Leitungsschutzschalter: Aufbau in 3D
Was steckt in einem Leitungsschutzschalter? Hier öffnest du einen LS-Schalter in 3D und siehst, wie er bei Überlast und Kurzschluss abschaltet. Unten steht außerdem, wie du aus der Art des Auslösens auf den Fehler schließt.
Lädt einmalig rund 0,2 MB. Die Erklärungen unten funktionieren auch ohne 3D-Modell.
Leitungsschutzschalter (LS-Schalter)
Er schützt die Leitung vor Überlast und Kurzschluss und hat dafür zwei Auslöser: ein Bimetall und einen Magnetauslöser. Mit Weiter wird er Schritt für Schritt geöffnet, oder du tippst direkt auf ein Bauteil. Mit Ausschalten siehst du, wie sich die Kontakte trennen.
Die Bauteile im Überblick
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Gehäuse aus zwei Schalen
Das Gehäuse besteht aus Isolierstoff und ist aus zwei Schalen zusammengesetzt, im Modell ist die vordere abgenommen. Ein einpoliger LS-Schalter ist eine Teilungseinheit breit, also rund 18 mm. Hinten sitzt die Aufnahme für die 35-mm-Hutschiene.
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Schaltknebel und Schaltschloss
Mit dem Knebel wird der LS-Schalter von Hand ein- und ausgeschaltet. Das Schaltschloss dahinter hält die Kontakte gegen eine Federkraft geschlossen. Lösen Bimetall oder Magnetauslöser aus, geben sie das Schloss frei und die Feder reißt die Kontakte auf. Das klappt auch, wenn jemand den Knebel festhält. Man nennt das Freiauslösung.
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Fester und beweglicher Kontakt
Der bewegliche Kontakt sitzt an einem Hebel und ist über eine flexible Litze angeschlossen. Beide Kontakte tragen Kontaktauflagen, meist aus einer Silberlegierung. Öffnen sie unter Last, brennt zwischen ihnen ein Lichtbogen, den die Löschkammer übernimmt.
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Magnetauslöser (Kurzschluss)
Eine Spule, durch die der volle Strom fließt. Bei einem Kurzschluss wird ihr Magnetfeld so stark, dass der Schlaganker schlagartig anzieht: Er stößt den beweglichen Kontakt auf und löst das Schaltschloss aus, ohne Verzögerung. Ab welchem Strom das passiert, legt die Charakteristik fest: B beim 3- bis 5-fachen Nennstrom, C beim 5- bis 10-fachen, D beim 10- bis 20-fachen. Für Maschinen und Steuerungen gibt es außerdem Z beim 2- bis 3-fachen und K, bei ABB beim 10- bis 14-fachen Nennstrom, Siemens baut dazu A beim 2- bis 3-fachen. Unterhalb des unteren Werts hält der Magnetauslöser mindestens 0,1 s, ab dem oberen Wert schaltet er in weniger als 0,1 s ab.
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Bimetall (Überlast)
Zwei fest verbundene Metallstreifen, die sich bei Wärme unterschiedlich stark ausdehnen. Der Strom erwärmt das Bimetall, bei Überlast biegt es sich so weit, dass es das Schaltschloss auslöst. Je größer der Überstrom, desto schneller geht das. Kurze Stromspitzen, etwa beim Einschalten, lösen so nicht aus. Nach dem Auslösen lässt sich der LS-Schalter oft erst wieder einschalten, wenn das Bimetall etwas abgekühlt ist.
Wo das Bimetall anspricht, legen zwei Prüfströme fest. Bei B und C nach DIN EN 60898-1 sind das der kleine Prüfstrom I1 = 1,13 · In und der große Prüfstrom I2 = 1,45 · In. Den kleinen Prüfstrom hält der Automat mindestens eine Stunde, beim großen löst er in weniger als einer Stunde aus, über 63 A Nennstrom gelten zwei Stunden. Automaten mit K und Z nach DIN EN 60947-2 sind enger: 1,05 und 1,2 · In.
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Lichtbogen-Löschkammer
Öffnen die Kontakte unter Last, reißt der Strom nicht sofort ab: Es brennt ein Lichtbogen. Leitschienen führen ihn in die Löschkammer. Dort teilen ihn die Löschbleche in viele kurze Teilbögen und kühlen ihn. Dann reicht die Spannung nicht mehr aus, ihn zu halten, und er erlischt.
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Anschlussklemmen
Oben und unten je eine Klemme, meist mit 1 und 2 beschriftet. Dazwischen fließt der Strom durch Magnetauslöser, Kontakte und Bimetall, alle liegen in Reihe. Die Schrauben mit dem Drehmoment anziehen, das der Hersteller angibt, denn lockere Klemmen werden warm.