrollieren. Auch bei einem Strom innerhalb des Bemessungswerts kann ein großer Ausschlag bedeuten, dass sich ein Fremdkörper in der Pumpe verfangen hat. Ein Zeiger, der weit und periodisch schwankt, kann zudem auf Pumpen hinweisen (Pumpgrenze). Siehe , .

Halten Sie bei Pumpen außerdem Druckseitendruck, Öffnung des Druckventils sowie Änderungen von Temperatur und Art des Mediums fest. Stellt man Strom und Druck mit gleichen Zeitstempeln nebeneinander, lässt sich zu hoher Förderstrom leichter von einer Verstopfung unterscheiden.

Elektronischer Motorschutz im Frequenzumrichter und thermisches Überlastrelais

Bei Motoren am Frequenzumrichter (FU, englisch VFD) überwacht oft der elektronische Motorschutz des Umrichters (電子サーマル, denshi samaru) die Überlast statt eines Bimetallrelais. Er misst den Strom elektronisch, berechnet, wie stark sich der Motor erwärmt, und schaltet ab.

Zeigt das Panel サーマル異常 oder eine Überlastmeldung, klären Sie zuerst, welches Gerät angesprochen hat. Zeigt das thermische Überlastrelais keine Auslösung und die Anzeige des Umrichters einen Alarm, hat der Umrichter ausgelöst.

Das Verhalten des elektronischen Motorschutzes hängt von seinen Einstellungen ab. Ein FAQ von Yaskawa Electric beschreibt Motoren, die trotz 150 % Bemessungsstrom durchgebrannt sind, und nennt vier Ursachen:

• Der elektronische Motorschutz war deaktiviert
• Der Motorbemessungsstrom war falsch eingestellt
• Ein Standardmotor wurde wie ein Umrichtermotor parametriert
• Der Umrichter wurde bei jeder Überlastabschaltung vom Netz getrennt

Der vierte Punkt wird leicht übersehen. Laut demselben FAQ beträgt die Auslösezeit bei 150 % Strom aus dem warmen Zustand etwa 1 Minute, aus dem kalten Zustand etwa 7 Minuten. Da jedes Aus- und Einschalten die Zählung vom kalten Zustand aus neu beginnt, kann der Motor durchbrennen, bevor der Umrichter überhaupt auslöst. Einstellungen und Verhalten unterscheiden sich je nach Typ. Prüfen Sie deshalb die Betriebsanleitung des Umrichters.

Checkliste und Fragen an den japanischen Lieferanten

Verwenden Sie diese Listen, wenn an einer in Japan gebauten Anlage eine Auslösung auftritt oder vor der Inbetriebnahme.

Bei jeder Auslösung festzuhalten

• Anlagenname, Relaistyp und Einstellstrom
• Vorhandene Anzeigen: Auslöseanzeige des Relais, Zustand des vorgeschalteten Schutzschalters, HMI-Meldetext (japanische Meldungen fotografieren)
• Zeit vom Start bis zur Auslösung und die Last zu diesem Zeitpunkt
• Normaler Betriebsstrom und Strom kurz vor der Auslösung, und ob sich das Relais zurückstellen ließ
• Bei Pumpen: Druck auf der Druckseite, Öffnung des Druckventils, Temperatur und Art des Mediums

Fragen an den japanischen Lieferanten

• Welcher Relaistyp und welche Auslöseklasse sind eingesetzt, und worauf beruht der Einstellstrom (Volllaststrom vom Typenschild oder ein vom Maschinenhersteller vorgegebener Wert)?
• Ist das Relais auf Hand- oder Automatikrückstellung eingestellt? Ist der Steuerstromkreis eine Zwei- oder Dreidrahtsteuerung?
• Ist das Relais zwei- oder dreielementig mit Phasenausfallschutz?
• Von welchem Gerät stammt jede Meldung auf dem HMI: thermisches Überlastrelais, elektronischer Motorschutz des Umrichters oder etwas anderes? Können Sie uns eine englische Meldeliste schicken?
• Für welche Spannung und welche Frequenz (50 oder 60 Hz) sind Motor oder Pumpe gebaut, und wie ist die Anlage in Europa an 400 V angeschlossen?
• Welchen normalen Betriebsstrom haben Sie bei der Werksabnahme gemessen?
• Falls die Einstellung angepasst werden muss: Welchen Bereich lässt die Anleitung des Relais zu, und wer genehmigt die Änderung?

Grenzen dieses Beitrags

Auslösezeiten, Rückstellverhalten, Anzeigen und Einstellgrenzen in diesem Beitrag stammen aus bestimmten Unterlagen von Omron, Fuji Electric, Mitsubishi Electric und Yaskawa Electric und gelten für diese Produkte. Andere Relais und Umrichter verhalten sich anders. Der Beitrag ersetzt weder die Anleitung von Relais oder Umrichter noch die Maschinendokumentation, die geltenden Elektrovorschriften oder die Freischalt- und Sicherheitsverfahren Ihres Betriebs. Arbeiten im Schaltschrank sind Elektrofachkräften vorbehalten.

