Grundlagen Schütz – Mechatronik Lernportal

Grundlagen Schütz

Der Schütz ist das meistgenutzte Schaltgerät in der industriellen Elektro- und Antriebstechnik. Er ermöglicht das sichere, ferngesteuerte Schalten großer elektrischer Lasten – ein kleiner Steuerstrom beherrscht dabei problemlos Motoren mit Hunderten von Ampere. In diesem Kurs lernst du: Aufbau und Funktionsprinzip, Unterschiede zu Relais und Schalter, Haupt- und Hilfskontakte, Spulenbetätigung, AC- vs. DC-Schütz, Schaltzeichen sowie alle wichtigen Einsatzbereiche – mit vielen Erklärungen, Grafiken und Rechenaufgaben.

Kapitel 01

Was ist ein Schütz und wie funktioniert er?

Ein Schütz (engl. contactor) ist ein elektromagnetisch betätigtes Schaltgerät zum Ein- und Ausschalten von Stromkreisen – besonders mit hohen Strömen. Anders als ein gewöhnlicher Schalter wird der Schütz durch einen Steuerstromkreis fernbedient: Ein schwacher Steuerstrom reicht aus, um auch sehr große Lastströme sicher zu schalten, ohne dass jemand direkt am Gerät hantieren muss.

Alltagsbeispiel: Stell dir eine schwere Schiebetür vor. Du ziehst an einem kleinen Seil (= kleiner Steuerstrom), das über einen Hebelmechanismus (= Elektromagnet) die schwere Tür öffnet (= Hauptkontakte schalten großen Laststrom). Du selbst musst keine große Kraft aufwenden – der Mechanismus erledigt das für dich. Genau so funktioniert ein Schütz: minimaler Steueraufwand, maximale Schaltwirkung.

Aufbau des Schützes

  • Magnetspule (A1/A2): Erzeugt bei Bestromung ein starkes Magnetfeld.
  • Fester Eisenkern: Wird durch die Spule magnetisiert und zieht den Anker an.
  • Beweglicher Anker: Wird angezogen und betätigt mechanisch die Kontakte.
  • Rückstellfeder: Drückt den Anker in die Ruhestellung zurück, wenn das Magnetfeld erlischt.
  • Hauptkontakte: 3-polige Leistungskontakte für den Laststromkreis.
  • Hilfskontakte: Kleine Steuerkontakte für Selbsthaltung, Verriegelung, Meldungen.
  • Lichtbogenkammern: Löschen den Lichtbogen, der beim Schalten unter Last entsteht.
Abb. 1 – Prinzipieller Aufbau eines Schützes (schematischer Querschnitt)
Hauptkontakte (3-polig, Schließer) L1 T1 L2 T2 L3 T3 Beweglicher Anker (Magnetjoch) Luftspalt (im angezogenen Zustand geschlossen) Spule (A1/A2) Steuerstromkreis Kurzschlussring (AC) Rück- stell- feder Hilfskontakte 13/14 (NO) · 21/22 (NC) Lichtbogen- kammer Magnet- kraft F Beweglicher Anker Fester Eisenkern Magnetspule Kurzschlussring Alle Zustände gelten im stromlosen Ruhezustand (Schütz abgefallen, Spule stromlos)

Der Schaltvorgang – Schritt für Schritt

  1. Spule bestromt (A1/A2): Steuerspannung liegt an. Durch die Magnetspule fließt Steuerstrom.
  2. Magnetfeld entsteht: Die Spule magnetisiert den Eisenkern. Ein starkes Magnetfeld baut sich auf.
  3. Anker angezogen: Das Magnetfeld zieht den beweglichen Anker gegen die Rückstellfeder zum Kern hin.
  4. Kontakte betätigt: Der Anker zieht die Kontaktbrücken mit – Schließer schließen, Öffner öffnen.
  5. Steuerspannung weg: Das Magnetfeld erlischt. Die Rückstellfeder drückt den Anker zurück – Kontakte in Ruhestellung.
Merksatz: Ein kleiner Steuerstrom (Spule) schaltet einen großen Laststrom (Hauptkontakte) – galvanisch getrennt und berührungssicher. Das ist das Grundprinzip des Schützes.
ÖNORM EN 60947-4-1 – Niederspannungsschaltgeräte: Elektromechanische Schütze und Motorstarter für Leistungsstromkreise. In Österreich verbindlich anzuwenden. Ergänzend gilt ÖNORM EN 60947-1 (Allgemeine Anforderungen).
? Verständnisfrage: Was passiert mit dem Anker, wenn die Steuerspannung abgeschaltet wird? ›
Der Anker bleibt angezogen, da das Eisen dauerhaft magnetisiert bleibt
Die Rückstellfeder drückt den Anker zurück in die Ruhestellung
Der Anker bleibt durch Reibung in der letzten Stellung stehen
Der Anker erzeugt durch Induktion Spannung und blockiert
Kapitel 02

Wie unterscheidet sich der Schütz von Relais und Schalter?

Alle drei Geräte schalten elektrische Stromkreise – aber für völlig unterschiedliche Anforderungen, Ströme und Einsatzgebiete. Die richtige Wahl ist entscheidend für Sicherheit und Lebensdauer der Anlage.

Der manuelle Schalter

Ein Schalter wird von Hand betätigt. Keine Fernsteuerung möglich. Er ist für normale Hausinstallationsströme (bis ca. 25 A) ausgelegt. Typische Anwendungen: Lichtschalter, Steckdosenkreise.

