Elektrische Schütze: Nennwerte, Spulenkreise und Leitfaden zur Relaisauswahl

Ein 15-kW-Drehstrommotor an einer 400-V-Stromversorgung verbraucht etwa 30 A. In seinem Starter befinden sich zwei Geräte mit zwei getrennten Aufgaben. Das Schütz schaltet den Motorstrom ein und aus. Das Überlastrelais schützt den Motor. Wenn diese Unterteilung klar bleibt, lässt sich die meiste Verwirrung rund um elektrische Schütze beseitigen. Ein Schütz ist ein Lastschaltgerät, kein Schutzgerät, und es ist so konstruiert, dass es überprüft und ausgetauscht werden kann, wenn seine Kontakte abgenutzt sind. Spulenspannung, Gebrauchskategorie, Hilfskontakte und Montage ergeben sich aus dieser einen Idee.

Was ein elektrischer Schütz tatsächlich tut

Ein elektrischer Schütz ist ein elektromagnetisch betätigter Schalter, der zum wiederholten Schließen und Unterbrechen eines Stromkreises unter Last dient. Der durch die Spule fließende Strom zieht einen Anker an, die Hauptkontakte schließen und ein oder mehrere Hilfskontakte ändern gleichzeitig ihren Zustand. Durch Wegnahme des Spulenstroms wird der Anker durch eine Feder zurückgezogen und die Hauptkontakte geöffnet.

Der Lichtbogen, der sich beim Öffnen eines belasteten Stromkreises bildet, würde ein einfaches Kontaktpaar innerhalb weniger tausend Betätigungen zerstören. Daher verfügen Schütze in voller Größe über Lichtbogenkammern oder Verteilerplatten. Diese dehnen, kühlen und teilen den Lichtbogen, bis er nicht mehr erneut zünden kann.

In der Praxis spielen drei Grenzen eine Rolle. Ein Schütz bietet keinen Überlastschutz und wird daher immer mit einem thermischen oder elektronischen Überlastrelais kombiniert. Da es sich nicht um einen Trennschalter handelt, kann er nicht als Trennstelle für Wartungsarbeiten dienen. Und seine Nennleistung ist keine einzelne Zahl: Derselbe Rahmen führt unterschiedliche Ströme für ohmsche Lasten, für Motoren, die während des Betriebs geschaltet werden, und für Motoren, die während der Tipp- oder Rückwärtsfahrt geschaltet werden.

Schütz oder Relais: Wo sich die Leitung tatsächlich befindet

Bei beiden Geräten handelt es sich um elektromagnetisch betätigte Schalter, und beide befinden sich in denselben Gehäusen, weshalb es zu einer Verwechslung der Begriffe kommt. Die entscheidenden Unterschiede sind der Strompegel, die Lichtbogensteuerung und die Einschaltdauer.

Unterhalb von etwa 20 A hängt die Entscheidung in der Regel eher von der Einschaltdauer und der Art der Last als von der Größe ab. Ein Hochstromrelais wie die CY T90-Serie mit einer Nennleistung von 30 A oder 40 A in SPDT-Anordnung kann ein kleines Schütz bei ohmschen oder leicht induktiven Lasten ersetzen und die Schalttafelfläche klein halten. Wenn es sich bei der Last um einen Motor handelt, verdient die Lichtbogenkammer in einem Schütz immer noch ihren Platz.

CYT90 T90 Hochleistungs-SPDT-Relais für kompaktes Lastschalten Kompaktes Hochleistungs-SPDT-Relais zum Schalten von 20 A/30 A, nützlich, wenn ohmsche oder leicht induktive Lasten eine kleine Schalttafelfläche erfordern. Produkt anzeigen →

Nutzungskategorien entscheiden über die Nutzungsdauer

Der auf dem Typenschild eines Schützes aufgedruckte große Strom ist normalerweise der thermische Strom, also der Wert, den das Gerät ohne Überhitzung übertragen kann. Es ist nicht der Strom, den die Kontakte über Jahre hinweg immer wieder wechseln können. Diese Zahl stammt aus der Nutzungskategorie.

