Motorschutzschalter – Mechatronik Lernportal

Motorschutzschalter

Elektromotoren sind das Herzstück vieler Maschinen und Anlagen – und sie müssen zuverlässig geschützt werden. Der Motorschutzschalter kombiniert thermischen Überlastschutz, magnetischen Kurzschlussschutz und Phasenausfallschutz in einem einzigen Gerät. Dieser Kurs erklärt Aufbau, Funktion, Auslöseklassen, Dimensionierung und den Einsatz im Motorstarter – praxisnah und normgerecht nach ÖVE/ÖNORM.

Kapitel 01

Wie ist ein Motorschutzschalter aufgebaut?

Ein Motorschutzschalter (kurz: MSS, englisch: Motor Protective Circuit Breaker, MPCB oder auch Manual Motor Starter, MMS) ist ein selbstständig auslösendes Schaltgerät, das einen Drehstrommotor vor den drei häufigsten elektrischen Gefährdungen schützt: Überlast, Kurzschluss und Phasenausfall. Er vereint mehrere Schutzfunktionen in einem kompakten Gehäuse und ist für den Einbau in Schaltschränke konzipiert.

Historisches: Früher wurden Überlastrelais und Leitungsschutzschalter getrennt eingebaut. Der kombinierte Motorschutzschalter setzte sich ab den 1960er-Jahren durch und vereinfachte den Schaltschrankbau erheblich.

Die Hauptbaugruppen im Überblick

Schnittdarstellung Motorschutzschalter (3-polig)

Die wichtigsten Baugruppen eines Motorschutzschalters sind:

Thermisches Auslöseglied – schützt vor Überlast durch Bimetallstreifen in jeder Phase
Magnetisches Auslöseglied – schützt vor Kurzschluss durch Schnellauslöser (elektromagnetisch)
Schlosskontakte – trennen alle drei Phasen gleichzeitig (Dreipoligkeit)
Einstellskala – zur Einstellung des Auslösestroms (I_r) auf den Motornennstrom
Betätigungsgriff / Bedienknopf – Ein, Aus und Rücksetzen nach Auslösung
Hilfsschalter (optional) – Meldeausgang für Fernmeldung (z. B. SPS-Eingang)

ÖVE/ÖNORM EN 60947-4-1: Regelt Niederspannungs-Schaltgeräte – speziell Motorstarter und Motorschutzschalter. Definiert Prüfbedingungen, Grenzwerte und Kennzeichnungspflichten für Motorschutzschalter in Österreich und der EU.

Merksatz: Ein Motorschutzschalter ist dreifacher Schutz in einem Gerät: thermisch (Überlast), magnetisch (Kurzschluss) und phasensymmetrisch (Phasenausfall). Er vereint die Funktionen eines Überlastrelais und eines Leitungsschutzschalters in einem kompakten Gerät – eine separate Vorsicherung für die Zuleitungen ist dennoch normgerecht vorzusehen.

? Verständnisfrage: Welche drei Schutzfunktionen vereint ein Motorschutzschalter? ›

Überspannungsschutz, Frequenzschutz, Phasenausfall

Erdschlussschutz, Überlastschutz, Kurzschlussschutz

Überlastschutz, Kurzschlussschutz, Phasenausfallschutz

Unterspannungsschutz, Überlastschutz, Phasenumkehrschutz

Kapitel 02

Wie funktioniert der thermische Überlastschutz?

Das Herzstück des thermischen Schutzes ist der Bimetallstreifen. Er besteht aus zwei fest miteinander verbundenen Metallschichten mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten (typisch: Invar + Messing oder Nickelstahl + Kupfer). Wenn Strom fließt, erwärmt sich der Streifen. Da sich die beiden Metalle unterschiedlich stark ausdehnen, biegt sich der Streifen. Ab einem bestimmten Biegegrad löst er das Schaltschloss aus.

Direkte und indirekte Beheizung: Bei der direkten Beheizung fließt der Laststrom direkt durch den Bimetallstreifen – dieser erwärmt sich durch seinen eigenen Widerstand (Joulesche Wärme). Bei der indirekten Beheizung (häufig bei größeren Strömen) ist ein separater Heizdraht eng am Bimetall angebracht; der Laststrom fließt durch den Heizdraht und erwärmt das Bimetall von außen. Viele moderne MSS kombinieren beide Prinzipien für eine präzisere Auslösecharakteristik.

Bimetall-Prinzip: Kalt vs. Warm vs. Auslösung

Auslösecharakteristik – das thermische Gedächtnis

Der Bimetallstreifen ist ein thermischer Integrator: Er summiert die Wärme über die Zeit. Ein Strom von 120 % des Einstellstroms I_r führt erst nach mehreren Minuten zur Auslösung, ein Strom von 200 % dagegen schon nach wenigen Sekunden. Diese Abhängigkeit nennt man die Zeit-Strom-Charakteristik (auch Auslösekennlinie).

Zeit-Strom-Kennlinie des thermischen Auslöseglieds (vereinfacht)

Wichtig – Warmauslösung: Hat der Motor kurz zuvor unter Last gelaufen und wird kurz darauf wieder eingeschaltet, ist das Bimetall noch vorerwärmt. Die Auslösezeit verkürzt sich dadurch erheblich – das schützt den Motor auch bei häufigem Starten.

Typischer Fehler: Den Einstellstrom I_r zu hoch einstellen, damit der Motor „nicht so oft abschaltet“. Das führt zu thermischer Überlastung der Motorwicklung und verkürzt die Lebensdauer erheblich – oder zerstört den Motor im schlimmsten Fall.

