Worin liegt der Unterschied zwischen Leistungsschaltern & Lasttrennschaltern? Wie ist die Funktionsweise von Leistungsschaltern und Lasttrennschaltern?
Leistungsschalter und Lasttrennschalter werden sowohl in ihrer Funktion als Schalter als auch zum Schutz verbaut. So betätigen wir beispielsweise mehrmals täglich Lasttrennschalter – nämlich beim Ein- und Ausschalten des Lichts.
Doch was ist ein Leistungsschalter genau? Und inwiefern unterscheidet er sich von einem Lasttrennschalter? Wozu werden diese Schalter überhaupt benötigt? Wie unterscheiden sich Lasttrennschalter und Leistungsschalter in ihrer Funktionsweise? Sind sie nur etwas für Profis oder lohnt es sich auch für einen Laien, diese Schalter einzubauen? Diese und viele weitere Fragen rund um das Thema Leistungsschalter und Lasttrennschalter werden im folgenden Text ausführlich behandelt. Lesen Sie sich ein in die Welt dieser bedeutenden Schaltertypen!
- Worin liegt der Unterschied zwischen Lasttrennschalter und Leistungsschalter?
- Wozu benötigt man Leistungsschalter und Lasttrennschalter?
- Was ist der Unterschied zwischen einem Leistungsschalter und einer Sicherung?
- Wo kommen Leistungsschalter und Lasttrennschalter zum Einsatz?
- Wie sind Leistungs- und Lasttrennschalter aufgebaut?
- Welche Varianten von Leistungsschaltern und Lasttrennschaltern gibt es und wie werden diese unterschieden?
- Wann braucht man einen 3-poligen oder einen 4-poligen Leistungsschalter bzw. Lasttrennschalter?
- Welches Zubehör gibt es für Leistungsschalter und Lasttrennschalter?
- Was ist vor dem Kauf eines Leistungsschalters oder Lasttrennschalters zu beachten?
- Welche Unternehmen gehören zu den führenden Herstellern?
Aufgrund der hohen Nachfrage haben wir diesen Artikel aktualisiert und um die Fragestellung „Wann braucht man einen 3-poligen oder einen 4-poligen Leistungsschalter bzw. Lasttrennschalter?“ und „Was ist der Unterschied zwischen einem Leistungsschalter und einer Sicherung?“ ergänzt.
Worin liegt der Unterschied zwischen einem Lasttrennschalter und einem Leistungsschalter?
Generell dienen die Schaltgeräte zum Schalten oder Schützen von Betriebsmitteln und Bedienpersonal. Dabei erfüllen sie hauptsächlich die Aufgabe des Freischaltens, des Schaltens von Kurzschlussströmen, des Lastschaltens beispielsweise für Motoren und zum Schutz gegen Überstrom sowie gegen elektrischen Schlag für Personen.
Um offensichtlich zu machen, worin der Unterschied zwischen den Schaltern besteht, sollte erst einmal genau erklärt werden, was man unter den jeweiligen Schaltern versteht:
Was ist ein Lasttrennschalter?
Bei einem Lasttrennschalter, auch unter der Bezeichnung Lasttrenner bekannt, handelt es sich, wie der Name schon erahnen lässt, um eine Kombination aus Lastschalter und Trennschalter.
Mit einem Lastschalter sind diejenigen Schalter gemeint, die zum simplen Ein- und Ausschalten von Betriebsgeräten dienen. Ein Beispiel aus dem Alltag sind übliche Lichtschalter, die wir alle täglich nutzen, um das Licht ein- bzw. auszuschalten. Dieser Schaltertyp wird meist im Nieder- und Mittelspannungsbereich eingesetzt, und im Normalfall von Hand geschaltet. Für die Schaltung von Motoren eignen sich Lastschalter jedoch nicht.
