Motorschutz in der Kältetechnik: Das stille Herz jeder Kälteanlage

Autor: DerSchneider

Einleitung

Wer in einem warmen Sommermonat eine gekühlte Getränkedose öffnet, denkt selten darüber nach, was hinter dieser Selbstverständlichkeit steckt. Noch weniger bewusst ist den meisten, dass jede Kälteanlage – vom kleinen Getränkeautomaten bis zur tonnenschweren Industriekältemaschine – auf ein kleines, aber hochwirksames elektronisches Bauteil angewiesen ist: den Motorschutz. Genauer gesagt auf ein rahmengroßes Relais, das in der Anschlussdose des Verdichtermotors seine Arbeit verrichtet.

Ohne diesen unscheinbaren Wächter wären Motorwicklungen thermischen Zerstörungen ausgesetzt, Kälteanlagen würden verqualmen und die Kühlkette unweigerlich reißen. Die vorliegende Abhandlung nimmt den Motorschutz in der Kältetechnik unter die Lupe – historisch, technisch und marktübersichtlich. Im Zentrum steht dabei die PTC-basierte Überwachung mit dem KRIWAN INT69 als heute quasi industriellem Standard. Doch es gibt Alternativen, und die Wahl des richtigen Schutzprinzips entscheidet über Lebensdauer und Sicherheit einer jeden Kälteanlage.

1. Grundlagen des Motorschutzes – Ein historischer Abriss

1.1 Vom Bimetall zum intelligenten Relais

In den Anfängen der Elektrokältetechnik begnügte man sich mit trägen Sicherungen oder thermischen Überlastrelais, die den Strom des Motors maßen. Das Problem: Ein Motor kann auch bei nominaler Stromaufnahme überhitzen – etwa wenn Kältemittel ausbleibt, der Verdichter blockiert ist oder schlechte Kühlung herrscht. Strom allein ist kein zuverlässiger Indikator für die Wicklungstemperatur.

Die Entwicklung der PTC-Widerstände (Positive Temperature Coefficient, Kaltleiter) in den 1960er Jahren brachte den Durchbruch. Diese Halbleitersensoren werden direkt in die Motorwicklungen eingebettet. Steigt die Temperatur, erhöht sich ihr Widerstand schlagartig um mehrere Zehnerpotenzen, sobald ein materialspezifischer Schwellwert (meist zwischen 120 °C und 160 °C) erreicht wird. Erst mit dieser direkten Messung wurde ein wirklich zuverlässiger Motorschutz möglich.

1.2 Statische und dynamische Überwachung

Klassische PTC-Auslösegeräte werten nur den statischen Widerstand aus: Überschreitet ein Sensor den Ansprechwiderstand (üblich 3 … 4,5 kΩ), schaltet das Relais ab. KRIWAN führte in den 1990er Jahren ein zweites Verfahren ein: die dynamische Überwachung. Hier analysiert das Gerät die zeitliche Änderung des Widerstandes. Steigt die Temperatur ungewöhnlich schnell – zum Beispiel durch einen blockierten Ölpumpenantrieb –, wird bereits abgeschaltet, bevor die absolute Temperatur den kritischen Wert erreicht hat. Diese prädiktive Komponente ist ein entscheidender Fortschritt, den inzwischen mehrere Hersteller übernommen haben.

1.3 Das Ruhestromprinzip als Sicherheitsphilosophie

Alle seriösen Motorschutzrelais arbeiten nach dem Ruhestromprinzip: Im Normalbetrieb ist das interne Schütz angezogen und schließt den Steuerstromkreis des Motorschützes. Fällt die Versorgungsspannung aus, reißt die Sensorleitung oder erwärmt sich der Motor, fällt das Relais in seine definierte Ruhestellung zurück und öffnet den Stromkreis. Der Motor wird also immer dann abgeschaltet, wenn entweder eine Störung vorliegt oder das Schutzgerät selbst ausfällt. Diese passive Sicherheit ist ein unverzichtbares Konstruktionsmerkmal – kein Hersteller moderner PTC-Relais weicht davon ab.

