Überlastrelais (thermisch oder elektronisch)

Produktspezifikationen

Technische Details und Fertigungskontext für Überlastrelais (thermisch oder elektronisch)

Technische Definition

Ein Überlastrelais ist eine kritische Sicherheitskomponente in einer Motorstarter-Baugruppe. Es überwacht kontinuierlich den elektrischen Strom, der dem Motor zugeführt wird. Wenn der Strom einen voreingestellten sicheren Schwellenwert für einen längeren Zeitraum überschreitet (was einen Überlastzustand anzeigt), aktiviert das Relais einen Auslösemechanismus. Diese Aktion öffnet den Steuerstromkreis, wodurch das Schütz des Motorstarters entregt wird und der Motor sicher vom Netz getrennt wird. Dies schützt die Motorwicklungen vor Überhitzung und Isolationsschäden, die durch übermäßigen Strom aufgrund mechanischer Überlast, Phasenausfall oder blockiertem Rotor verursacht werden.

Überlastrelais sind in thermischen und elektronischen Ausführungen erhältlich. Thermische Typen verwenden einen Bimetallstreifen oder einen Löttopf, der proportional zum Motorstrom erwärmt wird. Elektronische Typen verwenden Stromwandler oder Sensoren und einen Mikroprozessor, der den gemessenen Strom mit programmierten Auslösekurven vergleicht. Beide Typen sind so ausgelegt, dass sie die Anforderungen der IEC 60947-4-1 erfüllen, die Parameter wie Bemessungsbetriebsstrom, Einstellbereich, Auslöseklasse, Bemessungsisolationsspannung, Bemessungsbetriebsspannung, Frequenz, Auslösestromgenauigkeit, Umgebungstemperatur, Schutzart, Rückstellart, elektrische Lebensdauer und mechanische Lebensdauer definiert.

Typische Parameter umfassen einen Bemessungsbetriebsstrombereich von 0,1–630 A, einen einstellbaren Einstellbereich von 0,1–630 A, Auslöseklassen 10A, 10, 20 und 30, Bemessungsisolationsspannung 690 V, Bemessungsbetriebsspannung 690 V AC, Frequenz 50/60 Hz, Auslösestromgenauigkeit ±5 %, Umgebungstemperaturbereich -25 bis 55 °C, Schutzart IP20, manuelle oder automatische Rückstellung, elektrische Lebensdauer 100.000 Schaltspiele, mechanische Lebensdauer 1.000.000 Schaltspiele und Gewicht von 0,1 bis 2,5 kg. Diese Werte sind Referenzbereiche; das tatsächliche Modell muss basierend auf dem Motorvollaststrom und den Anwendungsanforderungen ausgewählt werden.

Überprüfen Sie vor Kauf und Installation immer modellspezifische Werte und Normen mit dem Hersteller oder Lieferanten.

Funktionsprinzip

Thermische Überlastrelais verwenden einen Bimetallstreifen oder einen Löttopf, der proportional zum Motorstrom erwärmt wird. Übermäßiger Strom führt dazu, dass sich der Streifen biegt oder das Lot schmilzt, wodurch mechanisch eine Verriegelung gelöst und das Relais ausgelöst wird. Elektronische Überlastrelais verwenden Stromwandler oder Sensoren zur Strommessung, wobei ein Mikroprozessor den gemessenen Wert mit programmierten Auslösekurven (z. B. Klasse 10, 20, 30) und Zeitverzögerungen vergleicht, bevor ein Signal zum Auslösen des Ausgangskontakts gesendet wird.

Hauptmaterialien

Thermoplastgehäuse, Kupferlegierungskontakte, Bimetallstreifen (thermisch) / Elektronische Leiterplatte (elektronisch)

Technische Parameter

Parameter	Typischer Bereich	Hinweise & Auswahlkriterien
Bemessungsbetriebsstrom	0.1–630 A	Select according to motor full-load current.IEC 60947-4-1
Einstellbereich	0.1–630 A	Adjustable to match motor FLA.IEC 60947-4-1
Auslöseklasse	10A, 10, 20, 30	Class 10 for normal motors, 20/30 for high-inertia loads.IEC 60947-4-1
Bemessungsisolationsspannung	690 V	Maximum voltage for insulation design.IEC 60947-4-1
Bemessungsbetriebsspannung	690 V AC	Maximum operating voltage.IEC 60947-4-1
Frequenz	50/60 Hz	Compatible with standard power supplies.
Auslösestromgenauigkeit	±5 %	Accuracy of trip current at ambient temperature.IEC 60947-4-1
Umgebungstemperatur	-25–55 °C	Operating range; outside this may affect accuracy.IEC 60947-4-1
Schutzart	IP20	Finger protection; higher IP available with enclosure.IEC 60529
Rückstellart	Manual/Auto	Manual for safety, auto for remote operation.
Elektrische Lebensdauer	100000 Operationen	Number of operations under rated conditions.IEC 60947-4-1
Mechanische Lebensdauer	1000000 Operationen	Number of mechanical operations without maintenance.IEC 60947-4-1
Gewicht	0.1–2.5 kg	Depends on current rating and features.

