AC- und DC-Schütze: Typen und Funktionen verstehen

Einführung

Definition von Schütz

Ein elektrisches Schütz ist ein elektromechanisches Gerät, das zur Steuerung des elektrischen Stromflusses in Hochleistungsstromkreisen verwendet wird. Es funktioniert wie ein Schalter, der Verbindungen in einem Stromkreis öffnen oder schließen kann und so die Fernsteuerung von elektrischen Geräten wie Motoren, Beleuchtungssystemen und Heizungsanlagen ermöglicht.

Hauptkomponenten eines Schützes

1. Elektromagnetische Spule: Dies ist das Kernstück, das bei Erregung ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld zieht einen beweglichen Anker an, der wiederum die Kontakte innerhalb des Schützes öffnet oder schließt.
2. Kontakte: Dies sind leitende Elemente, die die elektrische Verbindung physisch herstellen oder unterbrechen. Schütze haben in der Regel zwei Arten von Kontakten:
   • Hauptstromkontakte: Verantwortlich für den Transport des Starkstroms zur Last.
   • Hilfskontakte: Wird für Steuerungs- und Signalisierungszwecke verwendet und bildet oft eine Schnittstelle zu anderen Geräten.
3. Gehege: Das Schütz ist in einem Gehäuse untergebracht, das seine internen Komponenten vor Umwelteinflüssen wie Staub und Feuchtigkeit schützt und die Sicherheit durch den Schutz vor versehentlichem Kontakt mit stromführenden Teilen gewährleistet.
4. Mechanismus zur Lichtbogenunterdrückung: Um Lichtbögen beim Öffnen oder Schließen von Kontakten zu vermeiden, verfügen Schütze häufig über Mechanismen wie Lichtbogenschütze, die den Lichtbogen schnell löschen.

Es gibt 6 Leistungsklemmen und 2 Spulenklemmen (A1 & A2) für die 3-Phasen-Wechselstromversorgung. Von den 6 Klemmen sind 3 Klemmen L1, L2 und L3 als Eingang mit der Hauptstromversorgung verbunden, die im Allgemeinen vom MCB kommt, und weitere 3 Klemmen T1, T2 und T3 als Ausgang mit Motor, ORL, Timer und einem anderen Steuerkreis.

Der Hilfsblock ist zusätzlich mit "NO" und "NC" entsprechend der Anwendung des Geräts ausgestattet, wie im AC-Schütz-Klemmenplan dargestellt.

Kredit an https://peacosupport.com/blog/what-is-contactor

Arbeitsprinzip

Wie im Diagramm dargestellt, erregt ein in Form von Wechsel- oder Gleichstrom an die Spulenklemme A1 gelieferter Strom die Spule, indem er ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das den beweglichen Teil der Spule mit dem festen Teil in Kontakt bringt. Nun beginnt der Strom von der Eingangsklemme "R Y B" des Schützes zum Ausgang des Schützes zu fließen und wirkt wie ein Einschaltvorgang. Die andere Klemme der Spule A2 ist mit dem Nullleiter verbunden, um den Stromkreis zu schließen.

Wenn die Stromversorgung des Schützes unterbrochen wird, kehrt die bewegliche Spule des Schützes aufgrund der von der Rückstellfeder ausgeübten Kraft in ihre ursprüngliche Position zurück. Zu diesem Zeitpunkt fließt kein Strom mehr vom Eingang zum Ausgang des Schützes und es wirkt wie eine Abschaltung.

Nachfolgend finden Sie den Schaltplan für DOL.

Arten von Schützen

• AC-Schütze: Entwickelt für Wechselstromanwendungen, die häufig in Industriemaschinen und Beleuchtungssystemen zu finden sind.
• DC-Schütze: Speziell für Gleichstromanwendungen, wie z. B. Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energiesysteme.

Unterschied zwischen AC- und DC-Schützen

Die Unterschiede zwischen AC-Schütze und DC-Schütze sind signifikant, vor allem aufgrund ihrer Konstruktions- und Betriebsmerkmale. Hier ist ein detaillierter Vergleich:

