Schütz vs. Leistungsschalter vs. Motorstarter

Abbildung 1. Schütze, Leistungsschalter und Motorstarter erfüllen unterschiedliche Steuerungs- und Schutzaufgaben.

Diese drei Geräte sind häufig in derselben Motorsteuerungsschalttafel zu finden, lösen jedoch unterschiedliche Probleme. Ein Schütz übernimmt im Normalbetrieb das häufige, ferngesteuerte oder automatische Schalten. Ein Leistungsschalter unterbricht abnorme Stromstärken innerhalb seines Nennbereichs. Ein Motorstarter kombiniert in der Regel einen Schütz mit einem Motorüberlastschutz. In vielen Motorsteuerungskreisen arbeiten sie zusammen, anstatt miteinander zu konkurrieren.

In diesem Leitfaden werden diese Funktionen verglichen, die Einsatzmöglichkeiten eines Motorstarters erläutert und die Projektinformationen aufgeführt, die vor der Auswahl eines industriellen Leistungsschalters erforderlich sind.

Kurzantwort: Steuerung vs. Schutz

Beginnen wir mit der Funktion. Ein Schütz schaltet eine Last als Reaktion auf ein Steuersignal wiederholt ein und aus. Ein Leistungsschalter unterbricht gemäß seiner Schutzauslegung einen abnormen Stromfluss. Ein Motorstarter kombiniert das Schalten mittels Schütz mit einem Überlastschutz und benötigt dennoch eine geeignete Kurzschlussschutzvorrichtung. Eine Bezeichnung ist kein sicherer Ersatz für eine andere.

Abbildung 2. Grundprinzip: Schütze dienen zur Steuerung, Leistungsschalter zum Schutz und Motorstarter verbinden die Schaltfunktion mit dem Überlastschutz des Motors.

Was ein Schütz macht

Ein Schütz ist ein elektrisch gesteuerter Schalter. Wenn die Spule mit der richtigen Steuerspannung beaufschlagt wird, verändert ihr Magnetmechanismus den Zustand der Hauptkontakte und leitet Strom zur Last. Wird das Steuersignal unterbrochen, kehren die Kontakte in ihren Normalzustand zurück.

Dadurch wird der Steuerkreis vom Lastkreis getrennt. Drucktaster, Zeitschaltuhren, Relais, speicherprogrammierbare Steuerungen und Gebäudeleitsysteme können eine wesentlich größere Last ansteuern, ohne diesen Laststrom selbst zu führen. Nach demselben Prinzip kommen Schütze in Motorstartern, Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren, Förderanlagen, Beleuchtungsanlagen und HLK-Anlagen zum Einsatz.

Die Stromstärke ist nur ein Aspekt bei der Auswahl eines Schützes. Der Konstrukteur muss außerdem die Lastart, die Betriebsspannung, die Nutzungskategorie, die erwartete Schaltfrequenz, die Spulenspannung, den Anlaufstrom, die Umgebungsbedingungen und die erforderliche elektrische Lebensdauer berücksichtigen. Ein für eine ohmsche Last geeignetes Gerät ist möglicherweise nicht für wiederholtes Anlaufen von Motoren mit derselben Stromstärke geeignet.

Ein einfacher Schütz ersetzt keinen Kurzschlussschutz. Manche Produkte werden als koordinierte Starter oder Baugruppen verkauft, die ein Überlastrelais oder einen elektronischen Schutz enthalten, doch diese zusätzlichen Funktionen sind Teil der Baugruppe oder des zusätzlichen Geräts. Sie sollten nicht allein aufgrund des Begriffs “Schütz” vorausgesetzt werden. Eine ausführlichere Erläuterung des Schaltmechanismus finden Sie unter Was ein Schütz ist und wie er funktioniert.

So funktioniert ein Leistungsschalter

Ein Leistungsschalter ist ein Schutzschaltgerät. Sein Typ und seine Auslöseeinheit bestimmen, ob er Überlaststrom, Kurzschlussstrom oder andere definierte Störzustände erkennt bzw. darauf reagiert, bevor er den Stromkreis innerhalb der angegebenen Nennwerte unterbricht.

Die Auswahl eines Leistungsschalters richtet sich nach der Anlage und nicht allein nach der Stromangabe. Der Planer muss Spannung, AC- oder DC-Anwendung, Nennstrom, Polzahl, verfügbaren Fehlerstrom, erforderliches Ausschaltvermögen, Auslösecharakteristik, die Koordination mit vor- und nachgeschalteten Geräten sowie die Einbaubedingungen bestätigen. Ein Leistungsschalter darf nicht allein anhand des Nennstroms freigegeben werden.

