Cutler Hammer, Div of Eaton Corp PKZM0 Operation Manual

01/11 MN03402003Z-DE/EN
Handbuch/Manual
ersetzt/replaces 04/06 AWB1210-1458D/GB
Motorschutzschalter PKZM0/XTPR…BC1 Überlastüberwachung von Ex e-Motoren
Motor-protective circuit-breaker PKZM0/XTPR…BC1 Overload monitoring of Ex e motors
Alle Marken- und Produktnamen sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen der jeweiligen Titelhalter.
1. Auflage 2002, Redaktionsdatum 05/02,
2. Auflage 2004, Redaktionsdatum 04/04,
3. Auflage 2011, Redaktionsdatum 01/01 Siehe Änderungsprotokoll im Kapitel „Zu diesem Handbuch“.
© 2004 by Eaton Industries GmbH, 53105 Bonn Autor: Wolfgang Nitschky, Dirk Meyer
Redaktion: Heidrun Riege, René Wiegand 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 Eaton Industries 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.
st
1
published 2002, edition date 05/02,
nd
2
edition 04/04,
rd
3
edition 01/11
See revision protocol in the “About this manual“ chapter. © 2004 by Eaton Industries GmbH, 53105 Bonn Author: Wolfgang Nitschky, Dirk Meyer
Editor: Heidrun Riege, René Wiegand Translator: globaldocs
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 Eaton Industries GmbH, Bonn.
Subject to alterations without notice. Printed on bleached cellulose. 100 % free from chlorine and acid.
Gefahr! Gefährliche elektrische Spannung!
Danger! Dangerous electrical voltage!
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 Montage­hinweise (AWA/IL) 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 Tole­ranzgrenzen nicht überschreiten, andern­falls sind Funktionsausfälle und Gefahren­zustände 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/IL) 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.
Eaton Industries GmbH

Sicherheitshinweise/Safety instructions

I
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Überblick/Overview

Motorschutzschalter PKZM0/XTPR…BC1 1
PKZM0/XTPR…BC1 motor-protective circuit-breakers 21
Anhang/Appendix 41
II
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Inhalt

Zu diesem Handbuch 3
Zielgruppe 3 Abkürzungen und Symbole 3 Änderungsprotokoll 4
1 Motorschutzschalter
PKZM0/XTPR…BC1 5
Vorwort 7 Geräteübersicht 8 Gerätebeschreibung 8 – Überlastschutz mit Motorschutzschaltern 8 – Strombereiche der Motorschutzschalter
PKZM0/XTPR…BC1 9 – Temperaturkompensation 8 – Phasenausfall 10 – Wiedereinschaltung 11 – Testfunktion 11
2 Projektierung 13
Überlastüberwachung von Ex e-Motoren 13 Einstellung der Überstromschutzeinrichtung 13 Kurzschluss-Schutz der Motorschutzschalter 14 Zulassungen 16
3 Installation 17
Hinweise zur Installation 17 Geräte montieren 17
4 Geräte betreiben 19
Einstellungen 19 –Test 19
1
Inhalt
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Anhang/Appendix 41 Typenschild/Rating plate PKZM0/XTPR…BC1 41 Auslösekennlinien/Tripping characteristics PKZM0/XTPR…BC1 43 – PKZM0-0,16/XTPRP16BC1 44 – PKZM0-0,25/XTPRP25BC1 46 – PKZM0-0,4/XTPRP40BC1 48 – PKZM0-0,63/XTPRP63BC1 50 – PZKM0-1/XTPR001BC1 52 – PKZM0-1,6/XTPR1P6BC1 54 – PKZM0-2,5/XTPR2P5BC1 56 – PKZM0-4/XTPR004BC1 58 – PKZM0-6,3/XTPR6P3BC1 60 – PKZM0-10/XTPR010BC1 62 – PKZM0-12/XTPR012BC1 64 – PKZM0-16/XTPR016BC1 66 – PKZM0-20/XTPR020BC1 68 – PKZM0-25/XTPR025BC1 70 – PKZM0-32/XTPR032BC1 72 EG-Konformitätserklärung/Declaration of CE Conformity (Doc. No.: K 000311) 74
2
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Zu diesem Handbuch

Das vorliegende Handbuch gilt für Motorschutzschalter PKZM0/XTPR…BC1.
Dieses Handbuch beschreibt die Überlastüberwachung zum Schutz von Motoren in explosiongefährdeten Bereichen (Ex e-Bereichen).

