Wechselschaltung in der Installationstechnik
Die Wechselschaltung ist eine der wichtigsten Schaltungsarten in der Installationstechnik. Sie ermöglicht es, eine Leuchte von zwei Schaltstellen aus zu bedienen – zum Beispiel an beiden Enden eines Flurs, im Schlafzimmer neben der Tür und am Bett oder im Treppenhaus oben und unten. Damit erhöht sie den Bedienkomfort und die Sicherheit im Alltag erheblich.
In der Wechselschaltung werden zwei Wechselschalter eingesetzt, die über sogenannte korrespondierende Leiter miteinander verbunden sind. Je nach Stellung der Schalter wird der Stromkreis zur Leuchte hergestellt oder unterbrochen. So lassen sich mit jeder Schalterbetätigung das Licht ein- oder ausschalten, unabhängig davon, wie der andere Schalter gerade steht.
Wichtig ist die begriffliche Abgrenzung: Die Wechselschaltung ist keine Parallelschaltung im elektrotechnischen Sinne. Sie beschreibt eine bestimmte Schaltungsart zur Steuerung einer Leuchte von zwei Stellen aus und basiert auf Umschaltkontakten und korrespondierenden Leitern, nicht auf mehreren parallelen Verbrauchern.
Die sichere Funktion einer Wechselschaltung hängt von der korrekten Auswahl der Bauteile (Wechselschalter, Leitungsquerschnitt, Leuchtenanschluss) und von der normgerechten Verdrahtung ab. Fehler bei der Zuordnung von COM-Klemmen, korrespondierenden Leitern oder beim Umgang mit dem Neutralleiter führen schnell zu Störungen oder gefährlichen Zuständen.
Für angehende Elektrofachkräfte gehört die Wechselschaltung zu den grundlegenden Installationsaufgaben. Sie bildet die Basis für weiterführende Schaltungen, etwa Kreuzschaltungen mit mehr als zwei Schaltstellen oder kombinierte Licht- und Steckdosenkombinationen in Wohn- und Zweckgebäuden.
Einordnung und typische Einsatzgebiete der Wechselschaltung
Die Wechselschaltung wird überall dort eingesetzt, wo eine Leuchte bequem von zwei Stellen aus bedient werden soll. Typische Beispiele sind Flure, in denen an jedem Ende ein Schalter sitzt, Treppenhäuser mit einem Schalter unten und einem oben oder Schlafzimmer, in denen Licht von der Tür und vom Bett aus geschaltet werden kann.
Im Gegensatz zur einfachen Ausschaltung mit nur einem Schalter stellt die Wechselschaltung eine komfortablere Bedienung sicher. Man muss nicht „im Dunkeln“ zum einzigen Schalter laufen, sondern kann das Licht immer dort schalten, wo man es gerade benötigt. Dies erhöht nicht nur den Komfort, sondern auch die Sicherheit, da Stolper- und Sturzgefahren verringert werden.
Elektrotechnisch betrachtet handelt es sich bei der Wechselschaltung nicht um eine Parallelschaltung von Bauteilen, sondern um eine Steuerung des Stromweges mittels zweier Umschalter. Die Leuchte selbst bleibt ein einzelner Verbraucher, der über einen einzigen Stromkreis versorgt wird. Nur der Weg, über den die Phase zur Leuchte gelangt, wird je nach Schalterstellung geändert.
Die Wechselschaltung besteht immer aus zwei Wechselschaltern. Ein Wechselschalter besitzt einen gemeinsamen Anschluss (COM) und zwei alternative Schaltkontakte. Über die Verbindung der korrespondierenden Leiter zwischen den Schaltern wird erreicht, dass mit jeder Schalterbetätigung der Stromkreis entweder geschlossen oder geöffnet wird.
In der Ausbildung ist es wichtig, den Unterschied zwischen „Wechselschaltung“ und „Wechselschalter“ zu kennen: Die Schaltung beschreibt das gesamte System aus zwei Schaltern, Leitungen und Leuchte, während der Wechselschalter das einzelne Bauteil mit einem COM-Anschluss und zwei korrespondierenden Anschlüssen ist.
