Leitungsschutzschalter (LS): Aufbau, Kennlinien, Auswahl

Eine Verteileranlage soll neu konzipiert werden. Welche der folgenden Aussagen zur Aufgabenteilung der Schutzgeräte ist fachlich korrekt?

• a) Der LS-Schalter ersetzt bei korrekter Auslegung einen FI für den Personenschutz.
• b) Der FI deckt Überlast- und Kurzschlussschutz mit ab, sofern sein Bemessungsstrom passend gewählt ist.
• c) Der LS-Schalter schützt die Leitung, der FI erkennt Fehlerströme gegen Erde – beide Funktionen sind unabhängig voneinander notwendig.
• d) Eine Schmelzsicherung kann den LS-Schalter ohne Einschränkung ersetzen, da sie über identisches Strom-Zeit-Verhalten verfügt.

In einem Endstromkreis löst der LS-Schalter wiederholt aus, der vorgeschaltete FI bleibt eingeschaltet. Welche Schlussfolgerung ist fachlich tragfähig?

• a) Es liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Fehlerstrom gegen Erde vor, da nur dann der LS auslöst.
• b) Der Fehler liegt im Bereich Überlast oder Kurzschluss zwischen aktiven Leitern, ein Erdfehler ist nicht zwingend vorhanden.
• c) Der FI ist defekt, weil er bei jedem LS-Auslöser ebenfalls auslösen müsste.
• d) Das Problem liegt in der Selektivität zwischen LS und FI – beide reagieren grundsätzlich auf dieselben Fehlerarten.

Welche der folgenden Anwendungen ist primäres Einsatzgebiet eines LS-Schalters?

• a) Selektive Abschaltung von Mittelspannungsabgängen oberhalb 1 kV.
• b) Schutz einer Endstromkreisleitung vor unzulässiger Erwärmung durch dauerhaft zu hohen Strom.
• c) Schutz von Personen vor Berührungsspannung bei isolationsgeschädigten Geräten.
• d) Begrenzung der dauerhaft zulässigen Schaltspielzahl in Motoranwendungen.

Im Strompfad eines LS-Schalters liegen Bimetall und Magnetspule zueinander in welcher Anordnung, und was folgt daraus?

• a) Parallel; jeder Auslöser sieht nur einen Teil des Laststroms.
• b) Seriell; beide Auslöser werden vom gesamten Laststrom durchflossen und können daher unabhängig voneinander reagieren.
• c) Über einen Stromwandler entkoppelt; die Auslöser arbeiten leistungslos.
• d) Antiparallel; beide Auslöser wirken nur in jeweils einer Halbwelle.

Welche Funktion erfüllt die Lichtbogenlöschkammer beim Öffnen unter Last?

• a) Sie erhöht den Schaltabstand mechanisch und reduziert Materialabbrand allein durch Geometrie.
• b) Sie teilt den entstehenden Lichtbogen über die Löschbleche in Teillichtbögen und kühlt ihn so weit, bis er beim Nulldurchgang nicht mehr zündet.
• c) Sie unterbindet die Bildung eines Lichtbogens vollständig durch ein Vakuum im Inneren.
• d) Sie wandelt den Lichtbogen in einen rein kapazitiven Strom um.

Beim Tausch eines LS-Schalters wird der Außenleiter versehentlich am unteren statt am oberen Anschluss aufgelegt. Welche Aussage beschreibt die Folge fachlich korrekt?

• a) Der LS-Schalter funktioniert grundsätzlich nicht und muss neu verdrahtet werden.
• b) Die Schutzfunktion bleibt elektrisch wirksam, jedoch widerspricht die Verdrahtung der üblichen Konvention und kann bei Wartung zu Verwechslungen führen.
• c) Der thermische Auslöser arbeitet wegen umgekehrter Stromrichtung deutlich langsamer.
• d) Der magnetische Auslöser invertiert seine Auslöseschwelle und reagiert erst bei doppeltem Strom.

Ein LS-Schalter B16 wird mit 18 A dauerhaft belastet. Welche Reaktion ist im Sinne der thermischen Auslöselogik plausibel?

