Wissenswertes zu Leistungsschaltern

Leistungsschalter sind mechanische Schutzschalter in der Elektrotechnik, die Überlast und Kurzschlüsse kompensieren, um Schäden an nachgelagerten elektronischen Komponenten zu verhindern. Sie werden sowohl zum Führen des Betriebsstroms als auch als separate Schutzschalter mit Sicherungstrennfunktion installiert.

Leistungsschalter können Fehlströme lenken oder alternativ den Strom ganz abschalten. Der Abschaltvorgang kann mithilfe von Leistungsschutzschaltern präzise zeitverzögert zum Auslöseereignis realisiert werden. Das macht sie für Anwendungen interessant, bei denen eine abrupte Unterbrechung unerwünscht ist, zum Beispiel in der industriellen Anlagentechnik.

Durch ihr schnelles und sauberes Abschaltverhalten inklusive Lichtbogenlöschung kommen Leistungsschalter auch im Starkstrombereich häufig zum Einsatz.

Wie funktioniert ein Leistungsschalter?

Suchtipp: In unserem Shop gibt es sowohl anschlussfertige Leistungsschalter als auch einzelne Komponenten und Module für die Zusammenstellung eigens angepasster Leistungsschutzschalter. Im Filter Kategorie können Sie aus einer Vielzahl von Produktgruppen wählen, darunter beispielsweise Adapter, Anschlusszubehör, Auslöser, Schütze, Steuereinheiten und Trennerbausteine.

Wie ist ein Leistungsschalter aufgebaut?

Leistungsschalter vereinen mehrere elektronische Funktionsblöcke in einem Bauteil. Die wichtigsten Bestandteile eines Leistungsschalters sind ein Überstromauslöser und ein Kurzschlussauslöser, eine Auslösemechanik (Schaltschloss), ein Hauptkontaktsystem und eventuelle Hilfsschalter.

Im Schalter wird der Überstromschutz meist thermisch realisiert, löst also aus, wenn der durchfließende Strom den Schalter auf ein bestimmtes Temperaturniveau erwärmt. Beim Kurzschlussauslöser sorgen elektromagnetische Bauteile für die Aktivierung der Auslösemechanik des gesamten Leistungsschutzschalters. Die Auslösemechanik ist ein Schaltschloss mit mechanischer Brücke zum Haupt- oder Hilfskontaktsystem.

Kompakt-Leistungsschalter mit manuellem Bedienhebel

  

 

Auslöser-Bauteil für Leistungsschalter

Wie funktioniert ein Leistungsschalter in der Praxis?

Beim Auslösen eines Leistungsschutzschalters werden durch elektrotechnische Schaltvorgänge je nach Anwendung verschiedene praktische Reaktionen auf das Auslöseereignis veranlasst. Dies geschieht sowohl im Hauptkontaktsystem als auch über die Hilfskontakte.

 

Unser Praxistipp

Leistungsschalter ohne Hilfsschaltkontakte dienen im Leitungsschutz oft als einfache Trennschalter ohne erweiterte Steuerungsoptionen.

Das Hauptkontaktsystem verbindet die Stromquelle vor dem Leistungsschalter mit den nachgelagerten Verbrauchern hinter dem Leistungssschalter, die durch ihn geschützt werden sollen. Im Hauptkontaktsystem kann der Leistungsschalter den Betriebsstrom führen, aber auch Fehlströme über definierte Zeitspannen halten oder den Stromfluss unterbrechen. Als Schalter kann der gesamte Leistungsschalter als Öffner, Schließer oder Wechsler fungieren, wobei die thermischen, elektrischen und sonstigen Vorgaben zur Einleitung der Schaltvorgänge bei höherwertig-komplexen Leistungsschaltern flexibel einstellbar sind.

Eventuelle Hilfsschalter steuern entweder das Auslöseverhalten des Leistungsschalters oder sind für den Anschluss weiterer Sicherungssysteme vorgesehen. Je nach konkretem Schaltermodell sind die Hilfskontakte als Schalter mit Öffner, Schließer oder Wechsler oder mit anderen eindeutigen elektrischen Verhaltensmustern ausgeführt.

Praktische Beispiele für Hilfsschaltungen:

Über das Hilfsschaltersystem eines Leitungsschalters kann eine automatische Not-Aus-Funktion generiert werden. Wenn nicht originär im Hauptstromkreis, aber im praktischen Umfeld der elektronischen Schaltanlagen ein Störereignis auftritt, kann so der Betriebsstrom unterbrochen werden. Als konkretes Beispiel könnte der Leistungsschutzschalter ein Schneidwerkzeug in den Stand-By-Modus oder komplett außer Betrieb setzen, wenn eine Tür zum Betriebsraum unerwartet geöffnet wird. Durch eine vorgelagerte elektrische Türsicherung im Steuerschaltkreis kann dies an den Hilfskontakt des Leistungsschalters übermittelt werden.

