Leitungsschutzschalter


Leitungsschutzschalter

Ein Leitungsschutzschalter, kurz LS-Schalter oder MCB (Miniature Circuit Breaker), umgangs­sprachlich auch Sicherungsautomat oder kurz Automat genannt, ist eine Überstromschutzeinrichtung in der Elektroinstallation und wird in Niederspannungsnetzen eingesetzt. Er schützt Leitungen vor Beschädigung durch Erwärmung in Folge zu hohen Stroms. Leitungs­schutzschalter sind wieder­verwendbare, nicht selbsttätig rückstellende Sicherungselemente. Erfunden wurde er im Jahr 1924 von Hugo Stotz in Mannheim.

2-poliger Leitungsschutzschalter

Inhaltsverzeichnis

Allgemeines

Wie eine Schmelzsicherung oder ein Leistungsschalter kann er den Stromkreis bei Überlast und Kurzschluss selbsttätig abschalten. Nicht einstellbare Leistungsschalter werden – fachlich nicht ganz korrekt – auch als Leitungs­schutz­schalter bezeichnet und sind in diesem Artikel berücksichtigt.

Für Deutschland gilt bei Neuinstallation (nach den TAB in Verbindung mit DIN 18015-1):

Funktionsweise

Geöffneter Leitungsschutzschalter
(2) Freiauslösung
(3) Schaltkontakt
(5) Bimetallstreifen (thermische Überlast)
(7) Elektromagnetische Auslösung
(8) Deionkammer zur Lichtbogenlöschung

Der Abschaltmechanismus kann auf vier Arten ausgelöst werden:

Auslösung bei Überlast
Wenn der vorgegebene Nennwert des durch den Leitungsschutzschalter fließenden Stromes längere Zeit erheblich überschritten wird, erfolgt die Abschaltung. Die Zeit bis zur Auslösung hängt von der Stärke des Überstroms ab; bei hohem Überstrom ist sie kürzer als bei geringer Überschreitung des Nennstromes. Zur Auslösung wird ein Bimetall verwendet, das sich bei Erwärmung durch den durchfließenden Strom verbiegt und den Abschaltmechanismus auslöst (thermische Auslösung).
Elektromagnetische Auslösung bei Kurzschluss
Tritt in einer Anlage ein Kurzschluss auf, erfolgt die Abschaltung innerhalb weniger Millisekunden durch einen vom Strom durchflossenen Elektromagneten.
Manuelle Auslösung
Für Wartungsarbeiten oder zur vorübergehenden Stilllegung können Stromkreise am Leitungsschutzschalter manuell abgeschaltet werden. Dazu befindet sich ein Kippschalter oder ein Auslöseknopf auf der Frontseite.
Auslösung durch Zusatzmodule
Für die meisten Leitungsschutzschalter namhafter Hersteller gibt es neben Hilfsschaltern auch ansteckbare Unterspannungs- und Arbeitsstromauslöser, FI-Module und motorische Antriebe (Wiedereinschaltgeräte), mit deren Hilfe der Leitungsschutzschalter geschaltet werden kann. Die Zusatzmodule werden je nach Leitungsschutzschalter rechts oder links angesteckt.

Freiauslösung

Ein wichtiges Merkmal von Leitungsschutzschaltern ist die unbeeinflussbare Freiauslösung. Sie stellt sicher, dass bei Kurzschluss eine sofortige Auslösung auch dann erfolgt, wenn der Schalthebel betätigt oder in der Ein-Stellung festgehalten wird.

Nach Überlastauslösung muss der Bimetallstreifen erst abgekühlt sein, bevor ein Wiedereinschalten möglich ist. Dadurch, dass sie durch eine manuelle Schalthandlung wieder eingeschaltet werden müssen, wird der Anwender auf einen möglichen Fehler aufmerksam gemacht.

Auslösecharakteristik

Zwei einpolige LS-Schalter, Charakteristik B, Nennstrom 10 Ampere
Strom-Zeit-Kennlinie mit Auslösezeiten

Man unterscheidet Leitungsschutzschalter neben dem Nennstrom nach der Auslösecharakteristik.

