Baustein 2: Elektromagnetische Schalter

Steuerungstechnik · BS1 BFI

AB 1–8Aufgaben
Relais & SchützSchalttypen
Schütz8 Bauteile

AB 1: Einführung / Kundenauftrag

Das Laufband in der Produktionshalle funktioniert nicht mehr.

Industrielles Förderband – Kundenauftrag Laufband
Abb. 1 — Das defekte Förderband (Kundenauftrag)

Defekter Anschluss

Lose oder korrodierte Schraubverbindung am Schütz.

Defekte Zuleitung

Beschädigte Leitung bis zum Motor — Kurzschluss oder Phasenausfall.

Defektes Schütz

Schütz durch Überlastung oder Kurzschluss beschädigt.

Aufgabe 1.3 — Schützarten

SchützartAnwendungsgebiet
LeistungsschützSchalten eines Motors
HilfsschützSchalten einer Meldeleuchte

Aufgabe 1.4 — Einsatzbereiche

GerätTypischer Einsatz
RelaisSchalten von kleineren Strömen (Melde- oder Regeltätigkeiten)
SchützSchalten von großen Lasten, z.B. Motoren bei Förderbändern
⭐ Leistungsaufgabe

AB 2: Unterschied Relais und Schütz

Zwei elektromagnetische Schalter im direkten Vergleich — unterschiedliche Schaltleistungen, Ankertypen und Bezeichnungen.

📷

Foto: Relais (z.B. Omron MY2)

Quelle: commons.wikimedia.org → Suche: „relay opened up"

Relais (K)

  • Für geringere Schaltleistungen ausgelegt
  • Meist für Gleichspannung
  • Schaltglieder sind einfach unterbrechend
  • Besitzen Klappanker
  • Bezeichnung: K
VS
Siemens SIRIUS Leistungsschütz
Abb. 2 — Siemens SIRIUS Leistungsschütz

Schütz (Q)

  • Für höhere Schaltleistungen ausgelegt
  • Schnelle / sichere Schaltvorgänge
  • Schaltglieder sind doppelt unterbrechend
  • Besitzen Zuganker
  • Bezeichnung: Q

Vergleichstabelle

MerkmalRelais (K)Schütz (Q)
SchaltleistungGeringHoch (Motoren)
AnkertypKlappankerZuganker
KontaktunterbrechungEinfachDoppelt
EinsatzSteuern, Melden, RegelnHauptstrom, Motoren
BezeichnungKQ

Kontaktarten im Vergleich

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Federkontakt beim Relais

Quelle: AB2 aus deinem Unterrichtsbaustein (Foto aus Heft)

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Schaltkontakt beim Schütz

Quelle: AB2 aus deinem Unterrichtsbaustein (Foto aus Heft)

AB 3: Aufschriften und Kennzeichnung

Das Leistungsschütz trägt zahlreiche Aufschriften — Ordnungsziffern, Funktionsziffern, Klemmenbezeichnungen und Symbole.

Siemens Schütz mit Aufschriften und Kennzeichnungen
💡 Tipp: Füge in Canva (canva.com) nummerierte Kreise (1–9) auf dieses Foto ein — so wie in deinem Unterrichtsbaustein AB3 gezeigt.
Nr.FachbegriffErklärung
1OrdnungszifferNummer des Betriebsmittels
2FunktionszifferArt der Kontaktfunktion
3NO (Normally Open)Schließer — im Ruhezustand offen
4NC (Normally Closed)Öffner — im Ruhezustand geschlossen
5SpulenanschlussKlemmen A1 und A2
6Anzahl der Schließerz.B. 3 NO-Kontakte
7Anzahl der Öffnerz.B. 1 NC-Kontakt
8Ausgangsseite Hauptkontakte2/T1, 4/T2, 6/T3
9Benötigte Steuerspannungz.B. DC 24V

3.2 Schützkontakte des Leistungsschützes

Die Hauptkontakte des Leistungsschützes Q1 werden wie folgt bezeichnet:

EingangsseiteAusgangsseiteFunktion
1/L12/T1Phase L1 → Motor T1
3/L24/T2Phase L2 → Motor T2
5/L36/T3Phase L3 → Motor T3
1314Hilfskontakt (Schließer NO)
2122Hilfskontakt (Öffner NC)
3132Hilfskontakt (Schließer NO)
4344Hilfskontakt (Schließer NO)
A1A2Spulenanschlüsse

Gebrauchskategorien nach IEC

Käfigläufermotor anlassen / ausschalten.

Käfigläufer — Anlassen, Gegenstrombremsung, Tippbetrieb.

