Fehlersuche Stern-Dreieck-Schaltung üben

Der Motor bleibt im Stern hängen, läuft direkt im Dreieck an, oder er bleibt nach dem Umschalten stehen: Hier steckt im Steuerstromkreis der Stern-Dreieck-Schaltung ein Fehler deiner Wahl. Schalte ein, warte die Umschaltzeit ab, miss an den Messpunkten und grenze ein, wo es hakt.

Der Schaltplan braucht JavaScript. Das Vorgehen und die Auflösungen unten funktionieren auch ohne.

Messen an Punkt:

So gehst du vor

  1. Fehler einbauen

    Wähle über dem Plan eine Nummer von 1 bis 6. Der Plan sieht danach aus wie vorher, aber eine Stelle ist defekt. Mit Ohne ist die Schaltung wieder in Ordnung.

  2. Beobachten: Welche Schütze ziehen an?

    Q1 ist das Netzschütz, Q2 das Sternschütz, Q3 das Dreieckschütz. Ohne Fehler ziehen nach S1 zuerst Q1 und Q2 an: Der Motor läuft im Stern an. Nach 5 Sekunden schaltet das Zeitrelais K1 um, Q2 fällt ab und Q3 zieht an: Der Motor läuft im Dreieck. Achte darauf, welcher Schritt fehlt. Wie der Motor gerade läuft, siehst du im Hauptstromkreis und in der Zeile unter dem Plan. Die Messpunkte liegen alle im Steuerstromkreis.

  3. Messen: Bis wohin ist Spannung da?

    Eine Prüfspitze liegt an N. Tippe im Plan auf einen Messpunkt oder auf seine Nummer unter dem Plan. Die Punkte 5 und 6 im Sternpfad zeigen nur in den ersten 5 Sekunden nach dem Einschalten Spannung, die Punkte 7 und 8 im Dreieckpfad erst danach. Miss also zum richtigen Zeitpunkt. So geht es auch mit der Maus: erst den Messpunkt antippen, dann den Taster gedrückt halten. Der Messwert unter dem Plan läuft mit und zeigt an, welcher Taster gerade gedrückt ist.

  4. Eingrenzen

    Der Fehler sitzt zwischen dem letzten Punkt mit 230 V und dem ersten Punkt mit 0 V. Was dort im Plan liegt, ist verdächtig. Je nachdem, welcher Schritt fehlt, ist das der Pfad von Q1 mit S0, S1 und Haltekontakt, der Sternpfad mit den Öffnern von K1 und Q3 oder der Dreieckpfad mit dem Schließer von K1 und dem Öffner von Q2.

  5. Auflösung ansehen

    Wenn du eine Vermutung hast, klapp unten die Auflösung zu deiner Nummer auf.

An einer echten Anlage: Messen unter Spannung ist Arbeit für Elektrofachkräfte. Auszubildende messen nur unter Aufsicht.

Repariert wird erst, wenn die Anlage freigeschaltet ist, nach den fünf Sicherheitsregeln. Diese Seite ist eine Übung am Plan und ersetzt keine Unterweisung.

Die Messpunkte

  1. Hinter der Sicherung F3

    Hier muss immer Spannung anliegen. Fehlt sie, zieht kein Schütz an, und der Motor läuft weder im Stern noch im Dreieck.

  2. Hinter dem Öffner 95-96 von F2

    Spannung liegt an, solange das Motorschutzrelais nicht ausgelöst hat. Löst es aus, fallen alle drei Schütze ab, auch mitten im Anlauf.

  3. Hinter dem Aus-Taster S0

    Spannung liegt an, solange S0 nicht gedrückt ist.

  4. Hinter S1 und dem Haltekontakt, vor der Spule von Q1

    Spannung liegt an, solange S1 gedrückt ist oder Q1 sich selbst hält. Derselbe Punkt versorgt über die Schiene auch das Zeitrelais K1, den Stern- und den Dreieckpfad.

  5. Sternpfad: zwischen dem Öffner von K1 und dem Öffner 21-22 von Q3

    Spannung liegt an, solange die Zeit von K1 noch läuft.