Das Relais

Das Relais funktioniert prinzipiell wie ein kleiner Schütz: Spule erzeugt Magnetfeld, betätigt Kontakte, ermöglicht Fernsteuerung. Der entscheidende Unterschied: Relais sind für kleine Ströme ausgelegt (typisch bis 16 A). Sie werden in Steuerungsstromkreisen eingesetzt. Für das direkte Schalten von Elektromotoren sind sie nicht geeignet.

Der Schütz – wenn es auf Leistung ankommt

Der Schütz ist für hohe Ströme und extrem viele Schaltvorgänge konstruiert. Er schaltet sicher auch unter schwierigsten Bedingungen, hat robuste Silber-Metalloxid-Kontakte und spezielle Lichtbogenkammern. Er ist auf Millionen Schaltspiele ausgelegt.

Achtung – Relais ist KEIN Ersatz für Schütz! Beim Motoranlauf fließt der 5- bis 8-fache Nennstrom. Relais sind für solche Einschaltströme und die dabei entstehenden Lichtbögen nicht ausgelegt – sie würden sofort zerstört.
MerkmalManueller SchalterRelaisSchütz
BetätigungVon HandElektromagnetisch (Spule)Elektromagnetisch (Spule)
FernsteuerungNicht möglichJa (z. B. via SPS)Ja (SPS, Taster, Timer)
Typischer Nennstrombis ca. 25 Abis ca. 16 A9 A bis über 2.000 A
SchalthäufigkeitGering (manuell)Mittel (bis ~10 Mio.)Hoch (bis ~30 Mio. Schaltspiele)
LichtbogenlöschungEinfachEinfachSpezielle Lichtbogenkammern
EinschaltstromKein Problem (manuell)Nicht geeignetAusgelegt für 5–10 × I_N
Typischer EinsatzBeleuchtung, SteckdosenSteuerkreise, SPS-AusgängeMotoren, Heizungen, Anlagen
Abb. 2 – Einsatzbereiche nach Schaltstrom (schematisch)
Schaltstrom / Leistungsbereich → 0 A 16 A 25 A >2.000 A Manueller Schalter Relais Schütz (Contactor) – bis über 2.000 A
? Verständnisfrage: Warum darf ein Relais nicht als Ersatz für einen Schütz im Motorstromkreis verwendet werden? ›
Relais sind zu groß für den Schaltschrank
Relais sind für hohe Einschaltströme und Lichtbögen beim Motoranlauf nicht ausgelegt
Relais nutzen ein anderes physikalisches Prinzip
Relais können nicht ferngesteuert werden
Kapitel 03

Welche Kontakte hat ein Schütz und was ist ihre Aufgabe?

Ein Schütz hat zwei grundlegend verschiedene Kontaktgruppen: die Hauptkontakte für den Leistungsstromkreis und die Hilfskontakte für den Steuerstromkreis. Diese Trennung ist das Herzstück des Sicherheitskonzepts.

Hauptkontakte (Leistungskontakte)

  • 3-polig für Drehstrom: L1→T1, L2→T2, L3→T3 – alle drei Phasen schalten gleichzeitig.
  • Immer als Schließer: im Ruhezustand offen, bei angezogenem Schütz geschlossen.
  • Silber-Metalloxid-Kontakte (AgSnO₂): Hohe Leitfähigkeit, lichtbogenfest, sehr lange Lebensdauer.
  • Lichtbogenkammern: Keramikkammern teilen den Lichtbogen auf und löschen ihn schnell.
  • Nennstrom I_e: Von 9 A (Kompaktschütze) bis über 2.000 A (Großschütze).
Lichtbogen: Beim Trennen von Kontakten unter Last entsteht ein Lichtbogen – ionisiertes Gas, extrem heiß, vergleichbar mit Lichtbogenschweißen! Er kann Kontakte schmelzen und zerstören, wenn er nicht schnell gelöscht wird. Lichtbogenkammern im Schütz übernehmen diese Aufgabe.

Hilfskontakte (Steuerkontakte)

Die Hilfskontakte schalten den Steuerstromkreis – keine Lastströme, sondern Signale und kleine Steuerströme (max. 10 A). Es gibt zwei Typen:

  • Schließer (NO = Normally Open): Im Ruhezustand offen. Schließt, wenn der Schütz anzieht. Verwendung: Selbsthaltung, Meldungen, SPS-Eingangssignale.
  • Öffner (NC = Normally Closed): Im Ruhezustand geschlossen. Öffnet, wenn der Schütz anzieht. Verwendung: Verriegelungen, Schutzfunktionen.
Merksatz: „Normally Open“ und „Normally Closed“ beziehen sich immer auf den stromlosen Ruhezustand der Spule – also wenn der Schütz abgefallen ist. Das ist beim Lesen von Schaltplänen entscheidend!

