Schütz

Ein Schütz ist ein elektromagnetisch betätigter Schalter, der für große elektrische Ströme und Spannungen ausgelegt ist. Im Gegensatz zu einem Standard-Relais, das schwache Signalkreise steuert, schaltet ein Schütz die Hauptstromversorgung selbst und setzt Motoren, Heizer und andere schwere Maschinen in Betrieb oder außer Betrieb. Die Spule benötigt relativ wenig Spannung und Strom zum Betrieb, typischerweise 24 V oder 120 V, während die Kontakte selbst Hunderte von Ampere bei 480 V Drehstrom oder höher verkraften können.

Die Grundkonstruktion besteht aus einer Spule, die um einen Eisenkern gewickelt ist, aus Kontakten aus Silberlegierung oder ähnlichen Materialien und einer federbelasteten Ankerwelle, die sich bei Spannungsaufschaltung bewegt. Wenn Strom die Spule erreicht, zieht das Magnetfeld den Anker an, die Hauptkontakte kommen zusammen und schließen den Hochstromkreis. Wenn die Spule stromlos wird, drücken Federn die Kontakte auseinander und unterbrechen den Stromkreis. Die meisten Industrieschütze haben mehrere Kontaktsätze: normalerweise drei Hauptkontakte für Drehstrommotoren plus Hilfskontakte für Rückmeldung und Verriegelung.

Typen und Ausführungen

Schütze sind in mehreren Standardbaugröße erhältlich, wobei die Baugröße durch die maximale Strombelastbarkeit bestimmt wird. Ein Schütz der Größe 1 verkraftet normalerweise bis zu 27 A, Größe 3 90 A, Größe 5 200 A. Wendeschütze haben zwei Spulen und zwei Sätze von Hauptkontakten, die so angeordnet sind, dass nur ein Satz gleichzeitig geschlossen sein kann. Dies ermöglicht sicheres Umschalten der Motorrichtung. Vakuumschütze verwenden abgedichtete Vakuumkammern statt Luftspalten um die Kontakte herum, was Lichtbogenbildung verhindert und die Kontaktlebensdauer bei anspruchsvollen Anwendungen verlängert, allerdings zu höheren Kosten führt.

Schütze unterscheiden sich grundlegend von Motorstartern, die ein Schütz mit Überlastschutz in einem Gehäuse kombinieren. Ein reines Schütz bietet keinen Wärmeschutz; wenn ein Motor überhitzt oder blockiert, schaltet das Schütz nicht ab. In der Praxis werden Schütze hinter einem Motorstarter oder Soft-Starter angeordnet oder zusammen mit separaten Überlastrelais im selben Schrank verwendet. Schütze unterscheiden sich auch von Magnetventilen, die zwar das gleiche elektromagnetische Prinzip nutzen, aber Flüssigkeitsströme steuern statt Stromkreise.

Erosion der Kontakte durch Lichtbogenerosion ist der Hauptverschleißmechanismus in Schützen. Jedes Mal, wenn die Kontakte unter Last öffnen, bildet sich ein elektrischer Lichtbogen über dem Spalt und erodiert das Kontaktmaterial allmählich. Die Schaltfrequenz, die Stromstärke und die Art der Last bestimmen alle die Kontaktlebensdauer. Induktive Lasten wie Motoren erzeugen größere Lichtbögen als ohmsche Lasten und verkürzen die Kontaktlebensdauer. Bei Hochfrequenz-Schaltanwendungen können Halbleiterrelais oder Thyristor-Module Schütze ersetzen und beseitigen mechanischen Verschleiß vollständig.