? Verständnisfrage: Warum löst ein Motorschutzschalter bei 150 % des Einstellstroms langsamer aus als bei 500 %? ›

Weil das magnetische Auslöseglied bei 500 % anspricht, das thermische erst bei 150 %

Weil der Bimetall-Streifen thermisch integriert: mehr Strom → mehr Wärme pro Zeit → schnellere Biegung → schnelleres Auslösen

Weil ein einstellbares Zeitrelais die Auslösezeit vorgibt

Weil der Einstellstrom Ir bei 150 % überschritten wird, bei 500 % aber nicht

Kapitel 03

Wie funktioniert der magnetische Kurzschlussschutz?

Während der Bimetallstreifen für langsam ansteigende Überlasten zuständig ist, reagiert das magnetische Auslöseglied auf den schlagartigen, extremen Stromanstieg bei einem Kurzschluss. Bei einem Kurzschluss fließen je nach Netzimpedanz Ströme vom 10- bis 20-Fachen des Nennstroms – und das innerhalb von Millisekunden.

Funktionsprinzip des Schnellauslösers

Jede Phase führt durch eine Stromspule (Magnetspule). Steigt der Strom schlagartig auf ein Vielfaches des Nennstroms, erzeugt die Spule ein starkes Magnetfeld. Dieses zieht einen Anker (Klappanker) an und betätigt direkt das Schaltschloss – ohne thermische Verzögerung. Die mechanische Auslösung erfolgt in typisch 5–15 ms, die vollständige Stromunterbrechung (inkl. Lichtbogenlöschung) in unter 20 ms.

Magnetisches Auslöseglied – Funktionsprinzip

Ansprechwert des magnetischen Auslösers: Typisch 8- bis 15-facher Bemessungsstrom (je nach Hersteller und Gerätetyp). Dieser Wert ist werksseitig fest eingestellt und kann vom Anwender nicht verändert werden. Er ist bewusst hoch gewählt, damit der MSS den normalen Anlaufstrom eines Drehstrommotors (bis ca. 6- bis 8-facher Nennstrom) nicht fälschlicherweise als Kurzschluss interpretiert.

Anlaufstrom beachten: Drehstrommotoren ziehen beim Anlauf kurzzeitig den 3- bis 8-fachen Nennstrom (Anzugsstrom). Der magnetische Auslöser muss so eingestellt sein, dass er diesen Anlaufstrom toleriert. Bei Motoren mit besonders schwerem Anlauf (z. B. Kompressoren) kommen spezielle MSS-Varianten oder Auslöseklassen zum Einsatz.

? Verständnisfrage: Warum muss der magnetische Auslöser des MSS den normalen Anlaufstrom tolerieren? ›

Weil der Anlaufstrom ein Fehler ist und ignoriert werden sollte

Weil Drehstrommotoren beim Anlaufen kurzzeitig den 3- bis 8-fachen Nennstrom ziehen und der MSS sonst beim normalen Starten auslösen würde

Weil der Anlaufstrom kleiner als der Nennstrom ist und der MSS erst bei Überschreitung auslösen soll

Weil der thermische Schutz den Anlaufstrom bereits abfängt

Kapitel 04

Was bedeuten Einstellbereich und Auslöseklassen?

Der Einstellbereich (I_r-Einstellung)

Jeder Motorschutzschalter hat einen Einstellbereich, der durch den Drehknopf am Gerät eingestellt wird. Der eingestellte Wert I_r gibt den Bemessungsauslösestrom an – das ist der Strom, bei dem der MSS nach der Zeit-Strom-Kennlinie auslösen soll. I_r soll auf den Motornennstrom I_N eingestellt werden (aus dem Motortypenschild).

Einstellregel:

I_r = I_N (Motornennstrom laut Typenschild)

I_r: Eingestellter Bemessungsauslösestrom [A]
I_N: Motornennstrom laut Typenschild [A]

Typische Einstellbereiche handelsüblicher MSS:

Gerätegröße	Einstellbereich	Typische Motorleistung (400 V)
Klein	0,1 – 0,16 A	< 0,1 kW
Klein	1,0 – 1,6 A	ca. 0,37 kW
Mittel	4,0 – 6,3 A	ca. 2,2 kW
Mittel	7,0 – 10 A	ca. 4,0 kW
Groß	18 – 25 A	ca. 11 kW
Groß	28 – 40 A	ca. 18,5 kW
Sehr groß	55 – 80 A	ca. 37 kW

Auslöseklassen (Trip Classes)

Die Auslöseklasse (auch Klasse oder Trip Class) bestimmt, in welcher Zeit der MSS bei einem Vielfachen des Einstellstroms auslösen muss. Die Klassen sind in ÖVE/ÖNORM EN 60947-4-1 definiert und bestimmen die Form der Auslösekennlinie.

Klasse	Auslösezeit bei 7,2 × I_r (Kaltstart)	Typische Anwendung
Klasse 10A	< 2 s	Sehr leichter Anlauf, kurze Hochlaufzeit (z. B. Zentrifugen, Werkzeugmaschinen mit geringer Massenträgheit)
Klasse 10	2 – 10 s	Standard – leichter bis normaler Anlauf (Pumpen, Lüfter, Förderbänder); häufigste Klasse
Klasse 20	10 – 20 s	Schwerer Anlauf, längere Hochlaufzeit (Kompressoren, Mühlen, Brecher)
Klasse 30	20 – 30 s	Sehr schwerer Anlauf mit sehr langer Hochlaufzeit (große Schwungmassen, Zentrifugen)

Praxistipp: Für die überwiegende Mehrzahl der Standard-Drehstrommotoren in der Mechatronik (Pumpen, Lüfter, Förderbänder) ist Klasse 10 die richtige Wahl. Klasse 10A ist nur bei sehr kurzen Anlaufzeiten sinnvoll (Massenträgheit sehr gering). Bei schwerem Anlauf (Kompressoren, große Trägheitsmassen) → Klasse 20 prüfen.

ÖVE/ÖNORM EN 60947-4-1: Definiert die Auslöseklassen 10A, 10, 20 und 30 für Motorschutzschalter. Die Klasse muss am Gerät aufgedruckt oder einstellbar sein.

