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Ein Ein Schütz ist ein elektrisch betätigter Schalter, der zur Steuerung von Motoren, Heizungen, Beleuchtungssystemen, Kondensatorbänken und anderen Lasten verwendet wird.. Bei einem typischen Schließer-Schütz erregt ein Steuersignal die Spule und schließt die Hauptkontakte; wird das Signal entfernt, öffnen sie sich wieder. Dies ermöglicht es einem leistungsschwachen Steuerstromkreis, eine leistungsstärkere Last aus der Ferne und wiederholt zu schalten.
Die meisten in diesem Leitfaden behandelten Industrieschütze sind elektromechanische Magnetschütze. Im industriellen Alltag wird “Magnetschütz” daher oft zu “Schütz” verkürzt. Im Gegensatz zu einem Leitungsschutzschalter ist ein Schütz jedoch ein Steuergerät – kein Kurzschluss- oder Überlastschutzgerät.
| Frage ist | Kurze Antwort |
|---|---|
| Was macht ein Schütz? | Schaltet einen Stromkreis als Reaktion auf ein Steuersignal ein oder aus |
| Was steuert es üblicherweise an? | Drucktaster, Thermostate, Zeitschaltuhren, Sensoren, Relais oder speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) |
| Welche Lasten steuert es? | Motoren, HLK-Anlagen, Heizungen, Beleuchtung, Pumpen, Kompressoren und Industriemaschinen |
| Schützt es vor Überlast oder Kurzschluss? | Nein; der Schutz muss durch koordinierte Leitungsschutzschalter, Sicherungen und/oder Überlastrelais gewährleistet werden |
| Welche Norm deckt industrielle elektromechanische Schütze üblicherweise ab? | IEC 60947-4-1; nordamerikanische Produkte können zusätzlich nach UL 60947-4-1 bewertet sein |
Wie funktioniert ein Schütz?
Ein magnetisches Schütz wandelt elektrische Energie in seiner Spule in eine mechanische Bewegung um. Sein Funktionsablauf ist einfach:
- Der Steuerstromkreis erregt die Spule. An den Spulenklemmen A1 und A2 liegt Spannung an.
- Die Spule erzeugt ein Magnetfeld. Das Feld zieht den beweglichen Anker in Richtung des feststehenden Magnetkerns.
- Die Hauptkontakte ändern ihren Schaltzustand. Schließer-Hauptkontakte schließen und versorgen den Verbraucher mit Strom. Hilfskontakte ändern gleichzeitig ihren Zustand für Verriegelungen, Statusanzeigen oder Steuerungslogik.
- Die Spule wird stromlos geschaltet. Wenn das Steuersignal entfernt wird, bricht das Magnetfeld zusammen.
- Die Rückstellfeder öffnet das Schütz. Der Anker kehrt in seine Normalposition zurück und die Hauptkontakte trennen die Last.
In einem typischen Drehstrommotor-Schaltkreis wird die ankommende Spannung an L1, L2 und L3 angeschlossen, während die Motorseite an T1, T2 und T3 angeschlossen wird. Die genaue Klemmenbezeichnung und Anordnung muss immer anhand des Geräteschaltplans oder Datenblatts überprüft werden.
Ein Schütz trennt den schwachen Steuerbefehl vom Laststromkreis, der den Verbraucher speist.
Was passiert, wenn sich die Kontakte öffnen?
Das Öffnen eines Stromkreises unter Last kann einen Lichtbogen erzeugen. Schütze nutzen die Kontaktgeometrie und Lichtbogenlöscheinrichtungen, um den Schaltlichtbogen innerhalb ihres Nennbetriebs zu beherrschen.
Wechselstromlichtbögen (AC) profitieren von den natürlichen Nulldurchgängen des Stroms. Gleichstromlichtbögen (DC) tun dies nicht, weshalb ein Gleichstromschütz eine andere Kontaktanordnung, eine magnetische Lichtbogenlöschung, polaritätsempfindliche Anschlüsse oder andere herstellerspezifische Lichtbogenlöschfunktionen erfordern kann. Ein Wechselstromschütz sollte nicht allein aufgrund seiner Strombelastbarkeit als für eine Gleichstromlast geeignet angesehen werden – oder umgekehrt. Siehe den detaillierten Vergleich von AC- und DC-Schützen.