Zielgruppe Dieses Handbuch richtet sich an Fachpersonal, das den

Motorschutzschalter installiert, in Betrieb nimmt und wartet.

Abkürzungen und Symbole In diesem Handbuch werden Abkürzungen und Symbole

eingesetzt, die folgende Bedeutung haben:
Ex e PTB
NM HM
X zeigt Handlungsanweisungen an
h
macht Sie aufmerksam auf interessante Tipps und Zusatz­informationen
Achtung!
warnt vor leichten Sachschäden.
Vorsicht!
warnt vor schweren Sachschäden und leichten Verletzungen.
Gefahr!
warnt vor schweren Sachschäden und schweren Verletzungen oder Tod.
Zündschutzart „Erhöhte Sicherheit“ Physikalisch Technische Bundesanstalt,
Zertifizierungsstelle für Geräte im Ex e-Bereich Niedrigster möglicher Einstellstrom Höchster möglicher Einstellstrom
3
Zu diesem Handbuch
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Für eine gute Übersichtlichkeit finden Sie auf den linken Seiten im Kopf die Kapitelüberschrift und auf den rechten Seiten den aktuellen Abschnitt, Ausnahmen sind Kapitel­anfangsseiten und leere Seiten am Kapitelende.

Änderungsprotokoll Das Handbuch AWB1210-1458D/GB ist ab der Ausgabe mit

Redaktionsdatum 01/11 umbenannt in MN03402003Z-DE/EN.
Gegenüber der letzten Ausgabe haben sich folgende wesentliche Änderungen ergeben.
Redaktions­datum
01/11 allg. Aufnahme der Eaton-Typen j
04/06 19 Abschnitt „Einstellungen“ j
04/04 9 „Strombereiche der Motorschutz-
4
Seite Stichwort neu geän-
allg. EEx e (jetzt: Ex e) j
7 Hinweis auf zusätzliche Maßnahmen
bei Motoren in explosionsgefährdeten Staub-Luft-Gemischen
7, 16 EG-Baumusterprüfbescheinigungs-
Nummer
41 Typenschild/Rating plate j
74 EG-Konformitätserklärung/
Declaration of CE Conformity
72 Tabelle „PKZM0-32/XTPR032BC1“ j
73 Auslösekennlinie „Abbildung 24:
PKZMO-32“
74 „EG-Konformitätserklärung/Declara-
tion of CE Conformity (Doc. No.: K 000311)“
schalter PKZM0/XTPR…BC1“
15 Tabelle 2: „Schaltvermögen PKZM0/
XTPR…BC1 mit Zuordnungsart „1“ und „2““
16 „Zulassungen“ j
j
j
dert
j
j
j
j
j
ent­fällt
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Änderungsprotokoll
Redaktions­datum
Seite Stichwort neu geän-
dert
42 Tabelle 4: „Leistungsdaten Nordame-
j
rika der einzelnen Typen“
43 Tabelle 5 „Weitere Leistungsdaten der
((
j
einzelnen Typen“
64 Typ „PKZM0-12/XTPR012BC1“ j
72 Typ „PKZM0-32/XTPR032BC1“ j
74 „EG-Konformitätserklärung/Declara-
j
tion of CE Conformity (Doc. No.: K 000311)“
05/02
ent­fällt
5
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6
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1 Motorschutzschalter
PKZM0/XTPR…BC1

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 Möglich­keiten 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 Ex e-Bereich befinden, müssen durch eine akkreditierte Zulassungsstelle zertifiziert sein.
Für Motoren in explosionsgefährdeten Staub-Luft-Gemi­schen verlangt die EN 61214 zusätzliche Maßnahmen.
Die Richtlinie 94/9/EG (ATEX 100a) zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsmäßigen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen wird ab dem 30.06.2003 bindend.
Das Motorschutzsystem PKZM0/XTPR…BC1 ist nach der Richtlinie 94/9/EG (ATEX 100a) durch die PTB zugelassen.
h
Die EG-Baumusterprüfbescheinigungs-Nummer lautet: PTB 10 ATEX 3013.
7
Motorschutzschalter PKZM0/
a b
I >
I >
I >
L1
L2 L3
T1T2T3
-Q1
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XTPR…BC1