Wesentliche Unterschiede

Merkmal	AC-Schütz	Gleichstromschütz
Spulen-Design	Dünne und lange Spule, aus Kupfer.	Kurze und dicke Spule, oft aus Gusseisen oder Vollmaterial.
Kernmaterial	Hergestellt aus laminierten Siliziumstahlblechen zur Reduzierung von Wirbelströmen.	Hergestellt aus massivem Weicheisen oder Stahlguss, keine Laminierung erforderlich.
Elektrischer Widerstand	Geringerer Widerstand, erzeugt mehr Wärme.	Höherer Widerstand, erzeugt weniger Wärme.
Lichtbogenunterdrückung	Verwendet Gitterlichtbogen-Löschvorrichtungen.	Verwendet magnetische Blaslichtbogen-Löschgeräte.
Betriebsfrequenz	Wird in der Regel bis zu 600 Mal pro Stunde betätigt.	Kann bis zu 2000 Mal pro Stunde arbeiten.
Anlaufstrom	Höherer Anlaufstrom, nicht für häufigen Betrieb geeignet.	Niedriger Anlaufstrom, ausgelegt für häufigen Betrieb.
Anwendungsfall	Hauptsächlich für Wechselstromkreise (z. B. Motoren, Beleuchtung) verwendet.	Wird für Gleichstromkreise verwendet (z. B. Elektrofahrzeuge, Photovoltaikanlagen).
Kontakt Konfiguration	Hat im Allgemeinen mehr Pole (z. B. dreiphasig).	Hat normalerweise weniger Pole (z. B. zweipolig).

Ausführliche Erläuterung

1. Spulendesign und Widerstandsfähigkeit: Wechselstromschütze haben Spulen mit weniger Windungen und geringerem Widerstand im Vergleich zu Gleichstromschützen, die mehr Windungen und einen höheren Widerstand aufweisen, da für einen effektiven Betrieb in Gleichstromkreisen ein stärkeres Magnetfeld erforderlich ist.
2. Kernmaterial: Der Kern eines Wechselstromschützes besteht aus laminierten Siliziumstahlblechen, um die Verluste aufgrund von Wirbelströmen zu minimieren, wenn Wechselstrom durch ihn fließt. Im Gegensatz dazu können Gleichstromschütze feste Materialien verwenden, da sie nicht die gleichen Verluste aufweisen.
3. Mechanismus zur Lichtbogenunterdrückung: Wechselstromschütze verwenden in der Regel Gitterlichtbogenlöschvorrichtungen, während Gleichstromschütze magnetische Blasmechanismen verwenden, um Lichtbögen zu löschen, die beim Öffnen oder Schließen der Kontakte entstehen.
4. Betriebsfrequenz und Stromaufnahme: Wechselstromschütze sind konstruktionsbedingt auf ca. 600 Schaltspiele pro Stunde beschränkt, während Gleichstromschütze bis zu 2000 Schaltspiele pro Stunde bewältigen können und damit für Anwendungen geeignet sind, die häufiges Schalten erfordern.
5. Eignung der Anwendung: Wechselstromschütze eignen sich ideal für die Steuerung von Wechselstromlasten wie Motoren und Beleuchtungsanlagen, während Gleichstromschütze für Gleichstromanwendungen wie Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energiesysteme unerlässlich sind.

Wie man das richtige Schütz auswählt

Bei der Auswahl des richtigen Schützes für Ihre Anwendung sind mehrere kritische Faktoren zu berücksichtigen, um optimale Leistung und Sicherheit zu gewährleisten. Hier finden Sie einen strukturierten Ansatz, der Sie durch den Auswahlprozess führt:

