Stern-Dreieck-Schaltung: Stromlaufplan
Große Drehstrommotoren ziehen beim Einschalten ein Vielfaches ihres Bemessungsstroms. Die Stern-Dreieck-Schaltung lässt den Motor deshalb im Stern anlaufen und schaltet danach auf Dreieck um. Schalte im Plan ein und sieh zu, wie das Zeitrelais umschaltet.
Der Schaltplan braucht JavaScript. Die Erklärungen unten funktionieren auch ohne.
Stern-Dreieck-Schaltung
Links der Hauptstromkreis mit drei Schützen, rechts der Steuerstromkreis mit dem Zeitrelais. S1 schaltet ein, S0 aus. Drück die Taster im Plan oder nutze die Knöpfe über diesem Text. Im Plan schaltet das Zeitrelais schon nach 5 Sekunden um.
Die Bauteile im Plan
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Netzschütz Q1
Es legt L1, L2 und L3 über das Motorschutzrelais F2 an die Klemmen U1, V1 und W1. Es bleibt während des Anlaufs und im Betrieb angezogen.
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Sternschütz Q2
Es verbindet die Wicklungsenden U2, V2 und W2 miteinander. Dieser gemeinsame Punkt ist der Sternpunkt.
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Dreieckschütz Q3
Es legt L1 an V2, L2 an W2 und L3 an U2. Damit liegt jede Wicklung zwischen zwei Außenleitern. So zeigt es auch das Schaltungsbuch von Eaton: Sind die Phasen hier falsch angeschlossen, kann es beim Umschalten sehr hohe Stromspitzen geben.
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Zeitrelais K1
Es zieht mit dem Einschalten an. Nach der eingestellten Zeit schalten seine Kontakte um: Der Pfad des Sternschützes öffnet, der Pfad des Dreieckschützes schließt. Es ist anzugsverzögert; wie das im Vergleich zum abfallverzögerten Relais aussieht, zeigt die Seite Zeitrelais. Die Kontakte zeichnet der Plan ohne Nummern. Eaton zeigt am Stern-Dreieck-Zeitrelais 17-18 für den Stern und 17-28 für das Dreieck (Schaltungsbuch, Ausgabe 10/23, S. 3-43).
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Motor M1
Alle sechs Wicklungsenden sind herausgeführt: U1, V1, W1 oben und U2, V2, W2 unten. Die Brücken im Klemmbrett sind entfernt.
Weitere Schaltungen
Stern-Dreieck-Wendeschaltung zum Ausprobieren → Rechts oder links, erst Stern, dann Dreieck: vier Schütze und ein Zeitrelais. Dahlanderschaltung zum Ausprobieren → Zwei Drehzahlen mit einer Wicklung: Dreieck für langsam, Doppelstern für schnell. Wendeschützschaltung zum Ausprobieren → Rechts- und Linkslauf mit zwei Schützen: sehen, wie die Verriegelung wirkt. Selbsthaltung zum Ausprobieren → Schütz mit Ein- und Aus-Taster: sehen, wie der Haltekontakt die Spule versorgt. Anlaufüberbrückung zum Ausprobieren → Schweranlauf: Q14 überbrückt das Motorschutzrelais, bis K1 abschaltet.Wozu dient die Stern-Dreieck-Schaltung?
Sie verringert den Anlaufstrom. Im Stern liegt an jeder Wicklung nur die Spannung zwischen Außenleiter und Sternpunkt, am 400-V-Netz also 230 V statt 400 V. Anlaufstrom und Anzugsmoment gehen dadurch auf etwa ein Drittel zurück. Spannung, Strom und Ablauf Schritt für Schritt erklärt der Artikel Wie funktioniert die Stern-Dreieck-Schaltung?
Für welche Motoren eignet sie sich?
Für Motoren, deren Wicklung im Dreieck für die Netzspannung ausgelegt ist. Am 400-V-Netz steht auf dem Typenschild dann 400/690 V oder Δ 400 V. Weil auch das Drehmoment auf etwa ein Drittel sinkt, passt der Stern-Dreieck-Anlauf nur zu Antrieben, die leicht anlaufen.
Wann wird auf Dreieck umgeschaltet?
Wenn der Motor im Stern etwa 75 bis 80 % seiner Betriebsdrehzahl erreicht hat, so das Eaton Schaltungsbuch (Ausgabe 10/23, S. 3-7). Die Zeit wird am Zeitrelais eingestellt und richtet sich nach der Belastung des Antriebs. Im Plan sind es nur 5 Sekunden.
Warum sind Stern- und Dreieckschütz verriegelt?
Ziehen beide gleichzeitig an, verbindet das Sternschütz die drei Außenleiter, die das Dreieckschütz anlegt: ein Kurzschluss. Im Pfad jeder der beiden Spulen liegt deshalb ein Öffner des anderen Schützes.
Worauf wird das Motorschutzrelais eingestellt?
Sitzt es wie im Plan hinter dem Netzschütz in den Leitungen zu U1, V1 und W1, fließt dort im Dreieckbetrieb nur der Strangstrom. Das ist der Bemessungsstrom geteilt durch √3, also etwa das 0,58-fache. Maßgeblich sind die Angaben des Herstellers.
Geht das auch mit Rechts- und Linkslauf?
Ja, dann kommen zwei Wendeschütze an die Stelle des Netzschützes. Das zeigt die Stern-Dreieck-Wendeschaltung.
Zum Plan: Er zeigt eine vereinfachte Schaltung in aufgelöster Darstellung, angelehnt an die Ausbildung. In der Praxis gibt es mehrere Varianten, zum Beispiel mit dem Sternschütz vor dem Netzschütz und mit einer Umschaltpause. Auch die Bezeichnungen der Schütze unterscheiden sich. Der Schutzleiter zum Motor ist weggelassen, die Steuerspannung ist hier 230 V zwischen L1 und N. Ein Plan ersetzt keine Planung und keine Risikobeurteilung der Maschine.
Von Felix Albers, Betriebselektriker · Stand: · Quellen & Normstand
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