Kompaktleistungsschalter kommen in der industriellen Stromverteilung, im Leitungsschutz, im Schaltschrankbau sowie in ausgewählten Motorschutzanwendungen zum Einsatz. Thermomagnetische Modelle kombinieren in der Regel Überlast- und Kurzschlussschutz. Elektronische Auslöseeinheiten können zusätzliche einstellbare Schutzfunktionen bieten. In beiden Fällen hängt die genaue Leistungsfähigkeit von der gewählten Baureihe und dem gewählten Modell ab, nicht von der Produktkategorie als Ganzes.

Obwohl ein Leistungsschalter manuell betätigt werden kann, ist er aufgrund seiner Schutzfunktion nicht automatisch als Ersatz für ein Schütz geeignet. Häufiges Schalten im Betrieb kann andere Anforderungen stellen als gelegentliches manuelles Betätigen oder das Unterbrechen von Fehlerströmen. Verwenden Sie einen Leistungsschalter für routinemäßige Schaltvorgänge nur dann, wenn der Hersteller das Gerät ausdrücklich für diese Anwendung zugelassen hat. Die grundlegende Schutzfunktion können Sie nachlesen unter Wie ein Schutzschalter funktioniert.

Was ein Motorstarter umfasst

Ein Motorstarter ist eine Baugruppe und keine andere Bezeichnung für ein Schütz. Ein gängiger magnetischer Starter kombiniert ein Schütz zum Schalten des Motors mit einem Überlastrelais, das auf anhaltende Überlastzustände innerhalb seines Nennbereichs reagiert. Die Baugruppe kann außerdem ein Gehäuse, Bedientasten, Hilfskontakte oder anderes Zubehör umfassen.

Dies ist der praktische Unterschied hinter Suchanfragen wie „Motorstarter vs. Schütz“ und „Schütz vs. Starter“. Das Schütz ist eine Schlüsselkomponente im Starter. Der Starter ergänzt den Überlastschutz und unterstützende Steuerungsfunktionen, stellt aber nicht automatisch ein ausreichendes Kurzschlussausschaltvermögen bereit. Sofern eine ausgewählte Schutzbaugruppe diese Funktion nicht ausdrücklich bereitstellt und nachweist, benötigt der Stromkreis weiterhin einen abgestimmten Leistungsschalter oder eine Sicherung.

Der Begriff “Anlasser” bezieht sich häufig auf ein Automobilbauteil und sollte daher nicht mit einem industriellen Motorstarter verwechselt werden. In diesem Artikel bezeichnet der Begriff „Motorstarter“ ein elektrisches Gerät, das zum Starten, Stoppen und zum Schutz eines Industrie- oder Gewerbemotors dient.

Vergleich zwischen Schütz und Leistungsschalter

Unterschiedliche Aufgaben innerhalb desselben Schaltkreises

Ein Schütz beantwortet die Frage: „Wann soll die Last laufen?“ Ein Leistungsschalter beantwortet die Frage: „Was soll den Stromkreis öffnen, wenn der Strom den zulässigen Zustand überschreitet?“

Beide Geräte verfügen über Kontakte und können Strom unterbrechen, was den Vergleich einfacher erscheinen lässt, als er tatsächlich ist. Ihre Kontakte, Betätigungsmechanismen und Lichtbogenschutzsysteme sind für unterschiedliche Einsatzzwecke ausgelegt. Ein Schütz ist für das kommandierte Schalten optimiert; ein Leistungsschalter ist dafür ausgelegt und dimensioniert, bestimmte Fehlerzustände zu beseitigen.

Schaltfrequenz und Lebensdauer

Industrieanlagen können während einer Schicht mehrfach ein- und ausgeschaltet werden. Ein richtig ausgewählter Schütz ist für diesen wiederholten Betrieb ausgelegt, und seine Spule ermöglicht den praktischen Anschluss an Verriegelungen, Notsteuerungslogik, Zeitgeber, Sensoren und Automatisierungssysteme.

Ein Leistungsschalter schaltet normalerweise wesentlich seltener. Er führt dauerhaft Strom, reagiert auf Fehler und kann als Trennstelle dienen, wenn das gewählte Gerät für die Trennung geeignet ist. Die Produktdaten bestimmen die zulässige Anzahl und Art der Schaltvorgänge. Eine allgemeingültige Schaltspielzahl gibt es nicht; prüfen Sie die Herstellerangaben für das genaue Modell und den vorgesehenen Einsatz.