? Verständnisfrage: Für einen Kreiselpumpen-Motor mit I_N = 8,5 A – auf welchen Wert wird I_r eingestellt? ›

10,2 A (= 120 % von I_N)

8,5 A (= I_N des Motors)

6,8 A (= 80 % von I_N)

51 A (= 6-facher Anlaufstrom)

Kapitel 05

Wie schützt der Motorschutzschalter vor Phasenausfall?

Der Phasenausfall (auch Einphasigkeit genannt) ist eine der häufigsten Ursachen für Motorschäden. Fällt eine der drei Phasen aus (z. B. durch eine durchgebrannte Sicherung, einen losen Klemmenkontakt oder einen Leitungsbruch), versucht der Motor dennoch weiterzulaufen – und nimmt dabei enormen Schaden.

Stromanstieg bei Phasenausfall (Drehstrommotor unter Last)

Moderne Motorschutzschalter erkennen Phasenausfall durch einen Differentialvergleich der drei Bimetallstreifen. Wenn ein Bimetall deutlich weniger Strom führt als die anderen, biegen sich die drei Streifen unterschiedlich stark. Ein Differentialauslöser erkennt diese Asymmetrie und löst das Schaltschloss aus – auch wenn der Gesamtstrom noch unter dem eingestellten I_r liegt.

Gefahr ohne Phasenausfallschutz: Ein Drehstrommotor ohne Phasenausfallschutz, der einphasig weiterläuft, kann innerhalb weniger Minuten thermisch zerstört werden – selbst wenn er noch dreht. Der klassische Überlastschutz allein reicht bei Teillast nicht aus.

ÖVE/ÖNORM EN 60947-4-1: Motorschutzschalter mit Phasenausfallschutz müssen bei Ausfall einer Phase auslösen, bevor der Motor thermisch beschädigt wird.

? Verständnisfrage: Warum reicht reiner Überlastschutz beim Phasenausfall oft nicht aus? ›

Weil beim Phasenausfall gar kein Strom mehr fließt

Weil bei Teillast der Strom in den verbleibenden Phasen den Auslösestrom I_r möglicherweise nicht überschreitet, obwohl die Wicklung bereits überhitzt

Weil der Überlastschutz die Spannung misst, nicht den Strom

Weil der Phasenausfallschutz immer schneller auslöst als der Überlastschutz

Kapitel 06

Wie funktionieren Handauslösung und Rücksetzen?

Drei Schaltzustände des Motorschutzschalters

Der Motorschutzschalter übernimmt neben der Schutzfunktion auch eine wichtige Trennfunktion: In AUS-Stellung trennt er den Motor sicher vom Netz und erfüllt damit die Anforderungen an ein Trenngerät nach ÖVE/ÖNORM EN 60947-3. Das ermöglicht spannungsfreie Wartungsarbeiten am Motor, ohne eine zusätzliche Trenneinrichtung.

Zustand	Griffstellung	Kontakte	Bedeutung
EIN	Griff oben / „I“	Geschlossen	Motor wird mit Spannung versorgt
AUS	Griff unten / „0″	Geöffnet	Manuelle Abschaltung
AUSGELÖST	Griff Mittelstellung	Geöffnet	Automatische Schutzauslösung erfolgt

Rücksetzen nach Auslösung (Reset)

Ursache feststellen – Überlast, Kurzschluss oder Phasenausfall? Motor, Last und Verdrahtung prüfen.
Griff nach unten drücken (AUS/0) – Schaltschloss entspannen und Rückstellmechanismus vorbereiten.
Abkühlzeit einhalten – Bimetallstreifen müssen abkühlen (typisch 2–3 Minuten), bevor der MSS wieder schaltbereit ist.
Griff nach oben (EIN/I) – MSS wieder einschalten.

Wichtig – Abkühlzeit! Sofortiges Wiedereinschalten nach thermischer Auslösung ist nicht möglich – der Bimetallstreifen ist noch verbogen. Bei häufigen Auslösungen muss die Ursache unbedingt behoben werden!

ESV 2012 (Elektroschutzverordnung): Nach einer Schutzauslösung darf die Anlage erst wieder eingeschaltet werden, nachdem die Ursache festgestellt und behoben wurde. Wiederholtes blindes Einschalten ist unzulässig.

? Verständnisfrage: Der MSS hat ausgelöst – Griff in Mittelstellung. Was ist der erste Schritt? ›

Sofort Griff auf EIN stellen

Ursache feststellen und beheben, dann Griff auf AUS (0), abwarten, dann EIN

MSS ausbauen und neues Gerät einbauen

Einstellstrom I_r erhöhen, damit der MSS nicht mehr auslöst

Kapitel 07

Wie wird der Motorschutzschalter mit einem Schütz kombiniert?

In der Praxis wird ein Motorschutzschalter fast immer gemeinsam mit einem Schütz (Leistungsschütz) eingesetzt. Diese Kombination nennt man Motorstarter. Während der MSS den Schutz übernimmt, sorgt der Schütz für das häufige Ein- und Ausschalten im laufenden Betrieb – zum Beispiel durch eine SPS oder einen Taster.

Warum nicht einfach den MSS schalten? Der MSS ist als Schutzschalter ausgelegt und nicht für häufiges Ein-/Ausschalten geeignet. Seine Kontakte sind für Lasttrennungen, nicht für Schaltspiele optimiert. Ein Schütz hingegen kann Millionen von Schaltspielen ohne Verschleiß ausführen.

