Ratgeber
Schütze sind immer dann erforderlich, wenn mit kleinen Steuerspannungen hohe Lasten zu steuern sind. Während Leistungsschütze oder Wendeschütze im Allgemeinen große Motoren ansteuern und Hilfsschütze sozusagen als Zwischenschalter für eine Reihe weiterer Schütze dienen, haben sich Installationsschütze vor allem in der Gebäudeautomation etabliert. Lesen Sie in unserem Ratgeber, welche Aufgaben sie übernehmen, wie sie aufgebaut sind und wie sie funktionieren.
Ein Installationsschütz ist vom Prinzip her nichts anderes als ein elektromechanisches oder auf Halbleitern basierendes Relais: Es schaltet mit einem geringen Strom im Steuerkreis den mit erheblich höheren Stromstärken arbeitenden Lastkreis. Beide Kreise sind galvanisch voneinander getrennt, es gibt somit keinerlei direkte elektrische Verbindungen. Das erhöht die Sicherheit gegenüber Stromschlägen und bewahrt Steuerungssysteme vor Schäden.
Ein typischer Installationsschütz ist im Lastkreis entweder mit nur einer Funktion oder mit zwei Funktionen ausgestattet: dem Öffnen und/oder dem Schließen von Stromkreisen. Der Öffner-Kontakt unterbricht einen geschlossenen Stromkreis, die angeschlossenen Geräte werden ausgeschaltet. Beim Schließer-Kontakt ist es genau umgekehrt: Angeschlossene Geräte nehmen ihre Arbeit auf. Gestartet wird jeder Vorgang durch ein Steuersignal, in der Gebäudeautomation beispielsweise von einem Dämmerungsschalter, der die Außenbeleuchtung ein- und ausschaltet. Bis dahin verbleiben die Kontakte in ihrem Normalzustand, also entweder offen oder NO, die Beleuchtung ist aus, oder geschlossen (NC), die Beleuchtung ist an. Die am häufigsten eingesetzte Funktion ist die des Schließers, die Kontakte sind hier mit NO bezeichnet.
Neben der Steuerung von Beleuchtungssystemen sind Installationsschütze für zahlreiche weitere Anwendungen prädestiniert. Durch ihre hohe Schaltleistung von teilweise weit über 100 Ampere sind sie auch für Motorsteuerungen einsetzbar, zum Beispiel in Systemen der Heizung, Lüftung und Klimatisierung und bei Aufzügen und anderen motorbetriebenen Anlagen.
Im Energiemanagement lassen sie sich für das bedarfsorientierte Ein- und Ausschalten von Lasten verwenden, das verbessert die Energieeffizienz und senkt die Stromkosten. In Sicherheitssystemen kann ein Installationsschütz kritische Systeme wie Alarmanlagen oder Notbeleuchtung steuern und gewährleisten, dass diese auch bei einem Ausfall der Hauptstromversorgung funktionieren. Ähnliches gilt für die Verbindung mit Notstromaggregaten oder Systemen der unterbrechungsfreien Stromversorgung. Hier schalten sie nach entsprechender Programmierung der Steuerung kritische Lasten automatisch auf diese Ersatzstromquellen um.
Einer der größten Vorteile von Installationsschützen ist die Fähigkeit, mehrere Stromkreise gleichzeitig steuern zu können. So lassen sich über eine Logikschaltung die Geräte so ansteuern, dass sie zum Beispiel im Brandfall die Aufzüge stilllegen und die Rauchabzugsfenster im Treppenhaus öffnen.
Die elektromechanische Version eines Installationsschützes enthält im Steuerkreis Spulen. Sie werden durch eine Spannung angeregt und erzeugen ein Magnetfeld. Das kann eine DC-Steuerspannung von 24 Volt ebenso sein wie eine AC-Steuerspannung von 230 Volt. Das Magnetfeld wirkt auf einen Eisenkern und einen beweglichen, mit den Kontakten verbundenen Anker. Wenn das Magnetfeld den Anker anzieht, bringt dieser die Kontakte in die gewünschte Schaltposition. Bei einem Schließer wird der Stromkreis geschlossen, bei einem Öffner unterbrochen.
