Ratgeber
In industriellen Prozessen mit elektrischen Lasten kann es sinnvoll sein, sich nicht nur auf eine einzige Stromversorgung zu verlassen. Fällt diese aus, zum Beispiel durch Wartungs- oder Reparaturarbeiten, lässt sich ein weiteres, unabhängiges Versorgungssystem als Alternative nutzen. Das kann zum Beispiel ein Stromgenerator ebenso sein wie eine PV-Anlage. Für den Wechsel ist ein Lastumschalter das Mittel der Wahl. Wie er aufgebaut ist und funktioniert, das lesen Sie hier ebenso wie Informationen zu Bauformen, Typen und Montagemöglichkeiten.
Lastumschalter sind elektromechanische Geräte, die eine Stromlast sicher von einer Stromquelle auf eine andere umschalten. Sie sind überwiegend für zwei 3-phasige Stromkreise mit drei oder vier Polen und maximal 380, 415, 500 oder 690 Volt Bemessungsbetriebsspannung ausgelegt. Die Lasten können von 20 Ampere bis zu mehreren Hundert Ampere reichen. Lastumschalter sind oft entscheidend für die Aufrechterhaltung der Stromversorgung in verschiedenen Szenarien, besonders bei Ausfällen oder Wartungsarbeiten. Sie lassen sich manuell, über Motoren oder automatisch betreiben.
Vom Prinzip her handelt es sich um eine Kombination aus zwei Lasttrennschaltern. Das Schaltsystem verfügt über mehrere Kontakte, die eine elektrische Verbindung herstellen oder unterbrechen. In klassischen Umschaltern gibt es in der Regel zwei mögliche Verbindungspositionen, die immer über eine 0-Stellung auswählbar sind, zum Beispiel die Schaltstellungen I-0-II. Die Stromversorgung wird beim Umschalten daher generell unterbrochen. Komplexere Umschalter können auch über mehrere Positionen für verschiedene Stromquellen verfügen.
Der Mechanismus, mit dem das Schaltelement betätigt wird, kann manuell durch einen Hebel beziehungsweise Drehknopf oder automatisch durch eine Motorsteuerung erfolgen. Bei manuellen Geräten ist der Schaltvorgang physisch auszulösen, während automatische Typen auf bestimmte Steuersignale oder Bedingungen reagieren. Letztere Geräte verfügen über eine Antriebseinheit, die den Schaltvorgang auslöst. Diese Einheit lässt sich je nach Typ des Schalters elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betreiben und wird oft durch ein Steuerungssystem aktiviert.
Viele Schaltgeräte sind mit zusätzlichen Komponenten für die Steuerung und Signalisierung ausgestattet. Dazu gehören in der Regel Hilfskontakte für die Fernüberwachung, Anzeigen zur Statusanzeige und Schnittstellen für die Integration in ein automatisiertes Steuerungssystem.
Da diese Umschalter im Allgemeinen in Niederspannungsstromkreisen mit hohen Strömen im Einsatz sind, spielt das Löschen des beim Schaltvorgang entstehenden Lichtbogens eine wichtige Rolle. Üblich sind Lichtbogenlöschkammern oder spezielle Schaltmechanismen. Ein robustes Gehäuse schützt den gesamten Mechanismus vor äußeren Einflüssen und gewährleistet sowohl die elektrische Sicherheit als auch die Langlebigkeit des Schalters.
Schaltelemente zum Wechseln der Stromkreise gibt es in verschiedenen Typen und Bauformen, konzipiert jeweils für spezifische Anwendungen und Anforderungen. Manuelle Typen besitzen einen Hebel oder einen Drehknopf. Sie sind häufig in kleineren Anlagen oder dort zu finden, wo keine automatische Umschaltung erforderlich ist. Dagegen sind motorbetriebene Typen ideal für Situationen, in denen häufige oder ferngesteuerte Umschaltungen erforderlich sind.
Automatische Umschalter reagieren auf bestimmte Signale oder Zustände und schalten automatisch um, zum Beispiel beim Ausfall der Hauptstromversorgung. Sie sind oft entscheidend für Notstromsysteme in kritischen Anlagen. Polumschaltbare Typen verfügen über mehrere Pole und lassen sich für einphasige oder mehrphasige Systeme verwenden. Die Anzahl der Pole richtet sich nach der Art des elektrischen Systems.
Verfügbar sind außerdem Bauformen mit integrierten Sicherungen. Sie sind in der Lage, den Stromkreis bei Überlast oder Kurzschluss automatisch zu unterbrechen. Kompakte oder modulare Lastumschalter eignen sich für den Einsatz in beengten Räumen oder in kleinen Schaltschränken. Sie sind oft schmaler und können leicht in bestehende Systeme integriert werden.