Motorstarter: MSS + Schütz + Motor (vereinfachter Stromkreis)

Verdrahtungsreihenfolge im Schaltschrank

Im Schaltschrank werden MSS und Schütz in dieser Reihenfolge (von oben nach unten) verdrahtet:

1. Einspeisung – Sammelschiene oder Klemmen → Eingang MSS (L1/L2/L3)

2. MSS-Ausgang → Schütz-Hauptkontakte (T1/T2/T3 → L1/L2/L3 des Schützes)

3. Schütz-Ausgang (T1/T2/T3) → Motorklemmen (U/V/W)

4. Steuerstromkreis – Schützspule an Steuerspannung; MSS-Hilfsschalter (AUX) in Steuerschaltung einbinden

Direktstarter vs. Stern-Dreieck-Starter

Starterart	Komponenten	Anlaufstrom	Typische Anwendung
Direktstarter	1× MSS + 1× Schütz	3- bis 8-fach I_N	Kleine Motoren bis ca. 4 kW
Stern-Dreieck-Starter	1× MSS + 3× Schütz	ca. 1/3 des Direktanlaufs	Motoren ab 4 kW, leichter Anlauf
Sanftanlasser	1× MSS + 1× Sanftanlasser	Stufenlos einstellbar	Empfindliche Maschinen, häufige Starts
Frequenzumrichter	1× MSS + 1× FU	Sehr gering (FU begrenzt)	Drehzahlgeregelter Betrieb

MSS vor Frequenzumrichter: Auch wenn ein Frequenzumrichter seinen eigenen Motorschutz bietet, wird ein vorgeschalteter MSS empfohlen – er schützt die Zuleitungen und ermöglicht eine sichere Trennung vom Netz für Wartungsarbeiten (Trennfunktion).

Achtung – MSS als Motorschutz beim FU ungeeignet: Der thermische Auslöser (Bimetall) des MSS ist auf die Netzfrequenz (50 Hz) und sinusförmige Ströme kalibriert. Ein Frequenzumrichter erzeugt jedoch oberwellenreiche, nichtsinusförmige Ausgangsströme mit veränderlicher Frequenz. Der MSS kann den Motor im FU-Betrieb daher nicht korrekt schützen – der Motorschutz erfolgt ausschließlich durch die eingebaute Schutzfunktion des Frequenzumrichters (elektronisches Überlastrelais).

? Verständnisfrage: Warum wird beim Motorstarter ein Schütz verwendet, obwohl der MSS selbst auch schalten kann? ›

Weil der MSS keine Kontakte hat und nicht schalten kann

Weil der Schütz den Motorschutz übernimmt

Weil der MSS nicht für häufiges Ein-/Ausschalten geeignet ist – sein Kontaktsystem ist für Schutzauslösungen, nicht für laufende Schaltspiele ausgelegt

Weil der Schütz Gleichspannung schalten kann, der MSS aber nicht

Kapitel 08

Wie wird der Motorschutzschalter richtig dimensioniert?

Die Dimensionierung eines Motorschutzschalters umfasst mehrere Schritte: Nennstrom ermitteln, passenden MSS auswählen, Einstellstrom einstellen und Kurzschlussschutz prüfen. Grundlage ist immer das Motortypenschild.

Schritt 1: Motornennstrom I_N ermitteln

Der Nennstrom steht auf dem Typenschild des Motors und ist von der Versorgungsspannung und der Schaltung (Stern/Dreieck) abhängig. In Österreich werden Drehstrommotoren im 400-V-Netz (Dreieckschaltung, Δ) betrieben. Das Typenschild gibt für beide Schaltungen an, z. B. „Δ 400 V / Y 690 V“ – dabei gilt: Im Dreieckbetrieb bei 400 V fließt der höhere Nennstrom, im Sternbetrieb bei 690 V der niedrigere. Für die MSS-Dimensionierung in Österreich ist immer der Dreieck-Nennstrom (400 V) maßgebend.

Zusammenhang Motorleistung – Nennstrom (Näherungsformel für 400 V Leiterspannung):

I_N ≈ P / (√3 × U_L × cos φ × η)

I_N: Motornennstrom [A]
P: Motornennleistung [W]
U_L: Leiterspannung (verkettete Spannung) [V] – im österr. Netz 400 V (Spannung zwischen zwei Phasen)
cos φ: Leistungsfaktor (typisch 0,80 – 0,90)
η: Wirkungsgrad (typisch 0,85 – 0,95)

Hinweis zu U_L = 400 V: Die 400 V im österreichischen Drehstromnetz sind die verkettete Spannung (auch Leiterspannung oder Strangspannung des Netzes genannt) – also die Spannung von Phase zu Phase (L1–L2, L2–L3, L3–L1). Die Strangspannung des Netzes (Phase–Neutralleiter) beträgt dagegen 230 V. In der Formel wird immer die 400 V eingesetzt, da der Motor dreiphasig zwischen den Phasen angeschlossen ist.

⚡ Rechner: Motornennstrom & MSS-Dimensionierung

Motorleistung P [kW] 4,0 kW

Leiterspannung U_L [V] 400 V

Leistungsfaktor cos φ 0,85

Wirkungsgrad η 0,90

I_N ≈ – A

MSS-Einstellstrom: – A

Anlaufstrom (6×): – A

Schritt 2: MSS-Typ auswählen

Nach Ermittlung des Nennstroms wird ein MSS gewählt, dessen Einstellbereich den Nennstrom abdeckt. Dabei gilt: Der Nennstrom I_N soll gut innerhalb des Einstellbereichs liegen – nicht am unteren Rand (zu wenig Reserve, ungenaue Einstellung) und nicht am oberen Rand (kein Spielraum mehr; besser: nächstgrößeren MSS wählen).

Beispiel: Motor mit I_N = 8,5 A → MSS mit Einstellbereich 7 – 10 A ist ideal. 8,5 A liegt gut innerhalb des Bereichs, mit noch etwas Reserve zum Maximum (10 A). Ein MSS mit 6,3 – 10 A wäre technisch auch möglich, aber 8,5 A liegt dann schon sehr nahe am oberen Rand – hier besser den 7–10 A MSS wählen.