• a) Sofortige Auslösung im Millisekundenbereich, da der Nennstrom überschritten wird.
• b) Keine Auslösung, da unterhalb des magnetischen Bereichs liegende Ströme grundsätzlich nicht erfasst werden.
• c) Verzögerte Auslösung im Bereich von vielen Minuten bis über eine Stunde – oder gar keine Auslösung; abhängig von Umgebungstemperatur und Vorerwärmung.
• d) Auslösung nach genau der dem Nennstrom zugeordneten Sekundenanzahl, unabhängig von äußeren Einflüssen.

Welche Aussage zum Strom-Zeit-Verhalten des thermischen Auslösers ist korrekt?

• a) Auslösezeit und Strom sind linear zueinander, sodass doppelter Strom auch doppelte Auslösezeit ergibt.
• b) Höhere Ströme führen zu deutlich kürzeren Auslösezeiten, da die Erwärmung näherungsweise mit dem Quadrat des Stromes ansteigt.
• c) Die Auslösezeit ist unabhängig vom Strom, sobald der Nennstrom überschritten ist.
• d) Bei doppeltem Nennstrom löst der thermische Auslöser garantiert schneller aus als der magnetische.

Warum ist es beabsichtigt, dass der thermische Auslöser bei moderater Überlast nicht sofort, sondern verzögert auslöst?

• a) Damit der Schalter mechanisch entlastet wird und seine Schaltspielzahl nicht reduziert.
• b) Weil die zu schützende Leitung selbst eine thermische Trägheit besitzt und kurzzeitige Überströme verkraften kann, ohne dauerhaft Schaden zu nehmen.
• c) Damit der nachgeschaltete Verbraucher Zeit hat, von Hand abgeschaltet zu werden.
• d) Weil der Bimetallstreifen erst eine Mindestdrehzahl im inneren Lager erreichen muss.

Am Einbauort wird ein prospektiver Kurzschlussstrom von 8 kA ermittelt. Welche Aussage zur Auswahl des Schaltvermögens ist fachlich korrekt?

• a) Ein LS-Schalter mit Icn = 6 kA ist ausreichend, weil der thermische Auslöser den Strom vorab begrenzt.
• b) Ein LS-Schalter mit Icn = 10 kA wird gewählt, weil das Bemessungsschaltvermögen mindestens dem zu erwartenden Kurzschlussstrom entsprechen muss.
• c) Das Bemessungsschaltvermögen ist eine reine Kennzeichnung ohne Auslegungsrelevanz, daher beliebig wählbar.
• d) Der Anker zieht erst ab dem doppelten Wert von Icn an, weshalb 6 kA mit Reserve ausreicht.

Warum reagiert der magnetische Auslöser bei Kurzschluss in wenigen Millisekunden, während der thermische Auslöser bei der gleichen Stromhöhe deutlich langsamer wäre?

• a) Weil das Magnetfeld einer Spule sich verzögerungsfrei aufbaut, während das Bimetall erst Wärmemenge aufnehmen muss.
• b) Weil der thermische Auslöser bei sehr hohen Strömen elektrisch abgeschaltet wird, sobald die Spule anspricht.
• c) Weil der magnetische Auslöser über einen separaten Stromkreis versorgt wird, der schneller reagiert.
• d) Weil das Bimetall ab einer bestimmten Stromhöhe nicht mehr beweglich ist und mechanisch blockiert.

Welche Aussage zur Aufgabe der Lichtbogenlöschkammer im Kurzschlussfall ist korrekt?

• a) Sie verhindert, dass überhaupt ein Lichtbogen entsteht.
• b) Sie nimmt die Energie des Lichtbogens auf und ersetzt damit die mechanische Trennung der Kontakte.
• c) Sie verlängert und kühlt den Lichtbogen, bis er im nächsten Stromnulldurchgang erlischt und nicht erneut zündet.
• d) Sie speichert die Lichtbogenenergie und gibt sie bei der nächsten Schaltung wieder ab.

Ein Stromkreis versorgt Leuchten mit elektronischen Vorschaltgeräten und gelegentliche Einschaltstromspitzen. Welche Charakteristik ist als erste Wahl plausibel?