Geräteübersicht

Abbildung 1: Motorschutzschalter PKZM0/XTPR…BC1
a Stromeinstellscheibe Motorstrom b Testeinrichtung

Gerätebeschreibung Überlastschutz mit Motorschutzschaltern

Die Motorschutzschalter PKZM0/XTPR…BC1 sind dreipolige elektromechanische Motorschutzschalter mit Bimetallen zur Überlastüberwachung.
Bei einer Überlastauslösung schaltet der Motorschutz­schalter PKZM0/XTPR…BC1 allpolig den Hauptstromkreis ab. Somit wird der Stromfluss des zu überwachenden Motors direkt abgeschaltet.
Abbildung 2: Schaltbild Motorschutzschalter PKZM0/XTPR…BC1
8
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Gerätebeschreibung

Strombereiche der Motorschutzschalter PKZM0/XTPR…BC1

Die PKZM0/XTPR…BC1 werden mit Hilfe einer Stromein­stellscheibe a (a Abb. 1 auf Seite 8) auf den Motor­nennstrom eingestellt.
Mit 15 verschiedenen Typen können Motoren von 0,1 bis 32 A Motornennstrom überwacht werden (a Tabelle 1).
Tabelle 1: Strombereiche der PKZM0/XTPR…BC1
Typ
PKZM0-0,16 XTPRP16BC1 0,1 - 0,16
PKZM0-0,25 XTPRP25BC1 0,16 - 0,25
PKZM0-0,4 XTPRP40BC1
PKZM0-0,63 XTPRP63BC1 0,4 - 0,63
PKZM0-1 XTPR001BC1 0,63 - 1,0
PKZM0-1,6 XTPR1P6BC1 1,0 - 1,6
PKZM0-2,5 XTPR2P5BC1 1,6 - 2,5
PKZM0-4 XTPR004BC1 2,5 - 4
PKZM0-6,3 XTPR6P3BC1 4 - 6,3
PKZM0-10 XTPR010BC1 6,3 - 10
PKZM0-12 XTPR012BC1 8 - 12
PKZM0-16 XTPR016BC1 10 - 16
PKZM0-20 XTPR020BC1 16 - 20
PKZM0-25 XTPR025BC1 20 - 25
PKZM0-32 XTPR032BC1 26 - 32 offen
Strombereich Ie [A]
0,25 - 0,4
26 - 30 gekapselt
9
Motorschutzschalter PKZM0/
a
b
c
d
e
f
g
ON
ON
OFF
dreiphasige Überlast
Normalbetrieb ungestört
Ausfall einer Phase (zweiphasige Belastung)
XTPR…BC1
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Temperaturkompensation

Zwei Parameter beeinflussen die Ausbiegung der Bimetalle. Zum einen ist das die Wärme, die proportional zum fließendem 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 durchflossen wird, im Temperaturbereich von -5 bis +40 °C kontinuierlich durch Korrektur des Auslöseweges selbsttätig kompensiert.

Phasenausfall

Motorschutzschalter PKZM0/XTPR…BC1 sind phasenaus­fallempfindlich. 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 Phasen­ausfall ein Bimetall weniger ausgelenkt, bleibt die Differen­zialbrücke zurück und der Weg wird in zusätzlichen Auslöseweg umgewandelt, so dass es zu einer vorzeitigen Auslösung kommt.
10
Abbildung 3: Funktion der Phasenausfallempfindlichkeit mit Hilfe
einer Auslöse- und Differenzialbrücke
a Auslösebrücke b Differenzialbrücke c Abstand d Differenzweg
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Gerätebeschreibung
h
Soll mit dem PKZM0/XTPR…BC1 ein Wechselstrommotor oder ein Gleichstrommotor überwacht werden, muss der Strom über alle drei Strombahnen geführt werden, um Frühauslösungen zu vermeiden.
Abbildung 4: Verdrahtung des Motorschutzschalters für den
Schutz von Wechselstrom- oder Gleichstrom­motoren (Reihenschaltung der Bimetallauslöser)
(a Abschnitt „Auslösekennlinien/Tripping characteristics PKZM0/XTPR…BC1“ auf Seite 43).