Daraus ergeben sich zwei Konsequenzen. Vergleichen Sie zunächst immer Gleiches mit Gleichem: Ein 18-A-AC-3-Gerät ist kein 18-A-AC-4-Gerät, und Datenblätter zeigen diese Reduzierung direkt. Zweitens verschieben Umgebungstemperatur und Gehäusegröße den nutzbaren Strom. Ein Schütz, das für 60 Grad Celsius in freier Luft ausgelegt ist, verliert in einem geschlossenen Schrank an Kapazität. Daher sollten die Leistungsminderungskurven vor der Bestellung gelesen werden.

Spulenschaltungen: Schnittstellenrelais und Module übernehmen das Schalten

Schütze werden normalerweise von einer SPS gesteuert, und hier treten Probleme im Spulenkreis auf. Ein Transistorausgang mit einer Nennleistung von 0,5 A bei 24 VDC kann keine 230-V-Spule antreiben, die im versiegelten Zustand mehrere VA und im Moment des Anziehens noch viel mehr verbraucht. Die übliche Antwort ist eine Schnittstellenschicht: Der SPS-Ausgang treibt ein kleines Relais an, und dieser Relaiskontakt schaltet die Schützspule.

Ein auf einer Schiene montiertes Modul mit einer 24-V-DC-Spule und Umschaltkontakten wie die MCYF1-Serie führt diese Umwandlung in einem einzigen DIN-Schienensteckplatz durch und sorgt für eine saubere Verkabelung, wenn ein Schaltschrank zwanzig oder dreißig Starter enthält.

MCYF1 DIN-Schienen-Relaismodul mit magnetischen Verriegelungsrelais Auf der DIN-Schiene montiertes Modul mit magnetischen Verriegelungsrelais, das mehrkanalige 10- bis 16-A-Schaltung für aufgeräumte Industrieschalttafeln mit geringer statischer Leistung bietet. Produkt anzeigen →

Ebenso wichtig ist der Schutz auf der Spulenseite. Gleichstromspulen benötigen eine Freilaufdiode oder ein RC-Netzwerk, und Wechselstromspulen benötigen einen Varistor oder einen RC-Dämpfer. Ohne sie erzeugt das kollabierende Feld beim Ausschalten einen Übergang, der schließlich den SPS-Ausgang und nicht das Schütz ausschaltet.

Anpassen der Steuerseite an die Schaltseite

Nicht jede Steuerfunktion benötigt ein gewöhnliches Relais. Drei Familien decken die meisten praktischen Fälle ab. Elektromagnetische Universalrelais übernehmen den Standard-Pilotbetrieb. Magnetische Verriegelungsrelais behalten ihren letzten Zustand ohne kontinuierliche Spulenleistung, was für Schrittsequenzen, Speicherfunktionen und Panels geeignet ist, bei denen sich der Spulenverbrauch summiert. Reed-Relais schalten Hochspannungs- oder Hochfrequenzsignale bei geringem Strom und bieten eine sehr lange mechanische Lebensdauer.

Eine unvorsichtige Vermischung führt zu Problemen, da ein Stromstoßrelais, das den Zustand nach einem Stromausfall beibehält, in einer Sequenz hilfreich und in einem Not-Aus-Pfad gefährlich ist, bei dem der Stromkreis ausfallen muss. Typen wie die CYF3S-Serie, ein 14F-Stromstoßrelais mit einer Nennleistung von 16 A, zeigen den Kompromiss deutlich: zwei stabile Zustände, kein Haltestrom und die Notwendigkeit, die Rücksetzlogik bewusst zu gestalten.