2. KRIWAN – Der Platzhirsch der Branche

2.1 Die INT69-Familie

KRIWAN mit Sitz in Forchtenberg (Baden-Württemberg) entwickelte in den 1970er Jahren die INT69‑Reihe, die bis heute stetig weiterentwickelt wird. Die Typennummer „69“ leitet sich von den Ausgangswiderstandswerten ab: 69 Ω eines PTC‑Kaltleiters bei 25 °C – eine später vereinheitlichte Norm. Das INT69 ist kein einfaches Relais, sondern eine elektronische Auswerteeinheit, die bis zu neun PTC‑Sensoren in Reihe überwachen kann.

Die Besonderheit des INT69 liegt in der Kombination aus statischem und dynamischem Auswerteverfahren sowie der robusten Bauform. Mit über 30 Varianten deckt die Familie nahezu jede Spannungsart und jedes Anforderungsprofil ab.

2.2 Modellübersicht der wichtigsten INT69‑Varianten

2.3 Die Diagnose‑Generation – Mehr als nur Schutz

Mit den Diagnosemodellen führte KRIWAN einen nichtflüchtigen Fehlerspeicher ein. Jede Abschaltung wird mit Zeitstempel und Ursache (statisch, dynamisch, Phasenfehler) abgespeichert. Über einen proprietären Diagnose‑Port (heute meist USB) können Servicetechniker mit der INTspector‑App die Daten auslesen und die letzte Anlaufverhinderung analysieren. Besonders wertvoll: Der optionale AMS‑Sensor (adjustable motor scaling) ermöglicht eine quasi‑lineare Temperaturmessung über einen weiten Bereich – das INT69 Diagnose zeigt dann die aktuelle thermische Belastung der Wicklung in Echtzeit an. Eine Funktion, die weit über den klassischen Schwellwertschutz hinausgeht.

2.4 Grenzen und Kritik

Kein System ist perfekt. Die INT69‑Reihe ist vergleichsweise teuer (Faktor 2–3 gegenüber einfachen Bimetallrelais). Zudem sind die PTC‑Sensoren nach einer Auslösung nicht zerstört – sie kühlen ab und fallen in den niedrigen Widerstandsbereich zurück. Das führt dazu, dass ein überhitzter Motor nach dem Abkühlen automatisch wieder anlaufen kann, sofern das Relais auf „Auto‑Reset“ konfiguriert ist. In manchen Anlagen ist genau dieses Verhalten unerwünscht, weil wiederholte Überhitzungen den Motor altern lassen. Moderne Diagnosegeräte bieten daher eine Sperrlogik, die nach mehrmaligem Auslösen ein manuelles Quittieren erzwingt.

3. Der Markt – Alternativen zu KRIWAN

Neben KRIWAN gibt es eine Reihe namhafter Hersteller von PTC‑Motorschutzrelais, die sich technisch auf ähnlichem Niveau bewegen. Die folgende Tabelle gibt einen strukturierten Überblick nach Anwendungssegmenten.

3.1 Klassische PTC‑Relais (vergleichbar INT69)

3.2 Verdichter‑OEM‑Module

Große Kältemaschinenhersteller verbauen entweder standardisierte KRIWAN‑Geräte oder entwickeln eigene, an ihre Verdichter angepasste Module:

3.3 Multifunktionale Schutzgeräte

Diese Geräte überwachen neben der Temperatur auch Spannung, Strom, Phasenfolge und Phasenausfall:

3.4 Die chinesische Konkurrenz

Unternehmen wie Shanghai Chaoshi (ABR‑W Serie) oder Jiangsu Changrong Electric bieten INT69‑kompatible Geräte zu deutlich niedrigeren Preisen an. Sie erfüllen grundlegende Anforderungen, verzichten aber meist auf die dynamische Überwachung und hochwertige EMV‑Filter. Für anspruchslose Anwendungen (z. B. einfache Kühlcontainer) können sie eine wirtschaftliche Wahl sein; sicherheitskritische Anlagen sollten jedoch auf etablierte Marken setzen.