Die beiden Werte für Überlastauslösung bezeichnen jeweils den Nichtauslösestrom (kleiner Prüfstrom) und den Auslösestrom (großer Prüfstrom). Die maximale Auslösezeit gilt für den Auslösestrom.

Einige Hersteller geben für die Auslöseströme bei Überlast und Kurzschluss engere Toleranzen an.

Charak-
teristik
Bemerkung Thermischer Überlastauslöser: Mehrfaches des Nennstroms [Umgebungstemp., Auslösezeit] Magnetischer Kurzschluss­auslöser (Mehrfaches des Nennstroms)
AC 50 Hz DC
A Siemens (nicht ge­normt); Halbleiterschutz; hohe Netzimpedanz 1,13–1,45
[30 °C, 1 Stunde]
(über 63 A: 2 Std.)
2–3 × 1,5
B Standard-Leitungsschutz 3–5
C für höheren Ein­schalt­strom (Maschinen, Lampengruppen), Standard-Leitungsschutz in Italien 5–10
D stark induktive oder kapazitive Last: Trans­for­ma­toren, Mag­nete, Kon­den­satoren 10–20
E Exakt“, SLS Haupt­leitungsschutzschalter 1,05–1,2
[30 °C, 2 Stunden]
5–6,25
Z Halbleiterschutz; hohe Netzimpedanz

Leistungs­schalter nach EN 60947-2 (VDE 0660-101)

1,05–1,2
[20 °C, 2 Stunden]
1,05–1,3
[30 °C, 1 Stunde]

2–3 × 1,5
R Moeller; „rapid“, ver­altet; identisch mit Z
K Kraft“, hoher Ein­schalt­strom, sensible Über­last­auslösung 8–14
S Moeller (nicht ge­normt); „Steuer­trans­forma­toren“; ähnlich D 13–17
H Haushalt“, bis ca. 1977; ähnlich A, Ersatztyp: L, B 1,5–2,1   (bis 4 A)
1,5–1,9   (6–10 A)
1,4–1,75 (12–25 A)
1,3–1,6  (über 25 A)
[25 °C, 1 Stunde]
2–3 3–5
L Leitungsschutz“ (ur­sprüng­lich „Licht“), bis 1990; Ersatztyp: B;
als Schraubautomat noch erlaubt
ca. 3,5–5 max. 8
U universal“, bis ca. 1993 (z.B. ABB, Moeller, Schrack); oft in Öster­reich, Vorläufer: HG; Ersatztyp: C 5,5–12
U zweite Variante (seltener, z.B. AEG): Überlastauslösung ähnlich G 1,05–1,35
[1 Stunde]
6–10 × 1,5
G Geräteschutz“ (international „general“), veraltet; Ersatztyp: C
Schaltsymbol

In der Regel werden Leitungsschutzschalter der Charakteristik B eingesetzt. Die C-Charakteristik wird für Leitungen zu Verbrauchern mit hohem Einschaltstrom verwendet (Leitungs- und Geräteschutz).

Leitungsschutzschalter mit Charakteristik B sind standardmäßig für folgende Bemessungsströme verfügbar:
6 | 10 | 13 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 | 80 | 100 | 125 Ampere.
Herstellerabhängig sind auch andere Werte lieferbar. C- und D-Automaten sowie Leistungsschalter Typ K und Z gibt es in größerer Typenvielfalt mit Werten bis weit unter 1 A.

Die H-Charakteristik wurde seit den 1950er Jahren für Haushaltsstromkreise eingesetzt, um bei Kurzschluss in Netzen mit hoher Impedanz oder bei Schutzerdung zuverlässig Schnellauslösung zu erreichen.
Bei den heutigen Netzverhältnissen kann die empfindliche Kurzschlussauslösung unerwünscht ansprechen. Betroffen sind z.B. Verbraucher mit Schaltnetzteil (Computer, Fernseher) oder Motoren (Staubsauger). In solchen Fällen ist der Austausch durch B-Automaten empfehlenswert. H10A kann üblicherweise durch B13 ersetzt werden (gleiche Überlastcharakteristik).

Es gibt auch kombinierte FI/LS-Schalter (RCBO). Diese Geräte vereinen Leitungsschutzschalter und Fehlerstromschutzschalter in einem Gehäuse.

