Moeller ZB65 Series User manual

Motorschutzrelais
ZB65 und ZB150
Überlastüberwachung
von EEx e-Motoren
Motor-protective
relays ZB65 and ZB150
Overload monitoring of
EExemotors
Moeller GmbH
Industrieautomation
Hein-Moeller-Straße 7–11
D-53115 Bonn
E-Mail: [e-mail]
Internet: www.moeller.net
© 2004 by Moeller GmbH
Subjekt to alteration
AWB2300-1545D/GB Doku/Doku/Eb 07/04
Printed in Germany (11/06)
Article No.: 102065
4 *patpka#-y.vy-*
Hardware und Projektierung
Hardware and Engineering
07/04 AWB2300-1545D/GB
A A
Think future. Switch to green. Think future. Switch to green.
Rückenbreite 3 mm

Alle Marken- und Produktnamen sind Warenzeichen oder
eingetragene Warenzeichen der jeweiligen Titelhalter.
1. Auflage 2004, Redaktionsdatum 07/04
© Moeller GmbH, Bonn
Autor: Wolfgang Nitschky
Redaktion: Heidrun Riege
Alle Rechte, auch die der Übersetzung, vorbehalten.
Kein Teil dieses Handbuches darf in irgendeiner Form
(Druck, Fotokopie, Mikrofilm oder einem anderen Verfahren)
ohne schriftliche Zustimmung der Firma Moeller GmbH,
Bonn, reproduziert oder unter Verwendung elektronischer
Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.
Änderungen vorbehalten.
Gedruckt auf Papier aus chlor- und säurefrei
gebleichtem Zellstoff.
All brand and product names are trademarks or registered
trademarks of the owner concerned.
1st published 2004, edition date 07/04
© Moeller GmbH, Bonn
Author: Wolfgang Nitschky
Editor: Heidrun Riege
Translator: Nigel Green
All rights reserved, including those of the translation.
No part of this manual may be reproduced in any form
(printed, photocopy, microfilm or any otherprocess) or
processed, duplicated or distributed by means of electronic
systems without written permission of Moeller GmbH, Bonn.
Subject to alterations without notice.
Printed on bleached cellulose.
100 % free from chlorine and acid.
Rückenbreite 3,7 mm

I
Vor Beginn der Installationsarbeiten
• Gerät spannungsfrei schalten.
• Gegen Wiedereinschalten sichern.
• Spannungsfreiheit feststellen.
• Erden und kurzschließen.
• Benachbarte, unter Spannung stehende
Teile abdecken oder abschranken.
• Die für das Gerät angegebenen Montage-
hinweise (AWA) sind zu beachten.
• Nur entsprechend qualifiziertes Personal
gemäß EN 50110-1/-2 (VDE 0105
Teil 100) darf Eingriffe an diesem
Gerät/System vornehmen.
• Achten Sie bei Installationsarbeiten darauf,
dass Sie sich statisch entladen, bevor Sie
das Gerät berühren.
• Schwankungen bzw. Abweichungen der
Netzspannung vom Nennwert dürfen die in
den technischen Daten angegebenen Tole-
ranzgrenzen nicht überschreiten, andern-
falls sind Funktionsausfälle und Gefahren-
zustände nicht auszuschließen.
• Einbaugeräte für Gehäuse oder Schränke
dürfen nur im eingebauten Zustand
betrieben und bedient werden.
Before commencing the installation
• Disconnect the power supply of the device.
• Ensure relosing interlock that devices
cannot be accidentally restarted.
• Verify isolation from the supply.
• Connect to earth and short-circuit.
• Cover or fence off neighbouring live parts.
• Follow the installation instructions (AWA)
included with the device.
• Only suitably qualified personnel
in accordance with EN 50110-1/-2
(VDE 0105 Part 100) may work on this
device/system.
• Before installation and before touching
the device ensure that you are free
of electrostatic charge.
• The rated value of the mains voltage may
not fluctuate or deviate by more than the
tolerance specified, otherwise malfunction
and hazardous states are to be expected.
• Panel-mount devices may only be operated
when properly installed in the cubicle or
control cabinet.
Moeller GmbH Sicherheitshinweise/Safety instructions
Warnung!
Gefährliche
elektrische
Spannung!
Warning!
Dangerous
electrical voltage!