• a) B, weil ein möglichst flinker Schalter den Stromkreis am schnellsten schützt, unabhängig vom Lasttyp.
• b) C, weil die Einschaltstromspitzen sonst zu wiederholten Fehlauslösungen im magnetischen Bereich führen können.
• c) D, weil elektronische Vorschaltgeräte stets sehr hohe Anlaufströme verursachen.
• d) B oder D – beide gleichwertig, da die thermischen Bereiche identisch sind.

Ein LS-Schalter mit C-Charakteristik und In = 16 A wird mit einem Strom von 70 A belastet. Welche Aussage trifft zu?

• a) Der Schalter löst nicht aus, weil 70 A unterhalb des thermischen Bereichs liegen.
• b) Der Schalter löst sicher magnetisch aus, da 70 A oberhalb des typischen oberen magnetischen Schwellwerts (10·In = 160 A) liegen.
• c) Der Strom liegt knapp unterhalb des typischen magnetischen Auslösebereichs (5·In bis 10·In, also 80 A bis 160 A); eine magnetische Auslösung erfolgt daher nicht – die Abschaltung erfolgt ausschließlich thermisch und damit zeitverzögert.
• d) Der Schalter löst exakt nach 1 Sekunde aus, weil 70 A ungefähr dem 4-fachen Nennstrom entsprechen.

Worin unterscheiden sich die Charakteristiken B, C und D strukturell?

• a) Sie unterscheiden sich im thermischen Verhalten; der magnetische Bereich ist identisch.
• b) Sie unterscheiden sich in der Schwelle des magnetischen Auslösers, während der thermische Bereich vergleichbar ausgelegt ist.
• c) Sie unterscheiden sich in der maximalen Spannung, für die sie zugelassen sind.
• d) Sie unterscheiden sich in der Anzahl der Pole im Gehäuse.

Ein D-Charakteristik-Schalter wird in einem reinen Steckdosenstromkreis ohne Sonderverbraucher eingesetzt. Welche fachliche Bewertung ist passend?

• a) Optimal, da die D-Charakteristik die Leitung am besten schützt.
• b) Eher ungünstig, da der Kurzschlussstrom erst bei deutlich höherem Vielfachen des Nennstroms zur Schnellabschaltung führt und die Leitung dabei stärker belastet wird.
• c) Erforderlich, weil Steckdosen grundsätzlich hohe Einschaltströme aufweisen.
• d) Gleichwertig zu B, weil der thermische Bereich identisch ist.

Auf einem LS-Schalter steht „C13″ und im Rechteck darunter „10000″. Welche Aussage ist technisch korrekt?

• a) Nennstrom 10 A, Schaltvermögen 13 kA.
• b) Nennstrom 13 A, Charakteristik C, Bemessungsschaltvermögen 10 kA.
• c) Charakteristik C bedeutet hier 13-fachen Nennstrom als magnetische Schwelle.
• d) Das Schaltvermögen von 10000 bezieht sich auf die maximale Schaltspielzahl.

Ein 3+N-poliger LS-Schalter wird einem 3-poligen vorgezogen. Welche Begründung ist fachlich tragfähig?

• a) Der 3+N schaltet zusätzlich den Neutralleiter mit, was bei bestimmten Wartungs- und Fehlerszenarien sicheres allpoliges Trennen ermöglicht.
• b) Der 3+N hat ein höheres Schaltvermögen als der reine 3-polige Typ.
• c) Der 3+N ersetzt durch Mitschalten des Neutralleiters den FI.
• d) Der 3+N ist grundsätzlich kompakter, weil der N-Pfad ohne Auslöser ausgeführt ist.

Welche Aussage zur Energiebegrenzungsklasse ist korrekt?

• a) Klasse 1 lässt am wenigsten Energie durch und ist die beste Wahl für hohe Kurzschlussströme.
• b) Klasse 3 lässt am wenigsten Energie durch und reduziert somit die Belastung der nachgelagerten Anlage am stärksten.
• c) Die Klasse beschreibt den Energiebedarf des Schalters im Normalbetrieb.
• d) Die Klasse ist nur für 4-polige Geräte definiert.