Ein Trennschalter oder auch Trenner hingegen ist ein Hochspannungsschalter, der über ein sehr kleines Schaltvermögen verfügt. Die Schalterstellung eines Trennschalters ist deutlich sichtbar und die Schalter sind zudem mit einem Schaltfehlerschutz ausgestattet, der ungewolltes Öffnen und Schließen unter hoher Belastung verhindert.
Ein Lasttrennschalter vereint nun die Funktionen eines Lastschalters und eines Trenners und erfüllt die Anforderungen an beide Schaltertypen.
Was ist ein Leistungsschalter?
Leistungsschalter sind im Gegensatz zu den bisher genannten Schaltern – und genau darin liegt der große Unterschied – für hohe Ströme geeignet. Sie können neben Betriebs- und geringen Überlastströmen auch hohe Kurzschlussströme und Überlastströme im Falle eines Fehlers einschalten. Diese Art der Hochspannungsschalter können die Fehlerströme entsprechend der vorgegebenen Zeitdauer halten und sie anschließend sicher ausschalten.
Leistungsschalter können ihrer Bauweise nach grundsätzlich in offene Leistungsschalter und Kompaktleistungsschalter unterschieden werden. Erstere werden ihrer englischen Benennung (Air Circuit Breaker) nach häufig mit ACB abgekürzt und letztere mit MCCB (Moulded Case Circuit Breaker).
Das Gehäuse der MCCBs besteht aus einem Isolierstoff und umschließt die Bauteile des Schalters. ACBs hingegen sind darauf spezialisiert, möglichst lange die Hauptkontakte geschlossen zu halten. Sie sind luftisoliert und verfügbar als Grundschalter ohne Chassis (Festeinbau) sowie als Schalter mit Chassis (Einschubtechnik).
Wozu benötigt man Leistungsschalter und Lasttrennschalter?
Haben zwei stromführende Teile nicht genügend Abstand voneinander oder sind nicht ausreichend isoliert, kommt es häufig zu einem ungewollten Spannungsüberschlag. Bei einem solchen Spannungsüberschlag entstehen Lichtbögen, die die Lebensdauer der betroffenen Bauteile häufig sehr stark verkürzen oder diese sogar direkt zerstören.
Ein bekanntes Beispiel aus dem Alltag sind jene Lichtbögen, die bei Hochspannungsleitungen wie den Oberleitungen von Bahnanlagen aufkommen, wenn Personen sich den Leitungen zu sehr annähern.
Auch bei Schaltern kann es bei der Unterbrechung des Stromflusses zu einem Spannungsüberschlag zwischen den Kontakten kommen, da der Abstand dieser während des Trennvorgangs für die Isolation nicht ausreichend ist. Wenn sich zwischen den beiden Kontakten Gas befindet, wird dieses bei hohem Spannungsunterschied durch den Spannungsüberschlag ionisiert und es kommt zur Gasentladung in Form eines Lichtbogens.
Dieser Lichtbogen leitet also trotz der eigentlichen Trennung weiter Strom und enthält so viel Energie, dass er die betroffenen Bauteile beschädigen bzw. zerstören kann. Spezielle Bauteile können dieses Phänomen verhindern und beenden. Leistungsschalter sind mit den entsprechenden Schutzmechanismen ausgestattet und werden daher meist als Netzschutz verwendet. Auch Lasttrennschalter dienen zum Schutz der Komponenten.
Sind die Schalter sowohl für Profis als auch für Einsteiger empfehlenswert?
Leistungsschalter und Lasttrennschalter eignen sich für alle, die entweder Bauteile schützen oder das Schalten ihrer Betriebsmittel steuern möchten. Das können Experten sein, die eventuell komplexe hochwertige Anlagen betreiben oder Hobbyelektriker, die eines dieser Schaltgeräte für einen kleinen Stromkreis mit nur wenigen integrierten Betriebsmitteln besitzen.
Leistungsschalter und Lasttrennschalter sind sowohl für professionelle als auch für simple Anlagen einsetzbar und haben unzählige Einsatzgebiete.
Was ist der Unterschied zwischen einem Leistungsschalter und einer Sicherung?