Schritt 3: Kurzschlussschutz prüfen (Schutzkoordination)

Der MSS muss bei maximalem Kurzschlussstrom am Einbauort sicher ausschalten können. Diese Fähigkeit nennt man Kurzschlussausschaltvermögen (I_cu). Typische Werte liegen zwischen 25 kA und 150 kA (je nach Gerätegröße und Hersteller). Der prospektive Kurzschlussstrom am Einbauort muss kleiner als I_cu sein.

ÖVE/ÖNORM EN 60947-2 / EN 60947-4-1: Legt das Kurzschlussausschaltvermögen (I_cu und I_cs) fest. Bei der Planung eines Motorstarters muss die Schutzkoordination (Typ 1 oder Typ 2) nach ÖNORM EN 60947-4-1 nachgewiesen werden. Typ 2 (höhere Anforderung) garantiert, dass MSS und Schütz nach einem Kurzschluss wieder betriebsbereit sind.

Dimensionierungsübersicht (Faustregeln 400 V / Δ)

Motorleistung	Nennstrom I_N (ca.)	MSS-Einstellbereich	Empf. Auslöseklasse
0,37 kW	ca. 1,0 A	0,63 – 1,0 A oder 1,0 – 1,6 A	Klasse 10
0,75 kW	ca. 1,9 A	1,6 – 2,5 A	Klasse 10
1,5 kW	ca. 3,7 A	3,2 – 5,0 A	Klasse 10
2,2 kW	ca. 5,0 A	4,0 – 6,3 A	Klasse 10
4,0 kW	ca. 8,6 A	7,0 – 10 A	Klasse 10
7,5 kW	ca. 15,2 A	12,5 – 20 A	Klasse 10
11 kW	ca. 22,0 A	18 – 25 A	Klasse 10/20
22 kW	ca. 42,0 A	36 – 50 A	Klasse 20

Richtwerte bei 400 V / Δ, cos φ ≈ 0,85, η ≈ 0,91 – immer den Typenschildwert verwenden!

Häufiger Fehler – Unterdimensionierung: Ein MSS mit zu kleinem Einstellbereich wird manchmal auf Maximum gestellt, obwohl der Motornennstrom darüber liegt. Das führt dazu, dass der Motor bei Nennbetrieb bereits die Auslösung triggert oder unzureichend geschützt ist. Immer einen MSS mit passendem Einstellbereich wählen!

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Beispiele & Rechenaufgaben 2 Beispiele · 5 Aufgaben ›

Beispiel 1

Ein Drehstrommotor hat folgende Typenschilddaten: P = 3,0 kW, U = 400 V (Δ), cos φ = 0,83, η = 0,88. Berechne den Nennstrom und wähle einen geeigneten MSS-Einstellbereich.

Lösung

Schritt 1: Formel anschreiben:

I_N = P / (√3 × U_L × cos φ × η)

Schritt 2: Werte einsetzen:

I_N = 3.000 W / (1,732 × 400 V × 0,83 × 0,88)

I_N = 3.000 / (1,732 × 400 × 0,83 × 0,88) = 3.000 / 506,0 ≈ 5,93 A

Schritt 3: MSS wählen: I_N ≈ 5,93 A → Einstellbereich 4,0 – 6,3 A passt gut (5,93 A liegt gut im oberen Bereich). Alternative: 5,5 – 8,0 A → jeweils I_r = 5,9 A einstellen.

Ergebnis: I_N ≈ 5,93 A | MSS-Einstellbereich z. B. 4,0 – 6,3 A oder 5,5 – 8,0 A, I_r = 5,9 A

Beispiel 2

Ein Motor läuft mit I_N = 12 A. Der eingesetzte MSS hat einen Einstellbereich von 9 – 14 A und ist auf Klasse 10 eingestellt. Wie viele Sekunden darf ein Strom von 7,2 × 12 A = 86,4 A maximal fließen, bevor der MSS auslöst?

Lösung

Schritt 1: Auslöseklasse bestimmen: Klasse 10 → Auslösezeit bei 7,2 × I_r: 2 bis 10 Sekunden (Kaltstart).

Schritt 2: Prüfen ob I_r korrekt: I_r = 12 A (= I_N), liegt im Bereich 9–14 A → korrekt.

Schritt 3: Auslösezeit bei 86,4 A laut Kennlinie Klasse 10: maximal 10 Sekunden (Kaltstart).

Ergebnis: Der MSS (Klasse 10) löst bei 86,4 A spätestens nach 10 s aus (Kaltstart).

Aufgabe 1

Ein Lüftermotor hat P = 1,5 kW, U = 400 V (Δ), cos φ = 0,80, η = 0,85. Berechne den Motornennstrom I_N.

Hinweis: I_N = P / (√3 × U_L × cos φ × η)

Lösung

I_N = 1.500 / (1,732 × 400 × 0,80 × 0,85)

I_N = 1.500 / 469,5 ≈ 3,20 A

Ergebnis: I_N ≈ 3,2 A → MSS-Einstellbereich z. B. 2,5 – 4,0 A, I_r = 3,2 A

Aufgabe 2

Ein Kompressormotor hat I_N = 18 A. Welcher MSS-Einstellbereich ist korrekt, und welche Auslöseklasse empfiehlst du bei schwerem Anlauf?

Hinweis: I_N soll gut innerhalb des Einstellbereichs liegen – nicht am Rand. Auslöseklassen: 10A, 10, 20, 30.

Lösung

I_N = 18 A → Einstellbereich z. B. 14 – 22 A oder 16 – 25 A.

18 A liegt gut im mittleren Bereich eines 14–22 A MSS → gute Wahl.

Bei schwerem Anlauf (Kompressor): Auslöseklasse 20 empfohlen (10–20 s bei 7,2 × I_r).