Klemmenbezeichnungen (ÖNORM EN 60947)

  • Hauptkontakte: L1/T1, L2/T2, L3/T3
  • Hilfskontakt-Schließer (NO): 13/14, 23/24, 33/34 … (letzte Ziffern 3 und 4)
  • Hilfskontakt-Öffner (NC): 21/22, 31/32, 41/42 … (letzte Ziffern 1 und 2)
  • Spule: A1 (phasenseitiger Anschluss), A2 (neutralseitiger Anschluss)
Abb. 3 – Kontaktzustände: Schließer (NO), Öffner (NC) und Spule im Ruhezustand
Hauptkontakt Schließer · L1 / T1 L1 T1 OFFEN im Ruhezustand NO – Normally Open Hilfs-Schließer NO · 13 / 14 13 14 OFFEN im Ruhezustand NO – Normally Open Hilfs-Öffner NC · 21 / 22 21 22 GESCHLOSSEN Ruhezust. NC – Normally Closed Spule K1 A1 / A2 A1 K1 A2 Steuereingang Merkhilfe: letzte Ziffer …3/…4 = Schließer (NO) · …1/…2 = Öffner (NC) · A1/A2 = Spule Alle Zustände gelten im stromlosen Ruhezustand der Spule (Schütz abgefallen).
Merkhilfe Klemmenbezeichnung: Die letzte Ziffer verrät den Kontakttyp: …1/…2 = Öffner (NC), …3/…4 = Schließer (NO).

Betriebskategorien nach ÖNORM EN 60947-4-1

KategorieLast / AnwendungEinschaltstromAusschaltstromTypische Last
AC-1Ohmsche und leicht induktive Lasten1 × I_e1 × I_eHeizwiderstände, Glühlampen
AC-2Schleifringläufermotoren: Anlaufen, Abbremsen2,5 × I_e2,5 × I_eKrane, Aufzüge
AC-3Käfigläufermotoren: Anlaufen, Ausschalten im Lauf6 × I_e1 × I_ePumpen, Lüfter, Kompressoren
AC-4Käfigläufermotoren: Tippbetrieb, Gegenstrom6 × I_e6 × I_ePressen, Werkzeugmaschinen
? Verständnisfrage: Ein Öffner-Hilfskontakt (NC) eines Schützes ist im stromlosen Zustand der Spule … ›
offen (kein Stromfluss möglich)
geschlossen (Stromfluss möglich)
unbestimmt – hängt von der Netzspannung ab
für große Lastströme bestimmt
Kapitel 04

Wie wird die Schützspule betätigt?

Die Spule ist das Herzstück des Schützes – sie wandelt elektrische Energie in magnetische Kraft um. Die Spule wird an den Klemmen A1 und A2 angeschlossen und muss exakt mit der Steuerspannung der Anlage übereinstimmen.

SpulenspannungStromartTypischer Einsatz
24 V DCGleichstromSPS-Ausgänge, Steuerungen, sichere Kleinspannung
24 V ACWechselstromSicherheits-Steuerstromkreise
110 V ACWechselstromSteuertransformatoren, ältere österreichische Anlagen
230 V ACWechselstromHausinstallationen, einfache Maschinen
400 V ACWechselstromDirekte Netzspeisung ohne Steuertransformator
Gefahr – falsche Spulenspannung! Wird ein Schütz mit höherer als der Nennspannung betrieben: Spule überhitzt, Zerstörung, Brandgefahr! Wird er mit zu niedriger Spannung betrieben: der Anker zieht nicht sicher an, er flattert, erzeugt lautes Brummen und die Kontakte werden durch Vibrationen zerstört.

Anzugsspannung und Abfallspannung

  • Anzugsspannung (U_az): Mindestspannung für sicheres Anziehen. AC: ≥ 85 % von U_N. DC: ≥ 80 % von U_N.
  • Abfallspannung (U_ab): Spannung, unterhalb derer der Schütz sicher abfallen muss. AC: 20 % bis 75 % von U_N.
Abb. 4 – Anzugs- und Abfallspannungsbereiche eines AC-Schützes
Steuerspannung U_Spule als Anteil der Nennspannung U_N 0 % 20 % 75 % 85 % 100 % (= U_N) Sicher AUS Abfallbereich (muss abfallen) Unbest. Sicherer Anzug

Spulenleistung und Anzugsspannung

P_Spule = U_N × I_Spule
U_az ≥ 0,85 × U_N  (AC-Schütz, ÖNORM EN 60947-4-1)
U_az ≥ 0,80 × U_N  (DC-Schütz, ÖNORM EN 60947-4-1)
U_ab = 0,20 … 0,75 × U_N  (Abfallbereich AC)
P_Spule
Spulenleistung [W]
U_N
Spulennennspannung [V]
I_Spule
Spulenstrom [A]
U_az
Anzugsspannung [V]
U_ab
Abfallspannung [V]
Praxisbeispiel: Ein Schütz mit U_N = 230 V AC muss bei mindestens 0,85 × 230 V = 195,5 V sicher anziehen und im Bereich von 46 V bis 172,5 V sicher abfallen.
🔌 Schützspulen-Rechner
Spulennennspannung U_N 230 V
Spulenstrom I_Spule 80 mA
P_Spule = – W
U_az,min (AC 85 %) = – V
U_az,min (DC 80 %) = – V
U_ab Bereich (AC) = – V … – V
✏️
Beispiele & Rechenaufgaben 2 Beispiele · 5 Aufgaben ›
Beispiel 1 – Spulenleistung berechnen

Ein Schütz hat U_N = 230 V AC. Im Betrieb fließt I_Spule = 0,085 A. Berechne die aufgenommene Spulenleistung.

Lösung

Gegeben: U_N = 230 V, I_Spule = 0,085 A

Formel: P_Spule = U_N × I_Spule

Einsetzen: P_Spule = 230 V × 0,085 A

Ergebnis: P_Spule = 19,55 W ≈ 19,6 W
Beispiel 2 – Anzugsspannung berechnen

Ein AC-Schütz hat U_N = 400 V. Berechne die minimale Anzugsspannung und den Abfallspannungsbereich.

