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Stern-Dreieck-Schaltung einfach erklärt

Eine Stern-Dreieck-Schaltung wird in der Elektrotechnik genutzt, um den Einschaltstrom bei größeren Motoren herabzusetzen. Dank der Sternschaltung werden beim Einschalten lediglich noch 30 Prozent des Stroms benötigt. Nach der Anlaufphase erfolgt eine Umschaltung auf die Dreieckschaltung und der Motor entfaltet seine volle Leistungsfähigkeit. Wo Stern-Dreieck-Schalter eingesetzt werden und wie sie funktionieren, erfahren Sie in unserem Ratgeber.


Wo werden Stern-Dreieck-Schalter eingesetzt?

Eine Stern-Dreieckschaltung wird bei leistungsstarken elektrisch betriebenen Motoren genutzt, um hohe Ströme beim Einschalten zu begrenzen.

Ist der fließende Strom zu hoch, kann es zu Spannungseinbrüchen im lokalen Netz oder zum Auslösen von Sicherungen kommen.

Um diesem Problem zu begegnen, ist der Stern-Dreieck-Anlauf eine valide Methode.

Die zweistufige Schaltung reduziert den Anlaufstrom des Motors auf 30 Prozent. Beeinträchtigungen der Stromversorgung lassen sich damit effektiv umgehen.

Stern-Dreieck-Schalter mit 63 A Schaltstrom.


Wie funktioniert eine Stern-Dreieck-Schaltung?

Verdrahtungsplan einer Stern-/Dreieck-Schaltung.

Eine Stern-Dreieck-Schaltung eignet sich für größere Drehstrommotoren.

Im ersten Schritt erfolgt der Anlauf des elektrisch betriebenen Motors mit einer Sternschaltung: Dabei liegen an den Wicklungen des Motors 230 Volt an, während die Leiterspannung 400 Volt beträgt.

Da an den Wicklungen eine geringere Spannung anliegt, fallen auch die Drehzahlen des Motors und der Anlaufstrom entsprechend niedriger aus. Nachdem der Motor angelaufen ist, wird von Stern auf Dreieck gewechselt.

Durch die Dreieckschaltung liegen an den Wicklungen nun 400 Volt an, die Leiterspannung beträgt ebenfalls 400 Volt. Eine vollständige Belastung des Drehstrommotors ist jetzt möglich.

Die Stern-Dreieck-Schaltung lässt sich dabei entweder mit einem Schalter oder mit einer Schützschaltung realisieren. Für die Schützschaltung werden zwei Schütze benötigt, die elektrisch gegeneinander verriegelt sind, wobei die Steuerung über ein Zeitrelais erfolgt.


Voraussetzungen für den Einsatz einer Stern-Dreieck-Schaltung

Damit eine Stern-Dreieck-Schaltung genutzt werden kann, sind einige Voraussetzungen zu erfüllen:Das Umschalten von Stern- auf Dreieckschaltung darf erst erfolgen, wenn der Motor mindestens 75 Prozent seiner Nenndrehzahl erreicht hat.

Erfolgt die Umschaltung auf die volle Drehzahl zu früh, kann ein starker Stromstoß die Folge sein, was wiederum zum Auslösen von Sicherungen führt.

Das Drehmoment, das der Motor im Stern-Dreieck-Betrieb erzeugt, muss hoch genug sein, damit der Elektromotor auch die Nenndrehzahl erreicht.

Bei Pumpen ist das zum Beispiel in der Regel der Fall, bei Drehstrommotoren, die eine größere Maschine antreiben, kann dagegen das während der Sternschaltung anliegende Drehmoment zu gering sein.

Die Wicklungsanschlüsse des Motors dürfen nicht intern verbunden sein, sondern müssen einzeln nach außen geführt werden.

Zudem müssen die Wicklungen des Motors der Spannung von zwei Außenleitern standhalten können.

Einschalterkontakt (1), Motor in Sternschaltung (2), Motor in Dreiecksschaltung (3).


Unterschiede zwischen Gleichstrom- und Wechselstrommotor

Ein Gleichstrommotor ist relativ einfach aufgebaut: Er besteht aus einem Stator und einem Rotor. Ein sogenannter Kommutator ändert die Polarität des Gleichstroms bei jeder halben Umdrehung und erzeugt so ein wechselndes Magnetfeld, das schließlich den Rotor antreibt.

Gleichstrommotoren haben den Vorteil, dass zur Steuerung keine komplexe Elektronik notwendig ist. Dem gegenüber steht der überschaubare Wirkungsgrad von lediglich 30 bis 40 Prozent. Der Aufbau eines Drehstrommotors ist deutlich komplexer: In seinem Inneren befinden sich drei Spulen, die sternförmig angeordnet sind. Um einen passenden Drehstrom aus den Steuerdaten zu erzeugen, wird eine aufwendige und teure Elektronik benötigt. Während der Anschaffungspreis im Vergleich zu einem Gleichstrommotor als nachteilig bewertet werden kann, fällt der Wirkungsgrad mit bis zu 90 Prozent erheblich höher aus.


Was muss ich beim Kauf eines Stern-Dreieck-Schalters beachten?

Beachten Sie beim Kauf eines Stern-Dreieck-Schalters die Schutzart.

In sauberen Umgebungen ist gewöhnlich bereits ein Schalter mit IP20- oder IP40-Zertifizierung ausreichend.

Ist der Schalter aber verstärkt einer starken Staubbelastung oder Flüssigkeiten wie Schmiermittel und Wasser ausgesetzt, sollte es wenigstens IP65 sein.

Unser Praxistipp: Nach Erreichen der Nenndrehzahl zur Dreieck-Schaltung wechseln!

Ist der Elektromotor mit der Sternschaltung hochgefahren und die Nenndrehzahl erreicht, muss auf die Dreieckschaltung umgeschaltet werden. Häufig erfolgt die Umschaltung automatisch. Wird allerdings ein manueller Schalter verwendet, sollte Sie diesen beim Erreichen der Nenndrehzahl auch unbedingt betätigen. Eine Belastung des Motors ohne vorheriges Umschalten auf Dreieck kann ansonsten zu einem irreparablen Schaden am Motor führen!


FAQ – häufig gestellte Fragen zur Stern-Dreieck-Schaltung

Ab welcher Motor-Leistung sollte ich einen Sterndreieckschalter verwenden?

Motoren bis 4 kW können mittels einer Direktschaltung angeschlossen werden. Bei allen Motoren, deren Leistung oberhalb von 4 kW liegt, sollte dagegen der
Stern-Dreieck-Schaltung der Vorzug gegeben werden. 
 

Welche alternativen Anlassverfahren gibt es für Elektromotoren?

Neben dem Umschalten zwischen Sternschaltung und Dreieckschaltung gibt es noch andere Verfahren, den beim Anlauf des Motors benötigten Strom zu verkleinern. So kann etwa der Widerstand durch in Reihe zur Wicklung geschaltete Anlasswiderstände erhöht werden. Eine weitere Möglichkeit den Anlaufstrom zu begrenzen, ist der Einsatz von Sanftanlaufgeräten.


Was versteht man unter einer Direktschaltung?

Bei einem Motor, der über eine Direktschaltung mit Strom versorgt wird, sind alle drei Anschlüsse der Motorenwicklungen in einer Dreieckschaltung geschaltet. Das bedeutet, dass am Motor direkt die volle Netzspannung zur Verfügung steht. Damit einhergehend liegt das komplette Drehmoment unverzüglich an. Die Direktschaltung hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Betriebsdrehzahl schneller zur Verfügung steht, als es bei einer Stern-Dreieck-Schaltung der Fall ist.

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