Leistungsschalter und Sicherungen dienen beide zum Schutz von Anlagen und Geräten. Doch wo liegt der Unterschied zwischen einem Sicherungsautomaten und einem Leistungsschalter?
Entscheidende Unterschiede gibt es hinsichtlich der folgenden Faktoren:
- Funktionsprinzip
- Wiederverwendbarkeit
- Funktion
- Schutz
- Betriebszeit
Ein grundlegender Unterschied liegt in der Funktionsweise. Ein Leistungsschalter arbeitet mit dem Elektromagnetismus- und Schaltprinzip. Eine Sicherung macht sich die thermischen und elektrischen Eigenschaften der jeweils leitenden Materialien zu nutze.
Wie der Name schon sagt, hat der Leistungsschalter außerdem schaltende Eigenschaften. So kann er nach dem Schalten wiederverwendet werden, während Sicherungen in der Regel ausgetauscht werden müssen. Außerdem kann man den Leistungsschalter als Ein-/Aus-Schalter verwenden, eine Sicherung kann nicht als Schalter eingesetzt werden.
Was auch mit der Schalterfunktion einhergeht, ist die Tatsache, dass Leistungsschalter sowohl automatisch als auch manuell betätigt werden können. Sicherungen arbeiten lediglich automatisch.
Die beiden elektrischen Bauteile unterscheiden sich zudem in ihrer Schutzfunktion. Ein Leistungsschalter schützt gegen Überlast und gegen Kurzschlüsse, eine Sicherung kann nur gegen Überlast schützen.
Auch wenn beide Komponenten schnell sind, reagieren Sicherungen mit einer Betriebsdauer von 0,002 Sekunden für gewöhnlich schneller als Leistungsschalter. Bei diesen beträgt die Betriebszeit 0,02-0,05 Sekunden.
Hinweis: Preislich gibt es ebenfalls einen Unterschied zwischen Sicherung und Leistungsschalter. Leistungsschalter sind komplexer in der Bauweise und demnach teurer. Sicherungen sind meist sehr preiswert.
Wo kommen Leistungsschalter und Lasttrennschalter zum Einsatz?
Leistungsschalter werden nicht nur in ihrer Funktion als Schaltelement, sondern auch als Netzschutz eingesetzt. Für Niederspannungen kommen dabei vier unterschiedliche Schaltergruppen zum Einsatz:
- Offene Leistungsschalter (ACBs)
- Kompaktleistungsschalter (MCCBs)
- Lasttrennschalter und Leistungsschutzschalter
- Motorschutzschalter
Im Mittelspannungsbereich kommen Leistungs- und Lasttrennschalter auch zum Einsatz. Hier dienen sie hauptsächlich zur Schaltung von Objekten wie Transformatoren, Generatoren, Freileitungen, Kabel sowie Kuppeln von Sammelschienen.
Wie sind Leistungs- und Lasttrennschalter aufgebaut?
Zu den Hauptkomponenten der Leistungs- und Lasttrennschalter gehören folgende Bauteile:
- thermischer Überstromauslöser
- elektrischer Überstromauslöser
- Hauptkontaktsystem
- Hilfsschalter
- Schaltschloss
- Löschkammer
- Schlaganker
- Differenzialauslöseschieber
Früher mussten diese Bauteile einzeln verbaut werden, heute sind sie im Schaltgerät selbst verbaut und als einzelnes komplettes Bauteil erhältlich.
Lastschalter sind häufig nach dem Prinzip der sogenannten Schublasttrennschalter aufgebaut. An den Stützen der Schaltkontakte sind bei diesem Modell Löscheinrichtungen für Lichtbögen eingebaut. Gelöscht wird hier mit Hartgas oder über ein Vakuum.
Auch eine sichtbare Trennstrecke ist im Inneren von Lasttrennschaltern zu finden. Die Länge der Trennstrecke richtet sich dabei nach dem benötigten Isoliervermögen im jeweiligen Anwendungsfall. Geschaltet werden die Schalter mithilfe eines Federspeicherantriebs.