Steuerstromkreise mit elektromagnetischen Lasten.

Gleichstrom-Reihenschlussmotoren.

⭐ Leistungsaufgabe

AB 4: Schaltzeichen eines Schützes

Schaltzeichen nach DIN EN 60617 — normgerechte Darstellung für Haupt- und Hilfskontakte.

Aufgabe 4.1 — Schaltzeichen Leistungsschütz Q1

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Schaltbild Q1 — Leistungsschütz mit Bezeichnungen

Fotografiere das Schaltbild aus deinem Unterrichtsbaustein AB4 oder erstelle es mit diesem KI-Prompt bei ChatGPT/DALL-E:

„Clean technical electrical schematic drawing of a 3-pole contactor Q1 after DIN EN 60617. White background, black lines. Show coil symbol A1/A2 as rectangle, 3 main contacts labeled 1/L1-2/T1, 3/L2-4/T2, 5/L3-6/T3 as switching symbols, and 1 auxiliary contact 13/14. Engineering drawing style, no color."

Abb. 4 — Schaltzeichen Leistungsschütz Q1 (aus AB4)

Aufgabe 4.2 — Korrigiertes Schaltbild K1

4.2: In deinem Unterrichtsbaustein hast du ein fehlerhaftes Schaltbild eines K1-Schützes erhalten und korrigiert. Deine Korrekturen:
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Korrigiertes Schaltbild K1 (Aufgabe 4.2)

Foto deiner korrigierten Lösung aus dem Unterrichtsbaustein

Aufgabe 4.3 — Symbolübersicht

SymbolBezeichnung
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Symbol: Hauptschütz Q1 (3 Kontakte)

Aus Fachkundebuch abfotografieren oder mit KI erstellen

Hauptschütz mit drei Kontakten
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Symbol: Hauptschütz Q2 (3 HK + 4 Hilfskontakte)

Aus Fachkundebuch abfotografieren oder mit KI erstellen

Hauptschütz mit drei Hauptkontakten und 4 Hilfskontakten
📷

Symbol: Hilfsschütz K1 (4 Schließer + 2 Öffner)

Aus Fachkundebuch abfotografieren oder mit KI erstellen

Hilfsschütz mit 4 Schließern und 2 Öffnern
⭐ Leistungsaufgabe

AB 5: Bestandteile eines Schützes

Ein Leistungsschütz besteht aus 8 Hauptbauteilen — vom Öffner bis zum Eisenkern. Fahre mit der Maus über die Liste rechts, um jedes Bauteil zu erkunden.

Aufgabe 5.1 — Die 8 Bestandteile

Bestandteile eines Schützes – Querschnitt
Abb. 5 — Motorschütz geöffnet (Quelle: Wikimedia Commons)
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Beschriftetes Bild: Alle 8 Bauteile nummeriert

Erstelle mit Canva (canva.com): Lade das Foto oben hoch, füge 8 nummerierte Pfeile/Kreise ein und beschrifte:
1=Öffner, 2=Schaltstücke, 3=Schließer, 4=Spulenanschluss, 5=Anker, 6=Kurzschlussring, 7=Spule, 8=Eisenkern

  1. Öffner — Ruhekontakt (NC), öffnet bei Anzug der Spule
  2. Schaltstücke — Kontaktflächen aus Silberlegierung
  3. Schließer — Arbeitskontakt (NO), schließt bei Anzug
  4. Spulenanschluss — Klemmen A1 und A2
  5. Anker — bewegliches Eisenteil, wird angezogen
  6. Kurzschlussring — verhindert Brummen bei AC-Spulen
  7. Spule — Erregerspule, erzeugt das Magnetfeld
  8. Eisenkern — verstärkt und leitet den magnetischen Fluss

Aufgabe 5.2 — Hauptstrom- und Steuerkontakte

Hauptstromkontakte

  • Schalten die Außenleiter an den Verbraucher
  • Sind in getrennten Schaltkammern angeordnet
  • Bei größeren Leistungen mit Lichtbogenlöscheinrichtungen ausgestattet

Steuerkontakte

  • Schalten Kontakte für Steuer- und Meldeaufgaben
  • Führen wesentlich weniger Leistung als Hauptstromkontakte
⭐ Leistungsaufgabe

AB 6: Funktionsweise eines Schützes

Vom Anlegen der Spulenspannung bis zum Abfall — in fünf Schritten erklärt.

Aufgabe 6.1 — Fünf-Schritt-Ablauf

Spannung anlegen

Spannung wird an die beiden Spulenanschlüsse A1 und A2 angelegt.

Magnetfeld entsteht

Strom fließt durch die Schützspule — ein Magnetfeld entsteht.