  6. Sternpfad: vor der Spule von Q2, an A1

    Hier kommt die Spannung nur an, wenn außerdem Q3 abgefallen ist.

  7. Dreieckpfad: zwischen dem Schließer von K1 und dem Öffner 21-22 von Q2

    Spannung liegt an, sobald die Zeit von K1 abgelaufen ist.

  8. Dreieckpfad: vor der Spule von Q3, an A1

    Hier kommt die Spannung nur an, wenn außerdem Q2 abgefallen ist.

Im freigeschalteten Zustand prüfen

Unter dem Plan stellst du die Messart auf Durchgang (freigeschaltet). Dann ist die Anlage spannungsfrei, und alle Schütze sind abgefallen. Tippe auf zwei Punkte, auch die Klemmen L1 und N gehen: Der Durchgangsprüfer zeigt, ob zwischen ihnen eine leitende Verbindung besteht. Taster kannst du dabei weiter drücken, wie an der echten Anlage. Zwischen 4 und 5 muss dann direkt Durchgang sein, über den Öffner von K1, und zwischen 5 und 6 über den Öffner 21-22 von Q3.

Steht dort „Durchgang über die Spule …“, führt der Weg nicht direkt von Punkt zu Punkt, sondern über Spulen. Im Plan hängen vier Spulen an N: Q1, Q2, Q3 und das Zeitrelais K1. Zwischen zwei Punkten in verschiedenen Pfaden findet der Prüfer deshalb oft einen Umweg über zwei Spulen und N. Ein Umweg ist kein direkter Durchgang, darauf kommt es beim Ablesen an.

Was du hier damit findest:

An einer echten Anlage heißt freigeschaltet: nach den fünf Sicherheitsregeln, mit festgestellter Spannungsfreiheit. Erst dann setzt du den Durchgangsprüfer an.

Auflösungen

Fehler 1: Auflösung

Beobachtung: Solange S1 gedrückt ist, ziehen Q1 und Q2 an, der Motor läuft im Stern. Beim Loslassen fällt alles ab.

Messung: Nicht nötig. Der Weg über S1 ist in Ordnung, es fehlt nur der Weg über den Haltekontakt von Q1.

Ursache: Der Hilfskontakt 13-14 von Q1 schließt nicht, oder eine seiner Leitungen ist lose. Der Schaltung fehlt die Selbsthaltung.

Fehler 2: Auflösung

Beobachtung: Q1 und Q2 ziehen an, der Motor läuft im Stern an. Er schaltet aber nie auf Dreieck um.

Messung: Punkt 4 zeigt 230 V, die Schiene zu K1 hat also Spannung. Punkt 7 zeigt auch nach mehr als 5 Sekunden 0 V.

Ursache: Das Zeitrelais K1 schaltet nicht: Es ist defekt. An der echten Anlage prüfst du vorher die eingestellte Zeit und Funktion am Zeitrelais. Dasselbe Bild gibt eine lose Ader an A1 von K1 oder ein fehlender N an A2. Ob die Spannung wirklich an K1 ankommt, misst du direkt an A1 und A2 von K1. Die Kontakte von K1 bleiben in Ruhestellung, deshalb bleibt Q2 angezogen und Q3 bekommt nie Spannung. Im Stern hat der Motor nur etwa ein Drittel des Drehmoments. Muss er so unter Last weiterlaufen, kann er überlastet werden.

Fehler 3: Auflösung

Beobachtung: Der Anlauf im Stern ist normal. Nach 5 Sekunden fällt Q2 ab, aber Q3 zieht nicht an. Nur Q1 bleibt angezogen, und der Motor bleibt stehen.

Messung: Nach Ablauf der Zeit zeigt Punkt 7 230 V, Punkt 8 zeigt 0 V.

Ursache: Der Fehler liegt zwischen 7 und 8, am Öffner 21-22 von Q2. Er schließt nicht, obwohl Q2 abgefallen ist, zum Beispiel durch einen verschlissenen Kontakt oder eine lose Ader.