Welche Varianten von Leistungsschaltern & Lasttrennschaltern gibt es und wie werden diese unterschieden?
Leistungsschalter und Lasttrennschalter werden je nach Einsatzgebiet in den unterschiedlichsten Varianten und Bauarten hergestellt. Wichtige Unterscheidungsmerkmale sind:
- Anzahl der Pole
- Löschmittel
- Schaltprinzip
Leistungsschalter werden sowohl mit einem als auch mit drei oder vier Polen hergestellt. Sie können nach Art und Weise der Lichtbogenlöschung in Leistungsschalter mit Nullpunktlöschung und Leistungsschalter mit Kurzschlussstrombegrenzung unterteilt werden. Erstere löschen den Schaltlichtbogen beim Nulldurchgang des Wechselstroms während letztere den Stoßkurzschlussstrom auf einen kleinen Durchlassstrom begrenzen.
Welche Löschmittel werden für Leistungsschalter und Lasttrennschalter eingesetzt?
Für die Schalter, die im Hochspannungsbereich zum Einsatz kommen, sind unterschiedliche Löschmittel in der Herstellung üblich. Diese variieren je nach Einsatzgebiet.
Auch wenn Luft eine relativ geringe Löschfähigkeit hat, wird sie heutzutage noch isolierend eingesetzt. Die Leistungsschalter, die mit Luft als Löschmedium arbeiten, benötigen allerdings verhältnismäßig viel Platz. Früher wurde die Luft in speziell dafür vorgesehenen Anlagen verdichtet und mittels Düsen zum Ausblasen aufkommender Lichtbögen eingesetzt.
In sogenannten Vakuumschaltern herrscht zwischen den Kontakten ein Vakuum und so wird die Entstehung eines Lichtbogens direkt unterbunden. Zum Einsatz kommt diese Technik hauptsächlich in Mittelspannungsanlagen.
Auch Öl wurde früher häufig als Löschmittel in den demnach benannten Ölschaltern eingesetzt. Heutzutage finden ölarme Leistungsschalter allerdings nur noch in Hochspannungsnetzen Anwendung. Der Lichtbogen hat dabei eine ausreichend hohe Temperatur um ein Teil des Öles zu zersetzen und in Gas umzuwandeln. Dieser Gasdruck ruft eine Ölströmung hervor und diese löscht den Lichtbogen.
Inzwischen wurden die meisten Ölschalter von den leistungsfähigeren und effizienteren SF6-Leistungsschaltern abgelöst. Das Schwefelhexafluorid-Gas (abgekürzt: SF6) wird in Leistungsschaltern am häufigsten als Isoliergas eingesetzt, da es sich durch seine große Wärmeleitfähigkeit und die hohe elektrische Festigkeit besonders gut zum Löschen eignet.
Welche unterschiedlichen Schaltprinzipien gibt es?
Leistungsschalter können zudem nach den jeweiligen Schaltprinzipien unterschieden werden. Grundsätzlich unterscheidet man hierbei:
- nicht gekapselte Schalter
- gekapselte Schalter
Mit nicht gekapselten Leistungsschaltern sind diejenigen Schaltgeräte gemeint, die nicht gegen die Umgebungsluft abgeschirmt sind. Eingesetzt werden Sie sowohl in Schaltschränken als auch im Freien. Da keine Abschirmung vorhanden ist, kann hier die Umgebungsluft als Löschmedium genutzt werden.
Gekapselte Schalter hingegen sind von der Umgebung abgeschirmt. Dies erfolgt durch die Verbauung von Rohren, Einfassungen und Gehäusen. Als Löschmittel müssen demnach andere Löschmittel als die Umgebungsluft eingesetzt werden.
Sogenannte 2-Kammer- oder auch Druckgasschalter verwenden Luft als Löschmittel, sind jedoch heutzutage nicht mehr weit verbreitet. Blaskolbenschalter löschen den Lichtbogen mithilfe eines Blaszylinders, der durch Erhöhung des Drucks das Isoliergas schließlich zum Ausströmen bringt und den Lichtbogen löscht.
