Kortom: Thermische overbelastingsrelais zijn essentiële motorbeveiligingsapparaten die oververhitting van elektrische apparatuur voorkomen door de stroom te bewaken en de stroom automatisch uit te schakelen wanneer de overbelasting aanhoudt. Ze zijn kosteneffectief, betrouwbaar en worden veel gebruikt in industriële toepassingen om motoren, transformatoren en andere elektrische apparatuur tegen schade te beschermen.
Thermische overbelastingsrelais begrijpen
A thermische overbelastingsrelais Een gespecialiseerd beveiligingsapparaat dat is ontworpen om elektromotoren en elektrische circuits te beschermen tegen schade veroorzaakt door langdurige overstroom. In tegenstelling tot stroomonderbrekers die direct bescherming bieden, werken thermische overbelastingsrelais volgens een tijdvertragingsprincipe, waardoor tijdelijke overbelasting (zoals motorstartstromen) mogelijk is en tegelijkertijd bescherming biedt tegen aanhoudende gevaarlijke omstandigheden.
Deze apparaten werken door de stroom naar de aangesloten apparatuur te bewaken en thermische sensortechnologie te gebruiken om te detecteren wanneer de bedrijfsomstandigheden de veilige parameters overschrijden. Wanneer een overbelasting lang genoeg aanhoudt om mogelijk schade te veroorzaken, schakelt het relais automatisch uit en wordt de stroomtoevoer onderbroken om de apparatuur te beschermen.
Hoe thermische overbelastingsrelais werken
Basiswerkingsprincipe
De Werkingsprincipe van een thermisch overbelastingsrelais Richt zich op de thermische reactie op een te hoge stroomsterkte. Naarmate de stroomsterkte boven het normale bedrijfsniveau stijgt, genereren verwarmingselementen in het relais evenredige warmte. Deze warmte beïnvloedt een temperatuurgevoelig onderdeel dat het beveiligingsmechanisme activeert wanneer vooraf bepaalde drempelwaarden worden overschreden.
Het mooie van dit ontwerp is dat het onderscheid kan maken tussen onschadelijke tijdelijke overbelasting en gevaarlijke langdurige omstandigheden. Motoren trekken van nature hogere stromen tijdens het opstarten – vaak 600% of meer van hun nominale stroom – maar thermische overbelastingsrelais staan deze korte pieken toe en beschermen tegelijkertijd tegen de continue overbelasting die schade aan de apparatuur veroorzaakt.
Belangrijkste onderdelen
Met dank aan Electricalclassroom
Moderne thermische overbelastingsrelais bevatten verschillende essentiële onderdelen die samenwerken:
- Temperatuursensorelement: Meestal een bimetalen strip gemaakt van twee verschillende metalen met verschillende thermische uitzettingsgraden. Wanneer stroom dit element verhit, zorgt de differentiële uitzetting ervoor dat de strip buigt, wat uiteindelijk het relaismechanisme activeert.
- Verwarmingselementen: Deze componenten voeren de motorstroom en genereren warmte evenredig met de stroomsterkte. Verschillende verwarmingselementen kunnen worden geselecteerd om aan te sluiten bij specifieke motorvermogens.
- Reismechanisme: Een mechanisch systeem van hendels en contacten dat opengaat wanneer het sensorelement een overbelastingstoestand aangeeft.
- Resetmechanisme: Zowel handmatig als automatisch, waardoor het relais na het afkoelen en verhelpen van de storing terugkeert naar de normale werking.
- Hulpcontacten: Normaal open (NO) en normaal gesloten (NC) contacten voor signalering, alarmering of integratie in besturingscircuits.
Soorten thermische overbelastingsrelais
Bimetaal thermische overbelastingsrelais
Bimetaal thermische overbelastingsrelais vertegenwoordigen het meest voorkomende type, waarbij twee verschillende metalen aan elkaar verbonden zijn. Deze metalen – meestal staal en een legering met verschillende uitzettingscoëfficiënten – buigen bij verhitting door overmatige stroom.
Voordelen:
- Kosteneffectief en betrouwbaar
- Eenvoudige constructie met minder faalpunten
- Geschikt voor de meeste algemene toepassingen
- Temperatuurcompensatie beschikbaar in geavanceerde modellen
Typische toepassingen: HVAC-systemen, pompen, transportbanden, algemene industriële motoren
Elektronische thermische overbelastingsrelais
Elektronische thermische overbelastingsrelais Gebruik geavanceerde elektronische circuits in plaats van mechanische thermische elementen om stroom te monitoren en thermische effecten te berekenen. Deze apparaten bieden superieure nauwkeurigheid en extra functies.