Wichtige Überlegungen zur Auswahl eines Schützes

1. Merkmale der Belastung:
   • Aktuelle Bewertung: Bestimmen Sie den Betriebsstrom (le) der Last. Das Schütz muss so ausgelegt sein, dass es diesen Strom ohne Überhitzung bewältigen kann.
   • Nennspannung: Vergewissern Sie sich, dass die Nennspannung (Ue) des Schützes mit der Versorgungsspannung Ihrer Anwendung übereinstimmt oder diese übersteigt.
   • Lasttyp: Stellen Sie fest, ob es sich um eine ohmsche, induktive oder kapazitive Last handelt, da sich dies auf die Wahl des Schütztyps und dessen Nennwerte auswirkt.
2. Schütz Größe:
   • Berücksichtigen Sie die Größe des Schützes in Abhängigkeit von der Motorleistung und dem Arbeitszyklus. Häufige Ein- und Ausschaltvorgänge können aufgrund höherer Einschaltströme beim Anfahren ein größeres Schütz erfordern.
3. Spezifikationen der Spule:
   • Überprüfen Sie die Spannungswerte der Spule, um die Kompatibilität mit Ihrem Steuerkreis sicherzustellen. Die Nennspannung der Spule sollte mit der Spannung übereinstimmen, mit der die Spule gespeist wird.
   • Verstehen Sie die Anzugs- und Abfallspannungen, die die Betriebsschwellen für ein- und ausrückende Kontakte angeben.
4. Kontakt Konfiguration:
   • Bestimmen Sie die Anzahl der benötigten Hauptkontakte (Schließer oder Öffner) auf der Grundlage Ihrer Schaltungsanforderungen.
   • Ziehen Sie Hilfskontakte für zusätzliche Steuer- und Meldefunktionen in Betracht, die möglicherweise nicht denselben Strom führen wie Hauptkontakte.
5. Umweltbedingungen:
   • Prüfen Sie die Umgebungstemperatur, die Luftfeuchtigkeit und die mögliche Belastung durch Staub oder Chemikalien. Wählen Sie ein Schütz mit geeigneten Umgebungsdaten und Gehäusen, die diesen Bedingungen standhalten.
6. Art der Anwendung:
   • Unterschiedliche Anwendungen können bestimmte Arten von Schützen erforderlich machen (z. B. zweckbestimmte Schütze für HLK-Systeme). Stellen Sie sicher, dass Sie ein Schütz wählen, das für Ihre spezifischen Anwendungsanforderungen geeignet ist.
7. Sicherheitsmerkmale:
   • Achten Sie auf eingebaute Sicherheitsfunktionen wie Lichtbogenunterdrückungsmechanismen, Überlastungsschutz und gegebenenfalls Thermorelais. Diese Funktionen erhöhen die Zuverlässigkeit und verhindern Schäden im Fehlerfall.
8. Hersteller Reputation:
   • Wählen Sie einen seriösen Hersteller, der für die Qualität und Zuverlässigkeit seiner Produkte bekannt ist. Dies kann die Haltbarkeit und die Wartungskosten im Laufe der Zeit erheblich beeinflussen.

Prüfung eines Schützes

Die Prüfung eines Wechselstromschützes ist unerlässlich, um seine ordnungsgemäße Funktion und Zuverlässigkeit in elektrischen Systemen sicherzustellen. Hier finden Sie eine schrittweise Anleitung, wie Sie ein Wechselstromschütz effektiv prüfen können:

Erforderliche Werkzeuge

• Multimeter: Zum Messen von Spannung, Widerstand und Durchgang.
• Schraubenzieher: Für den Zugang zum Schütz.
• Schutzhandschuhe und Schutzbrillen: Zum persönlichen Schutz während der Prüfung.

Testverfahren

Schritt 1: Strom abschalten

Vergewissern Sie sich vor Beginn der Tests, dass die Stromzufuhr zum Gerät ausgeschaltet ist. Suchen Sie den Schutzschalter oder Trennschalter und schalten Sie ihn aus, um elektrische Gefahren zu vermeiden.

Schritt 2: Visuelle Inspektion

Überprüfen Sie das Schütz auf sichtbare Anzeichen von Schäden, wie z. B.:

• Verbrannte oder geschmolzene Kontakte
• Verfärbungen oder Grübchenbildung auf den Kontaktflächen
• Lose Verbindungen oder übermäßige Verschmutzung

Wenn ein Schaden festgestellt wird, muss das Schütz möglicherweise ausgetauscht werden.

Schritt 3: Spulenwiderstand prüfen

1. Stellen Sie Ihr Multimeter auf die Einstellung Widerstand (Ω).
2. Messen Sie den Widerstand an den Spulenanschlüssen des Schützes.
   • Eine Lesung von 0 Ω weist auf einen Kurzschluss hin.
   • Eine Lesung von Unendlichkeit (OL) zeigt einen offenen Stromkreis an.
   • Ein normaler Messwert sollte innerhalb des vom Hersteller angegebenen Bereichs liegen.

Schritt 4: Prüfung der Spannung

1. Schalten Sie das Gerät wieder ein und stellen Sie Ihr Multimeter auf die Messung der Wechselspannung ein.
2. Setzen Sie die Fühler an die Eingangsklemmen des Schützes.
3. Überprüfen Sie, ob die Spannung mit den Angaben auf dem Schütz übereinstimmt. Wenn sie deutlich niedriger oder höher ist, liegt möglicherweise ein Problem mit der Stromversorgung vor.