Die Bereiche sind branchenübliche Richtwerte zur Angebotsvorbereitung und keine Zusage des Lieferanten. Bestätigen Sie jeden Wert und jede Norm vor der Bestellung beim rechtlichen Hersteller.

Komponenten / BOM

Stromfühler
Misst den Motorstrom. In thermischen Relais ist dies eine Heizspule oder ein Bimetallstreifen. In elektronischen Relais ist dies ein Stromwandler oder Hall-Effekt-Sensor.
Material: Nickel-Chrom-Legierung (Heizung) / Ferritkern & Kupferwicklungen (Stromwandler)
Auslösemechanismus
Mechanisch oder elektronisch betätigt, um den NC-Hilfskontakt (normalerweise geschlossen) bei Überlasterkennung zu öffnen.
Material: Federstahl / Kunststoffbetätiger
Hilfskontakte
Öffner (NO) und Schließer (NC) zur Signalisierung des Auslösezustands an die Steuerung oder SPS.
Material: Silber-Cadmiumoxid / Silber-Zinnoxid
Mikroprozessor
Vergleicht den gemessenen Strom mit den Auslösekennlinien in elektronischen Relais.
Auslösekennlinien
Die programmierten Kurven der Klassen 10/20/30, mit denen der gemessene Strom verglichen wird.

Anwendung und Auswahl

Eignung und Auslegungsdaten

Betriebsgrenzen

Betriebsdruck:	N/V (elektrisches Gerät, nicht druckbewertet)
Durchflussrate:	N/V (elektrisches Gerät, nicht für Durchfluss bewertet)
Betriebstemperatur:	-20 °C bis +60 °C (Betriebsumgebung), -40 °C bis +85 °C (Lagerung)

Montage- und Anwendungskompatibilität

Innenindustrielle UmgebungenMotorsteuerungszentren (MCCs)Saubere, trockene Elektroschaltkästen

Nicht geeignet: Korrosive oder explosionsgefährdete Atmosphären (sofern nicht speziell für explosionsgefährdete Bereiche ausgelegt)

Auslegungsdaten

Motor-Nennstrom (FLC) in Ampere
Motorbetriebsfaktor und Einschaltdauer
Umgebungstemperatur am Installationsort

Ergänzende technische Angaben

Technische Bewertung

Betriebsbereich

0,5-630 A Dauerstrombelastbarkeit, 1,05-1,20-facher Nennstrom für Auslöseeinstellung, 20-40 °C Umgebungstemperaturbereich

Belastungs- und Ausfallgrenzen

Thermisch: Bimetallstreifenauslenkung über 2,5 mm bei dem 1,35-fachen des Nennstroms für 2 Stunden. Elektronisch: Sperrschichttemperatur des Halbleiters über 150 °C oder Strommessfehler >5 % des Istwerts.

Thermisch: Fehlanpassung des differentiellen Wärmeausdehnungskoeffizienten (α₁-α₂ ≈ 15×10⁻⁶ K⁻¹), die mechanische Spannung verursacht. Elektronisch: Joulesche Erwärmung (P = I²R), die die thermische Dissipationskapazität überschreitet, mit einer Wärmeleitfähigkeit von Silizium von 149 W/(m·K).

Fertigungskontext

Überlastrelais (thermisch oder elektronisch) wird innerhalb von Maschinen- und Anlagenbau nach Material, Prozessfenster und Prüfanforderungen bewertet.

Risiken, Wartung und Normen

Zuverlässigkeits- und Risikoanalyse

Ausfallmodus und Ursache

Degradation des thermischen Elements

Ursache: Wiederholte Überlastzyklen, die kumulative Hitzeschäden an Bimetallstreifen oder elektronischen Sensoren verursachen, was zu ungenauer Auslösezeit oder Auslöseversagen führt.

Kontaktverschweißung oder -grübchenbildung

Ursache: Hohe Einschaltströme oder häufige Schaltvorgänge, die Lichtbögen und Materialübertragung an den Relaiskontakten verursachen, was zu festgeklemmten Kontakten oder erhöhtem Widerstand führt.

Wartungsindikatoren

Hörbares Summen oder Rattern aus dem Relaisgehäuse während des Normalbetriebs
Sichtbare Verfärbung, Anbrennen oder Schmelzen am Relaisgehäuse oder an den Verdrahtungsklemmen

Technische Hinweise

Kalibrieren Sie die Auslöseeinstellungen jährlich mit herstellerspezifischer Prüfausrüstung, um eine genaue Reaktion auf Überlastzustände sicherzustellen.
Führen Sie vierteljährlich Infrarot-Thermografieinspektionen durch, um abnormale Erwärmungsmuster in Relaiskomponenten und Anschlüssen zu erkennen.