Leistung der Leuchte: P = U · I Die Leistung P (Watt, W) ergibt sich aus der Betriebsspannung U (Volt, V) und dem Strom I (Ampere, A). In typischen Wechselschaltungen liegt die Betriebsspannung bei 230 V AC.
Strom im Lichtstromkreis: I = P / U Aus der Leistung der Leuchte lässt sich der Strom im Lichtstromkreis berechnen. Dies ist wichtig, um die Schalter- und Leitungsbelastbarkeit zu beurteilen.
Wechselschaltungen sind in nahezu allen Wohn- und Zweckbauten zu finden. In modernen Installationen werden sie teilweise durch Bussysteme oder Smart-Home-Lösungen ersetzt, bei denen Taster und Aktoren eingesetzt werden. Das Grundprinzip – Licht von mehreren Stellen aus zu schalten – bleibt jedoch gleich.
Wie bei allen Netzspannungsinstallationen gilt: Schon Spannungen ab etwa 50 V Wechselspannung können gefährlich sein, Ströme ab etwa 30 mA sind potenziell lebensgefährlich. Arbeiten an Wechselschaltungen dürfen nur im spannungsfreien Zustand durchgeführt werden – die fünf Sicherheitsregeln sind strikt einzuhalten.
Nenne zwei typische Einsatzorte für eine Wechselschaltung im Wohn- oder Zweckbau und begründe kurz, warum dort eine Wechselschaltung sinnvoll ist.
Typische Einsatzorte sind z. B. Flure und Treppenhäuser. In Fluren kann das Licht am einen Ende eingeschaltet und am anderen Ende wieder ausgeschaltet werden, ohne im Dunkeln laufen zu müssen. Im Treppenhaus kann das Licht unten eingeschaltet und oben wieder ausgeschaltet werden, was Komfort und Sicherheit erhöht.
Bauteile und Leitungen in der Wechselschaltung
Eine Wechselschaltung besteht im Wesentlichen aus zwei Wechselschaltern, der Leuchte sowie den erforderlichen Leitungen. Jeder Wechselschalter verfügt über einen gemeinsamen Anschluss (COM) und zwei korrespondierende Anschlüsse. Die korrespondierenden Anschlüsse beider Schalter werden miteinander verbunden.
Zum Aufbau werden folgende Leitungen benötigt: Eine Zuleitung mit Außenleiter (L), Neutralleiter (N) und Schutzleiter (PE), korrespondierende Leiter zwischen den beiden Wechselschaltern (mindestens zwei Adern) sowie ein geschalteter Leiter von einem der Wechselschalter zur Leuchte. Der übliche Leitungsquerschnitt für Lichtstromkreise beträgt 1,5 mm² nach VDE.
Der Neutralleiter wird in der Regel nicht über die Schalter geführt, sondern in einer Abzweigdose oder direkt in der Leuchtenanschlussdose geführt und dort mit der Leuchte verbunden. Der Schutzleiter wird ebenfalls durchgehend von der Verteilung bis zur Leuchte geführt und mit berührbaren leitfähigen Teilen verbunden.
Die korrespondierenden Leiter sind die beiden Adern, die die Wechselschalter miteinander verbinden. Sie stellen die alternativen Verbindungswege zwischen den Schaltern dar. Die Farben dieser Adern sind nicht fest vorgeschrieben, müssen aber eindeutig sein und dürfen nicht mit Neutral- oder Schutzleitern verwechselt werden.
Je nach Installationskonzept können Schalter und Leuchten über Abzweigdosen oder über tiefere Gerätedosen miteinander verbunden werden. Wichtig ist in jedem Fall, dass die Aderanzahl von Anfang an korrekt geplant wird, damit später weder Adern fehlen noch unübersichtliche Nachinstallationen nötig sind.
Belastung des Lichtstromkreises: Pges = PLicht In einer einfachen Wechselschaltung wird nur ein Lichtkreis geschaltet. Die Schalter und Leitungen müssen für die Gesamtleistung dieses Lichtkreises ausgelegt sein.
Strombelastbarkeit des Leiters: Izul abhängig von Querschnitt und Verlegeart. Für 1,5 mm² in üblichen Installationsbedingungen sind in der Regel Leitungsschutzschalter bis 16 A zulässig, die den Stromkreis schützen.