Fehler 4: Auflösung

Beobachtung: Nach S1 zieht nur Q1 an, Q2 nicht. Nach 5 Sekunden zieht Q3 an: Der Motor läuft direkt im Dreieck an, ohne Stern.

Messung: In den ersten 5 Sekunden zeigt Punkt 4 230 V, Punkt 5 zeigt 0 V.

Ursache: Der Fehler liegt zwischen 4 und 5, am Öffner des Zeitrelais K1 im Sternpfad. Er schließt nicht, zum Beispiel durch einen verschlissenen Kontakt oder eine lose Ader. Der Motor läuft dann mit dem hohen Anlaufstrom an, den die Stern-Dreieck-Schaltung eigentlich verhindern soll.

Fehler 5: Auflösung

Beobachtung: Der Anlauf im Stern ist normal. Nach 5 Sekunden fällt Q2 ab, aber Q3 zieht nicht an, wie bei Fehler 3.

Messung: Nach Ablauf der Zeit zeigen Punkt 7 und Punkt 8 230 V.

Ursache: An A1 von Q3 liegt die volle Spannung, trotzdem zieht das Schütz nicht an. Hier ist die Spule von Q3 unterbrochen. Dasselbe Bild gibt ein fehlender Rückweg zu N an A2. Von außen sieht Fehler 5 aus wie Fehler 3. Erst Punkt 8 trennt sie.

Fehler 6: Auflösung

Beobachtung: Nach S1 zieht nur Q1 an, Q2 nicht. Nach 5 Sekunden läuft der Motor direkt im Dreieck an, wie bei Fehler 4.

Messung: In den ersten 5 Sekunden zeigt Punkt 5 230 V, Punkt 6 zeigt 0 V.

Ursache: Der Fehler liegt zwischen 5 und 6, am Öffner 21-22 von Q3 im Sternpfad. Er schließt nicht, obwohl Q3 abgefallen ist, zum Beispiel durch einen verschlissenen Kontakt oder eine lose Ader. Von außen sieht Fehler 6 aus wie Fehler 4. Erst Punkt 5 trennt sie.

Was an der echten Stern-Dreieck-Schaltung dazukommt

Der Plan prüft nur, ob die Schütze in der richtigen Reihenfolge anziehen. An der echten Anlage hängt die Schaltung auch vom Motor, von der Umschaltzeit und vom Motorschutz ab. Das Schaltungsbuch von Eaton nennt dazu (Ausgabe 10/23):

Für die Fehlersuche bedeutet das: Löst F2 an einer Stern-Dreieck-Schaltung aus, prüf auch den Einstellwert und die Umschaltzeit, nicht nur die Schütze.

Auf welchen Strom wird das Motorschutzrelais bei Stern-Dreieck eingestellt?

Liegt es in der Motorleitung zu U1, V1 und W1, wie in diesem Plan, auf das 0,58-Fache des Motorbemessungsstroms. Durch das Relais fließt dann der Strangstrom, und es schützt auch während des Anlaufs im Stern. So steht es im Schaltungsbuch von Eaton (Ausgabe 10/23, S. 3-40, für Umschaltzeiten unter 15 s S. 3-24). Liegt es an anderer Stelle, gilt ein anderer Einstellwert.

Wie lang muss die Umschaltzeit sein?

So lang, bis der Motor etwa 75 bis 80 % seiner Betriebsdrehzahl erreicht hat. Das hängt von der Last ab und wird an der Anlage eingestellt. Zu kurz heißt: Der Motor beschleunigt im Dreieck mit hohen Strömen nach, wie beim Direktanlauf. Davon zu unterscheiden ist die kurze stromlose Pause beim Umschalten selbst: Ist sie zu kurz, kann der Ausschaltlichtbogen an den Kontakten einen Kurzschluss hervorrufen. Dafür gibt es spezielle Zeitrelais für die Stern-Dreieck-Umschaltung (Eaton, Ausgabe 10/23, S. 3-7). Die 5 Sekunden im Plan sind nur ein Übungswert.

Fehlersuche Stern-Dreieck-Schaltung üben: mit Erklärungen und Fragen aus der Praxis in der Elektro-Toolbox · Auch einbinden