II
07/04 AWB2300-1545D/GB
Motorschutzrelais ZB65 und ZB150
Überlastüberwachung von EEx e-Motoren 1
ZB65 and ZB150 motor-protective relays
Overload monitoring of EEx e motors 25
Anhang/Appendix 49
Überblick/Overview

1
07/04 AWB2300-1545D/GB
Zu diesem Handbuch 3
Zielgruppe 3
Abkürzungen und Symbole 3
1 Motorschutzrelais ZB65 und ZB150 5
Vorwort 5
Geräteübersicht 6
Gerätebeschreibung 7
– Überlastschutz mit Bimetallrelais 7
– Strombereiche der Motorschutzrelais 8
– Temperaturkompensation 10
– Phasenausfall 10
– Wiedereinschaltung 11
– Testfunktion 12
2 Projektierung 13
Überlastüberwachung von Motoren im
EEx e-Bereich 13
Einstellung der Überstromschutzeinrichtung 13
– Kurzschlussschutz der Motorschutzrelais 15
Zulassungen 16
3 Installation 17
Hinweise zur Installation 17
Geräte montieren 19
4 Geräte betreiben 23
Einstellungen 23
– Rücksetzung 23
–Test 24
Inhalt

Inhalt
2
07/04 AWB2300-1545D/GB
Anhang/Appendix 49
Typenschilder/Rating plates 49
– Motorschutzrelais/Overload relay ZB65 49
– Motorschutzrelais/Overload relay ZB150 51
Auslösekennlinien/
Tripping characteristics 53
– ZB65-10 54
– ZB65-16 55
– ZB65-24 56
– ZB65-40 57
– ZB65-57 58
– ZB65-65 59
– ZB150-35, ZB150-35KK 60
– ZB150-50 61
– ZB150-50KK 62
– ZB150-70, ZB150-70KK 63
– ZB150-100 64
– ZB150-100KK 65
– ZB150-125, ZB150-125KK 66
– ZB150-150 67
– ZB150-150KK 68
Konformitätserklärung/Declaration of Conformity 69
– ZB65-… 69
– ZB150-… 70

3
07/04 AWB2300-1545D/GB
Zu diesem Handbuch
Das vorliegende Handbuch gilt für die Motorschutzrelais
ZB65 und ZB150.
Dieses Handbuch beschreibt die Überlastüberwachung zum
Schutz von EEx e-Motoren in explosiongefährdeten Berei-
chen.
Zielgruppe Dieses Handbuch richtet sich an Fachpersonal, das die
Motorschutzrelais installiert, in Betrieb nimmt und wartet.
Abkürzungen und Symbole In diesem Handbuch werden Abkürzungen und Symbole
eingesetzt, die folgende Bedeutung haben:
Xzeigt Handlungsanweisungen an
EEx e Zündschutzart „Erhöhte Sicherheit“
PTB Physikalisch Technische Bundesanstalt, Zerti-
fizierungsstelle für Geräte im EEx-Bereich
NM Niedrigster möglicher Einstellstrom
HM Höchster möglicher Einstellstrom
hmacht Sie aufmerksam auf interessante Tipps und
Zusatzinformationen
hAchtung!
warnt vor leichten Sachschäden.
iVorsicht!
warnt vor schweren Sachschäden und leichten
Verletzungen.

Zu diesem Handbuch
4
07/04 AWB2300-1545D/GB
Für eine gute Übersichtlichkeit finden Sie auf den linken
Seiten im Kopf die Kapitelüberschrift und auf den rechten
Seiten den aktuellen Abschnitt, Ausnahmen sind Kapitel-
anfangsseiten und leere Seiten am Kapitelende.
jWarnung!
warnt vor schweren Sachschäden und schweren
Verletzungen oder Tod.