Wechselschalter sind Teil von Schalterprogrammen der Hersteller und können mit anderen Funktionen kombiniert werden, z. B. mit Steckdosen oder Kontrollleuchten. Es gibt sowohl mechanische Wechselschalter mit Wippe als auch elektronische Varianten, die in Smart-Home-Systeme eingebunden sind.
Alle Leitungen müssen mechanisch geschützt verlegt, fachgerecht befestigt und korrekt geklemmt werden. Schlechte Klemmverbindungen führen zu Übergangswiderständen und Erwärmung. Beschädigte Isolierungen oder eingeklemmte Adern können zu Kurzschlüssen und Brandgefahr führen.
Welche Leitungen werden zwischen zwei Wechselschaltern in einer Wechselschaltung mindestens benötigt und welchen Zweck haben sie?
Zwischen zwei Wechselschaltern werden mindestens zwei korrespondierende Leiter benötigt. Sie verbinden die beiden alternativen Schaltkontakte der Wechselschalter miteinander und ermöglichen so, dass je nach Schalterstellung der Stromkreis zur Leuchte geschlossen oder geöffnet wird.
Funktionsprinzip der Wechselschaltung
Das Funktionsprinzip der Wechselschaltung basiert auf der Umschaltfunktion der Wechselschalter. Jeder Wechselschalter besitzt einen gemeinsamen Anschluss (COM) und zwei alternative Anschlüsse. Je nach Stellung der Schalterwippe wird COM entweder mit Anschluss 1 oder Anschluss 2 verbunden.
In der Wechselschaltung wird der Außenleiter (L) auf den COM-Anschluss des ersten Wechselschalters gelegt. Die beiden alternativen Anschlüsse dieses Schalters sind über die korrespondierenden Leiter mit den beiden alternativen Anschlüssen des zweiten Schalters verbunden. Der COM-Anschluss des zweiten Schalters ist mit der geschalteten Phase zur Leuchte verbunden.
Der Stromkreis ist geschlossen, wenn beide Schalter so stehen, dass eine durchgehende Verbindung von L über COM1, einen der korrespondierenden Leiter, den entsprechenden Kontakt im zweiten Schalter und COM2 zur Leuchte entsteht. Wird einer der Schalter umgelegt, wechselt die Verbindung auf den jeweils anderen korrespondierenden Leiter – je nach Kombination der Stellungen ist der Stromkreis dann geschlossen oder geöffnet.
Dadurch entsteht die typische Funktion: Egal, an welchem Schalter man sich befindet, man kann mit jeder Betätigung den aktuellen Zustand der Leuchte ändern (aus → an oder an → aus). Die Schalter arbeiten also nicht einfach „aus und an“, sondern „Zustand umkehren“ (toggle).
Formal lassen sich die beiden Schalterstellungen als logische Kombinationen auffassen: Aus zwei Schaltern mit je zwei Stellungen ergeben sich vier mögliche Kombinationen. In zwei dieser Kombinationen ist der Stromkreis geschlossen, in zwei Kombinationen ist er geöffnet. So erklärt sich die wechselseitige Funktion der beiden Schalter.
Kombinationen der Schalterstellungen: 2 Schalter mit je 2 Stellungen → 2 · 2 = 4 Kombinationen. Davon führen zwei Kombinationen zum geschlossenen Stromkreis, zwei Kombinationen zum geöffneten Stromkreis.
Leuchte als ohmsche Last: U = R · I Bei einfachen Glühlampen- oder ohmschen Lasten gelten weiterhin die Gleichungen des Ohmschen Gesetzes. Die Wechselschaltung beeinflusst nur den Weg der Phase, nicht die Eigenschaften der Last.
In modernen Installationen werden oft LED-Leuchten eingesetzt. Elektronische Vorschaltgeräte oder Netzteile in den Leuchten ändern nichts am Funktionsprinzip der Wechselschaltung, können aber Einfluss auf das Verhalten von Kontrollleuchten, Glimmlampen oder Dimmern haben.