Ergebnis: MSS 14–22 A, I_r = 18 A, Auslöseklasse 20

Aufgabe 3

Ein MSS mit I_r = 10 A ist auf Klasse 10 eingestellt. Der Anlaufstrom des Motors beträgt das 6-Fache des Nennstroms. Wird der magnetische Schnellauslöser (Ansprechwert 12 × I_r) beim Anlauf ansprechen?

Hinweis: Anlaufstrom = 6 × I_r vergleichen mit Ansprechwert des Magnetauslösers.

Lösung

Anlaufstrom: I_anlauf = 6 × 10 A = 60 A

Magnetischer Ansprechwert: 12 × I_r = 12 × 10 A = 120 A

Vergleich: 60 A < 120 A → kein Ansprechen des Magnetauslösers.

Ergebnis: Nein, der Magnetauslöser spricht beim Anlauf NICHT an (60 A < 120 A). Der Motor startet normal.

Aufgabe 4

Ein Motor mit I_N = 25 A läuft auf einer Förderanlage. Phase L2 fällt aus. Der Motor läuft mit halber Last weiter. Schätze ab, ob ein MSS ohne Phasenausfallschutz bei eingestelltem I_r = 25 A auslöst.

Hinweis: Bei Phasenausfall und halber Last steigen L1 und L3 auf ca. 1,4-fachen Wert. Vergleiche mit I_r.

Lösung

Bei halber Last: I_Nenn-halb ≈ 0,5 × 25 A = 12,5 A je Phase im Normalbetrieb.

Bei Phasenausfall L2 → L1 und L3 steigen auf ca. 1,4 × 12,5 A ≈ 17,5 A.

Vergleich mit I_r = 25 A: 17,5 A < 25 A → MSS ohne Phasenausfallschutz löst NICHT aus!

Fazit: Der Motor überhitzt trotzdem, weil die Wicklung unsymmetrisch belastet wird. Ein MSS MIT differenziellem Phasenausfallschutz würde die Asymmetrie erkennen und auslösen.

Ergebnis: Kein Auslösen ohne Phasenausfallschutz! → Phasenausfallschutz zwingend erforderlich.

Aufgabe 5

Ein MSS hat Einstellbereich 18 – 25 A. Der Monteur stellt ihn auf Maximum (25 A), obwohl der Motor I_N = 20 A hat. Welche Konsequenz hat das für den Motorschutz?

Hinweis: Überlege, ab welchem Strom der MSS auslöst und ob das den Motor schützt.

Lösung

I_r = 25 A (Maximaleinstellung), I_N des Motors = 20 A.

Der MSS löst erst bei dauerhaftem Überschreiten von I_r = 25 A aus.

Der Motor darf aber nur bis 20 A dauerhaft belastet werden. Bei 21–24 A ist der Motor überlastet, der MSS löst aber noch NICHT aus.

Folge: Thermische Schädigung der Motorwicklung durch unzureichenden Schutz.

Ergebnis: I_r muss auf I_N = 20 A eingestellt werden – nicht auf den Maximalwert des MSS!

? Verständnisfrage: Was versteht man unter dem Kurzschlussausschaltvermögen I_cu eines MSS? ›

Der maximale Dauerstrom, den der MSS führen kann

Der Einstellstrom des Bimetallauslösers in Ampere

Der maximale Kurzschlussstrom, den der MSS sicher ausschalten kann, ohne zerstört zu werden

Das Schaltvermögen des vorgeschalteten Schützes

Fragen bei mündlicher Prüfung

Typische Prüfungsfragen mit vollständigen Musterantworten. Klappe auf und lese die strukturierten Antworten durch.

01 Erklären Sie den Aufbau und die Funktion eines Motorschutzschalters! ›

Ein Motorschutzschalter (MSS) ist ein dreipoliges Schutzschaltgerät, das drei Schutzfunktionen in einem Gehäuse vereint:

Thermisches Auslöseglied – drei Bimetallstreifen (je einer pro Phase) erwärmen sich bei Überstrom, biegen sich und lösen das Schaltschloss aus
Magnetisches Auslöseglied – drei Stromspulen erzeugen bei Kurzschluss ein starkes Magnetfeld, das einen Klappanker anzieht und sofort auslöst
Differenzieller Phasenausfallschutz – vergleicht die Biegung aller drei Bimetallstreifen; asymmetrischer Stromfluss löst aus

Alle drei Phasen werden gleichzeitig getrennt (Dreipoligkeit). Der Einstellstrom I_r wird auf den Motornennstrom I_N eingestellt.

02 Was ist der Unterschied zwischen thermischer und magnetischer Auslösung? ›

Merkmal	Thermisch (Bimetall)	Magnetisch (Schnellauslöser)
Schutz gegen	Überlast (mäßig erhöhter Strom)	Kurzschluss (extrem hoher Strom)
Auslösezeit	Sekunden bis Minuten	Unter 20 Millisekunden
Ansprechwert	Einstellbar (I_r = I_N)	Fest (8–15 × I_r)
Prinzip	Wärmeintegration	Magnetkraft auf Anker

Die thermische Auslösung schützt den Motor vor dauerhafter Überwärmung durch zu hohen Strom. Die magnetische Auslösung schaltet bei einem schlagartigen Stromanstieg (Kurzschluss) sofort ab und schützt die Leitungen und den MSS selbst.

03 Berechnen Sie den Nennstrom eines 5,5-kW-Drehstrommotors bei 400 V, cos φ = 0,83 und η = 0,89! ›

Formel für den Motornennstrom bei Drehstrom:

I_N = P / (√3 × U_L × cos φ × η)

Einsetzen der Werte (U_L = 400 V = Leiterspannung im österr. Netz):

I_N = 5.500 W / (1,732 × 400 V × 0,83 × 0,89)

I_N = 5.500 / 511,8 ≈ 10,74 A

Ergebnis: I_N ≈ 10,74 A → MSS mit Einstellbereich z. B. 9 – 14 A wählen, I_r = 10,7 A einstellen.

