Startrelais für Kühlschrank: Aufbau, wie man es richtig prüft und repariert

Das wichtigste Gerät sowohl in der Wohnung als auch im Einfamilienhaus ist der Kühlschrank. Und dieser Aussage kann man kaum widersprechen, oder? Es ist schwer, eine Wohnung zu finden, in der es keinen gibt. Wie alle Geräte können auch Kühlschränke kaputtgehen. Aber es gibt Situationen, in denen man den Defekt selbst diagnostizieren kann.

Nahezu alle Haushaltskühlgeräte sind mit einem Einphasenmotor ausgestattet. Für seinen Start muss eine Startvorrichtung verwendet werden. Wenn dieses einfache, aber wichtige Teil ausfällt, startet der Kompressor nicht mehr. Aber wenn man die Funktionsweise des Geräts kennt, kann man das Problem erkennen und beheben.

In diesem Artikel geht es darum, wie das Startrelais für den Kühlschrank funktioniert und welche Anzeichen auf eine Störung hindeuten. Wir erklären Ihnen, wie Sie Fehler in der Kühlgerätefunktion feststellen können. Die von uns bereitgestellten Videos helfen Ihnen, das Funktionsprinzip der Startvorrichtung zu verstehen und gegebenenfalls deren Defekt zu erkennen.

Start eines einphasigen Asynchronmotors

Im Wesentlichen sind die Motoren der in modernen Kühlschränken installierten Kompressoren einphasige Asynchronmotoren mit einer Startwicklung. Ihre Hauptkomponenten sind ein rotierender Rotor und ein stationärer Stator.

Der Rotor ist ein hohler Zylinder aus leitfähigem Material oder enthält eine kurzgeschlossene Wicklung.

Der Stator umfasst zwei Wicklungen: die Arbeitswicklung (Hauptwicklung) und die Startwicklung. Sie sind entweder in einem Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet oder haben eine entgegengesetzte Wicklungsrichtung – den sogenannten “Bifilar”. Der Wechselstrom erzeugt beim Durchfließen der Hauptwicklung ein Magnetfeld mit wechselndem Vektor.

Das pulsierende Feld kann in zwei Felder zerlegt werden, die mit gleicher Periode, aber in entgegengesetzten Richtungen rotieren. So wird das physikalische Wesen des Einwirkungsprozesses auf den Rotor leichter verständlich.

Wenn der Rotor nicht statisch ist, entwickelt oder bremst der Motor gemäß dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion ein Drehmoment, da der Schlupf gegenüber dem vorwärts- und rückwärtsgerichteten magnetischen Fluss unterschiedlich ist. Daher reicht für die Aufrechterhaltung der Bewegung ein durch die Arbeitswicklung fließender Wechselstrom aus.

Wenn der Rotor stillsteht, ist das resultierende elektromagnetische Drehmoment bei gleichem Schlupf gegenüber den magnetischen Flüssen null. In diesem Fall muss ein Anlaufmoment erzeugt werden. Dafür ist die Startwicklung erforderlich.

Die Ströme in den Wicklungen müssen phasenverschoben sein, daher wird in den Motor ein phasenverschiebendes Element eingebaut – ein Widerstand, eine Drossel oder ein Kondensator. Nachdem der Rotor die erforderliche Drehung erreicht hat, wird die Stromzufuhr zur Startwicklung unterbrochen.

Daher ist für den Start eines einphasigen Asynchronmotors ein Stromfluss durch beide Wicklungen erforderlich, für die Aufrechterhaltung der Rotordrehung jedoch nur durch die Arbeitswicklung. Zur Steuerung dieses Prozesses wird im Stromkreis vor dem Kühlschrankkompressor das Startrelais installiert.

Das Relais wird nahe am Kompressor und so angeordnet, dass es leicht entfernt werden kann. Genau mit der Überprüfung dieser Komponente wird begonnen, wenn der Motor Probleme bereitet.

