Selectiegids voor AC-contactoren en thermische overbelastingsrelais met ster-driehoekoplossingen

Het selecteren van contactoren voor een directe inschakeling (Direct-On-Line, DOL) is eenvoudig, maar een ster-driehoekschakeling (Star-Delta, Y-Δ) brengt een specifieke rekenvalkuil met zich mee voor elektrotechnici. Omdat de stroom ongelijkmatig verdeeld wordt over de hoofd-, ster- en driehoekcontactoren, leidt het simpelweg afstemmen van de nominale stroom van de motor tot ofwel een grove overdimensionering ofwel een gevaarlijke onderdimensionering.

5Deze handleiding gaat verder dan basisdefinities en lost de specifieke coördinatie-uitdagingen van de aansturing van krachtige motoren op, zodat u de precieze waarden kunt berekenen die nodig zijn voor een veilige en kosteneffectieve werking.

Hoe de kerncomponenten werken

Hoewel ze vaak naast elkaar in een bedieningspaneel staan, vervullen deze apparaten fundamenteel verschillende functies.

AC-schakelaar

De wisselstroomschakelaar is een elektromechanische schakelaar die is ontworpen voor hoogfrequente toepassingen. Zijn voornaamste functie is het in- en uitschakelen van de stroomtoevoer naar de motor. Wanneer er spanning op de spoel wordt gezet, trekt het elektromagnetische veld de bewegende kern tegen de vaste kern aan. Hierdoor sluiten de hoofdcontacten en start de motor. Wanneer de stroom wordt onderbroken, duwt een veer de contacten open, waardoor de motor stopt.

Verschillen in spoeltechnologie

Kernfuncties

• Hoogfrequent schakelen: Ontworpen voor miljoenen schakelingen, veel langer dan stroomonderbrekers.
• Afstandsbediening: Eenvoudig te integreren met automatiseringssystemen.
• Geleidbaarheid: Hoogwaardige contacten van zilverlegering garanderen duurzaamheid onder belasting.

Thermisch overbelastingsrelais

Het thermische overbelastingsrelais beschermt de motor tegen thermische schade die wordt veroorzaakt door langdurige overstroom of fase-uitval. Het maakt gebruik van een bimetaalstripmechanisme. Bij normale stroomsterkte blijft de strip recht. Als de motor een te hoge stroomsterkte trekt of een fase verliest, zorgt de hitte ervoor dat de bimetaalstrip buigt. Deze mechanische actie onderbreekt het stuurcircuit, waardoor de stroom naar de contactorspoel wordt afgesneden en de motor stopt.

BELANGRIJKSTE KENMERKEN

Toepassingsscenario's: Componenten afstemmen op motorvereisten

De juiste keuze hangt sterk af van het motorvermogen, de bedrijfsomgeving en de besturingsmethode.

Standaardtoepassingen voor laag vermogen en lage frequentie

Typische gebruiksscenario's Deze categorie omvat ventilatoren, pompen, transportbanden en losstaande machines met een motorvermogen van ≤ 15 kW. Deze worden doorgaans handmatig bediend met drukknopjes en minder dan 10 keer per dag gestart.

Selectieaanbevelingen

• Contactor: Gebruik een standaard AC-spoeltype (KRIPAL UKC-serie). Dimensioneer deze op 1 tot 1.3 keer de nominale stroomsterkte van de motor. Zorg voor gebruikscategorie AC-3.
• Thermisch relais: Kies een model waarbij het instelbereik de nominale stroom van de motor dekt (bijvoorbeeld de KRIPAL UKH-serie).

Automatisering en hoogfrequente toepassingen

Typische gebruiksscenario's: Dit omvat geautomatiseerde productielijnen, precisiebewerking en compressoren met een motorvermogen van ≥ 15 kW. Deze worden vaak PLC-gestuurd en kunnen meer dan 50 keer per dag worden opgestart.

Selectieaanbevelingen

• Contactor: Gebruik een DC-spoeltype (KRIPAL UKD-serie) voor een stille werking en ongevoelig voor storingen.
• Dimensionering: 1.3 tot 1.5 keer de nominale stroomsterkte van de motor om thermische belasting op te vangen.
• Thermisch relais: Kies voor zeer nauwkeurige typen die foutsignaalterugkoppeling naar de PLC bieden.

Werkingslogica van een ster-driehoeksysteem

Bij grote motoren produceert het starten met directe inschakeling (DOL) inschakelstromen die 5 tot 7 keer zo hoog zijn als de nominale stroom. Dit veroorzaakt spanningsdalingen in het net en mechanische schokken. Het starten met ster-driehoekschakeling reduceert deze inschakelstroom tot ongeveer een derde.