Hauptkomponenten eines Schützes
Das genaue Design variiert je nach Produktfamilie, aber die meisten elektromechanischen Schütze enthalten die folgenden Funktionsteile.
| Teil | Funktion | Allgemeine Kennzeichnung |
|---|---|---|
| Elektromagnetische Spule | Erzeugt das Magnetfeld, das den Mechanismus betätigt | A1 und A2 |
| Feststehender Kern und beweglicher Anker | Umwandlung von Magnetkraft in mechanische Bewegung | Innerhalb des Schützkörpers |
| Hauptleistungskontakte | Schließen und Öffnen des Laststroms | L1/L2/L3 und T1/T2/T3 bei vielen dreipoligen Geräten |
| Hilfskontakte | Bereitstellung von Halte-, Verriegelungs-, Signal- oder SPS-Rückmeldefunktionen | 13–14 für einen typischen Schließerkontakt (NO); 21–22 für einen typischen Öffnerkontakt (NC) |
| Rückstellfeder | Bringt den Mechanismus in den Normalzustand zurück, wenn die Spule stromlos ist | Intern |
| Lichtbogenlöschsystem | Hilft beim Kühlen, Teilen, Strecken oder Löschen des Schaltlichtbogens | In der Nähe der Hauptkontakte |
| Anschlüsse und Gehäuse | Bieten elektrische Verbindungen, Isolierung und mechanische Unterstützung | Produktspezifisch |
Die Spule und der Anker betätigen die Hauptkontakte; Hilfskontakte melden oder steuern den Zustand des Schützes.
Anschlussnummern sind nützliche Hinweise, ersetzen jedoch nicht das Schaltbild des Herstellers. Hilfskontaktkonfigurationen, Spulentypen, integrierte Entstörglieder und Anschlussbelegungen variieren. Für eine detailliertere Erklärung auf Komponentenebene siehe im Inneren eines AC-Schützes.
Wofür wird ein Schütz verwendet?
Schütze werden eingesetzt, wenn eine Last ferngesteuert, automatisch oder häufig geschaltet werden muss.
Motorsteuerung
In einem Direktstarter startet und stoppt das Schütz den Motor. Ein Leitungsschutzschalter oder eine Sicherung bietet Kurzschlussschutz, während ein Überlastrelais anhaltende Motorüberströme überwacht und bei Bedarf den Steuerstromkreis des Schützes öffnet.
Diese Funktionstrennung ist grundlegend:
- Leitungsschutzschalter oder Sicherung: Kurzschlussschutz
- Überlastrelais: Motorschutz gegen Überlast
- Schütz: normales Ein- und Ausschalten
HLK- und Pumpensysteme
Thermostate, Druckschalter, Schwimmerschalter und Gebäudeleittechnik können Schützspulen ansteuern, um Kompressoren, Ventilatoren, Pumpen oder elektrische Heizstufen zu betreiben. Das Schütz hält den Laststrom von der leistungsschwachen Steuerung fern.
Beleuchtung und Heizung
Schütze können Leuchtengruppen oder Widerstandsheizlasten über Zeitschaltuhren, Präsenzmelder oder Energiemanagementsysteme schalten. Die Lastart und das Einschaltverhalten sind dabei entscheidend: Ein für eine Widerstandsheizung geeignetes Gerät ist nicht automatisch für einen Motor oder eine Beleuchtungslast mit hohem Einschaltstrom bei gleichem Nennstrom geeignet.
Industrielle Automatisierung
SPS und Steuerrelais verwenden Schütze zum Schalten von Förderbändern, Werkzeugmaschinen, Lüftungsanlagen und anderen Lasten. Hilfskontakte ermöglichen elektrische Verriegelungen und Statusrückmeldungen, wobei ein Hilfskontakt lediglich den angesteuerten Zustand des Mechanismus anzeigt und nicht zwingend beweist, dass jeder Hauptpol elektrisch einwandfrei funktioniert.