Funktionsprinzip des Startrelais

Trotz der großen Anzahl patentierter Produkte verschiedener Hersteller sind die Schaltpläne von Kühlschränken und die Funktionsprinzipien von Startrelais nahezu identisch. Wenn Sie deren Funktionsweise verstanden haben, können Sie die Störung selbstständig finden und beheben.

Schaltplan des Geräts und Anschluss an den Kompressor

Das elektrische Schaltbild des Relais hat zwei Eingänge von der Stromquelle und drei Ausgänge zum Kompressor. Ein Eingang (quasi der Nullleiter) wird direkt durchgeschaltet.

Der andere Eingang (quasi die Phase) wird im Inneren des Geräts in zwei aufgeteilt:

• der erste geht direkt zur Arbeitswicklung;
• der zweite geht über die trennenden Kontakte zur Startwicklung.

Wenn das Relais keine Steckvorrichtung hat, darf man beim Anschluss an den Kompressor die Reihenfolge der Kontaktverbindungen nicht verwechseln. Die im Internet verbreiteten Methoden zur Bestimmung der Wicklungstypen durch Widerstandsmessung sind im Allgemeinen nicht korrekt, da bei manchen Motoren der Widerstand der Start- und der Arbeitswicklung gleich ist.

Das elektrische Schaltbild des Startschutzrelais kann je nach Hersteller geringfügige Abweichungen aufweisen. Die Abbildung zeigt den Anschlussplan dieses Geräts im Kühlschrank Orsk.

Daher ist es notwendig, die Dokumentation zu finden oder den Kühlschrankkompressor zu zerlegen, um die Anordnung der Durchgangskontakte zu verstehen.

Dies kann auch erfolgen, wenn sich in der Nähe der Ausgänge symbolische Kennzeichnungen befinden:

• “S” – Startwicklung;
• “R” – Arbeitswicklung;
• “C” – gemeinsamer Ausgang.

Die Relais unterscheiden sich in der Befestigungsart am Kühlschrankrahmen oder am Kompressor. Sie haben auch ihre eigenen Stromkennlinien, daher müssen Sie beim Austausch ein vollständig identisches Gerät auswählen, am besten dasselbe Modell.

Kontaktschließung mittels Induktionsspule

Das elektromagnetische Startrelais arbeitet nach dem Prinzip des Kontaktschließens, um Strom durch die Startwicklung zu leiten. Das Hauptfunktionselement des Geräts ist eine Solenoidspule, die in Reihe mit der Hauptwicklung des Motors geschaltet ist.

Im Moment des Kompressorstarts, bei stillstehendem Rotor, fließt ein großer Anlaufstrom durch den Solenoid. Dadurch wird ein Magnetfeld erzeugt, das den Kern (Anker) mit der darauf montierten Stromschiene bewegt, die den Kontakt der Startwicklung schließt. Der Rotor beginnt zu beschleunigen.

Mit zunehmender Drehzahl des Rotors sinkt der durch die Spule fließende Strom, wodurch die Spannung des Magnetfelds abnimmt. Unter der Wirkung der Ausgleichsfeder oder der Schwerkraft kehrt der Kern an seinen ursprünglichen Platz zurück und der Kontakt öffnet sich.

Auf dem Deckel des Relais mit Induktionsspule befindet sich ein Pfeil “oben”, der die korrekte Position des Geräts im Raum angibt. Wenn Sie es anders positionieren, erfolgt keine Kontaktöffnung durch die Schwerkraft.

Der Kompressormotor arbeitet weiter im Modus der Drehzahlerhaltung des Rotors, indem er Strom durch die Arbeitswicklung leitet. Das Relais wird erst nach dem Stillstand des Rotors wieder auslösen.

Regelung der Stromzufuhr durch einen PTC-Thermistor

Die für moderne Kühlschränke hergestellten Relais verwenden oft einen PTC-Widerstand (Posistor) – eine Art thermischer Widerstand. Für dieses Bauteil gibt es einen Temperaturbereich, unterhalb dessen es Strom mit geringem Widerstand durchlässt, oberhalb dessen der Widerstand stark ansteigt und der Stromkreis unterbrochen wird.