04 Was sind Auslöseklassen und wozu dienen sie? ›

Auslöseklassen (Trip Classes) sind in ÖVE/ÖNORM EN 60947-4-1 definiert und geben die maximale Auslösezeit bei einem Vielfachen des Einstellstroms an (bei Kaltstart, 7,2 × I_r):

Klasse 10A: unter 2 s – für leichten Anlauf (Pumpen, Lüfter)
Klasse 10: 2 – 10 s – Standardanwendung, häufigste Klasse
Klasse 20: 10 – 20 s – schwerer Anlauf (Kompressoren)
Klasse 30: 20 – 30 s – sehr schwerer Anlauf

Die Klasse beeinflusst die Form der Zeit-Strom-Kennlinie. Höhere Klasse = mehr Zeit bis zur Auslösung = toleriert längere Anlaufphasen, schützt aber langsamer.

05 Was passiert beim Phasenausfall mit einem Drehstrommotor und wie schützt der MSS dagegen? ›

Beim Phasenausfall muss der Motor die gleiche Last mit nur zwei Phasen erbringen. Die verbleibenden Phasen müssen mehr Strom liefern:

Strom in den verbleibenden Phasen steigt auf ca. 1,5 – 1,7-fachen Wert
Motor dreht weiter, aber mit thermischer Überlastung der Wicklung
Bei Teillast überschreitet der Strom den Einstellwert I_r möglicherweise nicht → einfacher Überlastschutz reicht nicht

Der differenzielle Phasenausfallschutz vergleicht die Biegung aller drei Bimetallstreifen. Die Asymmetrie (ein Streifen ohne Strom, zwei mit erhöhtem Strom) wird erkannt und löst aus – unabhängig vom absoluten Stromwert.

06 Wie ist ein Motorstarter aufgebaut und wie werden MSS und Schütz kombiniert? ›

Ein Motorstarter besteht aus:

Motorschutzschalter (MSS) – schützt Motor vor Überlast, Kurzschluss und Phasenausfall; übernimmt Trennfunktion
Leistungsschütz (K1) – schaltet den Motor ein und aus; optimiert für Schaltspiele (Millionen von Schaltspielen möglich)

Verdrahtungsreihenfolge: Netz → MSS (L1/L2/L3) → Schütz (L1/L2/L3) → Motor (U/V/W)

Der Steuerstromkreis schaltet die Schützspule (über Taster, SPS o. ä.). Der MSS-Hilfsschalter kann in den Steuerstromkreis eingebunden werden, um bei Auslösung die Schützspule zu unterbrechen.

07 Welche Schritte sind nach einer automatischen Auslösung des MSS einzuhalten? ›

Nach einer Schutzauslösung steht der Griff in Mittelstellung (TRIP). Laut ESV 2012 sind folgende Schritte einzuhalten:

1. Ursache feststellen: Überlast (zu hohe Last?), Kurzschluss (Verdrahtungsfehler?), Phasenausfall (Sicherung, Klemme)?
2. Ursache beheben: Last reduzieren, Fehler beseitigen, Klemmen prüfen
3. Griff auf AUS (0) stellen: Schaltschloss entspannen und Rückstellmechanismus vorbereiten
4. Abkühlzeit einhalten: Bimetall muss abkühlen (2–3 Minuten typisch)
5. Griff auf EIN (I) stellen: Motor wieder einschalten

Wiederholtes blindes Einschalten ohne Ursachenbeseitigung ist nach ESV 2012 unzulässig.

08 Was ist bei der Dimensionierung des MSS bezüglich Einstellbereich und Auslöseklasse zu beachten? ›

Bei der Dimensionierung sind zwei Aspekte zu beachten:

Einstellbereich:

Der Motornennstrom I_N (laut Typenschild) muss im mittleren bis oberen Drittel des MSS-Einstellbereichs liegen
Nicht am unteren Rand (zu wenig Reserve) und nicht über dem Maximum (nicht einstellbar)

I_r = I_N

Auslöseklasse:

Klasse 10 für Standardmotoren (Pumpen, Förderbänder, leichter Anlauf)
Klasse 20 für schweren Anlauf (Kompressoren, Brecher)
Kurzschlussausschaltvermögen I_cu muss größer sein als der prospektive Kurzschlussstrom am Einbauort

Formelsammlung

Motornennstrom (Drehstrom)

I_N = P / (√3 × U_L × cos φ × η)

I_N in A, P in W, U_L = Leiterspannung in V (im österr. Netz: 400 V), cos φ Leistungsfaktor, η Wirkungsgrad

MSS-Einstellstrom

I_r = I_N

Einstellstrom I_r wird auf den Motornennstrom I_N aus dem Typenschild eingestellt

Anlaufstrom (Schätzwert)

I_anlauf ≈ 3 bis 8 × I_N

Kurzzeitiger Anzugsstrom beim Direktanlauf; muss unter dem Ansprechwert des Magnetauslösers bleiben

Magnetauslöser-Ansprechwert

I_mag = (8 bis 15) × I_r

Werksseitig eingestellt; Ansprechwert muss größer sein als der Anlaufstrom des Motors

Motorleistung aus Nennstrom

P = √3 × U_L × I_N × cos φ × η

Umkehrformel; U_L = Leiterspannung (400 V im österr. 400-V-Drehstromnetz)

Strangstrom bei Phasenausfall

I_strang ≈ 1,5 bis 1,7 × I_N (Last-abhängig)