Lösung

Minimale Anzugsspannung (AC): U_az ≥ 0,85 × 400 V = 340 V

Abfallbereich: 0,20 × 400 V = 80 V bis 0,75 × 400 V = 300 V

Ergebnis: U_az ≥ 340 V; U_ab = 80 V … 300 V
Aufgabe 1

Ein DC-Schütz hat U_N = 24 V DC und I_Spule = 0,15 A. Berechne: a) die Spulenleistung, b) die minimale Anzugsspannung (DC).

Hinweis: DC-Schütz: U_az ≥ 0,80 × U_N

Lösung

a) P_Spule = 24 V × 0,15 A = 3,6 W

b) U_az ≥ 0,80 × 24 V = 19,2 V

Ergebnis: P_Spule = 3,6 W; U_az ≥ 19,2 V
Aufgabe 2

Die Netzspannung schwankt zwischen 195 V und 245 V. Der AC-Schütz hat U_N = 230 V. Zieht der Schütz bei 195 V noch sicher an? Fällt er bei 55 V sicher ab?

Hinweis: Anzug (AC): U_az ≥ 0,85 × U_N; Abfall: 0,20 × U_N bis 0,75 × U_N

Lösung

Minimale Anzugsspannung: 0,85 × 230 V = 195,5 V

195 V < 195,5 V → Schütz zieht bei 195 V NICHT sicher an!

Abfallbereich: 46 V bis 172,5 V → 55 V liegt darin → sicheres Abfallen.

Kein sicherer Anzug bei 195 V; sicheres Abfallen bei 55 V.
Aufgabe 3

In einer Steueranlage sind 8 Schütze parallel an einem 24-V-DC-Netzteil angeschlossen. Jeder Schütz hat P_Spule = 3,6 W. Welche Gesamtleistung nimmt die Anlage auf, wenn alle Schütze gleichzeitig angezogen sind?

Hinweis: P_ges = n × P_Spule

Lösung

P_ges = 8 × 3,6 W

Ergebnis: P_ges = 28,8 W
Aufgabe 4

Ein AC-Schütz (U_N = 110 V AC) zieht bei einer Spannung von 90 V an. Ist das normkonform laut ÖNORM EN 60947-4-1?

Hinweis: Anzugsspannung AC: U_az ≥ 0,85 × U_N

Lösung

Norm-Grenzwert: U_az,min = 0,85 × 110 V = 93,5 V

Der Schütz muss spätestens bei 93,5 V anziehen. Er zieht schon bei 90 V an → übertrifft die Anforderung.

Normkonform! Früher anziehen = höhere Sicherheitsmarge.
Aufgabe 5

Eine AC-Spule (U_N = 230 V) nimmt S = 40 VA auf. Leistungsfaktor cos φ = 0,5. Berechne: a) Spulenstrom I_Spule, b) Wirkleistung P.

Hinweis: I = S / U; P = S × cos φ

Lösung

a) I_Spule = 40 VA / 230 V = 0,174 A ≈ 174 mA

b) P = 40 VA × 0,5 = 20 W

I_Spule ≈ 174 mA; P_Wirkleistung = 20 W
? Verständnisfrage: Die minimale Anzugsspannung eines AC-Schützes mit U_N = 24 V beträgt laut Norm … ›
0,80 × 24 V = 19,2 V (das wäre der DC-Wert)
0,85 × 24 V = 20,4 V (AC-Normwert)
0,90 × 24 V = 21,6 V
1,00 × 24 V = 24,0 V
Kapitel 05

Was ist der Unterschied zwischen AC- und DC-Schützen?

Schütze gibt es für Wechselstrom-Spulen (AC) und Gleichstrom-Spulen (DC). Die Art der Steuerspannung beeinflusst die gesamte mechanische Konstruktion erheblich.

Das Problem der Wechselspannung bei AC-Schützen

Wechselspannung (50 Hz in Österreich) geht 100-mal pro Sekunde durch den Nulldurchgang! Ohne besondere Maßnahme würde die Magnetkraft ebenfalls 100-mal pro Sekunde auf null abfallen – der Anker vibriert und erzeugt lautes Brummen. Die Kontakte würden rasch verschleißen.

Lösung: Der Kurzschlussring (Spaltpol)
An den Polschuhen wird ein Ring aus Kupfer oder Messing eingelassen. Der im Ring induzierte Strom erzeugt ein zeitlich verschobenes Teilmagnetfeld. Die Summe beider Felder hat keine Nulldurchgänge mehr – der Anker bleibt ruhig angezogen. Ohne Kurzschlussring würde der AC-Schütz brummen und in kürzester Zeit zerstört werden!
MerkmalAC-SchützDC-Schütz
SpulenspannungWechselspannung (50 Hz)Gleichspannung
EisenkernGeblechtet (Lamellen)Massiv (ungeteilt)
KurzschlussringJa (zwingend!)Nein (nicht nötig)
BrummgeräuschMöglich bei SchädenKeines
LichtbogenlöschungEinfacher (Nulldurchgänge)Schwieriger (Blasspule nötig)
Typischer EinsatzIndustriemotoren, AnlagenBatterie, PV, DC-Antriebe
Abb. 5 – Vergleich AC-Schütz und DC-Schütz (schematisch)
AC-Schütz Geblechter Kern Lamellen → wenig Wirbelstrom ← Kurzschlussring! AC-Spule z. B. 230 V/50 Hz ✓ Laminiert · ✓ Kurzschlussring DC-Schütz Massiver Kern Blasspule (Lichtbogenlöschung) DC-Spule z. B. 24 V DC ✓ Massiver Kern · ✓ Blasspule · ✗ Kein KSR
Diagnosetipp: Ein AC-Schütz, der laut brummt oder rattert, hat sehr wahrscheinlich einen beschädigten oder verschmutzten Kurzschlussring oder verschmutzte Polflächen. Dieser Zustand führt zu starker Vibration und raschem Verschleiß – sofort prüfen!
? Verständnisfrage: Wozu dient der Kurzschlussring bei einem AC-Schütz? ›
Er löscht den Lichtbogen beim Kontakttrennen
Er begrenzt den Strom durch die Spule
Er verhindert das Brummen und Vibrieren des Ankers bei Wechselspannung
Er erhöht die maximale Schalthäufigkeit
Kapitel 06