Im Startrelais ist der PTC-Widerstand in den Stromkreis integriert, der zur Startwicklung führt. Bei Raumtemperatur ist der Widerstand dieses Elements gering, sodass der Strom beim Start des Kompressors ungehindert fließt.

Aufgrund des Widerstands erwärmt sich der PTC-Widerstand allmählich, und bei Erreichen einer bestimmten Temperatur wird der Stromkreis unterbrochen. Er kühlt erst ab, nachdem die Stromzufuhr zum Kompressor unterbrochen wurde, und schaltet beim erneuten Einschalten des Motors wieder durchlässig.

Der PTC-Widerstand hat die Form eines niedrigen Zylinders, weshalb professionelle Elektriker ihn oft als “Tablette” bezeichnen.

Realisierung eines Stromschutzes

Ein Asynchronmotor ist ein komplexes elektrisches Gerät, das anfällig für Störungen ist. Bei einem Kurzschluss löst der im Verteilerkasten installierte Leistungsschalter aus.

Bei Ausfall des Lüfters, der die Wicklung und die mechanischen beweglichen Teile kühlt, spricht der eingebaute thermische Schutz des Kompressors an.

Der interne thermische Schutz des Elektromotors basiert auf PTC-Widerständen. Er reagiert auf die allgemeine Temperaturänderung im Inneren des Geräts, die sowohl interne als auch externe Ursachen haben kann.

Es kann jedoch eine Situation auftreten, in der der Motor über einen längeren Zeitraum (mehr als 1 Sekunde) einen Strom aufnimmt, der 2-5 mal höher als der Nennstrom ist. Meistens geschieht dies bei einer ungeplanten Belastung der Welle, die durch ein Blockieren des Motors entsteht.

Die Stromstärke steigt an, erreicht jedoch nicht die Werte eines Kurzschlusses, daher spricht der lastangepasste Automat nicht an. Auch für eine Abschaltung durch die thermische Schutzvorrichtung gibt es keinen Grund, da die Temperatur in so kurzer Zeit nicht ansteigt.

Die einzige Möglichkeit, schnell auf die entstandene Situation zu reagieren und ein Schmelzen der Arbeitswicklung zu vermeiden, ist das Auslösen des Überstromschutzes, der an verschiedenen Stellen installiert sein kann:

• im Inneren des Kompressors;
• in einem separaten Überstromschutzrelais;
• im Inneren des Startrelais.

Ein Gerät, das die Funktionen des Einschaltens der Startwicklung und des Überstromschutzes des Motors kombiniert, wird als Start-Schutzrelais bezeichnet. Die meisten Kühlschrankkompressoren sind mit einem solchen Mechanismus ausgestattet.

Die Wirkungsweise des Überstromschutzes basiert auf drei Prinzipien:

• Bei Erhöhung der Stromstärke steigt der Widerstand, was zur Erwärmung des leitenden Materials führt;
• Unter Temperatureinwirkung dehnt sich das Metall aus;
• Der thermische Ausdehnungskoeffizient unterscheidet sich bei verschiedenen Metallen.

Daher wird eine Bimetallplatte verwendet, die aus Metallblechen mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zusammengeschweißt ist. Eine solche Platte biegt sich bei Erwärmung. Ein Ende wird fixiert, das andere öffnet beim Auslenken den Kontakt.

Zur Erwärmung des bimetallischen Auslösers wird normalerweise eine Spule daneben angeordnet, durch die der Strom fließt. Manchmal wird jedoch auch eine “direkte” Variante in Form einer leitenden Platte realisiert.

Die Platte ist auf eine thermische Reaktion bei Durchfluss eines Stroms bestimmter Stärke ausgelegt. Daher muss beim Austausch des Start-Schutzrelais seine Kompatibilität mit dem installierten Kompressormodell überprüft werden.

Erkennung möglicher Störungen

Angesichts der geringen Anzahl der Relaisbauteile können diese nacheinander auf Funktionsfähigkeit überprüft werden. Dazu werden ein flacher Schraubendreher und ein Multimeter benötigt.