Belangrijkste voordelen:
- Hogere precisie en herhaalbaarheid
- Ongevoelig voor veranderingen in de omgevingstemperatuur
- Extra beveiligingsfuncties (fase-uitval, spanningsonevenwicht)
- Diagnostische mogelijkheden en communicatieopties
- Snellere responstijden voor kritieke applicaties
Geavanceerde functies: Veel elektronische modellen leveren realtimegegevens, waaronder het percentage thermische capaciteitsbenutting (%TCU), time-to-trip-berekeningen en aardfoutdetectie.
Eutectische thermische overbelastingsrelais
Eutectische thermische overbelastingsrelais Gebruik een speciale legering die smelt bij een nauwkeurig gedefinieerde temperatuur. Wanneer de legering door overmatige hitte vloeibaar wordt, activeert deze een mechanische trekker die de relaiscontacten opent.
Deze relais komen tegenwoordig minder vaak voor, maar worden nog wel gebruikt in specifieke toepassingen waarbij zeer precieze uitschakelpunten en uitstekende herhaalbaarheid vereist zijn.
Thermisch overbelastingsrelais versus stroomonderbreker
Begrijpen wanneer u het moet gebruiken thermische overbelastingsrelais versus stroomonderbrekers is cruciaal voor een goede motorbescherming:
Kenmerken van stroomonderbrekers
- Biedt zowel overbelastings- als kortsluitbeveiliging
- Moet overgedimensioneerd zijn om de startstromen van de motor mogelijk te maken
- Magnetisch uitschakelelement voor onmiddellijke kortsluitbeveiliging
- Thermisch element voor langzamere overbelastingsbeveiliging
Voordelen van thermische overbelastingsrelais
- Nauwkeurigere overbelastingsbeveiliging: Kan exact worden ingesteld op de vollaststroom van de motor
- Beter geschikt voor motoreigenschappen: Speciaal ontworpen voor thermische motorbeveiliging
- Kosteneffectief: Goedkoper dan motorbeveiligingsschakelaars
- Flexibele installatie: Kan direct op contactors worden gemonteerd
Wanneer te gebruiken
- Stroomonderbrekers: Wanneer u gecombineerde kortsluit- en overbelastingsbeveiliging in één apparaat nodig hebt
- Thermische overbelastingsrelais: Wanneer een nauwkeurige motorbeveiliging vereist is, wordt deze doorgaans gebruikt met een aparte kortsluitbeveiliging stroomopwaarts
Reisklassen en tijdkenmerken
Thermische overbelastingsrelais worden geclassificeerd op basis van hun reisklasse, die de responstijd onder overbelastingsomstandigheden definieert:
- Klas 5: Extreem snel (5 seconden bij 7,2x de nominale stroom) – voor toepassingen met een snelle respons
- Klas 10: Standaard industriële toepassingen (10 seconden bij 7,2x de nominale stroom)
- Klas 20: Universele motoren (20 seconden bij 7,2x de nominale stroom)
- Klas 30: Belastingen met hoge traagheid, zoals ventilatoren en vliegwielen (30 seconden bij 7,2x de nominale stroom)
De omgekeerde tijdskarakteristiek houdt in dat hogere overbelastingen een snellere uitschakeling veroorzaken, wat bescherming biedt tegen zowel matige aanhoudende overbelastingen als ernstige kortdurende omstandigheden.
Toepassingen en industrieën
Industriële motorbeveiliging
Thermische overbelastingsrelais beschermen motoren in talloze industriële toepassingen:
- Pompen en compressoren
- Transportbanden en materiaalbehandeling
- HVAC-ventilatoren en blowers
- Gereedschapsmachines en automatiseringsapparatuur
Commerciële toepassingen
- Gebouw HVAC-systemen
- Liftmotoren
- Commerciële keuken apparatuur
- Koelcompressoren
Gespecialiseerde toepassingen
- Olie- en gasapparatuur
- Mijnbouwmachines
- Maritieme voortstuwingssystemen
- Apparatuur voor de procesindustrie
Installatie- en bedradingsrichtlijnen
De juiste maat
Selecteer thermische overbelastingsrelais met een stroombereik dat de volledige stroomsterkte (FLA) van de motor omvat. Stel het uitschakelpunt in op de FLA op het motortypeplaatje, doorgaans binnen ±10%.
