Es gibt zwei Arten von Elektromotoren: Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC). AC-Motoren können synchron oder asynchron sein. Synchronmotoren finden sich in Anwendungen, bei denen Geschwindigkeit und Genauigkeit entscheidend sind, darunter Synchronuhren, Zeitschaltuhren in elektronischen Geräten und Audiorecorder. Asynchron- bzw. Induktionsmotoren, die mit variabler Drehzahl arbeiten, wartungsarm und langlebig sind, werden in der Industrie breit eingesetzt. Bei Anwendungen wie Heben, Mischen, Pumpen, Verdichten und Bohren sind Induktionsmotoren einfacher zu bedienen und kostengünstiger als Synchron- und Gleichstrommotoren.

Von den beiden Haupttypen von Induktions- (Asynchron-)Motoren, Einphasen- und Dreiphasenmotoren, sind Einphasenmotoren in der Regel auf Anwendungen mit geringer elektrischer Last beschränkt, wie zum Beispiel Haushaltsgeräte, da Einphasenmotoren nicht selbst starten können. Dreiphasige Motorsysteme finden eine wesentlich breitere industrielle und gewerbliche Anwendung, da sie weniger Kupferverkabelung benötigen und dadurch kostengünstiger, kompakter, effizienter sind und ruhiger laufen (weniger Vibration).

Steuerungen sind entscheidend

Motorsysteme sind auf einen Starter bzw. eine Steuerung angewiesen, da diese die Leistung der Motoren steuert , indem sie den Motor startet, stoppt, vorwärts und rückwärts laufen lässt, beschleunigt und abbremst sowie ihn vor Überlastungen oder Störungen schützt.

Die einfachste Steuerung ist ein Ein-/Ausschalter zwischen Motor und Stromversorgung, während komplexere Steuerungen die Drehzahl und das Drehmoment des Motors regeln.

Direktstarter (DOL, oder Netzdirektstarter) sind die einfachste Art von Motorstarter; bei Einschaltung verbinden sie die Motoranschlüsse sofort mit der Stromversorgung. DOL-Starter sind nützlich, wenn der hohe Einschaltstrom des Motors keine übermäßigen Spannungsabfälle im Versorgungsstromkreis verursacht. Sie eignen sich für kleine Wasserpumpen, Kompressoren, Ventilatoren und Förderbänder. Netzdirektstarter können jedoch keine Rückmeldung liefern.

Darüber hinaus können DOL-Starter im Fall eines Asynchronmotors, wie etwa des dreiphasigen Induktionsmotors, der einen hohen Anlaufstrom aufnimmt, der typischerweise das Sechs- bis Siebenfache der Volllast beträgt, den Motor nicht vor dem Einschaltstrom schützen.

 

Schutz der Ausrüstung und Verlängerung ihrer Lebensdauer

Motorsteuerungen sind vielen Formen von Verschleiß ausgesetzt. Insbesondere Starter für dreiphasige Induktionsmotoren müssen mit schädigenden Faktoren wie Einschaltstrom und elektrischer Lichtbogenbildung umgehen.

Der Einschaltstrom, auch als Einschaltstromstoß oder Eingangs-Einschaltstrom bezeichnet, ist der hohe Stromwert, den der Motor aufnimmt, um mit dem Beschleunigen auf volle Drehzahl zu beginnen. In dieser Zeit muss der Motor häufig einen Strom aufnehmen, der bis zum Sieben- bis Zehnfachen der normalen Betriebslast beträgt. Diese Stromüberlastung dauert zwar weniger als eine Sekunde, verursacht jedoch Drehmomentspitzen, die zu mechanischer Belastung der Maschine führen, insbesondere wenn sich der Start-Stopp-Zyklus wiederholt. Die einfachen DOL-Starter können den Motor nicht vor dem Einschaltstrom schützen. Daher benötigt die Steuerung einen Schutzmechanismus, um die nachgeschaltete Ausrüstung ausreichend abzupuffern.

Elektrische Lichtbogenbildung– bei der der Stromfluss durch ein Gas einen elektrischen Durchschlag und eine Entladung des Gases verursacht – tritt am häufigsten in Motorsteuerungen auf, bei denen Kontakte wiederholt einen Stromkreis öffnen (unterbrechen) und schließen (herstellen). Elektrische Lichtbogenbildung erzeugt eine große Menge an Wärme, die kleine Teile der Kontaktoberfläche schmelzen oder sogar verdampfen lässt und dadurch die Motorsteuerung beschädigt.

Neben dem Umgang mit Einschaltstrom und elektrischer Lichtbogenbildung benötigen Starter für dreiphasige Induktionsmotoren auch eine Sanftanlauf- und Sanftauslauffunktion. Sanftanlauf und Sanftauslauf verhindern Schäden an der Ausrüstung sowie an den schweren und sperrigen Objekten, die von Kompressoren, Förderbändern und Torsystemen bewegt werden. Aufgrund ihrer Masse besitzen solche Objekte selbst bei niedrigen Geschwindigkeiten ein erhebliches Trägheitsmoment.

Sowohl Sanftstarter als auch Frequenzumrichter können eingesetzt werden, um die Ausrüstung zu schützen und die Lebensdauer des Motors zu verlängern, indem sie den Einschaltstrom und die daraus resultierende Wärmeentwicklung durch häufiges Starten und Stoppen reduzieren.