Fehlerstromunterbrechung und Ausschaltvermögen

Das Ausschaltvermögen kann einen Leistungsschalter ausschließen, selbst wenn sein Betriebsstrom korrekt erscheint. Das Gerät muss den zu erwartenden Fehlerstrom am Einbauort unter den geltenden Bemessungswerten und Bedingungen unterbrechen können. Übersteigt der verfügbare Fehlerstrom dieses Vermögen, macht ein passender Betriebsstrom die Anlage nicht sicher.

Das Schaltvermögen eines Schützes bei normaler Last ist kein Kurzschlussausschaltvermögen. Bei hohen Fehlerströmen kann es den Strom möglicherweise nicht sicher unterbrechen, seine Kontakte können verschweißen oder es kann schwer beschädigt werden. Deshalb benötigt der Stromkreis einen vorgeschalteten Kurzschlussschutz.

Steuersignale und Automatisierung

Die Schützspule verbindet das Steuersystem mit dem Leistungsstromkreis. Ein relativ kleines Steuersignal kann einen Motor oder eine andere Last ansteuern, während Hilfskontakte den Zustand melden oder die Verriegelung unterstützen.

Ausgewählte Leistungsschalter sind zudem mit Zubehör wie Shunt-Auslösern, Unterspannungsauslösern, Motorantrieben und Hilfskontakten kompatibel. Diese Optionen ermöglichen die Fernauslösung, -anzeige oder -betätigung, machen jedoch nicht jeden Leistungsschalter für den Einsatz mit hoher Schaltfrequenz geeignet. Überprüfen Sie die Kompatibilität des Zubehörs und die Betriebsart für das jeweilige Modell.

Der Überlastschutz ist eine eigenständige Konstruktionsfrage

Kurzschlussschutz und Motorüberlastschutz dienen der Abwehr unterschiedlicher Ereignisse. Ein Kurzschluss kann sehr hohe Ströme erzeugen, die schnell unterbrochen werden müssen. Eine Motorüberlastung ist zwar von geringerer Stärke, kann aber lange genug andauern, um den Motor zu überhitzen. Beides als ein und dieselbe Auswahlfrage zu behandeln, führt zu einer Schutzlücke.

Einige Motorschutzschalter kombinieren Kurzschlussschutz mit einstellbarem Überlastschutz. Eine weitere gängige Konfiguration besteht aus einem Leistungsschalter oder einer Sicherung für den Kurzschlussschutz, einem Schütz zum Schalten und einem Überlastrelais für den Motorüberlastschutz. Die Wahl zwischen diesen Varianten richtet sich nach dem Motor, der Startart, der Versorgung, den Steuerungsanforderungen, den Koordinationsdaten und den örtlichen Vorschriften.

Warum Motorstromkreise oft beides benötigen

Ein üblicher Steuerungsablauf für den Motor ordnet die Funktionen in folgender Reihenfolge zu:

Stromversorgung → Leistungsschalter oder Sicherung → Schütz → Überlastschutz (falls erforderlich) → Motor

Jedes Element hat eine bestimmte Aufgabe:

• Die vorgeschaltete Schutzeinrichtung unterbricht den Kurzschlussstrom und erfüllt die konstruktionsbedingt vorgegebenen Überstromfunktionen.
• Das Schütz startet und stoppt den Motor als Reaktion auf Steuerbefehle.
• Ein Überlastrelais oder eine spezielle Motorschutzfunktion reagiert auf anhaltende Überlastung, Rotorblockierung, Phasenausfall oder andere Zustände im Rahmen der angegebenen Leistungsfähigkeit.
• Die gesamte Kombination muss hinsichtlich der Abstimmung, des verfügbaren Fehlerstroms, der Lastcharakteristik und der geltenden regionalen Anforderungen überprüft werden.

Abbildung 3. In einem typischen Motorsteuerungskreis werden Kurzschlussschutz, Schaltung und Überlastschutz als separate, aufeinander abgestimmte Funktionen zugewiesen.

Die Motorschutz-Unterlagen von Schneider Electric beschreiben thermomagnetische Motorschutzschalter, die Kurzschluss- und Überlastschutz bieten, und zeigen außerdem Systeme, bei denen ein magnetischer Leistungsschalter oder eine Sicherung mit einem separaten Überlastrelais kombiniert wird. Auch die Anwendungshinweise von ABB behandeln schützgesteuerte und leistungsschaltergesteuerte Motoren als unterschiedliche Schutzanordnungen. Die Auswahl einer Komponente ersetzt nicht die Zuordnung aller erforderlichen Steuerungs- und Schutzfunktionen.