5
07/04 AWB2300-1545D/GB
1 Motorschutzrelais ZB65 und
ZB150
Vorwort Für den Schutz von Motoren in explosionsgefährdeten
Bereichen gelten zusätzlich zu den Vorschriften nach
EN 60079-14 und VDE 0165 Teil 1 separate Vorschriften für
die entsprechenden Zündschutzarten. Für Motoren in der
Zündschutzart „e“ „Erhöhte Sicherheit“ verlangt die
Vorschrift EN 50019 zusätzliche Maßnahmen. Durch diese
werden mit einem erhöhten Grad an Sicherheit die Möglich-
keiten von unzulässig hohen Temperaturen und das
Entstehen von Funken und Lichtbögen an Motoren, bei
denen dies im normalen Betrieb nicht auftritt, verhindert. Die
Motorschutzgeräte hierfür, die sich selber nicht im
EEx e-Bereich befinden, müssen durch eine akkreditierte
Zulassungsstelle zertifiziert sein.
Die Richtlinie 94/9/EG (ATEX 100a) zur Angleichung der
Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für Geräte und
Schutzsysteme zur bestimmungsmäßigen Verwendung in
explosionsgefährdeten Bereichen ist seit dem 30.06.2003
bindend.
Die Motorschutzrelais ZB65 und ZB150 sind nach der Richt-
linie 94/9/EG (ATEX 100a) durch die PTB zugelassen.
!Die EG-Baumusterprüfbescheinigungs-Nummern lauten:
ZB65: PTB 04 ATEX 3022
ZB150: PTB 04 ATEX 3022

Motorschutzrelais ZB65 und
ZB150
6
07/04 AWB2300-1545D/GB
Geräteübersicht
Abbildung 1: Motorschutzrelais ZB65
Abbildung 2: Motorschutzrelais ZB150
Abbildung 3: Motorschutzrelais ZB150-…KK

Gerätebeschreibung
7
07/04 AWB2300-1545D/GB
Gerätebeschreibung Überlastschutz mit Bimetallrelais
Die Motorschutzrelais ZB65 und ZB150 sind dreipolige elek-
tromechanische Motorschutzrelais mit Bimetallen. Sie sind
zur Überwachung von Gleich- und Wechselstrom geeignet.
Die Motorschutzrelais ZB65 und ZB150 sind als Direktanbau
an die Schütze DIL einsetzbar.
Direktanbau
Zusätzlich sind die Relais ZB65 in Kombination mit einer
Einzelaufstellung einzeln einsetzbar. Die Relais ZB150-…KK
sind für Einzelaufstellung konzipiert.
Einzelaufstellung
Bei einer Überlastauslösung schalten die Hilfsschalter 95-96
und 97-98 um und unterbrechen den Steuerstromkreis des
zugehörigen Leistungsschützes. Sie schalten so indirekt den
Stromfluss des zu überwachenden Motors ab.
Motorschutzrelais Schütz
ZB65 DILM40
DILM50
DILM65
ZB150 DILM80
DILM95
DILM115
DILM150
Motorschutzrelais Einzelaufstellung
ZB65 ZB65-XEZ
ZB150-…KK –

Motorschutzrelais ZB65 und
ZB150
8
07/04 AWB2300-1545D/GB
Abbildung 4: Schaltbild eines Motorabganges mit
Motorschutzrelais
F1 Sicherung
F2 Motorschutzrelais
Q11 Motorschütz
M1 Motor
Strombereiche der Motorschutzrelais
Die Z-Relais werden mit Hilfe der Strom-Einstellscheibe auf
den Motornennstrom eingestellt.
Mit verschiedenen Typen können Motoren von 10 bis 150 A
Motornennstrom überwacht werden.
M1
M
UVW
F2
F1
L1 L2 L3
Q11
246
246
97
97
95
96
135
PE
3~
L1
(Q11/1)
95
96
21
22
13
14
-F2
0
-S11
I
13
14
-Q11
A1
A2
-Q11
N
-F0

Gerätebeschreibung
9
07/04 AWB2300-1545D/GB
Tabelle 1: Strombereiche ZB65 Relais
Tabelle 2: Strombereiche ZB150 Relais
Typ Strombereich I [A]
ZB65-10 6 bis 10
ZB65-16 10 bis 16
ZB65-24 16 bis 24
ZB65-40 24 bis 40
ZB65-57 40 bis 57
ZB65-65 50 bis 65
Typ Strombereich I [A]
ZB150-35 25 bis 35
ZB150-50 35 bis 50
ZB150-70 50 bis 70
ZB150-100 70 bis 100
ZB150-125 95 bis 125
ZB150-150 120 bis 150
ZB150-35KK 25 bis 35
ZB150-50KK 35 bis 50
ZB150-70KK 50 bis 70
ZB150-100KK 70 bis 100
ZB150-125KK 95 bis 125
ZB150-150KK 120 bis 150