Da in beiden Schaltern und in den korrespondierenden Leitern Netzspannung anliegen kann, ist die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften besonders wichtig. Vor Arbeiten an Schaltern muss immer geprüft werden, ob wirklich Spannungsfreiheit besteht – auch dann, wenn die Leuchte gerade aus ist.
Erläutere kurz das Funktionsprinzip einer Wechselschaltung mit zwei Wechselschaltern. Wie wird der Außenleiter geführt?
Der Außenleiter L wird auf den COM-Anschluss des ersten Wechselschalters gelegt. Die beiden alternativen Kontakte dieses Schalters sind über zwei korrespondierende Leiter mit den beiden alternativen Kontakten des zweiten Wechselschalters verbunden. Dessen COM-Anschluss führt als geschaltete Phase zur Leuchte. Je nach Stellung der beiden Schalter entsteht über einen der korrespondierenden Leiter ein geschlossener Stromkreis oder der Stromkreis wird unterbrochen.
Verdrahtung der Wechselschaltung – Schritt für Schritt
Für eine normgerechte und funktionssichere Verdrahtung der Wechselschaltung empfiehlt sich ein klares, schrittweises Vorgehen. Zunächst wird die Zuleitung aus der Verteilung in eine Abzweig- oder Gerätedose geführt. Dort werden Neutralleiter (N) und Schutzleiter (PE) für die Leuchte durchverbunden, während der Außenleiter (L) zum ersten Wechselschalter geführt wird.
Im ersten Wechselschalter wird der Außenleiter auf den gemeinsamen Anschluss (COM) gelegt. Die beiden alternativen Kontakte des Schalters werden mit den korrespondierenden Leitern verbunden, die anschließend zum zweiten Wechselschalter geführt werden. Die korrespondierenden Adern sollten eindeutig beschriftet oder farblich nachvollziehbar sein.
Im zweiten Wechselschalter werden die korrespondierenden Leiter an die beiden alternativen Kontakte angeschlossen. Der gemeinsame Anschluss (COM) des zweiten Schalters wird als geschaltete Phase zur Leuchte geführt. Diese Ader wird in der Abzweigdose oder direkt in der Leuchtenklemme mit der Lampenphase verbunden.
Neutralleiter (N) und Schutzleiter (PE) werden nicht geschaltet, sondern von der Zuleitung direkt zur Leuchte geführt. Bei vorhandenen Abzweigdosen werden N und PE dort geklemmt und zur Leuchte weitergeführt. Damit ist sichergestellt, dass nur die Phase geschaltet wird und die Schutzmaßnahmen erhalten bleiben.
Nach Abschluss der Verdrahtung erfolgt eine Funktionsprüfung. Dabei wird kontrolliert, ob an beiden Schaltstellen das Licht zuverlässig ein- und ausgeschaltet werden kann und ob alle Schalterstellungen logisch nachvollziehbar sind. Zusätzlich sind Sichtprüfung der Klemmen, Isolationsmessung und – je nach Norm – weitere Prüfungen erforderlich.
Spannungsmessung: U ≈ 230 V zwischen L (bzw. geschalteter Phase) und N bei eingeschaltetem Stromkreis. Bei ausgeschaltetem Stromkreis darf an der Leuchte keine volle Netzspannung mehr anliegen. Zur Prüfung wird ein zweipoliger Spannungsprüfer verwendet.
In der Praxis werden Wechselschaltungen je nach Installationskonzept unterschiedlich verdrahtet (z. B. mit zentraler Abzweigdose oder mit „verdrahtender“ Gerätedose). Für die Prüfung und Fehlersuche ist es wichtig, das tatsächliche Verdrahtungskonzept zu kennen oder anhand der Leitungsverläufe zu rekonstruieren.
Vor der Verdrahtung sind die fünf Sicherheitsregeln einzuhalten: freischalten, gegen Wiedereinschalten sichern, Spannungsfreiheit feststellen, benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken (und bei Hochspannungsanlagen erden und kurzschließen). Eine vermeintlich „ausgeschaltete“ Leuchte ist kein Beweis für Spannungsfreiheit!
Liste die grundsätzlichen Verdrahtungsschritte einer Wechselschaltung in der richtigen Reihenfolge auf.