Konformität und Fertigungsnormen

Referenznormen

IEC 60947-4-1: Niederspannungsschaltgeräte und -steuerungen - Teil 4-1: Schütze und Motorschütze - Elektromechanische Schütze und MotorschützeUL 508: Norm für industrielle SteuergeräteEN 60947-4-1: Niederspannungsschaltgeräte und -steuerungen - Teil 4-1: Schütze und Motorschütze - Elektromechanische Schütze und Motorschütze (Grundlage für CE-Kennzeichnung)

Fertigungsgenauigkeit

Auslösezeitgenauigkeit: +/-10 % des Nennstrom-Einstellwerts
Kontaktwiderstand: <50 Milliohm für neue Kontakte

Qualitätsprüfung

Kalibrierverifikationstest: Auslösezeitmessung bei mehreren Stromstufen
Dielektrischer Festigkeitstest: 2,5 kV Wechselstrom für 1 Minute zwischen aktiven Teilen und Gehäuse

Fehleranalyse

FMEA · Fehleranalyse

Ursache → Fehlermodus → Engineering-Maßnahme

Oberschwingungsstromverzerrung über 15 % THD bei der 5. und 7. Harmonischen → Fehlauslösung während des Normalbetriebs aufgrund von Effektivstrom-Fehlberechnung → Eingebetteter Fourier-Transformations-Algorithmus mit 32-Punkt-Abtastung und 5 kHz Bandbreitenfilterung

Umgebungstemperaturgradient über 2 °C/Minute während des Motorstarts → Thermischer Memory-Effekt, der vorzeitige Auslösung bei 85 % des kalibrierten Schwellenwerts verursacht → Dual-Thermistor-Kompensation mit NTC-PTC-Paarung (β=3950 K) und 10 ms Abtastrate

Beschaffungscheckliste

Keine Kundenbewertung und keine Echtzeitdaten. Prüfen Sie diese Unterlagen vor einer Bestellung.

Technische Dokumentation

Aktuelle Zeichnungen, Revisionsstand und Spezifikationsblatt anfordern.

Fertigungsfähigkeit

Anlagen, Prozessgrenzen und nachvollziehbare Fertigungsbelege prüfen.

Prüfbarkeit

Prüfmethoden, Messmittel und rückverfolgbare Prüfberichte bestätigen.

Lieferantentransparenz

Rechtsträger, Standort, Zertifikatsumfang und direkte Kontakte prüfen.

Die Kriterien dienen als Orientierung für technische Einkaufsprüfungen. Konkrete Kunden, Länder, Bewertungsdaten oder Live-Nachfragen werden nur angezeigt, wenn entsprechende belastbare Daten vorliegen.

Hersteller von Überlastrelais (thermisch oder elektronisch)

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Häufige Fragen

Was ist der Unterschied zwischen thermischen und elektronischen Überlastrelais?

Thermische Überlastrelais verwenden einen Bimetallstreifen oder Löttopf, der sich mit dem Strom erwärmt und mechanisch auslöst. Elektronische Überlastrelais verwenden Sensoren und einen Mikroprozessor, um den Strom zu messen und gemäß programmierten Kurven auszulösen. Beide schützen den Motor vor Überlast, aber elektronische bieten präziseren und einstellbaren Schutz.

Wie wähle ich das richtige Überlastrelais für meinen Motor aus?

Wählen Sie basierend auf dem Vollaststrom (FLA) des Motors. Der Einstellbereich des Relais muss den FLA abdecken. Berücksichtigen Sie auch die Auslöseklasse (z. B. 10, 20, 30) basierend auf den Starteigenschaften der Last. Verifizieren Sie alle Parameter mit den Herstellerdaten und den Motorspezifikationen.

Was bedeutet Auslöseklasse?

Die Auslöseklasse gibt die maximale Zeit in Sekunden an, die das Relais einen Überstrom (z. B. das 7,2-fache des Einstellwerts) zulässt, bevor es auslöst. Klasse 10 löst in 10 Sekunden aus, Klasse 20 in 20 Sekunden, Klasse 30 in 30 Sekunden. Wählen Sie eine Klasse, die dem Motor das Anlaufen ohne Fehlauslösung ermöglicht, aber dennoch schützt.

Welche Normen gelten für Überlastrelais?

Die wichtigste Norm ist IEC 60947-4-1, die Niederspannungsschaltgeräte und Steuergeräte für Motorstarter abdeckt. Sie definiert Parameter wie Bemessungsbetriebsstrom, Auslöseklasse und Genauigkeit. Relevant ist auch IEC 60529 für die Schutzart. Verifizieren Sie die Konformität immer mit dem Hersteller.

Kann ich Hersteller direkt kontaktieren?

CNFX ist ein offenes Verzeichnis, keine Handelsplattform und kein Beschaffungsagent. Herstellerprofile und Formulare helfen bei der Vorbereitung des direkten Kontakts.

CNFX Industrial Index v2.6.11 · Maschinen- und Anlagenbau