Häufig aktivieren die Hilfskontakte von Leistungsschutzschaltern über den Steuerstromkreis auch den Laststrom für nachgelagerte Sicherungstechnik wie beispielsweise akustische Alarmanlagen oder Schutzgasemitter. In diesem Fall ist der Leistungsschalter als Koordinator der Meldekette installiert und löst diese aus, wenn ein Ereignis mit bestimmten Parametern eintritt.

Auch automatische Rückstellverhalten können über die Hilfskontakte gesteuert werden.

Wofür werden Leistungsschalter verwendet?

Leistungsschalter werden für folgende Funktionen eingesetzt:

Schutz von Leitungen, Motoren, Anlagen
betriebsmäßiges Schalten und Fernschalten
Schutz vor Kurzschluss
Trennen
Signalisation des Betriebszustandes und Auslösemeldung an andere Sicherungseinrichtungen
eventuelle Abschließfunktionen (de-)aktvieren, um Bediener zu schützen

Schutzgehäuse für Leistungsschalter

Wie funktioniert die elektronische Sicherung durch Leistungsschalter?

Leistungsschalter reagieren als Sicherung schneller und effizienter als einfache Trenner, da sie den Lichtbogen bei Kurzschlüssen zwischen den Polen soeben getrennter Leitungen mit verschiedenen Techniken löschen können. Dadurch wird der Stromfluss tatsächlich umgehend unterbrochen. Meist wird der Lichtbogen durch De-Ionisierung in einer Funkenlöschkammer des Leistungsschalters neutralisiert.

Leistungsschutzschalter nutzen grundlegend zwei Funktionsweisen:

Nullpunktlöschende Leistungsschalter für Wechselstromanwendungen verhindern das erneute Zünden des Lichtbogens nach dem Nulldurchgang. Sie können mit hohe Durchlasswerten betrieben werden, da sie sofort bei jedem Nulldurchgang reaktionsfähig sind. Manchmal sind zeitverzögerte Kurzschlussauslöser in solche Leistungsschalter integriert, die in komplexen Schaltprozessen zum kontrollierten Herauf- und Herunterfahren von Anlagen und -teilen genutzt werden.  

Strombegrenzende Leistungsschalter regulieren den Stromfluss für alle nachfolgenden elektronischen Bauteile. Sie dienen dem Leitungsschutz und kompensieren Fehlströme entweder durch Neutralisierung in der Funkenlöschkammer, durch kontrollierte Modulation vor der Weiterleitung oder durch Trennen des Stromkreises. Dadurch werden Schäden durch Überströme und Kurzschlüsse verhindert.

Fragen und Antworten

Was sind gekapselte und nicht gekapselte Leistungsschalter?

Gekapselte Schalter sind gegen ihre Umwelt in einem System aus Gehäusen und Einfassungen abgeschirmt. Dadurch können zur Lichtbogenlöschung in gekapselten Leistungsschaltern Schutzgase und andere Prozesse genutzt werden, die unter normaler Umgebungsluft nicht funktionieren würden. Nicht gekapselte Leistungsschalter nutzen meist Umgebungsluft als Löschmedium, allerdings kann auch durch Ausschlagen/mechanisches Ersticken und andere Prozesse der Lichtbogen gestoppt werden.

Was ist der Unterschied zwischen Leistungsschalter und Leitungsschalter?

Der Unterschied zwischen Leistungsschalter und Leitungsschalter ist bedeutend größer als ein kleines ‚s‘ in der Schreibvariante! Beim Schutz von Leitungen zur Energieverteilung kommen Leitungsschutzschalter zum Einsatz, kurz LS-Schalter, die gegen Überstrom und Kurzschluss sichern, indem sie den Strom automatisch abschalten. Allerdings sind Leitungsschutzschalter Sicherungen, die sich nicht automatisch zurückstellen. Jeder kennt den Gang zum heimischen Sicherungskasten, wenn die Sicherung eines Leitungsschutzschalters nach einem Auslöseereignis manuell zurückgestellt werden muss. Einfache, nicht einstellbare Niederspannungs-Leistungsschalter werden gern als Leitungsschutzschalter eingesetzt. Der Großteil der Leistungsschutzschalter verfügt aber über ein weit komplexeres Funktionsspektrum als einfaches Abschalten mit manueller Rückstellnotwendigkeit.

Leitungsschutzschalter

Welchen Vorteil bringt der Einsatz von Leistungsschutzschaltern in der Anlagentechnik?

Leistungsschalter verringern den Planungsaufwand, weil sie mit hohem Schaltvermögen in Fehlersituationen schnell reagieren und dadurch einige Netzberechnungen über den Bemessungsstrom diverser verwendeter Bauteile erübrigen sowie die Kurzschlusskoordination vereinfachen. Leistungsschalter werden sowohl zentral als auch dezentral und miteinander gekoppelt eingesetzt. Strombegrenzende Leistungsschalter ermöglichen den Einbau von kostengünstigeren, aber empfindlicheren elektronischen Komponenten in den dahinter geschützten Schaltkreis.

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