Operationele fasen

• Starten (sterverbinding): De hoofdcontactor en de stercontactor worden bekrachtigd. De motorwikkelingen ontvangen slechts ~58% (1/√3) van de netspanning, waardoor het koppel en de stroomsterkte aanzienlijk lager uitvallen.
• In bedrijf (Delta-schakeling): Na een bepaalde tijd opent de sterschakelaar en sluit de driehoekschakelaar. De wikkelingen ontvangen nu de volledige netspanning en de motor draait op nominaal vermogen.

Belangrijke beperking

Ster-driehoekschakeling is alleen geschikt voor motoren die ontworpen zijn voor driehoekschakeling bij de nominale spanning en voor toepassingen met een lichte aanloopbelasting.

Selectiegids voor ster-driehoekschakelaars en -relais

Een ster-driehoekschakeling vereist drie afzonderlijke contactoren: hoofdcontactor, stercontactor en driehoekcontactor. Omdat de stroom door elke tak anders vloeit, moeten ze individueel gedimensioneerd worden om een ​​balans te vinden tussen kosten en betrouwbaarheid.

Regels voor de selectie van aannemers

• Hoofdcontactor: Voert netstroom tijdens zowel de start- als de bedrijfsfase. Nominale waarde: 1.1 tot 1.3 × Nominale motorstroom (In).
• Delta-contactor: Voert fasestroom (ongeveer 58% van de lijnstroom) tijdens de bedrijfsfase. Nominale waarde: 0.6 tot 0.8 × Nominale motorstroom (In).
• Stercontactor: Voert alleen een verlaagde stroom tijdens de korte opstartfase. Nominale waarde: 0.5 tot 0.6 × Nominale motorstroom (In).

Voorbeeldberekening

Voor een motor van 15 kW met een nominale stroomsterkte van 30 A:

• Hoofdcontactor: 32A (gebaseerd op 30A*1)
• Delta-contactor: 20A (gebaseerd op 30A *67)
• Stercontactor: 16A (gebaseerd op 30A*53)

Selectie van thermisch overbelastingsrelais

• Plaatsing: Bij voorkeur geïnstalleerd in de hoofdcircuit (vóór de splitsing) voor volledige bescherming.
• Dimensionering: Selecteer op basis van de nominale netstroom van de motor.
• Instelling: Ongeacht de ster-driehoekconfiguratie moet het instelbereik de motorinlaat omvatten.
• Starttijd: Kies voor starts die langer dan 10 seconden duren, stroomtransformatoren met verzadigingsbeveiliging of modellen met instelbare vertraging om ongewenste uitschakelingen te voorkomen.

Veelgestelde vragen en valkuilen bij de selectie

Vraag 1: Kunnen alle drie de ster-driehoekschakelaars dezelfde afmetingen hebben?
Nee. Dit leidt ofwel tot onnodige kosten, ofwel tot voortijdig contactverlies. Een juiste stroomafstelling is essentieel.

Vraag 2: Kan een thermisch overbelastingsrelais de kortsluitbeveiliging vervangen?
Nee. Thermische relais beschermen alleen tegen overbelasting. Kortsluitbeveiliging moet worden verzorgd door stroomonderbrekers.

Vraag 3: Waarom mogen thermische relais niet aan de uiteinden van de wikkelingen worden geïnstalleerd?
Een onjuiste installatie brengt de fase-uitvalbeveiliging in gevaar en leidt tot onnauwkeurige stroommeting.

Vraag 4: Hoe integreren DC-spoelcontactoren met PLC's in ster-driehoekschakelingen?
DC24V-spoelen (bijv. KRIPAL UKD1-serie) worden rechtstreeks op de PLC-uitgangen aangesloten. Voeg terugslagdiodes toe om de uitgangsmodules te beschermen.

Samenvatting en productaanbevelingen

Het kiezen van de juiste AC-contactor en thermische overbelastingsrelais is een strategische beslissing die de betrouwbaarheid van het systeem waarborgt en de onderhoudskosten op lange termijn verlaagt. In moderne automatiseringsomgevingen is het essentieel om prioriteit te geven aan DC-spoelcontactoren voor een naadloze PLC-integratie en een geluidsarme werking.

KRIPAL biedt een uitgebreid portfolio dat is afgestemd op deze specifieke behoeften. De UKC-serie omvat robuuste AC-spoelcontactoren (9A–800A), ideaal voor algemeen industrieel gebruik, terwijl de UKD-serie stille DC-spoelen biedt die geoptimaliseerd zijn voor automatisering. Combineer deze met onze UKH-serie thermische overbelastingsrelais voor nauwkeurige motorbeveiliging. Als uw toepassing zware belastingen of speciale bedrijfscycli vereist, neem dan contact op met de technische ondersteuning van KRIPAL voor nauwkeurige parameterafstemming en catalogusdownloads.