Mini-Turbogebläse für 5-kW-Brennstoffzelle

Um die Lebensdauer eines Gleichstrommotors zu verlängern, werden Schutzvorrichtungen und Motorsteuerungen eingesetzt, die ihn vor mechanischen Beschädigungen, übermäßiger Feuchtigkeit, hoher dielektrischer Spannung und Überhitzung bzw. thermischer Überlastung schützen. Diese Schutzvorrichtungen erkennen Motorfehlerzustände und geben entweder einen Alarm aus, um den Bediener zu benachrichtigen, oder schalten den Motor bei einem Fehlerzustand automatisch ab. Bei Überlastung werden Motoren mit thermischen Überlastrelais geschützt. Bimetall-Überlastschutzrelais sind in die Motorwicklungen integriert und bestehen aus zwei unterschiedlichen Metallen. Sie sind so konstruiert, dass sich die Bimetallstreifen bei Erreichen eines festgelegten Temperaturwerts in entgegengesetzte Richtungen biegen, um den Steuerstromkreis zu öffnen und den Motor abzuschalten. Heizelemente sind externe thermische Überlastschutzrelais, die in Reihe mit den Motorwicklungen geschaltet und im Motorschütz montiert sind. Lötbadheizelemente schmelzen bei Überlastung und führen so zur Abschaltung des Motors durch den Motorsteuerstromkreis. Bimetallheizelemente funktionieren analog zu integrierten Bimetall-Überlastschutzrelais. Sicherungen und Leitungsschutzschalter dienen dem Schutz vor Überstrom bzw. Kurzschluss.

Fehlerstromrelais bieten auch Überstromschutz. Sie überwachen den Strom zwischen den Motorwicklungen und der Erdung. In Motorgeneratoren verhindern Rückstromrelais, dass sich die Batterie entlädt und den Generator antreibt. Da ein Feldausfall bei Gleichstrommotoren zu einem gefährlichen Durchgehen oder Überdrehen führen kann, sind Feldausfallrelais parallel zur Motorwicklung geschaltet, um den Feldstrom zu erfassen. Sinkt der Feldstrom unter einen festgelegten Wert, schaltet das Relais den Anker des Motors ab. Ein blockierter Rotor verhindert, dass ein Motor nach dem Startvorgang beschleunigt. Distanzrelais schützen Motoren vor Blockierungen. Unterspannungsschutz ist typischerweise in Motorsteuerungen oder Anlassern integriert. Zusätzlich können Motoren mit Trenntransformatoren, Netzfiltern, MOVs, Überspannungsableitern und Oberwellenfiltern vor Überspannungen oder Spannungsspitzen geschützt werden. Umwelteinflüsse wie Staub, explosive Dämpfe, Wasser und hohe Umgebungstemperaturen können den Betrieb eines Gleichstrommotors beeinträchtigen. Um Motoren vor diesen Umwelteinflüssen zu schützen, haben die National Electrical Manufacturers Association (NEMA) und die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) Gehäusekonstruktionen für Motoren standardisiert, basierend auf dem Schutz vor Verunreinigungen. Moderne Software wie Motor-CAD kann bereits in der Konstruktionsphase eingesetzt werden, um die thermische Effizienz eines Motors zu verbessern.