Eine Leitung hat unter ungünstigen Bedingungen (Häufung, hohe Umgebungstemperatur) einen Iz von 11 A. In dieser Konfiguration soll der Stromkreis weiterhin mit B16 abgesichert werden, weil „B16 immer Standard war“. Welche Bewertung ist fachlich korrekt?

• a) Akzeptabel, da der thermische Auslöser bei B16 sehr träge ist und ohnehin selten arbeitet.
• b) Nicht akzeptabel; die Bedingung In ≤ Iz wäre verletzt (16 > 11), die Leitung kann thermisch überlastet werden, ohne dass der LS-Schalter zuverlässig zeitgerecht abschaltet.
• c) Akzeptabel, weil die magnetische Auslösung im Kurzschlussfall ausreichend schützt – Überlast spielt für eine kurze Leitung keine Rolle.
• d) Nur die Charakteristik müsste auf D geändert werden, dann ist B16 → D16 unproblematisch.

Welcher Faktor wirkt sich am ehesten dahingehend aus, dass der zulässige Nennstrom eines LS-Schalters für eine bestehende Leitung gesenkt werden muss?

• a) Niedrige Umgebungstemperatur am Einbauort der Leitung.
• b) Häufung mehrerer strombelasteter Leitungen im selben Installationsrohr.
• c) Verkürzung der Leitungslänge auf weniger als 5 m.
• d) Wechsel von Aluminium- auf Kupferleiter gleicher Querschnittsfläche.

In einer Anlage soll bei einem Fehler in einem Endstromkreis nur dieser eine LS-Schalter auslösen, nicht der vorgelagerte Schutz. Welcher Begriff beschreibt diese Eigenschaft am besten und worauf ist bei der Auswahl zu achten?

• a) Polzahl – höhere Polzahl liefert höhere Selektivität.
• b) Selektivität – durch passende Abstufung von Nennstrom und Charakteristik zwischen vor- und nachgelagerten Schutzgeräten erreichbar.
• c) Energiebegrenzungsklasse – nur Klasse 1 erreicht Selektivität.
• d) Bemessungsspannung – höhere Ue garantiert Selektivität.

Ein Stromkreis ist ausschließlich mit einem FI 30 mA abgesichert. Welche Bewertung ist korrekt?

• a) Ausreichend, der FI deckt Überlast, Kurzschluss und Fehlerstrom ab.
• b) Nicht ausreichend; ein zusätzlicher Leitungsschutz (LS oder gleichwertige Schmelzsicherung) ist nötig, da der FI weder Überlast noch Kurzschluss in den aktiven Leitern abschaltet.
• c) Ausreichend, sofern der FI ein höheres Schaltvermögen besitzt als der zu erwartende Kurzschlussstrom.
• d) Ausreichend, sofern der FI die Charakteristik C aufweist.

In einer Verteilung sollen mehrere Endstromkreise jeweils eigenen Fehlerstromschutz erhalten, ohne dass für jeden Kreis ein separater FI gesetzt wird. Welche Lösung ist fachlich passend?

• a) Sammel-FI 300 mA für alle Endstromkreise.
• b) RCBO pro Endstromkreis – kombiniert Leitungs- und Fehlerstromschutz auf engem Raum.
• c) LS pro Endstromkreis und ein Motorschutzschalter als Sammelfunktion.
• d) Schmelzsicherung pro Endstromkreis und ein FI 100 mA für die Hauptzuleitung.

Welche Aussage zum Zusammenspiel von LS-Schalter und Motorschutzschalter im Motorabgang ist fachlich korrekt?

• a) Der Motorschutzschalter macht den LS-Schalter überflüssig, da er Überlast und Kurzschluss abdeckt.
• b) Beide Geräte können sich ergänzen: der LS-Schalter sorgt für den Leitungsschutz inkl. Kurzschlussschutz mit hohem Bemessungsschaltvermögen, der Motorschutzschalter für den eingestellten Motor-Überlastschutz.
• c) Der Motorschutzschalter ersetzt sowohl LS als auch FI.
• d) Der LS-Schalter wird parallel zum Motorschutzschalter gesetzt, um den Strom auf zwei Pfade zu verteilen.