So stellen Sie ein Stern-Dreieck-Zeitrelais für den Motorstart ein: Übergangsverzögerung und Grundlagen der Verdrahtung?

F: Wie stellt man ein Stern-Dreieck-Zeitrelais für den Motorstart ein? Grundlagen zur Übergangsverzögerung und Verdrahtung.

Die Zeit relais entscheidet, wie lange der Motor im Sternschaltungsmodus beschleunigt, bevor der Anlasser ihn in Dreieckschaltung umschaltet. Stellen Sie die Verzögerung entsprechend der Motorgröße und der Anlast ein, und lassen Sie das Relais die Haupt-, Stern- und Dreieck-Kontaktoren in der richtigen Reihenfolge schalten – mit einer integrierten Umschalt-Pause, die einen Phasenkurzschluss beim Umschalten verhindert.
1. Warum ein Stern-Dreieck-Anlasser ein Zeitrelais benötigt
Ein Direktstart kann sechs bis acht Mal den Nennstrom des Motors ziehen. Bei Sternschaltung liegt die Spannung an jeder Wicklung bei etwa 58 Prozent der Netzspannung, wodurch der Netzstrom beim Anlauf auf etwa ein Drittel des Direktstartwerts absinkt – typischerweise zwei bis zweieinhalb Mal der Nennstrom. Der Kompromiss ist das Drehmoment, das ebenfalls auf etwa ein Drittel fällt; der Motor muss daher in der Lage sein, sich bei reduziertem Drehmoment zu beschleunigen.
• Stern-Dreieck ist üblich für Motoren ab etwa 5,5 kW bis 11 kW und darüber, wenn die Netzbetreiber oder das Werksnetz den Anlaufstrom begrenzen.
• Es eignet sich für Lasten mit geringem Anforderungsprofil an das Anlaufdrehmoment, wie z. B. Kreiselpumpen, Ventilatoren und Werkzeugmaschinen, die unbelastet gestartet werden. Hochdrehmoment- oder hochträge Lasten benötigen stattdessen einen Softstarter oder ein anderes Verfahren.
•Ein spezieller Stern-Dreieck-Zeitrelais fügt eine gezielte Umschaltverzögerung ein, typischerweise einige zehn Millisekunden, zwischen dem Öffnen der Sternschaltung und dem Schließen der Dreieckschaltung. Ein allgemeiner Einschaltverzögerungs-Timer kann diese Pause nicht zuverlässig gewährleisten; daher sind im Kontaktorschaltkreis weiterhin korrekte Verriegelungen erforderlich.

2. Wählen Sie die Sternzeit anhand des Motors und der Last
Die Sternzeit muss lang genug sein, damit der Motor nahe der Nenndrehzahl erreicht, aber kurz genug, um den Betrieb mit reduziertem Drehmoment nicht länger als nötig fortzusetzen. Die meisten Installationen verwenden eine Übergangsverzögerung im Bereich von 3 bis 30 Sekunden.
•Beginnen Sie mit der Angabe einer empfohlenen Übergangszeit in der Motor- oder Starterdokumentation.
•Als Faustregel vor Ort benötigen kleine Motoren mit leichten Anlaufbedingungen – bis etwa 7,5 kW – typischerweise 4 bis 8 Sekunden; mittlere Motoren für Pumpen und Ventilatoren benötigen oft 8 bis 15 Sekunden; Anläufe mit hoher Trägheitsmasse können bis zu 20 bis 30 Sekunden erfordern.
•Beobachten Sie den Motorstrom beim Anlauf. Im Stern steigt der Strom zunächst an und fällt dann ab, während die Drehzahl zunimmt. Der optimale Umschaltzeitpunkt liegt kurz nachdem der Strom abgefallen und sich stabilisiert hat – das bedeutet, der Motor hat nahezu seine Betriebsdrehzahl erreicht.
•Wenn der Motor innerhalb der maximal zulässigen Verzögerung nicht beschleunigen kann, benötigt die Last mehr Anlaufdrehmoment, als die Sternschaltung bereitstellt; die Anlaufmethode sollte daher überdacht werden.
•Ein zu früher Umschaltvorgang verursacht einen starken Stromstoß und einen Drehmomentruck im Umschaltmoment; ein zu später Umschaltvorgang belässt den Motor im Niedrigdrehmomentbetrieb und führt zu einer erhöhten Temperatur.
•Überprüfen Sie die Einstellung erneut, sobald sich die angetriebene Last ändert – beispielsweise nach einem Austausch des Pumpenlaufrads oder einer Modifikation des Förderbands.