Motorschutzrelais ZB65 und
ZB150
10
07/04 AWB2300-1545D/GB
Temperaturkompensation
Zwei Parameter beeinflussen die Ausbiegung der Bimetalle.
Zum einen ist das die Wärme, die proportional zum flie-
ßenden Strom erzeugt wird und zum anderen ist das der
Einfluss der Umgebungstemperatur.
Der Einfluss der Umgebungstemperatur wird mit Hilfe eines
zusätzlichen Bimetalls, das nicht vom Motorstrom durch-
flossen wird, im Temperaturbereich –5 °C bis +55 °C konti-
nuierlich durch Korrektur des Auslöseweges selbsttätig
kompensiert.
Phasenausfall
Motorschutzrelais ZB65 und ZB150 sind phasenausfallemp-
findlich. Die Auslenkung aller drei Bimetalle wirkt auf eine
Auslösebrücke, die bei Erreichen des Grenzwertes einen
Sprungschalter umschaltet. Gleichzeitig verschieben alle drei
Bimetalle die Differenzialbrücke. Wird bei einem Phasenaus-
fall ein Bimetall weniger ausgelenkt, bleibt die Differential-
brücke zurück und der Weg wird in zusätzlichen Auslöseweg
umgewandelt, so dass es zu einer vorzeitigen Auslösung
kommt.
Abbildung 5: Funktion der Phasenausfallempfindlichkeit mit Hilfe
einer Auslöse- und Differenzialbrücke
aAuslösebrücke
bDifferenzialbrücke
cDifferenzweg
s = Auslöseweg
Normalbetrieb ungestört dreiphasige Überlast Ausfall einer Phase
(zweiphasige Belastung)
97
S95
98 96
97 95
98 96
97 95
98 96
햲
햳
햴

Gerätebeschreibung
11
07/04 AWB2300-1545D/GB
Abbildung 6: Verdrahtung der Motorschutzrelais für den Schutz
von Wechselstrom- oder Gleichstrommotoren
(Reihenschaltung der Bimetallauslöser)
(aAbschnitt „Auslösekennlinien“ ab Seite 53)
Wiedereinschaltung
Nach einer Auslösung müssen zunächst die Bimetalle
abkühlen, bevor das Motorschutzrelais wieder zurückgesetzt
werden kann. Mittels eines Wahlschalters kann zwischen
manuellem und automatischer Rücksetzung gewählt werden
(aAbschnitt „Rücksetzung“auf Seite 23).
In der Stellung Automatik fallen die Kontakte nach der
Abkühlung der Bimetalle automatisch zurück, in der Hand-
stellung muss die Auslösung vor Ort am Motorschutzrelais
quittiert werden.
hSoll mit einem ZB65 oder ZB150 Relais ein Wechselstrom-
motor oder ein Gleichstrommotor überwacht werden,
muss der Strom über alle drei Strombahnen geführt
werden, um Frühauslösungen zu vermeiden.
jWarnung!
Für den Explosionsschutz ist nur ein manuelles Rück-
setzen/Einschalten der Bimetalle des Motorschutzrelais
oder ein automatisches Zuschalten über eine Steuerungs-
verriegelung zum Motor bzw. zur elektrischen Maschine
zulässig
Rücksetzungen dürfen manuell vor Ort oder durch
geschultes Personal in der Leitwarte vorgenommen
werden.

Motorschutzrelais ZB65 und
ZB150
12
07/04 AWB2300-1545D/GB
Testfunktion
Durch eine zusätzliche Testtaste kann die Funktionstüchtig-
keit der Hilfsschalter kontrolliert werden. Hierbei hat die
Testtaste eine Doppelfunktion:
• Das Drücken der Testtaste öffnet den Öffner 95-96. Nach
dem Loslassen fällt der Öffner wieder zurück.
Diese Funktion kann zum manuellen Ausschalten des
Motors genutzt werden.
• Das Ziehen der Testtaste führt zur Auslösung des Motor-
schutzrelais. Der Öffner 95-96 öffnet und der Schließer
97-98 schließt. Nach dem Loslassen der Testtaste muss
das Motorschutzrelais wie nach einer Auslösung zurück-
gesetzt werden (aAbschnitt „Wiedereinschaltung“auf
Seite 11).

