Baustein 2: Elektromagnetische Schalter

Steuerungstechnik · BS1 BFI

Relais & SchützSchalttypen
Schütz8 Bauteile

Grundlagen & 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

Relais & Schütz im Vergleich

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

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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: aus deinem Unterrichtsbaustein zu Relais & Schütz (Foto aus Heft)

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Schaltkontakt beim Schütz

Quelle: aus deinem Unterrichtsbaustein zu Relais & Schütz (Foto aus Heft)

Kennzeichnungen am Schütz lesen

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 zur Kennzeichnung 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.

Schaltzeichen & Symbole

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 zu Schaltzeichen 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 dem Unterrichtsbaustein)

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
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Symbol: Hilfsschütz K1 (4 Schließer + 2 Öffner)

Aus Fachkundebuch abfotografieren oder mit KI erstellen

Hilfsschütz mit 4 Schließern und 2 Öffnern

Aufbau & Bestandteile

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

Funktionsweise

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.

Sicherheit beim Schützaustausch

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

Praxisbeispiel: 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 zum Hebekran, 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 zum Hebekran, 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.