Schütz vs. Relais vs. Leistungsschalter vs. Motorstarter
Diese Geräte können im selben Schaltschrank verbaut sein, erfüllen jedoch unterschiedliche Aufgaben.
| Gerät | Hauptaufgabe | Typische Rolle in einem Motorstromkreis | Bietet Überstromschutz? |
|---|---|---|---|
| Schütz | Häufiges Fernschalten einer Last | Verbindet und trennt die Motorstromversorgung | Keine |
| Steuerrelais | Schaltet Signale oder Steuerstromkreise mit geringer Leistung | Logik-, Trenn-, Verriegelungs- oder Schnittstellenfunktion | Keine |
| Circuit breaker | Erkennt und unterbricht Überströme | Schützt den Einspeise- oder Abzweigstromkreis vor Fehlern | Ja, entsprechend seinen Auslösefunktionen und Bemessungswerten |
| Motorüberlastrelais | Erkennt je nach Typ anhaltende Motorüberlastung oder phasenbezogene Anomalien | Befehligt das Schütz zum Öffnen | Überlastschutz, jedoch normalerweise keine Kurzschlussunterbrechung |
| Motorstarter | Kombiniert Schalt- und Motorüberlastfunktionen; kann Teil einer koordinierten Baugruppe sein | Startet, stoppt und schützt den Motor gemäß dem Baugruppendesign | Abhängig von den enthaltenen Komponenten |
Ein Schütz und ein Leistungsschalter sind daher komplementär, nicht austauschbar. Die umfassendere technische Unterscheidung wird behandelt in Schütz vs. Leistungsschalter, während Unterschiede beim Schalten geringer Leistungen erläutert werden in Schütz vs. Relais.
Gängige Schütztypen
AC- und DC-Schütze
Der Laststromkreis und der Spulenstromkreis müssen jeweils unabhängig voneinander geprüft werden. Ein Schütz kann je nach Ausführung einen AC-bemessenen Laststromkreis mit einer AC- oder DC-Steuerspule besitzen. Die Unterbrechung von DC-Lasten erfordert in der Regel Kontaktstrukturen, die speziell für die DC-Spannung, den Strom, die Polarität und die Zeitkonstante ausgelegt sind.
IEC- und NEMA-Schütze
IEC und NEMA sind unterschiedliche Bemessungs- und Auswahlrahmen, keine einfachen Qualitätsstufen.
- IEC-Schütze werden eng anwendungsbezogen ausgewählt, basierend auf Daten wie Betriebsstrom, Gebrauchskategorie, Betriebsspannung und erwarteter Schalthäufigkeit.
- NEMA-Schütze verwenden standardisierte Baugrößen und auf der Motorleistung basierende Anwendungstabellen für gängige nordamerikanische Motoranwendungen. Sie sind physisch oft größer als IEC-Produkte, die für eine vergleichbare Anwendung ausgewählt wurden.
IEC-Schützen wird im Allgemeinen keine universelle A/B/C-Größensequenz zugewiesen. Verwenden Sie immer die Leistungstabellen des Herstellers, anstatt zu versuchen, Gehäuseabmessungen oder Baugrößenkennbuchstaben in Schaltvermögen umzurechnen.
Modulare Schütze
Installationsschütze sind Geräte für die DIN-Hutschiene, die üblicherweise in der Gebäudeinstallation für Beleuchtung, Heizung, Lüftung und ähnliche Lasten verwendet werden. Sie sind nicht automatisch mit industriellen Motorschützen austauschbar. Vergleichen Sie deren Anwendungsnorm, Gebrauchskategorie, Schaltfrequenz, Spuleneinschaltdauer und Lasteigenschaften. Siehe Installationsschütz vs. herkömmliches AC-Schütz.
Anwendungsspezifische Schütze
Einige Anwendungen erfordern Schütze, die für eine bestimmte Schaltaufgabe ausgelegt und bemessen sind, einschließlich Kondensatorbänken, Wendeschaltungen für Motoren, Beleuchtungslasten, sicherheitsbezogenen Steuerungssystemen und Mittelspannungs-Vakuumschaltungen. Ein allgemeiner Nennstrom allein reicht nicht aus, um ein Gerät für diese Aufgaben zuzulassen.