Welche Schaltzeichen werden für Schütze verwendet?

Im Schaltplan (Stromlaufplan) werden Schütze durch genormte Schaltzeichen dargestellt. Die Zeichen sind durch ÖNORM EN 60617 genormt und zeigen den stromlosen Ruhezustand.

Grundregel für Schaltpläne: Alle Schaltzustände werden im spannungslosen Ruhezustand dargestellt – als wäre der Schütz abgefallen und die Anlage ausgeschaltet.
Abb. 6 – Schaltzeichen für Schützkontakte und Spule (nach ÖNORM EN 60617)
Hauptkontakt Schließer · L1/T1 L1 T1 Schließer (NO) Hilfs-Schließer NO · 13/14 13 14 Schließer (NO) Hilfs-Öffner NC · 21/22 21 22 Öffner (NC) Spule K1 A1 / A2 A1 K1 A2 Magnetspule Klemmenbezeichnungen nach ÖNORM EN 60947 L1/T1, L2/T2, L3/T3 = Hauptkontakte (Leistungskreis) …3/…4 = Schließer (NO) z. B. 13/14  |  …1/…2 = Öffner (NC) z. B. 21/22  |  A1/A2 = Spule Alle Schaltzeichen gelten im stromlosen Ruhezustand der Anlage (Schütz abgefallen).
? Verständnisfrage: Welche Klemmenbezeichnung hat ein Hilfskontakt-Öffner (NC)? ›
13/14
21/22
A1/A2
L1/T1
Kapitel 07

In welchen Bereichen werden Schütze eingesetzt?

Direktanlauf von Elektromotoren (DOL)

Ein einzelner Schütz schaltet den Motor direkt ans Drehstromnetz. Beim Anlaufen zieht der Motor den 5- bis 8-fachen Nennstrom – der Schütz ist exakt dafür ausgelegt.

Wendeschaltung (Rechts- und Linkslauf)

Zwei Schütze (K1 = Rechtslauf, K2 = Linkslauf) ermöglichen das Umkehren der Drehrichtung. Beide dürfen niemals gleichzeitig einschalten – das würde zwei Phasen kurzschließen! Eine elektrische Verriegelung mit gegenseitigen Öffner-Hilfskontakten ist zwingend vorgeschrieben.

Gefahr – kein Kurzschluss! Bei einer Wendeschaltung ohne elektrische Verriegelung: Schalten beide Schütze gleichzeitig ein, werden zwei Phasen des Drehstromnetzes direkt kurzgeschlossen. Elektrische Verriegelung ist Pflicht (ÖNORM EN 60947-4-1)!

Stern-Dreieck-Anlauf (Y-Δ)

Für größere Motoren (in Österreich typisch ab ca. 5,5 kW) reduziert dieses Verfahren den Anlaufstrom auf ca. 1/3: Hauptschütz, Sternschütz und Dreieckschütz arbeiten zusammen. Das Anlaufdrehmoment ist ebenfalls auf 1/3 reduziert – daher nur für lastfreien Anlauf geeignet.

Motorschutz – Schütz immer kombinieren!

Ein Schütz hat keinen eigenen Überlastschutz! Er muss immer mit einem der folgenden Schutzgeräte kombiniert werden:

  • Thermisches Überlastrelais: Bimetallstreifen öffnen bei Überlast den Steuerkreis.
  • Motorschutzschalter: Kombiniert Überlast- und Kurzschlussschutz in einem Gerät.
  • Elektronisches Motorschutzrelais: Erkennt Überlast, Phasenausfall, Blockierung usw.
Pflicht: Laut ASchG und ÖNORM EN 60947-4-1 muss jeder Motorstromkreis mit einem geeigneten Überlastschutz ausgestattet sein. Ein Schütz ohne Motorschutz ist keine vollständige Motorsteuerung!