Informationen zur zugehörigen Produktarchitektur finden Sie unter Motorschutzschalter Kategorie. Die endgültige Auslegung und Überprüfung sollte von qualifiziertem Personal durchgeführt werden. Dieser Artikel enthält keine Anweisungen zu Prüfungen unter Spannung, zur Überbrückung oder zur Verkabelung vor Ort.

Welches Gerät benötigen Sie?

Abbildung 4. Wählen Sie die Gerätekategorie entsprechend dem Auftrag aus und überprüfen Sie anschließend das genaue Modell anhand der System-, Last-, Fehler- und Koordinationsdaten.

Ermitteln Sie anhand der Tabelle, welcher Gerätetyp in den Stromkreis gehört. Verwenden Sie sie nicht zur Auswahl eines konkreten Modells. Dafür sind weiterhin die Projektdaten und die Koordinationsangaben des Herstellers erforderlich.

So legen Sie die Seite des Leistungsschalters fest

Bevor Sie eine Empfehlung oder ein Angebot für einen MCCB anfordern, halten Sie bitte folgende Angaben bereit:

1. Wechselstrom- oder Gleichstromsystem und Nennspannung.
2. Lastart, Betriebsstrom und zu erwartende Anlaufbedingungen.
3. Erforderliche Anzahl der Pole und relevante Informationen zum Erdungssystem.
4. Am Anschlusspunkt verfügbarer Fehlerstrom oder erforderliches Ausschaltvermögen.
5. Erforderliche Schutzcharakteristiken bei Überlast und Kurzschluss.
6. Anforderungen an die vor- und nachgelagerte Koordination oder Selektivität.
7. Aufstellungsumgebung, Gehäusebedingungen und Betriebsfrequenz.
8. Menge, Zielmarkt und erforderliche technische Unterlagen.

Abbildung 5. Für ein Angebot für einen MCCB sind vollständige Angaben zu System, Last, Fehler, Schutz und Projekt erforderlich – nicht nur die Nennstromstärke.

Fordern Sie einen MCCB nicht allein anhand des Nennstroms an. Mit den vollständigen Eingabedaten kann der Lieferant thermomagnetische, elektronische, einstellbare und für Gleichstrom ausgelegte Optionen vergleichen, ohne die Leistungsfähigkeit eines einzelnen Modells auf eine ganze Produktfamilie zu übertragen. Wenn wichtige Projektdaten noch fehlen, ist eine Modellempfehlung noch nicht möglich.

OOHMAGE bietet verschiedene MCCB-Baureihen für den industriellen Vertrieb und die projektbezogene Auswahl an. Sehen Sie sich die Baureihe der Kompaktleistungsschalter und gleichen Sie vor der Bestellung die veröffentlichten Kennwerte des genauen Modells mit dem Projekt ab. Gehen Sie nicht davon aus, dass eine Baureihe passt, nur weil ihr Strombereich ähnlich erscheint.

Häufige Fehler

Einsatz eines Schützes als Kurzschlussschutz

Ein Schütz kann eine Last im Normalbetrieb trennen, verfügt jedoch nicht über die für einen Leistungsschalter erforderliche Fehlerunterbrechungsleistung. Die Stromkreise müssen daher weiterhin mit einer geeigneten Schutzeinrichtung ausgestattet sein.

Einsatz eines Leistungsschalters für häufiges automatisches Umschalten

Wird ein Leistungsschalter wie ein Schütz für häufiges Schalten eingesetzt, kann die für das Gerät vorgesehene Beanspruchung überschritten werden. Prüfen Sie eine ausdrückliche Schaltbemessung oder verwenden Sie ein Schütz, das für den erforderlichen Betriebszyklus ausgelegt ist.

Verwechslung von Überlast- und Kurzschlussschutz

Sowohl bei Überlast- als auch bei Kurzschlussbedingungen kommt es zu übermäßigem Stromfluss, doch unterscheiden sich diese hinsichtlich ihrer Stärke, Dauer und der erforderlichen Reaktion. Ein Motor benötigt möglicherweise zusätzlich zum vorgeschalteten Kurzschlussschutz einen Überlastschutz.

Auswahl ausschließlich nach Nennstrom

Der Nennstrom ist nur der Ausgangspunkt. Spannung, Eignung für Wechsel- oder Gleichstrom, Lastart, verfügbarer Fehlerstrom, Ausschaltvermögen, Polzahl, Auslöseverhalten und Umgebungsbedingungen können die Auswahl jeweils verändern.