FAQ

Was bedeutet „Thermal Trip“?

Das thermische Überlastrelais hat eine anhaltende Überlast erkannt, den Steuerstromkreis des Schützes geöffnet und den Motor gestoppt. Japanische Techniker sagen „das Thermal ist gefallen“ (サーマルが落ちる) oder „das Thermal ist geflogen“ (サーマルが飛ぶ) für dasselbe Ereignis.

Was bedeutet die Meldung サーマル異常 (Thermal-Störung)?

Meist hat das thermische Überlastrelais ausgelöst, und sein Kontakt 97-98 speist eine Meldeleuchte oder einen SPS-Eingang, der die Meldung erzeugt. An manchen Maschinen steht sie für eine Überlastmeldung des Umrichters. Prüfen Sie daher, von welchem Gerät die Meldung stammt.

Warum lässt sich mein Überlastrelais nicht zurückstellen?

Direkt nach einer Auslösung ist das Bimetall noch verbogen, die Rückstellung wirkt daher noch nicht. Fuji Electric nennt für seine Relais je nach Baugröße eine Mindestwartezeit von 90 bis 350 Sekunden. Bei anderen Fabrikaten schlagen Sie in der Anleitung nach. Lässt sich das Relais nach der angegebenen Wartezeit noch immer nicht zurückstellen, vermuten Sie ein defektes Relais.

Das Relais löst immer wieder aus. Darf ich den Einstellwert erhöhen?

Nicht, ohne die Ursache gefunden zu haben. Die Hersteller geben an, wie weit sich eine Einstellung erhöhen lässt (Omron nennt für das J7TC etwa 5 % oder weniger), und die Entscheidung liegt bei den Elektrofachkräften. Löst das Relais dennoch aus, muss eventuell der Relaistyp gewechselt werden.

Wie schnell löst ein thermisches Überlastrelais aus?

Das hängt von der Überlast und der Auslöseklasse ab. Bei Auslöseklasse 10A muss das Relais aus dem warmen Zustand bei 150 % des Einstellwerts in weniger als 2 Minuten auslösen. Bei 720 % (blockierter Läufer) aus dem kalten Zustand löst es nach mehr als 2 und bis zu 10 Sekunden aus. Bei 105 % aus dem kalten Zustand darf es innerhalb von 2 Stunden nicht auslösen.

Quellen

• Auslösekennlinien, Einstellung, Temperaturkompensation, Rückstellung: Omron, Katalog „Thermal Overload Relay J7TC Series“ (japanisch, Händlerkopie)
• Rückstellung und Warnung zur Automatikrückstellung: Fuji Electric, Betriebsanleitung Thermal Overload Relay TK-E02, INA-F2011c-JEC (Händlerkopie)
• Warum sich ein Relais nicht zurückstellen lässt (90 bis 350 s): Fuji Electric FA Components & Systems, FAQ „Rückstellung des thermischen Relais“ (japanisch)
• Anzeigen und Rückstelltasten je Typ: Fuji Electric FA Components & Systems, FAQ „Auslösung und Rückstellung des thermischen Relais“ (japanisch)
• Auslöseklasse und verzögerte Typen: Fuji Electric, Auswahl-App für Motorstarter „MS Scale“ (japanisch)
• Dreielementige Relais, Typen mit Sättigungsdrossel, IE3-Motoren: Mitsubishi Electric FA, „Auswahl von Motorstartern“ (japanisch)
• Bimetall und Auslösekennlinie: Mitsubishi Electric Technical Report Bd. 87, Nr. 12 (2013), Fertigungstechnik für manuelle Motorstarter (japanisch)
• Japanische Bezeichnungen und Kontakte: Panasonic, Glossareintrag „Thermal relay“ (japanisch)
• Prüfpunkte der Auslöseklasse (1,05-, 1,2-, 1,5-, 7,2-faches des Einstellstroms): Schneider Electric FAQ (tschechisch), ABB, technischer Leitfaden
• Thermische Überlastrelais, Auslöseklasse, Phasenausfallempfindlichkeit nach IEC/EN 60947-4-1: ABB, Katalogkapitel „Thermische Überlastrelais“ (deutsch)
• Überlastschutz nach DIN EN 60204-1, Abschnitt 7.3.1 (Motoren über 0,5 kW): Elektropraktiker, „Stromabhängiger Überlastschutz von Kleinmotoren“
• Fünf Sicherheitsregeln nach DIN VDE 0105: Wikipedia, „Fünf Sicherheitsregeln“
• Elektronischer Motorschutz: Yaskawa Electric, FAQ „Warum der elektronische Motorschutz nicht ansprach“ (japanisch)
• Ursachen für Überstrom bei Pumpen: Ebara, Betriebsanleitung DN, Ebara, Betriebsanleitung SCD (japanisch)
• Freischalt- und Sicherungsvorschriften in Japan: e-Gov, Vorschriften zu Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz, Artikel 107 und 339 (japanisch)