Selbstblasschalter arbeiten nach einem ähnlichen Schaltprinzip wie die Blaskolbenschalter, nutzen zur Kompression des Gases jedoch die Energie des Lichtbogens selbst und sind daher deutlich energiesparender. Sogenannte Strömungsschalter kommen vor allem für Wechselspannungen in Hochspannungsnetzen zum Einsatz und löschen meist mit dem bereits erwähnten SF6-Gas.
Hinweis: Lasttrennschalter sind sowohl mit als auch ohne Sicherung erhältlich. Man unterscheidet zudem die üblichen Zweistellungs-Lasttrennschalter von speziellen Dreistellungs-Lasttrennschaltern. Lasttrenner mit integrierter Sicherung, die im Hochleistungsbereich zum Einsatz kommen sind für Anlagen mit Dreiphasenwechselstrom dreipolig konzipiert.
Wann braucht man einen 3-poligen oder einen 4-poligen Leistungsschalter bzw. Lasttrennschalter?
Leistungs- und Lasttrennschalter gibt es sowohl in 3-poliger (3P) als auch in 4-poliger (4P) Ausführung. Daher stellt sich die Frage, wann wie viele Pole benötigt werden. Abhängig ist die Anzahl der benötigten Pole von der Anforderung an das Schaltgerät, ob es nur die Außenleiter oder auch den Neutralleiter überwachen und schalten muss.
Wie verhalten sich die Ströme im Dreiphasenwechselstromnetz?
Im Idealfall haben die Ströme der Außenleiter beim Dreiphasenwechselstrom die gleiche Stromstärke. Durch die Phasenverschiebung heben sich die Ströme im Netz daher im Neutralleiter auf und es ist kein Oberschwingungsanteil enthalten.
In der Praxis kann es jedoch vorkommen, dass die Außenleiter unsymmetrisch mit unterschiedlichen Stromstärken belastet sind und zu einem ausgleichenden Strom auf dem Neutralleiter führen. Die Stromstärke dieses ausgleichenden Stroms kann maximal der größten Stromstärke eines Außenleiters entsprechen.
Außerdem können zwischen den Strömen der Außenleiter auch Phasenverschiebungen vorkommen und Oberschwingungen hervorrufen. In diesem Fall führen Überlagerungen im Neutralleiter zu Strömen, die eine höhere Stromstärke als den größten Wert der Außenleiters aufweisen. Es kann zu einem Leitungsbrand kommen.
Wann muss der Neutralleiter überwacht und geschaltet werden?
Gilt es, einen symmetrisch ausgelegten Verbraucher bzw. eine symmetrisch ausgelegte Anlage zu schützen, kommt ein 3-poliger Leistungs- bzw. Lasttrennschalter zum Einsatz.
Sollen die drei Außenleiter und der Neutralleiter überwacht und geschaltet werden, kommt ein 4-poliger Leistungs- bzw. Lasttrennschalter zum Einsatz. Dies ist der Fall, bei einer unsymmetrischen Belastung der Außenleiter und bei der Gefahr einer Überlastung des Neutralleiters durch Oberschwingungen.
Hinweis: Es gibt auch Leistungs- und Lasttrennschalter, die drei Außenleiter sichern und bei Auslösen den Neutralleiter mit abschalten. Sie werden mit 3P+N gekennzeichnet.
Welches Zubehör gibt es für Leistungsschalter & Lasttrennschalter?
Entsprechendes Schalterzubehör kann Schaltgeräte in ihrer Funktion unterstützen oder ergänzen. Beispiele für hilfreiches Zubehör sind:
- Fehlerstromblöcke
- Direktdrehantriebe
- Hilfskontakte
- Alarmkontakte
- Funktionsauslöser
- Abschließvorrichtungen
Fehlerstromblöcke, kurz FI-Blöcke genannt, dienen als Brandschutz sowie für Bedienpersonal zum Schutz gegen einen elektrischen Schlag. Sie sind in der Regel mit einer LED-Anzeige des Fehlerstroms, einer elektrischen Prüftaste sowie einer Resettaste zur Rückstellung der Auslösung ausgestattet. Die Warnung bei der Fehlerstromschaltung erfolgt über ein akustisches oder ein optisches Signal.