Wiedereinschaltung

Nach einer Auslösung müssen zunächst die Bimetalle abkühlen, bevor der Motorschutzschalter wieder eingeschaltet werden kann.
h
Beim Motorschutzschalter PKZM0/XTPR…BC1 ist nur eine manuelle Wiedereinschaltung vor Ort möglich.

Testfunktion

Durch eine zusätzliche Testeinrichtung b (a Abb. 1 auf Seite 8) kann die Funktionstüchtigkeit des Schalters kontrol­liert werden.
Das Betätigen der Testeinrichtung des eingeschalteten PKZM0/XTPR…BC1 mittels eines Schraubendrehers führt zur Auslösung des Motorschutzschalters. Somit kann bei der Inbetriebnahme die einwandfreie Funktion des Motorschutz­schalters getestet werden.
11
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2 Projektierung

Überlastüberwachung von Ex e-Motoren

Einstellung der Über­stromschutzeinrichtung
Durch besondere konstruktive Maßnahmen erreicht man bei Motoren die Zündschutzart Ex e. Die Motoren werden auf Basis der höchst zulässigen Oberflächentemperaturen Temperaturklassen zugeordnet. Zusätzlich wird die Erwär­mungszeit t I
A/IN
Die Erwärmungszeit t bei Anlaufstrom I
und das Verhältnis Anlaufstrom zu Nennstrom
E
bestimmt und auf dem Motor angegeben.
ist die Zeit, in der sich eine Wicklung
E
von der Endtemperatur im Bemessungs-
A
betrieb zur Grenztemperatur erwärmt.
Ex 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.
Gefahr!
Die stromabhängige Schutzeinrichtung muss so ausge­wählt werden, dass nicht nur der Motorstrom überwacht wird, sondern auch der festgebremste Motor innerhalb der Erwärmungszeit t Schutzorgan ist so zu bemessen, dass die Auslösezeit t
abgeschaltet wird. Dies bedeutet, das
E
A
für das Verhältnis IA/IN des Ex e-Motors nach Kennlinie nicht größer als seine Erwärmungszeit t
ist, um den
E
Motor innerhalb dieser Zeit sicher abzuschalten (a nachfolgendes Beispiel).
13
Projektierung
3-phasig
2-phasig
PKZM0-.../ XTPR...BC1
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Beispiel: IA/IN = 6, tE = 10 s
Abbildung 5: Auslösekennlinie des Motorschutzschalters

Kurzschluss-Schutz der Motorschutzschalter

14
Der Motor wird zuverlässig geschützt.
Die folgende Tabelle 2 zeigt das Kurzschlussausschaltver­mögen der Motorschutzschalter PKZM0/XTPR…BC1.
Zur Erhöhung des Schaltvermögens auf 100 kA können Sicherungen vorgeschaltet werden.
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Kurzschluss-Schutz der Motor­schutzschalter
Tabelle 2: Schaltvermögen PKZM0/XTPR…BC1 mit
Zuordnungsart „1“ und „2“
230 V 400 V 440 V 500 V 690 V
1)
I
u
2)
I
q
2)
I
q
2)
I
q
2)
I
q
2)
I
q
[A] [kA] [A]3)[kA] [A]3)[kA] [A]3)[kA] [A]3)[kA] [A]
0,16 – 1 150 N 150 N 150 N 150 N 150 N 1,6 2,5 4 6,3 10
N N N N N N N N N5 50 N N N N3 50 N N N42503 50
N N 425042503 50 12 50 50 50 50 15 50 15 50 3 50 16 50 50 50 50 15 50 15 50 3 50 20 50 50 50 50 10 50 6 50 3 50 25 50 50 50 50 10 50 6 50 3 50 32 50 50 50 50 10 50 6 50 3 50
Kein vorgeschaltetes Schutzorgan notwendig, da eigenfester Bereich (150 kA)
N Nicht erforderlich
1) Bemessungsdauerstrom
2) Bedingter Bemessungskurzschlussstrom I
I
u
gemäß IEC/EN
q
60947-4-1
3) Erforderliche Vorsicherung, wenn der Kurzschlussstrom den bedingten Bemessungskurzschlussstrom der Geräte übersteigt
> Iq).
(I
cc
Der bedingte Bemessungskurzschlussstrom ist abhängig von
verwendeten Vorsicherung:
der 100 A gG/gL, Iq = 30 kA 50 A gG/gL, Iq = 100 kA
3)
15
Projektierung
0102
II(2)GD
PTB 10 ATEX 3013

