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Wissenswertes zu Schaltschützen

Schütze sind elektromagnetische Leistungsschalter mit zwei Schalterstellungen, in denen eine Magnetspule die Kontakte des Laststromkreises betätigt. Halbleiterschütze (international: „Solid State Relais“) bieten die gleiche Funktion, arbeiten aber mit elektronischen Schaltelementen und nicht mit mechanischen Kontakten. Wichtigste Vorteile von Schützen sind die relativ geringe elektrische Leistung zur Betätigung sowie die galvanische Trennung zwischen Steuer- und Laststromkreis. Wegen der vielfältigen Aufgaben, die mit Schützen gelöst werden können, gibt es unterschiedlichste Ausführungen und Bauformen, die zum Teil für spezielle Anwendungen ausgelegt sind. Die größte Anzahl von Typen gibt es in der Kategorie der Schaltschütze und Installationsschütze, die sich für ein Vielzahl von Aufgaben verwenden lassen.

Typisches Installationsschütz mit zwei Schießerkonakten für 1,3 kW Schaltleistung und 230 V AC Spulenspannung.

Wie ist ein Schaltschütz bzw. Installationsschütz aufgebaut?

Typisches Schaltschütz mit drei Leistungskontakten und einem Hilfskontakt für 400 V AC und eine Schaltleistung von 7,5 kW. Die Spulenspannung beträgt 230 V AC.

Ähnlich wie Relais besteht ein elektromechanisches Schütz aus einer Magnetspule, dessen beweglicher Anker einen oder mehrere Kontakte betätigt. Im Halbleiterschütz werden die elektronischen Schalter wie Thyristoren oder Triacs potenzialfrei über Optokoppler angesteuert. Bei beiden Versionen gibt es keine leitende Verbindung zwischen Last- und Steuerstromkreis. Allerdings wird der Laststromkreis beim Halbleiterschütz im geöffneten Zustand nicht eindeutig und sicher getrennt, es kann noch ein kleiner Reststrom fließen.

Die gesamte Anordnung befindet sich in einem Kunststoffgehäuse, das sich auf einer Trageschiene befestigen lässt, in der Regel die normgerechte Hutschiene TS 35 nach DIN EN 5022, die in Schaltkästen und Schalttafeln der Installationstechnik sowie im Schaltschrankbau Standard ist. An der Oberseite oder seitlich befinden sich die Anschlüsse in Form von Schraubklemmen. Ein optische Indikator zeigt den momentanen Schaltzustand an.

Die technischen Anforderungen an Schütze, die zu den Niederspannungs-Schaltgeräten zählen, sind in der Norm DIN EN 60947-4-1 festgelegt.

Wofür werden Schaltschütze verwendet und welche Ausführungen sind erhältlich?

Mit Schaltschützen und Installationsschützen lassen sich sowohl in der industriellen Automatisierungstechnik als auch in der Hausinstallation alle Arten von Steuerungsfunktionen in elektrischen Ausrüstungen und Geräten realisieren. Beispiele sind das Schalten von elektrischen Verbrauchern aller Art wie Motoren, Aktoren, Heizungen, Lüfter, Beleuchtungen usw. Wegen der geringen elektrischen Leistung, die für die Betätigung ausreicht, ist es möglich, die Steuerspannung über kleine Schalter bzw. Drucktaster oder über längerer Leitungen zuzuführen. Auch kann die Ansteuerung direkt aus einer elektronischen Logikschaltung, einem Computer, einem Mikrocontroller oder einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) erfolgen, wenn die Betätigungsspannung des Schaltschützes dafür ausgelegt ist.

Die Kontakte bzw. Halbleiterschaltelemente im Lastkreis eines Schaltschützes oder Installationsschützes sind für hohe Ströme ausgelegt. Vorteil des Halbleiertschützes ist, dass hier keine beweglichen Kontakte vorhanden sind, die im Fehlerfall verschweißen können, und dass sich die Schaltelemente im Leistungskreis so steuern lassen, dass der Schaltzeitpunkt im Nulldurchgang der Wechselspannung liegt. Das hat den Vorteil, dass beim Schalten weniger Störemissionen erzeugt werden.

Die Anzahl der zu schaltenden Kontakte hängt von der Anwendung ab, so gibt es Ausführungen mit einem Pol bis zu sechs Polen, in der Regel Schließer. Für das Schalten mehrphasiger Lasten sind voneinander isolierte Kontaktpaare erforderlich, wie beispielsweise bei Drehstromverbrauchern mit ihren drei Phasen. Wichtig sind auch die Hilfskontakte, die für zusätzliche Kontroll- und Steuerfunktionen genutzt werden. Hiermit lassen sich beispielsweise Selbsthaltungsschaltungen mit Druckknopfbedienung realisieren. Nicht genutzte Lastkontakte können natürlich auch als Hilfskontakte genutzt werden.

Zu den Schaltschützen gehören auch spezielle Ausführungen, die nicht einfache Leistungsschaltfunktionen, sondern auch andere Aufgaben erfüllen können, z. B. Wendeschütze, Motorschutzrelais, Hilfsschütze.

Es gibt auch Schaltschütze mit elektronisch gesteuertem Antrieb. Diese werden mit Gleichspannung angesteuert und haben den Vorteil, dass im Steuerkreis besonders wenig Leistung erforderlich ist.

Weil in elektromechanischen Schaltelementen Massen bewegt werden und die Ansteuerung meit Wechselstrom erfolgt, arbeiten Schütze nicht ganz geräuschlos. Bei einigen Typen ist die Konstruktion in Hinblick auf Geräuscharmut („Low Noise“) ausgelegt.

Wie sind Schaltschütze spezifiziert?

Die wichtigste technische Eigenschaft von Schaltschützen und Installationsschützen ist neben der Anzahl der Kontaktsätze deren maximale Schaltleistung. Der Bereich der angebotenen Typen reicht von weniger als 1 W bis mehrere zehn kW. Als Niederspannungsschaltgeräte sind die meisten Schaltschütze und Installationsschütze für die Schalt- bzw. Nennspannung von 230 V AC bzw. 400 V AC Drehstrom ausgelegt. Die Spulenspannung bzw. Betätigungsspannung beträgt in der Regel 230 V AC, aber ist gibt auch Ausführungen für niedriegere Spannungen sowie auch für Gleichstrom, z. B. 24 V DC oder 12 V DC. Dabei wird zwischen Ansprechspannung, das ist die minimale Spannung, bei der das Schütz sicher anzieht, und die minimale Haltespannung, das ist die Spannung, bei der die Kontakte noch sicher geschlossen sind, unterschieden.

Was ist bei der Auswahl von Schaltschützen und Installationsschützen zu beachten?

Wichtigste Kriterien sind die Größe und Art der zu erwartenden Leistung sowie die Anzahl der Kontaktsätze, die das Schütz schalten muss. Die Dauer- und Spitzenwerte für Strom, Spannung und Leistung, die im jeweiligen Datenblatt spezifiziert sind, dürfen in der Anwendung nicht überschritten werden. Die Spulen- bzw. Betätigungsspannung muss entsprechend der ansteuernden Schaltungsteile gewählt werden. Weitere Auswahlkriterien sind die Montageart sowie die Anschlussmethode.

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