1. Rückstellfeder | 2. Arbeitskontakt-Anschluss | 3. Spulen-Anschluss | 4. Eisenkern | 5. Spule | 6. Anker | 7. Arbeitskontakt | 8. Schaltstück
In Installationsschützen auf Halbleiterbasis existieren keine beweglichen Teile. Die Rolle der Spulen und des mit den Kontakten verbundenen Ankers übernimmt in den meisten Fällen ein Optokoppler. Er besteht aus einer LED, die ein Lichtsignal erzeugt, wenn sie durch das Steuersignal aktiviert wird. Ihr gegenüber befindet sich ein Fototransistor oder ein anderes lichtempfindliches Halbleiterbauelement. Der Detektor empfängt das Lichtsignal und leitet es an einen elektronischen Schalter weiter, zum Beispiel einen TRIAC oder MOSFET. Der wiederum wirkt als Schließer oder Öffner im Laststromkreis.
Nachteile der Halbleiterversion: Sie entwickelt im Betrieb Wärme, die besonders bei hohen Strömen im Lastkreis Probleme bereiten kann. Abhilfe bringen zwar großflächige Kühlkörper, dennoch sind die Lastströme begrenzt – und im Allgemeinen deutlich niedriger als bei elektromechanischen Schützen, die auch mehrere hundert Ampere schalten können. Von Vorteil ist die lange Lebensdauer, der lautlose Betrieb und die hohe Schaltgeschwindigkeit.
Beide Typen des Schützes stellen eine galvanische Trennung der beiden Stromkreise sicher, es gibt keine direkte elektrische Verbindung. So kann sich zum Beispiel eine Überspannung im Lastkreis nicht unmittelbar auf den Steuerkreis auswirken. Dennoch sollten sich im Lastkreis diverse Schutzschalter befinden.
Die am häufigsten verwendeten sind FI-Schutzschalter und FI/LS-Schalter, letztere verbinden den Schutz vor Fehlströmen mit dem Schutz der Leitung vor zu hohen Temperaturen, zum Beispiel aufgrund von Kurzschlüssen. In der Gebäudeautomation besonders beliebt sind SLS-Schalter.
Ein selektiver Leitungsschutzschalter oder kurz SLS ist ebenfalls ein Sicherungsautomat, der in elektrischen Installationen zum Schutz vor Überlast und Kurzschluss eingesetzt wird. Er ist allerdings speziell dafür ausgelegt, selektiv zu reagieren. Das bedeutet, dass er nur den betroffenen Stromkreis abschaltet, ohne andere Teile der Installation zu beeinträchtigen. Diese Selektivität ist besonders wichtig in komplexen Installationen, wie in gewerblichen oder industriellen Umgebungen, wo das Abschalten der gesamten Stromversorgung erhebliche Störungen verursachen könnte.
Unser Praxistipp: Beim Einbau mehrerer Schütze Distanzstücke nicht vergessen!
Falls Sie mehrere Schütze direkt nebeneinander im Schaltschrank verbauen möchten, sollten Sie die Temperatur genau im Blick behalten. Je nach Modell wird von Herstellern empfohlen, neben jedem oder zumindest jedem zweiten Schütz ein Distanzstück einzusetzen. Somit wird die Wärmelast besser verteilt und die Schütze heizen sich nicht gegenseitig auf.
Wie lässt sich ein Installationsschütz gegen Manipulation schützen?
Einige Modelle besitzen eine Plombierkappe, das heißt, zum Öffnen des Gehäuses ist zunächst eine Plombe zu zerstören. Bekannt sind solche Plomben zum Beispiel von den Stromzählern der Energielieferanten: Ein zäher Draht an der Gehäuseöffnung ist mit einer Metallscheibe mechanisch so fest verbunden, dass er sich nur mit einem Seitenschneider zertrennen lässt – was nicht wieder rückgängig gemacht werden kann.
Wie lässt sich verhindern, dass ein Installationsschütz brummt?
Vor allem ältere Schütze mit Wechselstrom-Steuerkreisen sind häufig nicht brummfrei, das Brummen wird oft durch lockere Platten im Kern der Spule verursacht. Sie schwingen in der Netzfrequenz des Magnetfelds, also 50-mal pro Sekunde, ist also deutlich hörbar. Im Handel sind mittlerweile aber brummfreie Schütze für eine lärmsensible Umgebung erhältlich.