Zulassungen Der Motorschutzschalter PKZM0/XTPR…BC1 ist nach der

Vorschrift IEC EN 60947 Niederspannungsschaltgeräte gebaut und erfüllt die Forderungen nach der Richtlinie 94/9/EG (ATEX 100a) zum Schutz von Ex e-Motoren.
Außerdem können nach EN 50281-1-1 und EN 50281-1-2 Motoren in den Zonen 21 und 22 (Bereiche mit brennbarem Staub) geschützt werden. Die Motorabgangsverdrahtung ist nach IEC/EN 60947-1, Tabelle 9 auszuführen.
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c
Das System ist nach UL und CSA für die USA und Kanada approbiert.
Us
Weitere Approbationen bestehen für:
16
• China
•Polen
• Russland
•Slowakei
• Türkei
•Ukraine
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a
a
a
a
b
b
b
f 15 mm
(0.59
"
)
f 55 mm
(2.17
"
)

Hinweise zur Installation

3 Installation

Geräte montieren

h
Bei der mechanischen und elektrischen Installation ist die Montageanweisung IL03407011Z (frühere Bezeichnung AWA1210-1925) auf der Innenseite der Kartonverpa­ckung zu beachten.
Gefahr!
Rücksetzungen dürfen manuell vor Ort oder durch geschultes Personal in der Leitwarte vorgenommen werden.
Abbildung 6: Montage PKZM0/XTPR…BC1
17
Installation
90°
90°
>I>I>
I
>I>I>
I
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X Montieren Sie den Motorschutzschalter nur wie in Abb. 7
dargestellt.
Abbildung 7: Zugelassene Einbaulagen für Motorschutzschalter
PKZM0/XTPR…BC1
X Verdrahten Sie die Motorleitungen.
18
Abbildung 8: Hauptstromverdrahtung
Folgende maximale Leitungsquerschnitte sind möglich.
Tabelle 3: Maximale Leitungsquerschnitte der Motorzuleitungen
1 - 6 mm 1,7 Nm
1 - 4 mm 1,7 Nm
UL
AWG18 - 8 Cu 75 °C
1,8 Nm/16 lb/in WIRE
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4 Geräte betreiben

Einstellungen Vor der Erstinbetriebnahme des Motorschutzschalters muss

der Motornennstrom mit Hilfe der Stromeinstellscheibe a am PKZM0/XTPR…BC1 eingestellt werden (a Tabelle 1 auf Seite 9).

Test

Der Motorschutzschalter verfügt über eine Testeinrichtung b (a Abbildung 1 auf Seite 8). Wird diese Testeinrichtung bei eingeschaltetem Motorschutzschalter mittels eines Schraubendrehers betätigt, löst der PKZM0/XTPR…BC1 aus und alle Hauptkontakte werden geöffnet. Damit wird die Abgangsseite spannungsfrei geschaltet.
Gefahr!
Funktionsuntüchtige Geräte dürfen nicht geöffnet und repariert werden. Sie müssen von Fachpersonal ausgetauscht werden.
Vorsicht!
Bei einem kühlen Aufstellungsort des Motorschutzschal­ters (z. B. -5 °C) und einem warmen Aufstellungsort des Motors (z. B. 40 °C) kann es im Überlastfall zu einer verzö­gerten Auslösung kommen, wenn die Geräte im unteren Stromeinstellbereich betrieben werden.
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Contents

About this manual 23
Target group 23 Abbreviations and symbols 23 List of revisions 24
1 PKZM0/XTPR…BC1
motor-protective circuit-breakers 27
Foreword 27 Device overview 28 Description of device 28 – Overload protection with motor-protective
circuit-breakers 28
– Current ranges of the PKZM0/XTPR…BC1
motor-protective circuit-breakers 29 – Temperature compensation 30 – Phase failure 30 – Restarting 31 – Test function 31
2 Engineering 33
Overload monitoring of Ex e motors 33 Setup of the overcurrent protection system 33 Short-circuit protection of the motor-protective circuit-breakers 34 Approvals 36
3 Installation 37
Installation Instructions 37 Fitting the device 37
4 Using the device 39
Settings 39 –Test 39
21
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