Nennstrom und Nennspannung
Der Lastumschalter muss in der Lage sein, den Nennstrom und die Nennspannung des Systems sicher zu handhaben. Die Werte hängen von der Gesamtbelastung und der Betriebsspannung des Systems ab.
Anzahl der Pole
Sie ist abhängig von der Phasenkonfiguration des Stromsystems, üblicherweise einphasige, zweiphasige oder dreiphasige Stromläufe. Entsprechend ist die Anzahl der erforderlichen Pole am Schalter zu bestimmen, also zwei-, drei- oder vierpolige Ausführungen.
Schaltvermögen
Das Schaltvermögen gibt an, wie gut der Umschalter ein- und ausschalten kann, insbesondere unter Lastbedingungen. Höheres Schaltvermögen ist in Systemen mit hohen Anlaufströmen oder Induktivlasten wie Elektromotoren wichtig.
Größe und Einbauanforderungen
Die physische Größe und die Montageart des Umschalters müssen für den vorgesehenen Einbauort geeignet sein, insbesondere in Schaltschränken oder bei begrenztem Platzangebot. Viele Lastschalter sind für die Montage auf Hutschienen vorgesehen, andere ermöglichen die Befestigung auf Montageplatten oder auf dem Boden.
Betätigungsart
Je nach Anforderung lässt sich zwischen manuellen, motorbetriebenen oder automatischen Umschaltern wählen. Automatische Umschalter sind in kritischen Anwendungen zu bevorzugen, in denen eine schnelle Reaktion erforderlich ist. Einfacher anzuschließen und zu bedienen sind Geräte mit den Schaltstellungen I-0-II.
Zertifizierungen und Standards
Der Umschalter sollte den relevanten nationalen und internationalen Normen und Standards entsprechen, um Sicherheit und Qualität zu gewährleisten. Ein Beispiel ist die Norm DIN EN IEC 60947-3 beziehungsweise VDE 0660-107:2021-09. Sie gilt für Lastschalter, Trennschalter, Lasttrennschalter und Schalter-Sicherungs-Einheiten für Verteiler- und Motorstromkreise mit Bemessungsspannungen bis 1000 Volt Wechselspannung oder 1500 V Gleichspannung.
Schutzart des Gehäuses
Die Auswahl der IP-Schutzlasse hängt von den Umgebungsbedingungen ab, in denen der Umschalter eingesetzt wird, dazu zählen beispielsweise Staub, Feuchtigkeit oder chemische Dämpfe.
Zusätzliche Schutzfunktionen
Funktionen wie Kurzschlussschutz, Überlastschutz oder integrierte Sicherungen können für bestimmte Anwendungen erforderlich sein.
Zusätzliche Funktionen und Zubehör
Zusätzliche Funktionen wie Fernsteuerung, Statusanzeigen oder Hilfskontakte können je nach Anwendung erforderlich sein.
Wie lassen sich Lastumschalter vor unbefugter Nutzung schützen?
Lastschalter im höheren Preissegment sind oft mit einer Schutzvorrichtung ausgestattet. Sie besteht aus einer Halterung für ein handelsübliches Vorhängeschloss.
Was ist der Unterschied zwischen einem Lastumschalter und einer unterbrechungsfreien Stromversorgung?
Ein Lastumschalter und eine unterbrechungsfreie Stromversorgung – kurz USV – sind zwar wichtige Komponenten in Stromversorgungssystemen, unterscheiden sich jedoch in wesentlichen Punkten. So wird ein Lastumschalter verwendet, um eine Last sicher von einer Stromquelle zu trennen oder zwischen verschiedenen Stromquellen umzuschalten, für Wartungszwecke etwa. Eine USV ist dagegen ein Gerät, das eine kontinuierliche Stromversorgung gewährleistet, wenn die reguläre Stromversorgung ausfällt oder außerhalb der zulässigen Spannungsgrenzen liegt.
USVs nutzen in der Regel Akkumulatoren, um bei einem Stromausfall eine sofortige Stromversorgung zu bieten. Bei Lastschaltern gibt es jedoch konstruktionsbedingt immer eine kurze Unterbrechung. Der größte Unterschied liegt jedoch in der Leistungsfähigkeit. Da USVs auf Batteriebetrieb umschalten, sind sie nur für geringe Lasten und eher kürzere Zeiträume als Energielieferant nutzbar. Typischerweise in Umgebungen, in denen elektronische Geräte vor Stromausfällen oder -schwankungen geschützt werden müssen, zum Beispiel in Rechenzentren, Krankenhäuser, Büros und kleinen Computeranlagen. Lastschalter nutzen im Gegensatz dazu zwei vergleichbare Stromnetze, zwischen denen hin- und hergeschaltet werden kann.