Bedradingsconfiguratie
Thermische overbelastingsrelais worden in serie geschakeld met het motorcircuit, meestal direct op de contactors gemonteerd. De hulpcontacten van het relais zijn aangesloten op het besturingscircuit van de contactor, waardoor de stroomtoevoer wordt uitgeschakeld bij overbelasting.
Belangrijke overwegingen
- Installeer altijd een stroomopwaartse kortsluitbeveiliging
- Zorg voor voldoende ventilatie rond thermische relais
- Houd rekening met de effecten van de omgevingstemperatuur op niet-gecompenseerde modellen
- Controleer de compatibiliteit tussen relais- en contactormodellen
Resetmechanismen: handmatig versus automatisch
Handmatig resetten
Handmatige reset thermische overbelastingsrelais vereisen tussenkomst van de operator om de werking te herstellen na een storing. Deze aanpak garandeert:
- Onderzoek naar de oorzaken van overbelasting vóór herstart
- Operatorbewustzijn van systeemproblemen
- Voorkomen van herhaaldelijk automatisch herstarten, wat de storing kan verergeren
Automatische reset
Thermische overbelastingsrelais met automatische reset Herstelt automatisch de werking na afkoelingsperiodes. Voordelen zijn onder andere:
- Minder onderhoudsinterventie
- Geschikt voor afgelegen of onbemande locaties
- Snellere restauratie bij tijdelijke overbelasting
Maak uw keuze op basis van toepassingsvereisten, veiligheidsaspecten en operationele voorkeuren.
Problemen oplossen
Regelmatig hinderlijk struikelen
Mogelijke oorzaken:
- Relais te laag ingesteld voor werkelijke motorstroom
- Hoge omgevingstemperatuur beïnvloedt relais
- Motor draait bijna overbelast
- Losse verbindingen veroorzaken spanningsval
Oplossingen:
- Huidige instellingen controleren en aanpassen
- Verbeter de ventilatie of selecteer temperatuurgecompenseerde relais
- Onderzoek de motorbelastingsomstandigheden
- Controleer en draai alle verbindingen vast
Het niet uitschakelen tijdens daadwerkelijke overbelasting
Mogelijke oorzaken:
- Relaisstroominstelling te hoog
- Defect thermisch element
- Contacten gelast of vastgelopen
- Onjuiste bedrading
Oplossingen:
- Herkalibreer de huidige instellingen op het motortypeplaatje
- Test de werking van het relais met behulp van de testknop
- Vervang het relais als er een mechanische storing wordt gedetecteerd
- Controleer of de serieschakeling met de motor correct is
Voordelen van thermische overbelastingsbeveiliging
Economische voordelen
- Lagere kosten dan geavanceerde elektronische beveiliging
- Lagere motorvervangingskosten door effectieve bescherming
- Minimale productiestilstand door motorstoringen
- Eenvoudige onderhoudsvereisten
Technische voordelen
- Speciaal ontworpen voor thermische eigenschappen van motoren
- Inherente tijdvertraging voorkomt hinderlijke uitschakelingen
- Compatibel met bestaande contactorsystemen
- Betrouwbare werking in zware industriële omgevingen
Veiligheidsvoordelen
- Voorkomt oververhitting van de motor en mogelijke brand
- Beschermt personeel tegen apparatuurstoringen
- Vermindert het risico op cascade-systeemstoringen
- Verbetert de algehele betrouwbaarheid van het elektrische systeem
Onderhoud en beste praktijken
Regelmatige inspectie
- Controleer elk kwartaal of de huidige instellingen correct zijn
- Test de werking met behulp van ingebouwde testknoppen
- Controleer op tekenen van oververhitting of schade
- Controleer de veilige montage en verbindingen
Vervangingsrichtlijnen
- Vervang relais die tekenen van contactverslechtering vertonen
- Update naar elektronische typen voor verbeterde nauwkeurigheid bij het upgraden van systemen
- Zorg voor reserverelais voor kritieke toepassingen
- Houd documentatie bij van instellingen en reisgeschiedenis
Toekomstige trends en technologie
Slimme thermische bescherming
Moderne elektronische thermische overbelastingsrelais bieden steeds vaker:
- Communicatiemogelijkheden (Modbus, Ethernet/IP)
- Geavanceerde diagnostiek en voorspellende onderhoudsfuncties
- Integratie met automatiseringssystemen voor installaties
- Cloudgebaseerde monitoring en analyse
Industrie 4.0-integratie
Thermische bescherming ontwikkelt zich ter ondersteuning van initiatieven voor slimme productie door:
- Realtime prestatiebewaking
- Voorspellende faalanalyse
- Configuratie en beheer op afstand
- Integratie met energiebeheersystemen
Conclusie
Thermische overbelastingsrelais blijven essentiële componenten in moderne elektrische systemen en bieden kosteneffectieve, betrouwbare motorbeveiliging die schade aan apparatuur voorkomt en de operationele veiligheid waarborgt. Kennis van hun werking, de juiste selectie en installatie garandeert optimale bescherming voor waardevolle elektrische apparatuur.