Direktdrehantriebe dienen für die Zustandsänderung des Leistungsschalters in AN bzw. AUS. Ein Drehantrieb kann außerdem den Schaltmechanismus sperren und mithilfe einer Verlängerungsachse Gegenstände betätigen. Motorantriebe hingegen ermöglichen es, einen Leistungsschalter aus der Ferne zu schalten. So muss diese Tätigkeit nicht von Hand durchgeführt werden.
Hilfskontakte, häufig abgekürzt mit AX, zeigen an, ob ein Leistungsschalter sich im geschlossenen oder offenen Zustand befindet. Mithilfe von Alarmkontakten hingegen lässt sich anzeigen, dass ein Leistungsschalter wegen Erdschluss, Kurzschluss oder Überlast ausgelöst hat. Diese Kontakte werden häufig mit AL abgekürzt.
Soll eine Unterbrechung der Spannung nicht automatisch zur Abschaltung führen, so können Arbeitsstromauslöser, kurz SH, zur Fernauslösung verwendet werden. Auch Unterspannungslöser, abgekürzt mit UV, erlauben es Leistungs- und Lasttrennschalter aus der Ferne auszulösen.
Befindet sich der Hebel eines Schalterstromschlosses in der ausgeschalteten Position können diese mit einer Abschließvorrichtung wie beispielsweise einem Vorhängeschloss verschlossen und so das Einschalten verhindert werden.
Hinweis: Falls Sie Zubehör zu dem jeweiligen Schaltgerät benötigen, achten Sie auf die Kompatibilität der Bauteile und stimmen Sie diese aufeinander ab.
Was ist vor dem Kauf eines Leistungsschalters oder Lasttrennschalters zu beachten?
Egal ob Sie Profi oder Einsteiger sind, sollten Sie vor dem Kauf eines Leistungs- oder Lasttrennschalters das Anwendungsszenario genau planen.
Stellen Sie sich vor dem Kauf eines LTS oder LS Fragen wie:
- Wofür soll das Schaltgerät eingesetzt werden?
- Zum Schalten oder soll es auch eine Schutzfunktion übernehmen?
- Wird das Schaltgerät hohen Strömen oder Spannungen ausgesetzt sein?
Erarbeiten Sie ein Konzept des geplanten Schaltkreises. Dabei kann es sich um eine kleine private Schaltanlage oder ein großes Industriesystem handeln. Beachten Sie zudem, ob in dem Arbeitsumfeld bestimmte Druck- bzw. Temperaturbedingungen herrschen, die das Arbeitsverhalten des Schaltgeräts beeinflussen könnten.
Tipp: Sollten Sie unschlüssig bezüglich der Schalterwahl oder sonstiger Themen sein, wenden Sie sich an unseren Kundendienst. Wir beraten Sie gerne und helfen Ihnen bei der Auswahl des passenden Schaltgerätes!
Welche Unternehmen gehören zu den führenden Herstellern?
Leistungsschalter ABB Stotz S&J über Leistungsschalter Eaton bis hin zu Leistungsschalter Hager sind Elektronik-Experten in der Regel ein Begriff. Weitere führende Hersteller sind Doepke, Sälzer sowie Helios. Auch Leistungsschalter Siemens sind auf dem Markt führend. Besonders bekannt sind hierbei die Siemens Leistungsschalter 3RV sowie Siemens Sicherungslasttrennschalter.
Egal ob Sie auf der Suche nach einem bestimmten Produkt bzw. Hersteller sind oder sich nur etwas umschauen möchten, bei uns ist bestimmt etwas für Sie dabei. Stöbern Sie doch einfach mal ein bisschen!