Weitere Einsatzbereiche

  • Heizungsanlagen: Elektrische Heizwiderstände, Wärmepumpen
  • Lüftungs- und Klimatechnik: Ventilatoren, Kompressoren, Pumpen
  • Kondensatorschaltungen: Blindleistungskompensation
  • Aufzugsanlagen: Motor- und Bremssteuerung
  • Ladesäulen für Elektrofahrzeuge: Sicheres Schalten des Ladestroms
  • Photovoltaik-Anlagen: DC-Schütze trennen PV-Strings ab
ÖNORM EN 60947-4-1 – Schütze und Motorstarter für Leistungsstromkreise (Österreich). Ergänzend: ÖNORM EN 60947-1 und ArbeitnehmerInnenschutzgesetz (ASchG).
? Verständnisfrage: Warum ist bei einer Wendeschaltung eine elektrische Verriegelung beider Schütze zwingend erforderlich? ›
Damit beide Schütze gleichzeitig einschalten können
Um die Schütze vor mechanischer Überlastung zu schützen
Um einen Kurzschluss durch gleichzeitiges Einschalten beider Schütze zu verhindern
Um Energie zu sparen, wenn der Motor steht

Abschlusstest

12 Fragen zu allen Kapiteln. Wähle jeweils eine Antwort und klicke auf „Test auswerten“.

Frage 01 Welches physikalische Prinzip nutzt ein Schütz zur Kontaktbetätigung?
Frage 02 Was ist der wesentliche Unterschied zwischen Schütz und Relais?
Frage 03 Wie viele Hauptkontakte hat ein Standard-Drehstromschütz?
Frage 04 Wie nennt man einen Hilfskontakt, der im stromlosen Zustand des Schützes GESCHLOSSEN ist?
Frage 05 Welche Mindest-Steuerspannung muss an der Spule eines AC-Schützes (U_N = 230 V) anliegen, damit er sicher anzieht?
Frage 06 Wozu dient der Kurzschlussring (Spaltpol) bei einem AC-Schütz?
Frage 07 Welche Klemmenbezeichnung haben die Spulenanschlüsse eines Schützes?
Frage 08 Ein AC-Schütz (U_N = 400 V) brummt laut. Was ist die wahrscheinlichste Ursache?
Frage 09 Warum braucht ein DC-Schütz keinen Kurzschlussring?
Frage 10 Welche Schaltung verwendet drei Schütze für einen gestuften Motoranlauf mit reduziertem Anlaufstrom?
Frage 11 Welche österreichische Norm regelt die Anforderungen an Schütze für Leistungsstromkreise?
Frage 12 Ein DC-Schütz hat U_N = 24 V DC. Wie groß ist die minimale Anzugsspannung laut Norm?

Fragen bei mündlicher Prüfung

Typische Prüferfragen mit vollständigen Musterantworten. Versuche zuerst selbst zu antworten, dann klappe die Lösung auf!

01Erkläre das Funktionsprinzip eines Schützes!›

Ein Schütz ist ein elektromagnetisch betätigtes Schaltgerät. Fließt Strom durch die Magnetspule (A1/A2), entsteht ein Magnetfeld, das den beweglichen Anker zum festen Eisenkern hin anzieht. Der Anker betätigt mechanisch die Schaltkontakte.

  • Kleiner Steuerstrom → Spule → Magnetfeld → Anker angezogen → Hauptkontakte schließen
  • Steuerspannung weg → Magnetfeld erlischt → Rückstellfeder → Kontakte öffnen

Das Prinzip ermöglicht die galvanische Trennung von Steuer- und Laststromkreis – wesentlicher Sicherheitsvorteil.

02Was ist der Unterschied zwischen Haupt- und Hilfskontakten?›

Hauptkontakte – Leistungskreis:

  • Immer Schließer (im Ruhezustand offen)
  • 3-polig für Drehstrom (L1/T1, L2/T2, L3/T3)
  • Für hohe Ströme ausgelegt (9 A bis über 2.000 A), Silber-Metalloxid-Kontakte, Lichtbogenkammern

Hilfskontakte – Steuerkreis:

  • Als Schließer (NO) oder Öffner (NC) verfügbar, max. 10 A
  • Einsatz: Selbsthaltung, Verriegelung, Meldungen, SPS-Eingangssignale
03Was versteht man unter Anzugs- und Abfallspannung? Nenne die Normwerte!›

Diese Kennwerte beschreiben das Schaltverhalten in Abhängigkeit der Spulenspannung:

  • Anzugsspannung (U_az): Mindestspannung für sicheres Anziehen.
  • Abfallspannung (U_ab): Spannung, unterhalb derer sicheres Abfallen garantiert sein muss.
U_az ≥ 0,85 × U_N (AC-Schütz)
U_az ≥ 0,80 × U_N (DC-Schütz)
U_ab = 0,20 … 0,75 × U_N (Abfallbereich AC)

Normgrundlage: ÖNORM EN 60947-4-1

04Warum braucht ein AC-Schütz einen Kurzschlussring? Was passiert ohne ihn?›

Wechselspannung (50 Hz) hat 100 Nulldurchgänge pro Sekunde. Ohne Gegenmaßnahme fällt die Magnetkraft 100-mal/s auf null ab – der Anker vibriert laut.

Der Kurzschlussring am Polschuh erzeugt durch Induktion ein zeitlich verschobenes Teilmagnetfeld. Die Summe beider Felder hat keine Nulldurchgänge → Anker bleibt ruhig.