Schätzwert; exakter Wert hängt von der mechanischen Belastung ab

Glossar

Bimetallstreifen – Thermisches Auslöseglied aus zwei Metallschichten mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten; biegt sich bei Erwärmung durch direkten Stromfluss oder durch einen Heizdraht (indirekte Beheizung)
Bemessungsauslösestrom (I_r) – Am MSS einstellbarer Strom, bei dessen Überschreitung der MSS nach der Auslösekennlinie auslöst; wird auf I_N (Motornennstrom) eingestellt
Direktstarter – Einfachste Starterart: MSS + ein Schütz; Motor wird direkt mit Nennspannung anlaufen gelassen
Dreipoligkeit – Alle drei Phasen werden gleichzeitig getrennt; verhindert Einphasigbetrieb nach teilweiser Abschaltung
Hilfsschalter (AUX) – Zusätzlicher Meldekontakt des MSS; gibt Signal bei Auslösung an SPS oder Meldeeinrichtung
I_cu – Kurzschlussausschaltvermögen; maximaler Kurzschlussstrom, den der MSS sicher ausschalten kann; muss größer sein als der prospektive Kurzschlussstrom am Einbauort
Indirekte Beheizung – Erwärmung des Bimetallstreifens über einen separat gewickelten Heizdraht; der Laststrom fließt durch den Draht, nicht direkt durch das Bimetall; ermöglicht präzisere Auslösecharakteristik bei höheren Strömen
Klappanker – Bewegliches Eisenteil im magnetischen Auslöseglied; wird bei Kurzschluss von der Spule angezogen und betätigt das Schaltschloss
Leiterspannung (U_L) – Spannung zwischen zwei Phasen im Drehstromnetz (L–L); im österreichischen Niederspannungsnetz 400 V; wird in der Motornennstrom-Formel eingesetzt (nicht die Strangspannung 230 V)
Leistungsschütz – Schaltgerät für häufige Schaltspiele; steuert den Motor ein/aus im Motorstarter
MPCB – Motor Protective Circuit Breaker; englische Bezeichnung für Motorschutzschalter
Motorschutzschalter (MSS) – Kombiniertes Schutzschaltgerät: thermisch (Überlast), magnetisch (Kurzschluss) und differenzieller Phasenausfallschutz in einem dreipoligen Gerät
Motorstarter – Kombination aus MSS und Schütz zum Schutz und Schalten eines Elektromotors
Phasenausfall – Ausfall einer der drei Phasen L1/L2/L3; führt zu Einphasigbetrieb und thermischer Überlastung der Motorwicklung
Schutzkoordination Typ 2 – Nach ÖVE/ÖNORM EN 60947-4-1: MSS und Schütz sind nach einem Kurzschluss ohne Austausch von Teilen wieder betriebsbereit
Schnellauslöser – Magnetisches Auslöseglied; mechanische Auslösung typisch in 5–15 ms, vollständige Stromunterbrechung inkl. Lichtbogenlöschung unter 20 ms
Schaltschloss – Mechanischer Auslösemechanismus; wird von thermischem oder magnetischem Auslöseglied betätigt und öffnet alle drei Kontakte gleichzeitig
Trennfunktion – In AUS-Stellung trennt der MSS den Motor sicher allpolig vom Netz; erfüllt die Anforderungen nach ÖVE/ÖNORM EN 60947-3 für ein Trenngerät; ermöglicht spannungsfreie Wartung ohne zusätzliche Trenneinrichtung
TRIP – Englischer Begriff für Auslösung; Griffstellung Mitte = TRIP-Stellung nach automatischer Schutzauslösung
Zeit-Strom-Kennlinie – Diagramm der Auslösezeit in Abhängigkeit vom Vielfachen des Einstellstroms; Form und Lage sind charakteristisch für die jeweilige Auslöseklasse (10A/10/20/30)

Stand & Quellen

ÖVE/ÖNORM EN 60947-4-1 – Niederspannungs-Schaltgeräte, Teil 4-1: Schütze und Motorstarter; Elektromechanische Schütze und Motorstarter
ÖVE/ÖNORM EN 60947-2 – Leistungsschalter (Niederspannung); Kurzschlussausschaltvermögen I_cu und I_cs
ÖVE/ÖNORM EN 60947-3 – Niederspannungs-Schaltgeräte, Teil 3: Lasttrennschalter, Trennschalter; Anforderungen an die Trennfunktion von Motorschutzschaltern
ESV 2012 – Elektroschutzverordnung; Regelungen zur Wiederinbetriebnahme nach Schutzauslösung
ASchG – ArbeitnehmerInnenschutzgesetz; allgemeine Schutzpflichten beim Betrieb elektrischer Anlagen
ÖVE/ÖNORM EN 50110-1 – Betrieb von elektrischen Anlagen; Sicherheitsregeln für Schalthandlungen
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Wie ist ein Motorschutzschalter aufgebaut?

Die Hauptbaugruppen im Überblick

Wie funktioniert der thermische Überlastschutz?

Auslösecharakteristik – das thermische Gedächtnis

Wie funktioniert der magnetische Kurzschlussschutz?

Funktionsprinzip des Schnellauslösers

Was bedeuten Einstellbereich und Auslöseklassen?

Der Einstellbereich (Ir-Einstellung)

Auslöseklassen (Trip Classes)

Wie schützt der Motorschutzschalter vor Phasenausfall?

Wie funktionieren Handauslösung und Rücksetzen?

Drei Schaltzustände des Motorschutzschalters

Rücksetzen nach Auslösung (Reset)

Wie wird der Motorschutzschalter mit einem Schütz kombiniert?

Verdrahtungsreihenfolge im Schaltschrank

Direktstarter vs. Stern-Dreieck-Starter

Wie wird der Motorschutzschalter richtig dimensioniert?

Schritt 1: Motornennstrom IN ermitteln

Schritt 2: MSS-Typ auswählen

Schritt 3: Kurzschlussschutz prüfen (Schutzkoordination)

Dimensionierungsübersicht (Faustregeln 400 V / Δ)

Abschlusstest

Fragen bei mündlicher Prüfung

Formelsammlung

Glossar

Stand & Quellen

Der Einstellbereich (I_r-Einstellung)

Schritt 1: Motornennstrom I_N ermitteln