3. Wie das Zeitrelais KM1, KM2 und KM3 koordiniert
Bei dem üblichen Sechsanschlussmotor verbindet KM1 die Versorgung mit den Wicklungsanfängen, KM3 verbindet die drei Wicklungsenden miteinander für den Anlauf, und KM2 verbindet jedes Wicklungsende mit dem Leitungsanschluss der benachbarten Phase für den Betrieb.
•Beim Drücken der Starttaste werden KM1 und KM3 gleichzeitig geschlossen; der Motor beschleunigt im Sternschluss, während das Zeitrelais zählt.
•Am Ende der Sternzeit öffnet der Timer KM3, wartet die interne Umschaltverzögerung ab und schließt dann KM2, während KM1 weiterhin geschlossen bleibt, um den Betrieb fortzusetzen.
•KM2 und KM3 dürfen niemals gleichzeitig geschlossen sein. Eine gleichzeitige Schließung verbindet die Wicklungen in einer kurzgeschlossenen Konfiguration und erzeugt einen Phasen-zu-Phasen-Kurzschluss an der Versorgung. Verwenden Sie neben der vom Timer vorgegebenen Umschaltverzögerung auch die mechanischen und elektrischen Verriegelungen gemäß dem Anlasserschaltplan.
•Ein Stoppbefehl oder ein Überlastauslöser trennt KM1 und KM2 und setzt den Timer zurück, sodass der nächste Start erneut im Sternschluss beginnt.
•Bemessen Sie die Schütze und das Überlastrelais gemäß den Anlasserregeln in IEC 60947-4-1 sowie dem Anlasserschaltplan. Ein Überlastrelais im Zuleitungsstromkreis wird auf den Nennstrom voller Last gemäß Motortypenschild eingestellt; eines im Dreieckzweig wird auf den Zweigstrom eingestellt, üblicherweise 0,58-mal der Strom voller Last.

4. Vermeiden Sie den Stromstoß beim Umschalten
Der größte Teil der Schäden bei einem Stern-Dreieck-Anlauf tritt im Umschaltzeitpunkt auf, falls die Zeitsteuerung oder die Verkabelung fehlerhaft ist.
• Öffnen Sie stets den Stern-Kontaktor, bevor Sie den Dreieck-Kontaktor schließen, und schließen Sie KM2 niemals, solange KM3 noch geschlossen ist – selbst nicht für wenige Millisekunden. Das kurze offene Intervall ermöglicht es dem Anlaufstrom, vollständig abzuklingen, sodass KM2 auf einen laufenden Motor schließt statt in einen Kurzschluss.
• Stellen Sie sicher, dass die Ausgangskontakte des Zeitrelais für die von ihnen angesteuerten Kontaktorspulen ausgelegt sind und dass die Versorgungsspannung des Zeitrelais mit der Steuerspannung der Schaltanlage übereinstimmt.
• Dimensionieren Sie den vorgeschalteten Kurzschlussschutz für den Dreieck-Betriebsstrom des Motors mit einem angemessenen Sicherheitszuschlag und belassen Sie den Überlastschutz in beiden Anlaufmodi im Stromkreis.

5. Überprüfen Sie die Relaiseinstellung vor der Übergabe
Eine fünfminütige Prüfung am Prüfstand verhindert einen Fehlstart vor Ort.
•DAQUAN bietet spezielle Stern-Dreieck-Relais und multifunktionale Zeitrelais für die Motorsteuerung an; wählen Sie ein Gerät, dessen Zeitbereich Ihre gewünschte Einstellung mit Spielraum für Anpassungen abdeckt.
•Überprüfen Sie das auf dem Relais abgedruckte Funktionsdiagramm: Stern-Ausgang, Dreieck-Ausgang und das Umschaltverhalten müssen mit der oben beschriebenen Startsequenz übereinstimmen.
•Versorgen Sie das Relais über die Schaltschrank-Steuerspannung, messen Sie das Stern-Intervall mit einer Stoppuhr und bestätigen Sie, dass die Lücke zwischen Stern-Öffnung und Dreieck-Schließung bei jedem Zyklus erscheint.
•Notieren Sie die endgültige Einstellung auf dem Schaltschrank-Etikett oder im Schaltplan, damit das Wartungspersonal sie nach einem Austausch wiederherstellen kann.
Bei ungewöhnlichen Lasten oder Versorgungsbedingungen überprüfen Sie die Einstellung durch Messung des tatsächlichen Anlaufstroms während der Inbetriebnahme – verlassen Sie sich nicht allein auf die Faustregel.