White Paper Dimensionierung thermischer Geräteschutzschalter Einflussgrössen, welche bei der Auswahl des Nennstroms zu beachten sind Thermische Gerätschutzschalter eignen sich insbesondere zum Schutz von Motoren und Transformatoren vor elektrischer Überlast. Die Auslösung dieser Schalter erfolgt in Abhängigkeit von der Auslenkung eines Bimetalles, welches im Schalter integriert ist. Die Auslenkung wird durch die Erwärmung des Bimetalles ausgelöst, welche von der durchfliessenden Stromstärke abhängt. Die typische Auslösekennlinie von thermischen Geräteschutzschaltern ergibt sich also aus der thermischen Trägheit des Bimetalles, welches im Schalter verwendet wird. - Verlauf des Laststormes - Häufigkeit der Überlast - Einschalthäufigkeit wenn die Maschinen zu lange einer Überlast ausgesetzt wird oder ein Motor gar blockiert wird. 7.0 6.0 erhöhung Temperaturerhöhung starre Verbindung Ein Vorteil von thermischen Geräteschutzschaltern liegt darin, dass sie unempfindlich gegen Einschalt-Stromspitzen sind, welche beim Einschalten von Transformatoren oder beim Starten von Motoren entstehen. Bei der Dimensionierung des Nennstromes des Geräteschutzschalters ist nicht nur der Nennstrom der Last massgebend, sondern sollten auch Parameter wie Einschaltstrom, Überlastkapazität, Betriebsart oder Umgebungstemperatur berücksichtigt werden. Viele Lasten, im Speziellen Motoren, können kurzzeitig mit Überlast betrieben werden. In solchen Fällen kann der Nennstrom des Geräteschutzschalters entsprechend grosszügiger gewählt werden, damit er nicht unnötig auslöst. Dazu müssen die Angaben im Motorendatenblatt oder die Überlastkapazität der zu schützenden Last beachtet werden, welche stark von der Betriebsart abhängig ist. In vielen Anwendungen ist die Betriebsart und somit der Laststrom, welcher auf das Bimetall einwirkt, nicht konstant. Die Erwärmung der Last und somit auch des Bimetalls (Abb. 1) im Geräteschutzschalter ist nebst anderen Einflüssen von folgenden drei Punkten abhängig: Holzkreissäge Als Beispiel betrachten wir nun eine Holzkreissäge. Wenn der Motor mit dem Schalter gestartet wird, läuft der Motor zuerst eine kurze Zeit im Leerlauf. Die Maschine ist also während der Anlaufzeit unbelastet und der Laststrom ist während einer kurzen Zeit sehr hoch. Das Bimetall erwärmt sich dabei sehr stark, löst aber auf Grund seiner Trägheit nicht aus. Während der anschliessenden Unterlast kühlt es wieder ab, da diese nur einige Prozent der Nennlast betragen. Während des Sägens steigt der lastbedingte Betriebsstrom an, wobei der benötigte Strom von verschiedensten Faktoren wie Holzart, Materialdicke und Vorschubgeschwindigkeit abhängt. Bei handbedienten Maschinen sind einige dieser Faktoren nicht konstant und können während des Betriebs variieren. Nach einigen Sekunden Betrieb verringert sich der Laststrom in der Regel wieder auf einige Prozent des Nennstromes und die Maschine wechselt wieder in den Leerlaufbetrieb. Dabei kühlt sich sowohl der Motor als auch das Bimetall im Geräteschutzschalter wieder ab. Bei diesen anfallenden Wechsellasten soll der Geräteschutzschalter nur dann auslösen, Fütterungsanlage Kritisch für die Dimensionierung des Nennstromes des Schutzschalters sind Anwendungen, bei welchen ein Motor häufig eingeschaltet wird, somit häufig Anlaufstrom benötigt, und ausserdem nur kurze Abschaltpausen hat. Wird zum Beispiel in einer automatischen Fütterungsanlage (Abb. 3) der Fördermotor alle 10 Sekunden für 6 Sekunden betrieben, verbleiben lediglich 4 Sekunden übrig um das Bimetall wieder abzukühlen. Durch diese häufigen Anlaufströme wird das Bimetall als auch der Motor immer mehr erhitzt, was schliesslich zu einer Auslösung des Schalters führt. Für den Motor wäre es also besser, ihn weniger oft und dafür längere Zeit zu betreiben, was im Endeffekt auch zu längeren Pausen führen würde. In diesem Anwendungsbeispiel ist neben der Überlast auch die Häufigkeit der Einschaltungen zu beachten. 7.0 6.0

White Paper schurter.com/downloads www.schurter.com/downloads Ventilator Einfacher ist es, den Bimetall-Nennstrom bei konstanter Last zu bestimmen. Als Beispiel ziehen wir hier einen Ventilator (Abb. 4) heran, welcher über Stunden bei gleichbleibender Last arbeitet und somit auch einen konstanten Storm bezieht. Zu beachten ist, dass der allfällig höhere Anlaufstrom nicht zu einer Auslösung führen soll. In allen Fällen gilt es also abzuwägen, wie gut und wie sicher man eine Last schützen möchte. Mit dem höheren Schutz der Last geht immer auch eine höhere Wahrscheinlichkeit von unerwünschten oder...