1. Außenleiter L aus der Zuleitung auf COM des ersten Wechselschalters führen. 2. Zwei korrespondierende Adern zwischen den beiden Wechselschaltern verlegen und an die alternativen Kontakte anschließen. 3. COM des zweiten Wechselschalters als geschaltete Phase zur Leuchte führen. 4. Neutralleiter N und Schutzleiter PE von der Zuleitung direkt zur Leuchte durchklemmen. 5. Funktionsprüfung und Messung nach Fertigstellung durchführen.
Varianten der Wechselschaltung und besondere Ausführungen
Neben der klassischen Wechselschaltung mit zwei einfachen Wechselschaltern gibt es verschiedene Varianten. Eine häufige Ausführung ist der Wechselschalter mit Kontrollleuchte. Diese integrierte Leuchte kann entweder anzeigen, ob die Leuchte eingeschaltet ist, oder als Orientierungslicht dienen, das den Schalter im Dunkeln auffindbar macht.
Bei Kontrollleuchten müssen zusätzliche Anschlussmöglichkeiten berücksichtigt werden. Je nach Schaltungskonzept der Kontroll- oder Orientierungsleuchte wird eventuell ein Neutralleiter im Schalterbereich benötigt. Dies beeinflusst die Planung der Aderanzahl und die Verdrahtung in der Dose.
Eine weitere Variante sind Wechselschalter-Steckdosen-Kombinationen. In einer gemeinsamen Einheit befinden sich dann eine Steckdose und ein Wechselschalter. Hier sind zusätzliche Adern für eine Dauerphase an der Steckdose sowie Neutralleiter und Schutzleiter im Gerät notwendig. Eine klare Trennung von geschalteter Phase und Dauerphase ist hierbei unerlässlich.
Historisch existiert zudem die sogenannte Sparwechselschaltung, bei der mit weniger Adern versucht wird, eine wechselseitige Schaltfunktion zu realisieren. Diese Schaltung führt jedoch oft zu problematischen Spannungsverhältnissen und ist nach aktuellen Normen in vielen Fällen unzulässig oder zumindest nicht mehr empfohlen.
In modernen Anlagen werden Wechselschaltungen teilweise durch Tasterschaltungen mit Stromstoßrelais oder elektronische Steuerungen ersetzt. Dennoch ist das Verständnis der klassischen Wechselschaltung unverzichtbar, da sie in Altanlagen weit verbreitet ist und in der Grundausbildung den Einstieg in das Verständnis komplexerer Schaltungen bildet.
Mindestlasten bei elektronischen Komponenten: PLast ≥ Pmin,Gerät Viele elektronische Schalter oder Kontrollleuchten haben Mindestlasten oder bestimmte Anforderungen an die angeschlossene Last, insbesondere bei LED-Leuchten. Herstellerangaben müssen beachtet werden.
Sparwechselschaltungen nutzen oft den Neutralleiter oder andere Leiter mit, um Adern zu „sparen“. Dies kann zu unerwünschten Spannungen auf Leitern führen, die als neutral angesehen werden. In modernen Installationen wird deshalb auf sparsame, aber normferne Schaltungen verzichtet und stattdessen auf eindeutige Leitungsführung gesetzt.
Bei Kontroll- oder Sparwechselschaltungen können auch im vermeintlich ausgeschalteten Zustand Spannungen an Leitern anliegen. Das erhöht die Gefahr von Fehlbedienung und elektrischen Unfällen. Deshalb sind nur Schaltungen zulässig, die den aktuellen Normen entsprechen und eine klare Trennung von aktiven Leitern und Neutralleiter gewährleisten.
Nenne zwei Varianten oder besondere Ausführungen der Wechselschaltung und beschreibe jeweils eine Besonderheit.
Beispiel 1: Wechselschalter mit Kontrollleuchte – Besonderheit: benötigt je nach Schaltungsart einen zusätzlichen Neutralleiter oder eine spezielle Verdrahtung, um die Kontrollleuchte zu versorgen. Beispiel 2: Wechselschalter-Steckdosen-Kombination – Besonderheit: erfordert zusätzlich eine Dauerphase für die Steckdose sowie Neutralleiter und Schutzleiter in der Gerätedose; klare Trennung zwischen geschalteter Phase und Dauerphase ist notwendig.