Annahme, dass Wechsel- und Gleichstrom-Nennwerte austauschbar sind

Eine Gleichstromunterbrechung stellt andere Anforderungen an die Lichtbogenkontrolle. Verwenden Sie ein Modell mit veröffentlichten Nennwerten für die tatsächliche Gleichspannung und die Polanordnung. Übertragen Sie keine Wechselstrom-Nennwerte auf der Grundlage von Annahmen.

Koordination ignorieren

Leistungsschalter, Schütz und Überlastrelais müssen als ein System zusammenwirken. Prüfen Sie die Koordinationsdaten des Herstellers und die örtlichen Anforderungen; übereinstimmende Stromangaben auf den Typenschildern belegen nicht, dass die Kombination geeignet ist.

Häufig gestellte Fragen

Kann ein Schütz einen Leistungsschalter ersetzen?

Nein. Ein einfacher Schütz steuert eine Last im Normalbetrieb; er ist kein Ersatz für einen Leistungsschalter oder eine Sicherung, die zur Unterbrechung von Kurzschlussströmen ausgelegt sind. Jeder Stromkreis, in dem ein Schütz zum Einsatz kommt, benötigt weiterhin einen geeigneten vorgeschalteten Schutz.

Kann ein Leistungsschalter ein Schütz ersetzen?

In der Regel nicht, wenn die Last häufiges, ferngesteuertes oder automatisches Schalten erfordert. Ein Leistungsschalter kann zwar manuelle Bedienung, Fernsteuerungszubehör oder festgelegte Schaltvorgänge unterstützen, doch müssen das jeweilige Gerät und die jeweilige Anwendung für diesen Einsatzzweck ausgelegt sein.

Warum wird ein Überlastrelais zusammen mit einem Schütz verwendet?

Das Schütz schaltet den Motor ein und aus. Das Überlastrelais überwacht anhaltende Strombedingungen, die zu einer Überhitzung führen könnten, und unterbricht bei Bedarf den Steuerkreis. Der Kurzschlussschutz bleibt Aufgabe eines geeigneten Leistungsschalters oder einer geeigneten Sicherung, es sei denn, ein koordiniertes Gerät erfüllt beide Funktionen.

Benötigen alle Motorstromkreise beide Bauteile?

Es gibt keine einheitliche Schaltungslösung, die für alle Motorstromkreise geeignet ist. Die erforderlichen Komponenten hängen von der Motorleistung, der Anlaufart, der Versorgungsspannung, den Steuerungsanforderungen, dem Schutzkonzept, den Koordinationsdaten und den örtlichen Vorschriften ab. In vielen automatisierten Motorstromkreisen kommen sowohl ein Schütz als auch eine Schutzvorrichtung zum Einsatz, da das Schalten und der Fehlerstromschutz weiterhin getrennte Aufgaben sind.

Welche Informationen werden für ein Angebot für einen MCCB benötigt?

Geben Sie Systemspannung, AC- oder DC-Anwendung, Nennstrom, Polzahl, erforderliches Ausschaltvermögen, Schutzverfahren, Last oder Anwendung, Stückzahl, Einbaubedingungen und Zielmarkt an. Wählen Sie das Modell erst aus, nachdem Sie die veröffentlichten Daten der vorgeschlagenen MCCB-Baureihe geprüft haben.

Fazit

Ein Schütz steuert den Normalbetrieb. Ein Leistungsschalter schützt vor definierten abnormen Stromzuständen. Auch wenn sie in einem Schaltschrank ähnlich aussehen, sind ihre Nennwerte und Funktionen nicht austauschbar. In vielen Motorstromkreisen werden daher ein Leistungsschalter oder eine Sicherung zum Fehlerstromschutz, ein Schütz zur Start-Stopp-Steuerung und, falls erforderlich, ein Überlastrelais oder eine spezielle Motorschutzfunktion eingesetzt.

Ordnen Sie zuerst jede Funktion zu und wählen Sie danach Geräte anhand verifizierter Projektparameter aus. Für die Leistungsschalterseite eines Industrieschaltschranks übermitteln Sie Spannung, Strom, Polzahl, erforderliches Ausschaltvermögen, Anwendung, Stückzahl und Zielmarkt über die OOHMAGE-Kontaktseite. Falls eine OOHMAGE-Serie geeignet ist, sollte die Antwort begründen, warum dies der Fall ist, und auf die verfügbare technische Dokumentation verweisen. Falls keine Serie geeignet ist, sollte die Wahl nicht erzwungen werden.

Technische Hinweise

• Motorschutzschalter von Schneider Electric
• Grundlegendes Motorschutzkonzept von Schneider Electric
• ABB – Motorschutz und -steuerung
• Anwendungsleitfaden zu ABB-Leistungsschaltern für den Motorschutz