13
07/04 AWB2300-1545D/GB
2 Projektierung
Überlastüberwachung von
Motoren im EEx e-Bereich
Durch besondere konstruktive Maßnahmen erreicht man bei
Motoren die Zündschutzart EEx e. Die Motoren werden auf
Basis der höchst zulässigen Oberflächentemperaturen
Temperaturklassen zugeordnet. Zusätzlich wird die Erwär-
mungszeit tEund das Verhältnis Anlaufstrom zu Nennstrom
IA/INbestimmt und auf dem Motor angegeben.
Die Erwärmungszeit tEist die Zeit, in der sich eine Wicklung
bei Anlaufstrom IAvon der Endtemperatur im Bemessungs-
betrieb zur Grenztemperatur erwärmt.
EEx e-Motoren für sich alleine sind jedoch noch nicht sicher.
Sie erlangen die Explosionssicherheit erst durch zusätzliche
Maßnahmen bei der Installation durch zweckentsprechende
Auswahl und Einsatzbedingungen (PTB-Prüfregeln), u. a.
durch das Zusammenschalten mit einer richtig bemessenen
und eingestellten Überstromschutzeinrichtung.
Einstellung der Über-
stromschutzeinrichtung
jWarnung!
Die stromabhängige Schutzeinrichtung muss so ausge-
wählt werden, dass nicht nur der Motorstrom überwacht
wird, sondern auch der festgebremste Motor innerhalb der
Erwärmungszeit tEabgeschaltet wird. Dies bedeutet, das
Schutzorgan ist so zu bemessen, dass die Auslösezeit tA
für das Verhältnis IA/INdes EEx-e Motors nach Kennlinie
nicht größer als seine Erwärmungszeit tEist, um den
Motor innerhalb dieser Zeit sicher abzuschalten (a
nachfolgendes Beispiel).

Projektierung
14
07/04 AWB2300-1545D/GB
Beispiel: IA/IN= 6, tE= 10 s
Abbildung 7: Auslösekennlinie des Motorschutzrelais
Der Motor wird zuverlässig geschützt.
1
0.1
0.2
0.4
0.6
0.8
1
2
4
6
8
10
20
40
1
2
4
6
8
10
2345678910
J
min
s
N 1

Einstellung der Über-
stromschutzeinrichtung
15
07/04 AWB2300-1545D/GB
Kurzschlussschutz der Motorschutzrelais
Der Kurzschlussschutz der Motorschutzrelais wird durch
Sicherungen realisiert. Bei Direktanbau an ein Schütz wird
die Vorsicherung des Schützes für die entsprechende Zuord-
nungsart mit berücksichtigt.
Tabelle 3: ZB65 in Direktanbau oder Einzelaufstellung
Tabelle 4: ZB150 in Direktanbau
iVorsicht!
Zum Schutz von EEx e-Motoren ist nur die Zuordnungsart
„2“ zulässig.
Schütz Sicherung gG/gL [A]
Zuordnungsart „1“1)Zuordnungsart „2“1)
ZB65-10 DILM40 50 25
ZB65-16 DILM40 63 35
ZB65-24 DILM40 63 50
ZB65-40 DILM40 125 63
ZB65-57 DILM50 160 80
ZB65-65 DILM65 160 100
1) nach IEC/EN 60947
Schütz Sicherung gG/gL [A]
Zuordnungsart „1“1) Zuordnungsart „2“1)
ZB150-35 DILM80 125 100
ZB150-50 DILM80 160 125
ZB150-70 DILM80 250 160
ZB150-100 DILM95 160
ZB150-125 DILM115 250
ZB150-150 DILM150 250
1) nach IEC/EN 60947

Projektierung
16
07/04 AWB2300-1545D/GB
Tabelle 5: ZB150 in Einzelaufstellung
Zulassungen Die Motorschutzrelais ZB65, ZB150 und ZB150-…KK sind
nach der Vorschrift IEC EN 60947 Niederspannungsschalt-
geräte gebaut und erfüllen die Forderungen nach der Richt-
linie 94/9/EG (ATEX 100a) zum Schutz von EEx e-Motoren.
ZB65: PTB 04 ATEX 3022
ZB150: PTB 04 ATEX 3022
Die Relais sind nach UL und CSA für die USA und Kanada
approbiert.
Sicherung gG/gL [A]
Zuordnungsart „1“1) Zuordnungsart „2“1)
ZB150-35KK 125 100
ZB150-50KK 160 125
ZB150-70KK 250 160
ZB150-100KK 315 200
ZB150-125KK 315 250
ZB150-150KK 315 250
1) nach IEC/EN 60947
c
Us
0102 II(2)GD