Wichtigste Arten von Motorstartern

Motor-Sanftstarter, auch als Halbleiterstarter mit reduzierter Spannung bezeichnet, können die Stromlast und den Drehmomentanstieg beim Anlauf eines Motors vorübergehend reduzieren und gleichzeitig die Drehzahl des Motors sanft hochfahren. Dadurch verringert der Sanftstarter die mechanische Belastung von Motor und Welle und verlängert die Lebensdauer des Systems. Sanftstarter können für einzelne Anwendungen individuell angepasst werden. Sie können helfen, Druckstöße bei Pumpenanwendungen zu vermeiden, und Förderbänder sanft anlaufen lassen, um Rucke, Belastungen oder Schlupf zu minimieren. Da Sanftstarter eine höhere elektrische Komplexität als Netzdirektstarter aufweisen, entstehen häufig Kosten-Nutzen-Probleme.

Ein Frequenzumrichter (FU) verwendet elektromechanische Antriebssysteme, um Drehzahl und Drehmoment des Motors durch Variation von Eingangsfrequenz und Spannung des Motors zu steuern. Dadurch können Frequenzumrichter den zum Starten des Motors erforderlichen Strom reduzieren. Ein Frequenzumrichter lässt sich leicht mit automatischen Steuerungssystemen verbinden. Frequenzumrichter sind zudem sehr energieeffizient und tragen dazu bei, den Spitzenenergiebedarf zu senken. Die weltweite Marktdurchdringung von Frequenzumrichtern ist jedoch aufgrund ihres hohen Preises und ihrer Empfindlichkeit gegenüber Umweltfaktoren wie Temperatur und Spannungsspitzen relativ gering.

 

Obwohl Motor-Sanftstarter und Frequenzumrichter bereits offensichtliche Vorteile für Motoren bieten, entwickeln die Hersteller weiterhin Systeme mit größerer Funktionalität und niedrigeren Preisen.

Vorteile von Hybrid-Motorstartern

Die Hybrid-Motorstarter der DRMS-Serie von Sensata können bis zu sechs Funktionen in derselben Einheit bereitstellen: Vorwärts/Rückwärts, Sanftanlauf/Sanftauslauf, Motorüberlastschutz und Netztrennrelais.

Mit ihrer Sanftanlauf-/Sanftauslauffunktion bieten die Hybrid-Motorstarter der DRMS-Serie von Sensata besonders ausgeprägte Vorteile für Fördersysteme. Zusätzlich zu ihrer elektromechanischen Relaisfunktion verfügen die Hybrid-Motorstarter der DRMS-Serie über eine Halbleiterrelais-Funktion, die Halbleiter für einen kontaktlosen Betrieb nutzt, um eine schnelle und verschleißfreie Leistungssteuerung zu erzielen.

Dank der Leistung des Halbleiterrelais und der Zuverlässigkeit des elektromechanischen Relais sind die Hybrid-Motorstarter der DRMS-Serie effektiver darin, die zerstörerischen Auswirkungen hoher Einschaltströme, die daraus resultierende mechanische Belastung und die Bildung von Lücken im System zu mindern. Dadurch erreichen die kombinierten Relaisfunktionen eine höhere Leistung und Konsistenz, einen geringeren Stromverbrauch, mehr Sicherheit und eine längere Lebensdauer der Ausrüstung.

Darüber hinaus sind die Hybrid-Motorstarter der DRMS-Serie mit einer Breite von nur 22,5 mm kompakt gebaut, wodurch der Platzbedarf für einen Motorstarter um bis zu 75 Prozent reduziert wird. Im Vergleich zu Frequenzumrichtern, die zwischen 400 und 1.200 US-Dollar kosten, bieten die DRMS-Geräte zudem eine wirtschaftlichere Option.

Die Hybrid-Motorstarter der DRMS-Serie können von Maschinenbauern, Schaltschrankkonstrukteuren oder -bauern sowie Produktionsstätten in Fördersystemen, Torsystemen und Kompressoren eingesetzt werden. Darüber hinaus verfügen diese Hybrid-Motorstarter über eine höhere maximale Motorspannung von 400V im Vergleich zu anderen vergleichbaren Produkten; diese höhere maximale Motorspannung ermöglicht den Einsatz der Hybrid-Motorstarter der DRMS-Serie in einem breiteren Spektrum industrieller Anwendungen, als andere Produkte bewältigen können.

Fazit

Motorstarter für Induktionsmotoren durchlaufen viele Start-Stopp-Zyklen. Zu den Faktoren, die beim Vergleich von Motorstartern zu berücksichtigen sind, gehören Leistung, Haltbarkeit, Zuverlässigkeit, Größe, Preis sowie der Schutz der Ausrüstung vor Einschaltstrom und anderen potenziell schädlichen Phänomenen. Netzdirektstarter sind zuverlässig, bieten jedoch wenig Eigenschutz oder Schutz für die vom Motor bewegten Anlagen. Ein höherer Schutz ist mit Frequenzumrichtern verfügbar, allerdings zu einem hohen Preis. Hybrid-Motorstarter schaffen einen Ausgleich zwischen all diesen Faktoren und verdienen daher besondere Beachtung für Motoren, die mit wertvollen Anlagen arbeiten.

Weitere Informationen zur DRMS-Serie von Sensata finden Sie unter https://www.onlinecomponents.com/featured/sensata-crydom-546/sensata-crydom-din-rail-mount-hybrid-motor-starters-drms-series?id=459

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