Typische Fehler und Sicherheitsaspekte in Wechselschaltungen
In der Praxis treten bei Wechselschaltungen immer wieder ähnliche Fehler auf. Ein klassischer Fehler ist die Vertauschung der COM-Anschlüsse mit einem der korrespondierenden Anschlüsse. In diesem Fall funktioniert die Schaltung nicht wie erwartet: In bestimmten Stellungen lässt sich das Licht eventuell gar nicht mehr schalten oder verhält sich „unlogisch“.
Ebenfalls häufig sind vertauschte korrespondierende Leiter, insbesondere wenn mehrere Leitungen in einer Dose enden und die Zuordnung nicht sauber dokumentiert wurde. Die Schaltung funktioniert zwar meist grundsätzlich, aber nicht in allen Schalterstellungen korrekt. Hier hilft nur eine systematische Fehlersuche mit Plan und Messgerät.
Ein weiterer Fehler ist die falsche Behandlung des Neutralleiters. Wird der Neutralleiter versehentlich über einen Schalter geführt oder mit einem korrespondierenden Leiter verwechselt, können gefährliche Spannungen an unerwarteten Stellen auftreten. Dies ist besonders kritisch in Kombination mit LED-Kontrollleuchten oder elektronischen Komponenten.
Planungsfehler entstehen häufig durch zu wenig eingeplante Adern. Werden z. B. nur drei Adern zu einem Schalter gelegt, ist später keine normgerecht ausgeführte Wechselschaltung mit Kontrollleuchte oder Steckdosenkombination mehr möglich, ohne Leitungen nachzurüsten oder Kompromisse einzugehen.
Besondere Vorsicht ist bei Altanlagen geboten. Dort können andere Aderfarben verwendet worden sein (z. B. Schwarz als Phase, Grau oder Rot als weiterer aktiver Leiter). Ein „blaues Kabel“ war nicht immer automatisch der Neutralleiter. Deshalb dürfen sich Arbeiten niemals allein auf die Farbe stützen, sondern müssen immer durch Messungen abgesichert werden.
Überprüfung der Schalterlast: Pges = U · I Die maximale Schalterlast darf nicht überschritten werden. Aus der angeschlossenen Leistung und der Nennspannung lässt sich der zu erwartende Strom berechnen, der innerhalb der Schalter-Spezifikation liegen muss.
In vielen Prüfungen wird gezielt nach typischen Verdrahtungsfehlern in Wechselschaltungen gefragt. Wer Prinzip, Bauteile und Verdrahtungsreihenfolge verstanden hat, erkennt diese Fehler schnell in Schaltplänen und in realen Installationen. Besonders häufig sind inkorrekte COM-Anschlüsse und unsaubere Dokumentation der Leiter.
Der Neutralleiter darf niemals geschaltet werden. Arbeiten an Wechselschaltungen dürfen nur nach sorgfältiger Spannungsfreiheitsprüfung durchgeführt werden. Bei Altanlagen mit abweichenden Aderfarben ist besondere Vorsicht geboten: Die tatsächliche Funktion eines Leiters muss immer gemessen und darf nicht nur aus der Farbe abgeleitet werden.
Nenne zwei typische Verdrahtungsfehler bei Wechselschaltungen und beschreibe die Folgen.
Mögliche Antwort: – COM-Anschluss mit einem korrespondierenden Anschluss vertauscht: Die Wechselschaltung funktioniert nicht in allen Stellungen korrekt, Licht lässt sich nur teilweise oder gar nicht mehr wie geplant schalten. – Neutralleiter anstelle der Phase geschaltet oder mit korrespondierenden Leitern verwechselt: Es können gefährliche Spannungen an Leuchten oder Schalterklemmen anliegen, obwohl scheinbar ausgeschaltet wurde. Dies ist ein schwerer Sicherheitsverstoß.
Aufgaben zur Wechselschaltung
Hinweis: Pro Aufgabe können eine oder mehrere Antworten korrekt sein.