Auswahl eines Schützes
Beginnen Sie mit der Anwendung, nicht mit dem größten auf dem Frontetikett aufgedruckten Amperewert.
| Auswahleingabe | Was ist zu überprüfen? |
|---|---|
| Lasttyp | Motor, Widerstandsheizung, Beleuchtung, Kondensatorbank, Transformator oder eine andere Last |
| Verwendungskategorie | Die Kategorie, die das tatsächliche Schaltvermögen (Ein- und Ausschaltvermögen) repräsentiert |
| Betriebsspannung und Betriebsstrom | Herstellerbemessung bei der erforderlichen Spannung und Gebrauchskategorie |
| Motordaten | Bemessungsleistung/-strom, Anlaufmethode, Schalthäufigkeit sowie Tipp- oder Reversierbetrieb |
| Spulenspeisung | AC oder DC, Nennspannung, ggf. Frequenz und zulässiger Betriebsbereich |
| Anzahl der Pole | Zu schaltende Leiter; Anforderungen an System und Betriebsmittel sind zu beachten |
| Hilfskontakte | Anzahl und Anordnung der Schließer/Öffner (NO/NC) für Halte-, Verriegelungs- oder Rückmeldefunktionen |
| Betriebsart | Schaltfrequenz und erforderliche elektrische Lebensdauer für die tatsächliche Last |
| Koordinierung | Vorgeschaltete Kurzschlussschutzeinrichtung und Überlastschutz für die Baugruppe |
| Installationsbedingungen | Umgebungstemperatur, Aufstellungshöhe, Gehäuse, Belüftung, Verschmutzungsgrad und Montageanforderungen des Herstellers |
Leitfaden zur Herstellerauswahl erfordert gleichermaßen die Bewertung der Hauptkontakte, Hilfskontakte, Spulenspeisung, Gebrauchskategorie, Betriebsart und Installationsbedingungen für die spezifische Anwendung.
Gemäß IEC-Praxis beschreiben Gebrauchskategorien die vorgesehene Schaltaufgabe. Häufige Beispiele sind:
| Kategorie | Typische Betriebsart |
|---|---|
| AC-1 | Nicht-induktive oder schwach induktive Wechselstromlasten, wie z. B. Widerstandsheizungen |
| AC-3 | Anlassen von Käfigläufermotoren und Ausschalten des Stromkreises während des Motorlaufs |
| AC-4 | Anlassen, Gegenstrombremsen, Tippbetrieb oder Reversieren von Käfigläufermotoren |
AC-4 ist anspruchsvoller als AC-3, da das Schütz hohe Motorströme ein- und ausschalten muss. Dasselbe Schütz kann daher unterschiedliche Betriebsstromnennwerte für verschiedene Kategorien aufweisen. Lesen Sie den vollständigen Leitfaden, Nutzungskategorien AC-1, AC-3 und AC-4 bevor Sie die Auswahl allein nach dem Stromwert treffen.
Normen und Schutzgrenzen
IEC 60947-4-1 deckt elektromechanische Schütze und Motorstarter ab, die für entsprechende Niederspannungsverteilungs-, Motor- und andere Laststromkreise vorgesehen sind. In Nordamerika können relevante industrielle Steuergeräte nach Normen wie UL 60947-4-1, bewertet werden, abhängig von der Produkt- und Montageanwendung.
Diese Normen bedeuten nicht, dass jedes Schütz einen prospektiven Kurzschluss sicher unterbrechen kann. Ein Schütz muss zusammen mit der Kurzschlussschutzeinrichtung, dem Überlastschutz, den Leitern und dem Gehäuse eingesetzt werden, die vom Hersteller, der geltenden Norm und den örtlichen elektrotechnischen Vorschriften gefordert werden. Die Produktzertifizierung muss für das exakte Modell überprüft werden – sie darf nicht aus der Produktkategorie abgeleitet werden.
Grundkonzept der Schützverdrahtung
Ein Schützkreis verfügt normalerweise über zwei getrennte Pfade:
- Hauptstromkreis: Einspeisung → Kurzschlussschutzeinrichtung → Schütz-Hauptkontakte → Überlastrelais (falls erforderlich) → Last
- Steuerstromkreis: Steuerspannungsversorgung → Stopp-/Sicherheits-/Überlastkontakte → Startbefehl oder Steuerung → Schützspule
Die Spulenanschlüsse A1 und A2 müssen mit der auf der Spule oder im Datenblatt angegebenen Spannung versorgt werden. Diese entspricht nicht automatisch der Spannung des Hauptstromkreises. Eine falsche Spulenspannung kann das Anziehen verhindern, zu Rattern führen, die Spule überhitzen oder das Gerät beschädigen.