  • Ohne Kurzschlussring: Lautes Brummen, Vibration, rascher Verschleiß, Zerstörung
  • Mit Kurzschlussring: Ruhiger, geräuscharmer Betrieb
05Erkläre den Unterschied zwischen AC- und DC-Schütz!›

AC-Schütz:

  • Geblechter Kern (Lamellen) – reduziert Wirbelstromverluste
  • Kurzschlussring zwingend nötig (Brummvermeidung)
  • Hoher Einschaltstrom der Spule (bis 10 × I_N, kurzzeitig)

DC-Schütz:

  • Massiver Kern – kein Laminieren nötig
  • Kein Kurzschlussring – Gleichstromfeld ist konstant ohne Nulldurchgänge
  • Blasspule nötig (DC-Lichtbögen schwerer zu löschen als AC)
  • Einsatz: Batteriesysteme, PV-Anlagen, DC-Antriebe
06Erkläre die Schaltzeichen für Schützkontakte und erläutere die Klemmenbezeichnungen!›

Alle Schaltzeichen zeigen den stromlosen Ruhezustand. Genormt nach ÖNORM EN 60617:

  • Hauptkontakte (Schließer): L1/T1, L2/T2, L3/T3
  • Hilfsschließer (NO): 13/14, 23/24 (letzte Ziffern 3/4 = Schließer)
  • Hilfsöffner (NC): 21/22, 31/32 (letzte Ziffern 1/2 = Öffner)
  • Spule: Rechteck mit Schützbezeichnung (K1), Klemmen A1 und A2
07Was ist eine Selbsthalteschaltung und wie funktioniert sie?›

Eine Selbsthalteschaltung hält einen Schütz dauerhaft eingeschalten, auch nachdem der Einschalttaster losgelassen wurde.

  • S1 (Schließer-Taster) kurz drücken → K1 zieht an → Hilfskontakt 13/14 schließt (parallel zu S1)
  • S1 loslassen → K1 hält sich über 13/14 selbst (Selbsthaltung)
  • S0 (Öffner-Taster) drücken → Steuerkreis unterbrochen → K1 fällt ab → Anlage AUS
08Warum ist bei einer Wendeschaltung eine elektrische Verriegelung vorgeschrieben?›

Bei einer Wendeschaltung vertauschen K1 (Rechtslauf) und K2 (Linkslauf) zwei Phasen. Schalten beide gleichzeitig ein → Kurzschluss zweier Phasen!

Elektrische Verriegelung:

  • Öffner-Hilfskontakt von K1 in Reihe mit Spule K2 → K2 kann nicht einschalten, solange K1 angezogen ist
  • Öffner-Hilfskontakt von K2 in Reihe mit Spule K1 → K1 kann nicht einschalten, solange K2 angezogen ist

Laut ÖNORM EN 60947-4-1 Mindestanforderung. In der Praxis zusätzlich mechanische Verriegelung empfohlen.

09Erkläre den Stern-Dreieck-Anlauf und nenne Vorteile und Nachteile!›

Der Stern-Dreieck-Anlauf (Y-Δ) reduziert den Anlaufstrom großer Drehstrommotoren (in Österreich ab ca. 5,5 kW). Drei Schütze: Hauptschütz K1, Sternschütz K3, Dreieckschütz K2.

I_Stern ≈ 1/3 × I_Direktanlauf
  • Vorteil: Anlaufstrom auf ca. 1/3 reduziert – schont Netz und Antrieb
  • Nachteil: Anlaufdrehmoment ebenfalls auf 1/3 reduziert → nur für lastfreien Anlauf geeignet (z. B. Lüfter, Pumpen)
10Was sind Betriebskategorien und warum sind sie bei der Schützauswahl wichtig?›

Die Betriebskategorie (ÖNORM EN 60947-4-1) gibt an, für welche Lastart ein Schütz ausgelegt ist und bestimmt seinen zulässigen Nennstrom.

  • AC-1: Ohmsche Lasten. Ein- = Ausschaltstrom = 1 × I_e
  • AC-3: Käfigläufermotor Dauerbetrieb (häufigste Kategorie). Einschaltstrom 6 × I_e, Ausschaltstrom 1 × I_e
  • AC-4: Tippbetrieb/Gegenstrom. Ein- UND Ausschaltstrom 6 × I_e → deutlich stärker ausgelegter Schütz nötig!
I_ein = 6 × I_e (AC-3 und AC-4)
I_aus = 1 × I_e (AC-3) oder 6 × I_e (AC-4)
11Warum darf ein Schütz allein nicht als vollständiger Motorschutz verwendet werden?›

Ein Schütz hat keinen eigenen Überlastschutz! Er schaltet, erkennt aber keinen zu hohen Strom. Ein überlasteter Motor würde thermisch zerstört, ohne dass der Schütz reagiert.

  • Thermisches Überlastrelais: Bimetallstreifen reagieren auf Überstrom → Öffner im Steuerkreis → Schütz fällt ab.
  • Motorschutzschalter: Kombiniert thermischen Überlast- und elektromagnetischen Kurzschlussschutz.

Laut ASchG und ÖNORM EN 60947-4-1 ist Überlastschutz Pflicht. Schütz + Überlastrelais = vollständiger Motorstarter.

Formelsammlung

Spulenleistung (DC)
P = U_N × I_Spule
P in Watt [W] · U_N in Volt [V] · I_Spule in Ampere [A]
Spulenleistung (AC, Wirkleistung)
P = U_N × I_Spule × cos φ
cos φ = Leistungsfaktor (typ. 0,4–0,8 bei induktiven AC-Spulen)
Scheinleistung der Spule (AC)
S = U_N × I_Spule
S in Voltampere [VA]
Anzugsspannung AC
U_az ≥ 0,85 × U_N
Mindest-Steuerspannung für sicheres Anziehen – AC-Schütz (ÖNORM EN 60947-4-1)
Anzugsspannung DC
U_az ≥ 0,80 × U_N
Mindest-Steuerspannung für sicheres Anziehen – DC-Schütz (ÖNORM EN 60947-4-1)
Abfallspannungsbereich AC
U_ab = 0,20 … 0,75 × U_N
Spannungsbereich, in dem der AC-Schütz sicher abfallen muss
Betriebskat. AC-3 Einschaltstrom
I_ein = 6 × I_e
Beim Einschalten eines Käfigläufermotors. I_e = Nennbetriebsstrom des Schützes
Betriebskat. AC-4 Ausschaltstrom
I_aus = 6 × I_e
Beim Ausschalten unter Motoranlaufstrom (Tippbetrieb/Gegenstrom). Stärkerer Schütz nötig!
Wirkleistung aus Scheinleistung
P = S × cos φ
Gilt für alle induktiven AC-Lasten (Spulen, Motoren)