Nr. 1 – Störungen beim Betrieb des Relais

Aus konstruktiver Sicht ist das Relais mit Spule ein Gerät mit Schließerkontakten, während die Posistor-Variante mit Öffnerkontakten arbeitet. In beiden Fällen sind jedoch Situationen möglich, in denen beim Start entweder die Stromversorgung der Anlaufwicklung ausbleibt oder im Gegenteil ihre Abschaltung nicht erfolgt.

Wenn der Kompressor in Ordnung ist, aber nicht auf den Befehl des Kühlschrank-Steuermoduls anspringt, deutet dies auf eine fehlende Spannung an der Anlaufwicklung des Stators hin.

Die Ursache dafür kann sein:

• eine Unterbrechung des Stromkreises;
• ein Problem der Kontaktplatte;
• eine Überhitzung des Posistors;
• ein Auslösen des elektrischen Schutzsystems und dessen fehlende Rückstellung in die normale Position.

Wenn der Kühlschrank für 5–20 Sekunden einschaltet und dann ausschaltet, ist dies meist die Folge eines Auslösens des Schutzmechanismus des Relais.

Die Ursachen können folgende sein:

• der Schutzmechanismus ist in Ordnung, die Auslösung erfolgt jedoch aufgrund von Problemen in der Arbeitswicklung des Motors;
• der Schutzmechanismus ist in Ordnung, aber im Relais findet keine Trennung der Kontakte im Stromkreis der Startwicklung statt;
• der Schutzmechanismus ist defekt, es kommt zu einer Fehlauslösung bei geringer Erwärmung.

Da es mehrere mögliche Fehlerursachen geben kann, ist eine vollständige Diagnose des Startschutzrelais des Kühlschranks erforderlich.

Die Kosten für Startschutzrelais für Marken wie Atlant oder Birjusa übersteigen nicht 5 €. Wenn Sie schnell ein neues funktionsfähiges Gerät beschaffen und installieren, hat der Kühlschrank noch nicht einmal Zeit, aufzutauen.

Nr. 2 – Defekte der Kontakte im Stromkreis

Eine Störung des Startschutzrelais kann mit einem Multimeter festgestellt werden.

Dazu müssen drei Abschnitte des Stromkreises durchgemessen werden:

1. Wenn in dem Abschnitt vom Eingang zum Ausgang zur Arbeitswicklung eine Unterbrechung vorliegt, muss die Stelle der Kontakttrennung durch den Schutzmechanismus überprüft werden. Möglicherweise hat er ausgelöst und ist nicht in den Ausgangszustand zurückgekehrt, oder die getrennten Kontakte sind oxidiert.
2. Wenn in dem Abschnitt vom Eingang zum Ausgang zur Anlaufwicklung kein Kontakt besteht, sind neben einem einfachen Bruch der Leiterader zwei Möglichkeiten denkbar: eine Unterbrechung des Stromkreises durch den Schutzmechanismus oder fehlender Kontakt über die Kontaktplatte.
3. Ein Bruch im direkten (Null-)Abschnitt bedeutet eine mechanische Beschädigung des Stromkreises – dieser ist am einfachsten zu finden und zu beheben.

Wenn die Funktion des Relais auf der Verwendung einer Induktionsspule basiert, muss die Kontaktplatte manuell angehoben werden – andernfalls besteht kein Kontakt.

Mit einem Multimeter ist es einfach, defekte Kontakte durch Durchmessen des Widerstands zu finden. Wichtig ist, sich nicht zu beeilen und die Prüfung nacheinander an jedem Abschnitt des Stromkreises durchzuführen.

Nr. 3 – Fehlfunktion des PTC-Thermistors

Um sicherzustellen, dass der Posistor ordnungsgemäß funktioniert, muss er sowohl im kalten als auch im erwärmten Zustand überprüft werden.

Zunächst muss man warten, bis der PTC-Widerstand abgekühlt ist (2-3 Minuten im ausgeschalteten Zustand reichen aus) und ihn mit einem Multimeter durchmessen. Wenn kein Strom fließt oder ein hoher Widerstand gemessen wird, ist der PTC-Widerstand defekt und muss ausgetauscht werden.