Of u nu kiest voor traditionele bimetaalrelais voor algemene toepassingen of geavanceerde elektronische modellen voor kritische systemen, thermische overbelastingsrelais bieden bewezen bescherming die zich continu ontwikkelt met de technologische vooruitgang. Hun vermogen om onderscheid te maken tussen normale operationele variaties en gevaarlijke overbelastingsomstandigheden maakt ze onmisbaar voor motorbeveiliging in talloze toepassingen wereldwijd.
Voor de meeste toepassingen op het gebied van motorbeveiliging bieden thermische overbelastingsrelais de ideale balans tussen kosten, betrouwbaarheid en prestaties. Hierdoor zijn ze de voorkeurskeuze voor ingenieurs en technici die op zoek zijn naar effectieve beveiliging van elektrische apparatuur.
Veelgestelde vragen (FAQ)
Hoe werken thermische overbelastingsrelais precies?
Thermische overbelastingsrelais bewaken de stroom die naar een motor loopt en gebruiken verwarmingselementen om warmte te genereren die evenredig is met die stroomsterkte. Wanneer de stroomsterkte gedurende langere tijd de veilige waarden overschrijdt, detecteert een bimetaalstrip (bij thermische typen) of een elektronische sensor de overmatige warmte en activeert een mechanisme dat de contacten opent en de stroomtoevoer onderbreekt om motorschade te voorkomen.
Wat is het verschil tussen thermische overbelastingsrelais en stroomonderbrekers?
Stroomonderbrekers bieden zowel kortsluit- als overbelastingsbeveiliging, maar moeten te groot zijn om de startstroom van de motor aan te kunnen. Hierdoor zijn ze minder nauwkeurig voor motorbeveiliging. Thermische overbelastingsrelais zijn speciaal ontworpen voor de thermische eigenschappen van motoren en bieden een nauwkeurigere overbelastingsbeveiliging, maar vereisen een aparte kortsluitbeveiliging stroomopwaarts.
Waarom wordt mijn thermische overbelastingsrelais steeds geactiveerd?
Veel voorkomende oorzaken zijn:
- Verkeerde huidige instelling: Relais te laag ingesteld voor werkelijke motorstroom
- Hoge omgevingstemperatuur: Beïnvloeding van niet-gecompenseerde relais
- Motorische problemen: Lagerproblemen, verkeerde uitlijning of daadwerkelijke overbelastingsomstandigheden
- Losse verbindingen: Veroorzaakt spanningsval en verhoogde stroom
- Fase-onevenwicht: Ongelijkmatige stroomverdeling in driefasensystemen
Hoe test ik een thermisch overbelastingsrelais?
Gebruik de testknop: Druk op de rode testknop om een overbelastingstoestand te simuleren. De uitschakelindicator zou moeten oplichten en de contacten zouden van status moeten veranderen.
Een multimeter gebruiken: Controleer, terwijl de stroom is uitgeschakeld, de continuïteit over de hoofdcontacten (moet 0 ohm aangeven) en de hulpcontacten (NO-contacten moeten een open circuit/OL aangeven, NC-contacten moeten continuïteit aangeven).
Huidige injectietest: Voor nauwkeurige testen injecteert u de opgegeven stroomsterkte en meet u de uitschakeltijd ten opzichte van de specificaties van de fabrikant.
Moet ik handmatige of automatische reset gebruiken voor mijn thermische overbelastingsrelais?
Handmatige reset (95% toepassingen): Veiligere optie waarbij tussenkomst van de operator vereist is om de oorzaak van de overbelasting te onderzoeken vóór herstart. Aanbevolen voor de meeste industriële toepassingen waar veiligheid voorop staat.
Automatische reset: Alleen geschikt voor afgelegen, onbemande toepassingen, zoals waterpompen waarbij tijdelijke overbelastingen te verwachten zijn en automatische herstart na afkoeling gewenst is.