Schritt 5: Kontinuität prüfen

1. Stellen Sie Ihr Multimeter auf Durchgangsprüfung (falls vorhanden).
2. Schließen Sie bei ausgeschalteter Stromversorgung die Sonden an die Ausgangsklemmen des Schützes an.
3. Schalten Sie nach dem Einschalten das Schütz ein (entweder manuell oder über den Steuerstromkreis).
4. Das Multimeter sollte Durchgang (einen niedrigen Widerstand) anzeigen, wenn die Kontakte geschlossen sind.

Schritt 6: Überprüfen der Kontakte

Prüfen Sie die Kontakte im aktivierten Zustand visuell auf:

• Anzeichen von Lichtbogenbildung oder Lochfraß
• Reibungsloser Betrieb ohne Zögern

Wenn Sie Unregelmäßigkeiten feststellen, kann das ein Hinweis darauf sein, dass die Kontakte abgenutzt sind und ausgetauscht werden müssen.

Schritt 7: Durchführen eines Belastungstests (optional)

1. Die Drähte auf der Lastseite des Schützes abklemmen.
2. Messen Sie den Widerstand zwischen der Netzseite und der Lastseite in offener und geschlossener Position.
3. Die Messwerte sollten deutliche Unterschiede aufweisen; ist dies nicht der Fall, deutet dies auf ein defektes Schütz hin.

Für eine visuelle Anleitung können Sie sich dieses Video ansehen

Gängige Schützmarken und -modelle

VIOX Elektrisch

Vorteil der Marke: Eine chinesische Marke, die für ihre wettbewerbsfähigen Preise, ihre Zuverlässigkeit und ihre umfassende Produktpalette bekannt ist.

Empfohlene Modelle:

• VIOX CJX2-2510 AC-Schütz
• VIOX CJX2-3211 AC-Schütz

EATON

Eaton Corporation plc ist ein globales Energiemanagement-Unternehmen mit Hauptsitz in Dublin, Irland, das sich auf energieeffiziente elektrische, hydraulische und mechanische Energielösungen für verschiedene Branchen weltweit spezialisiert hat.

Empfohlene Modelle:

• XTCE015B01B: EATON IEC-Magnetschütz: Nicht-reversierend, 3 Pole, 15 A, 240V AC Spule, 1NC, Gehäusegröße B
• CE15DNS3AB: Eaton Freedom Serie IEC Schütz
• W+201K5CF: Eaton W+201K5CF Schütz 3-poliges Schütz mit einer Nennstromstärke von 270 A und einer Nennspannung von 600 V
• XTCF200G00T: EATON IEC-Magnetschütz: Nicht-reversierend, 4 Pole, 115 A, 24V AC Spule, Gehäusegröße G

Siemens AG

Als weltweit führendes Unternehmen der Elektro- und Automatisierungstechnik bietet Siemens ein umfassendes Sortiment hochwertiger Schütze, einschließlich AC- und DC-Typen, für verschiedene industrielle Anwendungen an, wobei Energieeffizienz, Zuverlässigkeit und innovative Lösungen für Energieverteilungs- und Steuerungssysteme im Vordergrund stehen.

Empfohlene Modelle:

• 3RT20181BB41: SIEMENS IEC-Magnetschütz: Nicht-reversierend, 3 Pole, 16 A, 24V DC Spule, 1NO, Baugröße S00
• LEN00C003120B: Siemens Klasse LE Schütz 3-polig 3 Phasen 600V 30A 120V Spule
• 3RT2027-1AK60: FURNAS SIEMENS Schütz, 120V, 3-polig: Passend für Furnas Marke Siemens, 3RT2027-1AK60

Schlussfolgerung

Schütze spielen eine entscheidende Rolle in modernen elektrischen Systemen, da sie das Rückgrat der Stromsteuerung und -verteilung bilden. Ob Wechselstrom oder Gleichstrom, diese Geräte bieten einzigartige Vorteile für unterschiedliche Anwendungen. Die Unterschiede zwischen Wechselstrom- und Gleichstromschützen zu verstehen, zu wissen, wie man das richtige Schütz für seine Bedürfnisse auswählt, und in der Lage zu sein, sie ordnungsgemäß zu prüfen und zu warten, sind wesentliche Fähigkeiten für Elektrofachkräfte.

Im Zuge des technologischen Fortschritts entwickeln Marken wie VIOX Electric, EATON und Siemens ihre Innovationen weiter und bieten effizientere, zuverlässigere und vielseitigere Schützlösungen an. Wenn Ingenieure und Techniker über die neuesten Entwicklungen und bewährten Verfahren in der Schütztechnologie informiert sind, können sie sicherere und effizientere elektrische Systeme in verschiedenen Branchen gewährleisten.