Wenn das Gerät ordnungsgemäß funktioniert, sollte das Multimeter bei der Überprüfung im kalten Zustand einen geringen Widerstand anzeigen.

Um die Trennungsfähigkeit zu prüfen, muss ein Stromverbraucher an den PTC-Widerstand angeschlossen werden, z. B. eine 100-Watt-Glühlampe. Dazu wird ein Stecker mit zwei Klemmen benötigt, die an den Eingang des Geräts angeschlossen werden. Die Drähte der Lampe werden an die Anschlüsse für Nullleiter und Anlaufwicklung angeschlossen.

Beim Einstecken des Steckers in die Steckdose leuchtet die Lampe auf. Da der Nennstrom im Versuch deutlich geringer ist als beim Anlauf des Kompressors, heizt sich der PTC-Widerstand langsam auf – bei einer 100-Watt-Lampe beträgt die Reaktionszeit 20-40 Sekunden.

Wenn die Lampe nach einiger Zeit erlischt, ist das Gerät in Ordnung. Wenn der Verbraucher nicht stromlos geschaltet wird, bedeutet dies, dass der PTC-Widerstand defekt ist. Eine Reparatur zu Hause ist nicht möglich, er ist kostengünstig, daher sollte ein Bauteil mit ähnlichen Parametern erworben werden.

Nr. 4 – Probleme mit der Kontaktleiste

Es gibt zwei Arten von Problemen mit der Kontaktleiste:

• Es fließt kein Strom beim Schließen der Kontakte;
• Die Kontaktleiste klemmt und sinkt nicht ab.

Das erste Problem kann durch Oxidation der Kontakte entstehen. In diesem Fall müssen sie mit Schleifpapier gereinigt werden. Die Ursache kann auch eine Verbiegung der Kontaktleiste sein; dann muss sie horizontal eingestellt werden.

Um die Kontakte zu reinigen und Schmutz oder Oxidationsspuren zu entfernen, kann man feines Schleifpapier verwenden, das auf eine Nadel oder eine dünne, flexible Ahle aufgesetzt wird.

Ein komplexeres Problem ist die Verbindungsstelle zwischen der Kontaktleiste und dem Stift, auf den das Magnetfeld des Solenoids einwirkt. Die Lösung des Problems ist hier individuell und hängt von der Art des Defekts ab.

Das Klemmen der Kontaktleiste äußert sich darin, dass sie sich nicht mit dem Kern zurückbewegt. Dazu müssen die Kontakte gereinigt werden, um die klebende Substanz zu entfernen und sie glatt zu machen.

Nr. 5 – Ungewolltes Auslösen der Stromschutzes

Wenn bei der Durchgangsprüfung kein Kontakt vom Eingang zu beiden Wicklungen festgestellt wird, ist der Bruch höchstwahrscheinlich im Schutzbereich aufgetreten.

In den meisten Fällen handelt es sich entweder um einen Kontaktabriss, der durch die Bimetallplatte geöffnet wird, oder um eine Beschädigung im Bereich der Heizspirale.

Die Bimetallplatte und die sie beheizende Spirale dürfen nicht gebogen, verschoben oder anderen Handlungen unterzogen werden, die eine Änderung der eingestellten Auslösung bewirken würden.

Wenn der Schaden nicht anders behoben werden kann, muss ein neues Relais erworben werden.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Video #1. Überblick über das Funktionsprinzip, die Typen und die Hauptstörungen des Startschutzrelais:

Video #2. Anzeichen für Störungen des verbreiteten Startrelais RKT. Anschluss eines externen Kondensators zur Kompensation von Spannungsinstabilitäten:

Die einfache Konstruktion des Startrelais ermöglicht es, Störungen selbst zu finden und leicht zu beheben. Dazu sind keine tiefgreifenden Kenntnisse in Elektrik oder Spezialwerkzeuge erforderlich.

Jedoch ist Pünktlichkeit erforderlich, da die Funktionsfähigkeit der teuren Ausrüstung von der Qualität der durchgeführten Arbeiten abhängt.

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