Hoe weet ik of mijn thermische overbelastingsrelais is geactiveerd?
Zoek naar de reisindicator – een kleine knop of vlag die omhoog springt wanneer het relais uitschakelt. Bovendien stopt de motor met draaien en als u controlelampjes of alarmen op de hulpcontacten hebt aangesloten, worden deze geactiveerd om de uitschakeltoestand te signaleren.
Wat zijn de oorzaken van defecten bij thermische overbelastingsrelais?
- Contactverslechtering: van herhaalde schakelhandelingen
- Vermoeidheid door bimetaalstrips: in thermische typen na vele cycli
- Besmetting: uit stof, vocht of corrosieve omgevingen
- Mechanische slijtage: van bewegende delen in de loop van de tijd
- Onjuiste instellingen: waardoor er overmatig struikelen of het niet beschermen ontstaat
Kan ik zelf een thermisch overbelastingsrelais vervangen?
Ja, maar zorg ervoor dat:
- De stroom is volledig afgesloten vóór vervanging
- Exacte specificaties komen overeen het origineel (stroombereik, spanningsbereik, contactconfiguratie)
- Juiste koppel wordt toegepast op verbindingen
- Instellingen zijn correct afgesteld naar motortypeplaatjewaarden
- Veiligheidsprocedures worden overal gevolgd
Verbreken thermische overbelastingsrelais fysiek het motorcircuit?
Nee. Thermische overbelastingsrelais gebruiken hulpcontacten om een contactor te bedienen die het motorcircuit feitelijk verbreekt. De verwarmingselementen voeren motorstroom voor detectiedoeleinden, maar de bimetaalstrip zelf onderbreekt de hoofdstroom van de motor niet – hij bedient alleen de stuurcontacten die de contactor het signaal geven om te openen.
Wat is het verschil tussen bimetaal- en elektronische thermische overbelastingsrelais?
Bimetaal relais:
- Gebruik twee verschillende metalen die buigen wanneer ze verhit worden
- Kosteneffectiever voor algemene toepassingen
- Kan worden beïnvloed door de omgevingstemperatuur
- Eenvoudigere constructie met minder faalpunten
Elektronische relais:
- Gebruik elektronische circuits en sensoren voor stroombewaking
- Nauwkeuriger en temperatuuronafhankelijk
- Biedt extra functies zoals fase-uitvalbeveiliging
- Biedt diagnostische gegevens en communicatiemogelijkheden
Hoe lang gaan thermische overbelastingsrelais doorgaans mee?
Thermische relais: 10-15 jaar bij goed onderhoud, hoewel de levensduur van de contacten afhankelijk is van de schakelfrequentie en de stroomsterkte.
Elektronische relais: 15-20 jaar, met langere contactlevensduur dankzij lagere warmteontwikkeling en nauwkeurigere werking.
Factoren die de levensduur beïnvloeden zijn onder andere omgevingsomstandigheden, onderhoudskwaliteit en bedieningsfrequentie.
Kunnen thermische overbelastingsrelais bescherming bieden tegen fase-uitval?
Ja, De meeste moderne thermische overbelastingsrelais (zowel bimetaal als elektronisch) kunnen fase-uitval en asymmetrische stromen detecteren. Wanneer één fase uitvalt, voeren de resterende fasen een hogere stroom, waardoor het relais uitschakelt en de motor wordt beschermd tegen schade door eenfase-uitval.
Welke reisklasse moet ik kiezen voor mijn aanvraag?
- Klas 5: Toepassingen met een snelle reactie die snelle bescherming vereisen (5 seconden bij 7,2x de nominale stroom)
- Klas 10: Standaard industriële motoren en algemene toepassingen (10 seconden)
- Klas 20: Meest gebruikelijk voor universele motoren (20 seconden)
- Klas 30: Belastingen met een hoge traagheid, zoals grote ventilatoren, vliegwielen of centrifugaalapparatuur (30 seconden)
Hoe stel ik de stroom in op een thermisch overbelastingsrelais?
- Zoek de afstelknop op het relais
- Instellen op motortypeplaatje FLA (Full Load Amperage)
- Indien nodig bijstellen op basis van de werkelijke bedrijfsomstandigheden
- Test de werking met behulp van de testknop
- Documenteer de instelling voor toekomstig gebruik
Nooit significant hoger instellen dan de FLA van de motor, aangezien dit de beschermingseffectiviteit vermindert.