Anker wird angezogen

Das Magnetfeld zieht den Anker an und betätigt die Schaltkontakte.

Kontakte schalten

Schließer schließen, Öffner öffnen — der Verbraucher wird eingeschaltet.

Schütz fällt ab

Nach Abschalten der Spannungsversorgung drückt die Rückstellfeder den Anker zurück. Das Schütz fällt ab.

⚠️ Wichtig: Das Schütz ist kein Dauermagnet — fällt die Steuerspannung aus, fällt das Schütz sofort ab!

6.2 Galvanische Trennung

Steuer- und Hauptstromkreis sind elektrisch voneinander getrennt — die Übertragung erfolgt ausschließlich über das Magnetfeld.

Steuerstromkreis

DC 24V
kleiner Steuerstrom, Taster / SPS
Taster Steuerstromkreis
Q1 Schütz

Hauptstromkreis

AC 230V
großer Laststrom, Motor / Last
M
Die Galvanische Trennung bedeutet, dass zwei Stromkreise zwar verbunden sind, aber nicht elektrisch. Das Übertragungsmedium ist der Elektromagnetismus.

AB 7: Auftragsabschluss

Zusammenfassung der Fehlerquellen, Behebung und die fünf Sicherheitsregeln beim Schützaustausch.

Aufgabe 7.1 — Mögliche Fehlerquellen und Behebung

Antwort an Herrn Rohweider:

Defekter Anschluss

Behebung: Alle Schraubverbindungen prüfen und ggf. nachziehen.

Defekte Zuleitung

Behebung: Leitungen mit Messgerät prüfen, beschädigte Leitung ersetzen.

Defektes Schütz

Behebung: Schütz austauschen — dabei Fünf Sicherheitsregeln beachten.

7.2 Fünf Sicherheitsregeln beim Schützaustausch

Vor dem Austausch müssen (je nach Spannungshöhe) die Fünf Sicherheitsregeln der Elektrotechnik beachtet werden!
1

⛔ Freischalten

Anlage spannungsfrei schalten

2

🔒 Gegen Wieder­einschalten sichern

Hauptschalter abschließen

3

🔍 Spannungs­freiheit feststellen

Mit Messgerät alle Leiter prüfen

4

🌍 Erden und kurz­schließen

Bei Mittelspannung und höher

5

🚧 Benachbarte Teile abdecken

Schutz vor Nachbarspannungen

AB 8: Übungs- und Zusatzaufgaben — Hebekran

Die Steuerung eines Hebekrans wird erneuert — verstehen, analysieren und passendes Ersatzschütz auswählen.

Ausgangssituation: Die Steuerung eines Hebekrans (5t, Abb. 1) wird erneuert.
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Technologieschema Hebekran (Abb. 1)

Foto aus deinem Unterrichtsbaustein AB8, Seite 10

Funktionsbeschreibung

Aufgabe 8.1 — Austausch von -K1

Beim Austausch von -K1 beachten:

Aufgabe 8.2 — Schützauswahl A, B oder C

Welches Schütz (A, B oder C) ist geeignet?

❌ Schütz A — Nicht geeignet

Spulenspannung 230V AC — passt nicht zur 24V DC Steuerung

✅ Schütz B — Geeignet

Spulenspannung DC 24V ✓, besitzt Schließerkontakt (NO) ✓

✅ Schütz C — Geeignet

Spulenspannung DC 24V ✓, besitzt Schließerkontakt (NO) ✓

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Schütze A, B und C — Vergleich (Siemens SIRIUS)

Foto aus deinem Unterrichtsbaustein AB8, Seite 11

Aufgabe 8.3 — NC und NO

NC — Normally Closed

NC steht für Normally Closed — im Ruhezustand geschlossen. Das entspricht einem Öffner-Kontakt.

NO — Normally Open

NO steht für Normally Open — im Ruhezustand offen. Das entspricht einem Schließer-Kontakt.

Aufgabe 8.4 — Galvanische Trennung am Hebekran

Die beiden Stromkreise sind elektrisch voneinander getrennt, aber durch die elektromagnetischen Schalter besteht eine Verbindung zwischen den Stromkreisen.

Aufgabe 8.5 — Gebrauchskategorie

Das Ersatz-Schütz mit Gebrauchskategorie AC-3 kann NICHT verwendet werden — AC-3 ist nicht für dauernden Tippbetrieb geeignet. Für Tippbetrieb wird AC-4 benötigt.

Wissens-Check

Acht Fragen aus dem Unterrichtsbaustein — sofortiges Feedback nach jeder Antwort.