Glossar

  • Schütz (Contactor): Elektromagnetisch betätigtes Schaltgerät für hohe Ströme und häufige Schaltvorgänge. Wird über den Steuerstromkreis (Spule A1/A2) fernbedient. Standard-Schaltgerät für Elektromotoren.
  • Anker (Armature): Bewegliches Eisenteil des Schützes. Wird durch das Magnetfeld der Spule angezogen und betätigt mechanisch die Kontakte.
  • Hauptkontakt: Leistungskontakt für den Laststromkreis. 3-polig für Drehstrom (L1/T1, L2/T2, L3/T3). Immer als Schließer. Für hohe Ströme ausgelegt.
  • Hilfskontakt: Steuerkontakt für kleine Steuerströme (max. 10 A). Als Schließer (NO) oder Öffner (NC) verfügbar. Für Selbsthaltung, Verriegelung, Meldungen.
  • Schließer (NO – Normally Open): Kontakt im stromlosen Ruhezustand OFFEN. Schließt, wenn der Schütz anzieht.
  • Öffner (NC – Normally Closed): Kontakt im stromlosen Ruhezustand GESCHLOSSEN. Öffnet, wenn der Schütz anzieht.
  • Anzugsspannung (U_az): Mindeststeuerspannung für sicheres Anziehen. AC: ≥ 85 % × U_N; DC: ≥ 80 % × U_N.
  • Abfallspannung (U_ab): Steuerspannung, unterhalb derer der Schütz sicher abfallen muss. AC: 20 % … 75 % × U_N.
  • Kurzschlussring (Spaltpol): Kupfer- oder Messingring am Polschuh eines AC-Schützes. Verhindert Brummen und Vibrieren des Ankers bei Wechselspannung durch ein zeitverschobenes Teilmagnetfeld.
  • Lichtbogen: Elektrische Entladung beim Trennen von Kontakten unter Last. Extrem heiß. Lichtbogenkammern löschen ihn schnell und schützen die Kontakte.
  • Lichtbogenkammer: Keramikkammer im Schütz. Teilt den Lichtbogen auf und löscht ihn durch Kühlung.
  • Blasspule: Spule in DC-Schützen für die magnetische Lichtbogenverlängerung und -löschung.
  • Wendeschaltung: Zwei Schütze zur Drehrichtungsumkehr eines Drehstrommotors. Elektrische Verriegelung zwingend!
  • Elektrische Verriegelung: Öffner-Hilfskontakte verhindern gleichzeitiges Einschalten beider Schütze einer Wendeschaltung.
  • Stern-Dreieck-Anlauf (Y-Δ): Motoranlaufverfahren mit drei Schützen. Anlaufstrom auf ca. 1/3 reduziert. Nur für lastfreien Anlauf geeignet.
  • Direktanlauf (DOL): Ein Schütz schaltet den Motor direkt ans Netz. Einfachste Schaltung, hoher Anlaufstrom (5–8 × I_N).
  • Selbsthalteschaltung: Schließer-Hilfskontakt parallel zum Einschalttaster hält den Schütz nach dem Loslassen des Tasters eingeschalten.
  • AgSnO₂ (Silber-Zinnoxid): Kontaktmaterial für Hauptkontakte. Hohe Leitfähigkeit, extreme Lichtbogenfestigkeit.
  • Betriebskategorie (AC-1, AC-3, AC-4 …): Normierte Einteilung nach ÖNORM EN 60947-4-1. Gibt an, für welche Lastart ein Schütz ausgelegt ist. AC-3 = häufigste Kategorie (Käfigläufermotor Dauerbetrieb). AC-4 = Tippbetrieb, erfordert stärker ausgelegten Schütz.
  • Überlastrelais: Thermisches Schutzrelais für Elektromotoren. Bimetallstreifen reagieren auf Überstrom → Öffner im Steuerkreis → Schütz fällt ab. Immer in Kombination mit Schütz einzusetzen.

Stand & Quellen

  • ÖNORM EN 60947-4-1: Niederspannungsschaltgeräte – Elektromechanische Schütze und Motorstarter (aktuelle Fassung)
  • ÖNORM EN 60947-1: Niederspannungsschaltgeräte – Allgemeine Anforderungen
  • ÖNORM EN 60617: Graphische Symbole für Schaltpläne (Schaltzeichen)
  • ÖVE/ÖNORM EN 50110-1: Betrieb von elektrischen Anlagen (ESV 2012)
  • ArbeitnehmerInnenschutzgesetz (ASchG), BGBl. Nr. 450/1994 i.d.g.F.
  • Moeller Schaltungsbuch, 13. Auflage, Hüthig & Pflaum Verlag
  • Technische Dokumentationen: Siemens SIRIUS, Schneider Electric TeSys, ABB AF-Serie
  • Erstellungsdatum: 2025 – Mechatronik Lernportal Österreich

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