Installation, Prüfung und Wartung müssen von qualifiziertem Personal unter Einhaltung der geltenden elektrischen Sicherheitsvorschriften durchgeführt werden.
Häufig Gestellte Fragen
Ist ein Magnetschütz dasselbe wie ein Schütz?
Ein Magnetschütz ist ein elektromechanisches Schütz, das über eine elektromagnetische Spule betätigt wird. Da dies die gebräuchlichste Bauform ist, werden die Begriffe “Magnetschütz” und “Schütz” oft synonym verwendet. Da es jedoch auch andere Schalttechnologien und manuell betätigte Geräte gibt, sollte die Produktbeschreibung dennoch geprüft werden.
Was ist der Unterschied zwischen einem Schütz und einem Relais?
Beide können eine elektromagnetische Spule verwenden, aber ein Schütz ist für das Schalten von Leistungslasten ausgelegt und verfügt über Funktionen, die für die damit verbundene Kontakt- und Lichtbogenbelastung geeignet sind. Ein Steuerrelais wird im Allgemeinen für Signal-, Trenn- und Logikschaltungen verwendet. Die Auswahl muss auf Basis der vom Hersteller angegebenen Lastnennwerte erfolgen, nicht allein aufgrund der Gerätebezeichnung.
Schützt ein Schütz einen Motor?
Nicht von alleine. Das Schütz schaltet den Motor. Eine abgestimmte Sicherung oder ein Leitungsschutzschalter bietet Kurzschlussschutz, und ein Überlastrelais oder eine andere Motorschutzeinrichtung übernimmt die erforderlichen Überlastfunktionen.
Warum hat ein Schütz A1- und A2-Anschlüsse?
A1 und A2 kennzeichnen die beiden Spulenanschlüsse bei vielen Schützen. Das Anlegen der spezifizierten Spulenspannung an diese Anschlüsse betätigt das Schütz. Spulenspannung, AC/DC-Typ, Polaritätsanforderungen und integrierte Entstörung müssen anhand der genauen Produktdokumentation überprüft werden.
Was bedeuten 13–14 und 21–22 auf einem Schütz?
Gemäß der gängigen IEC-Anschlusskennzeichnung bezeichnet 13–14 einen Schließer-Hilfskontakt und 21–22 einen Öffner-Hilfskontakt. Nicht jedes Gerät enthält beide, und der Schaltplan ist maßgeblich.
Kann ich ein Wechselstromschütz für Gleichstrom verwenden?
Nur wenn der Hersteller ausdrücklich eine geeignete DC-Lastnennleistung für die erforderliche Spannung, Stromstärke, Polarität und die Schaltkreisbedingungen angibt. Gleichstromlichtbögen sind schwieriger zu unterbrechen, da es keinen natürlichen Stromnulldurchgang gibt; daher kann eine AC-Lastnennleistung nicht direkt auf den DC-Betrieb übertragen werden.
Woran erkenne ich, ob ein Schütz defekt ist?
Zu den Symptomen können Anziehfehler, Rattern, ungewöhnliche Geräusche, Überhitzung, beschädigte Anschlüsse oder Kontakte gehören, die nicht korrekt öffnen oder schließen. Trennen Sie den Stromkreis und befolgen Sie ein geeignetes Diagnoseverfahren. Siehe den Leitfaden zur Schützprüfung und Fehlersuche am Schütz für separate Schritt-für-Schritt-Arbeitsabläufe.
Fazit
Ein Schütz ist das Leistungsschaltelement, das es ermöglicht, mit einem Steuersignal mit relativ geringer Leistung eine Last mit höherer Leistung zu schalten. Seine Spule bewegt die Haupt- und Hilfskontakte; die gewählte Gebrauchskategorie definiert die Art der Schaltaufgabe, die es ausführen kann.
Die zentrale Konstruktionsregel ist ebenso wichtig: ein Schütz steuert die Last, während koordinierte Leistungsschalter, Sicherungen und Überlastschutzgeräte den Schutz gewährleisten. Wählen Sie das Schütz anhand der tatsächlichen Last, der Gebrauchskategorie, der Spulenspeisung, der Betriebsart und der Koordinationsdaten des Herstellers aus – nicht allein anhand der Stromstärke.
Vergleichen Sie zur Produktbewertung die anwendungsspezifischen Nennwerte und Dokumentationen im VIOX AC-Schütz-Baureihe.