Magnetisches Verriegelungsrelais CYF3-S 14F für stromloses Schalten Kompaktes Verriegelungsrelais, das den Kontaktzustand aufrechterhält, nachdem die Steuerspannung entfernt wurde, nützlich für die Leiterplattenbestückung, bei der ein Ausschaltspeicher erforderlich ist. Produkt anzeigen →

Eine kurze Spezifikations-Checkliste

1. Identifizieren Sie die Last und die Nutzungskategorie, nicht nur den thermischen Strom.
2. Bestätigen Sie den Hauptkontaktstrom bei dieser Kategorie und wenden Sie dann eine Leistungsreduzierung für Umgebungstemperatur und Gehäuse an.
3. Legen Sie die Spulenspannung und den Versorgungstyp (Wechselstrom oder Gleichstrom) fest und prüfen Sie die Einschaltstrombelastung am Antriebsausgang.
4. Zählen Sie die Hilfskontakte, die für die Abdichtung, Verriegelung und Statusrückmeldung benötigt werden.
5. Überprüfen Sie die Klemmengröße, den Kabelquerschnitt, die Montage und den verbleibenden Platz für Lichtbogenkammern.
6. Überprüfen Sie die Kurzschlusskoordination mit der vorgeschalteten Schutzeinrichtung.
7. Schätzen Sie die Vorgänge pro Stunde und legen Sie ein Kontaktinspektions- oder Austauschintervall fest.

Fehlermodi, die Sie auf dem Bedienfeld ablesen können

• Ein Durchbrennen der Spule weist normalerweise auf eine anhaltende Unterspannung, einen Überspannungsstoß oder eine falsche Spulenspannung hin.
• Geschweißte Hauptkontakte folgen dem Schließen bei Kurzschluss oder sehr hoher Einschaltlast.
• Rattern entsteht durch eine durchhängende Steuerversorgung, einen losen Anschluss oder einen Ausgang, der nie für die Spule ausgelegt ist.
• Schneller Kontaktverschleiß an Motoren ist fast immer die falsche Nutzungskategorie, wie z. B. Reversierbetrieb bei einem AC-3-Gerät.
• Ungleichmäßiger Verschleiß an den drei Polen deutet auf ein Phasenungleichgewicht oder eine lockere Verbindung an einem Bein hin.

Beschaffung von Schützen und Steuerrelais

Fordern Sie mehr als nur eine aktuelle Bewertung. Nützliche Datenblätter umfassen Spulendaten für AC und DC, mechanische und elektrische Lebensdauerkurven, Informationen zur Leistungsreduzierung und die Anschlussanordnung. Es lohnt sich auch zu fragen, was sich zwischen einem Muster und einem Produktionslauf ändert, da Kontaktmaterial, Beschichtungsdicke und Federkraft die Lebensdauerangaben stärker beeinflussen als die Gesamtbewertung.

Das Unternehmen hinter diesem Standort, Ningbo Chengyuan Chuangke Electronics, stellt seit 1996 Relais in Yinzhou, Ningbo, her Firmenprofil beschreibt ein Sortiment, das universelle elektromagnetische Relais, Reed-Relais, magnetische Verriegelungsrelais und schienenmontierte industrielle Steuermodule umfasst. Zu den Patenten von 2012 bis 2014 gehören ein bistabiler Schnappmechanismus mit Magnetverriegelung, ein Push-Pull-Relais mit Magnetverriegelung und ein Thermoelementrelais in Rahmenbauweise. Wenn Sie Spulendaten für einen 24-V-DC-Schnittstellenkreis oder einen 16-A-Kontakt für einen kleinen Starter benötigen, können Sie dies tun Fordern Sie ein Angebot an und passen Sie die Teile an Ihr Panel an.

Schütze und Relais sind keine konkurrierenden Antworten auf dieselbe Frage. Das Schütz kümmert sich um die Last, das Relais kümmert sich um die Logik und ein Panel läuft zuverlässig, wenn jedes Gerät für die Aufgabe ausgewählt wird, der es tatsächlich ausgesetzt ist.