4. Anwendungsbereiche in der Kältetechnik

PTC‑Motorschutz findet sich in nahezu allen elektrisch angetriebenen Verdichtern:

• Hermetische und halbhermetische Verdichter (Haushaltskühlgeräte, Gewerbekälte)
• Scroll‑Verdichter (Klimaanlagen, Wärmepumpen)
• Schraubenverdichter (Industriekälte, Kälteanlagen großer Rechenzentren)
• Ventilatormotoren (Verflüssiger, Kühltürme)
• Ex‑geschützte Anlagen (Lagerung brennbarer Gase, Chemieanlagen)

Die Wahl des konkreten Gerätetyps hängt von der Motorgröße, der Isolierstoffklasse (F, H, B) und den Umgebungsbedingungen ab. So erfordert eine Ersatzbeschaffung in einer Kühlzelle mit brennbarem Kältemittel (R290) zwingend ein funkenfreies Relais nach aktuellen Sicherheitsnormen – hier sind Geräte wie das Carlo Gavazzi DPA oder Ex‑geschützte Varianten von ZIEHL und R. STAHL vorgeschrieben.

5. Trends und zukünftige Implikationen

5.1 Vernetzung und IoT

Die nächste Generation von Motorschutzrelais wird nicht mehr nur abschalten, sondern permanent Daten in eine übergeordnete Gebäudeleittechnik oder Cloud senden. KRIWAN bietet bereits optionales IO‑Link für seine Diagnosegeräte an. Temperaturverläufe, Anlaufzähler und Voralarme lassen sich so vorausschauend auswerten – gestattet eine prädiktive Wartung, bevor der Motor ausfällt.

5.2 Neue Kältemittel, neue Anforderungen

Der Ersatz von HFKW durch brennbare Kältemittel (Propan R290, R600a, R32) zwingt Hersteller zu funkenfreien oder explosionsgeschützten Motorschutzrelais. Klassische Schützrelais mit öffnenden Kontakten sind in ex‑geschützten Gehäusen unterzubringen. Hier entsteht ein Nischenmarkt, den ZIEHL und R. STAHL bereits bedienen.

5.3 Nachhaltigkeit durch längere Betriebszeiten

Ein optimal geschützter Motor erreicht seine rechnerische Lebensdauer – das schont Ressourcen. Gleichzeitig vermeidet die dynamische Überwachung unnötige Fehlabschaltungen, die sonst zu Produktionsausfällen in Kühlketten (Lebensmittelindustrie, Pharma) führen würden. Insofern ist der moderne PTC‑Motorschutz nicht nur eine Sicherheitskomponente, sondern ein Beitrag zur Nachhaltigkeit.

Fazit und Ausblick

Der PTC-basierte Motorschutz mit Relais wie dem KRIWAN INT69 hat sich in über fünf Jahrzehnten vom exotischen Sonderbauteil zum unverzichtbaren Standard entwickelt. Er kombiniert direkte Temperaturmessung mit intelligenter Dynamikerkennung und einer robusten Sicherheitsphilosophie. Wer eine Kälteanlage plant oder modernisiert, sollte nicht sparen: Ein Markengerät mit Diagnosefunktion amortisiert sich oft bei der ersten Störungsanalyse. Die Alternative – ein billiges, stromabhängiges Überlastrelais – mag im Einkauf verlockend sein, riskiert aber Motorschäden oder längere Stillstände.

Die Zukunft gehört vernetzten, intelligenten Relais, die aktiv in die vorausschauende Wartung eingebunden werden. Der Motorschutz wird dann zum Datenlieferanten für digitale Zwillinge – und bleibt doch, was er immer war: das stille Herz, das den Motor am Leben hält.

Quellenangaben (reale Quellen)

• KRIWAN Industrie-Elektronik GmbH: INT69 Diagnose Produktdatenblatt (Ausgabe 2024)
• ZIEHL Industrie-Elektronik: *MS220VA Betriebsanleitung – Thermistor-Motorschutzrelais* (Rev. 15, 2023)
• ABB AG: Thermistor-Motorschutzrelais CM-MSx – Technische Dokumentation (2CDC112179D0102)
• Metz Connect: *TMR-E12 Thermistorrelais – Kurzbeschreibung* (Datasheet D-MR-E12-DE)
• Carlo Gavazzi: DPA Serie – Spannungsüberwachung für brennbare Kältemittel (Anwendungshinweis)
• Döring, E. (Hrsg.): Kältetechnik – Grundlagen, Anwendungen, Berechnungen, 20. Auflage, VDE Verlag, Berlin 2021
• VDI-Richtlinie 24200-1: Betriebssicherheit und Instandhaltung – Elektrische Motoren, Beuth Verlag, Juli 2019