Leitungsschutzschalter bieten nur dann optimalen Schutz, wenn sie exakt auf die umgebende Installation abgestimmt sind!

Auslösung bei Kurzschluss

Leitungsschutzschalter müssen hohe Kurzschlussströme abschalten können. Die Abschaltvermögen sind wie folgt abgestuft:

Abschaltvermögen
(230/400 V~ 50 Hz)
Bemerkung
3000 A (3 kA) In Deutschland und Österreich nicht zugelassen.
4500 A (4,5 kA) Standard in Italien für einphasige Abnehmer.
6000 A (6 kA) Mindestwert in Deutschland (nach TAB) und Österreich.
Standard für Wohn- und Geschäftsgebäude, Kleingewerbe.
10 000 A (10 kA) Standard in Industrieanlagen.
15 000 A (15 kA) gehobener industrieller Standard, für Sonderfälle.
25 000 A (25 kA) Schaltvermögen von Hochleistungsautomaten und selektiven LS-Schaltern,
da diese Hauptsicherungscharakter haben.
 6000 
 3 

Kennzeichnung:
Schaltvermögen,
Energiebegrenzung

Daneben gibt es Anforderungen an die Kurzschlussstrombegrenzung. In Deutschland gilt nach TAB für Leitungsschutzschalter bis 32 A die Energiebegrenzungsklasse 3 (Selektivitätsklasse 3, „hohe Anforderungen“).
Im Kurzschlussfall ist der nur durch die Netzimpedanz (Innenwiderstand) bestimmte Strom („prospektiver Kurzschlussstrom“) sehr hoch. Der Leitungsschutzschalter begrenzt den Kurzschlussstrom konstruktionsbedingt auf einen niedrigeren Wert.
Eine hohe Energiebegrenzung bewirkt eine hohe Selektivität zu vorgeschalteten Schmelzsicherungen und schützt die Anlage vor elektromagnetischen Einwirkungen.

Bauform

Transparenter Leitungsschutzschalter für Ausbildungszwecke. Kontakt vor grauem Hintergrund.
Stotz Sockelautomat, 1950er Jahre (Charakteristik K)

Leitungsschutzschalter haben ein Kunststoff-Gehäuse. Ältere Ausführungen waren zylindrisch und wurden anstelle der bis dahin üblichen Schraubsicherungen in die Edison-Schraubgewinde eingesetzt oder mit einer dünnen Metallschiene verschraubt. Moderne Leitungsschutzschalter haben rechteckige Gehäuse und können dicht nebeneinander auf eine Tragschiene (Hutschiene) montiert werden.

Einpolige Leitungsschutzschalter sind heute meistens 1 TE breit.

Teilungseinheit
1 TE = 17,5 … 18 mm   (herstellerabhängig)

Zweipolige Ausführungen werden mit 2 TE, 1,5 TE oder auch 1 TE Breite hergestellt. Drei- und vierpolige Automaten sind entsprechend breiter. Daneben gibt es auch Leitungsschutzschalter mit 1,5 TE Breite pro Pol. Meist sind dies solche für Nennströme von 80 A – 125 A und/oder mit sehr hohem Abschaltvermögen. Die Selektiven Leitungsschutzschalter sind 2 TE breit. Sie werden auf einer Sammelschiene montiert (40 mm Schienenmittenabstand). Alternativ werden die Selektiven Leitungsschutzschalter auch auf normalen Hutschienen montiert, sie passen jedoch nicht in herkömmliche Kleinverteiler.

Falls der Leitungsschutzschalter auch den Neutralleiter schaltet, muss der Kontakt für den Neutralleiter verzögert öffnen und voreilend schließen.

Normen und Standards

  • DIN VDE 0100-430: Errichten von Drehstromanlagen mit Nennspannungen bis 1.000 V – Schutz von Kabeln und Leitungen bei Überstrom
  • EN 60898 (DIN VDE 0641): Leitungsschutzschalter für Hausinstallationen und ähnliche Zwecke

Fachliteratur

  • Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18. Auflage, Verlag - Europa - Lehrmittel, Wuppertal 1989, ISBN 3-8085-3018-9
  • Theodor Schmelcher: Handbuch der Niederspannung, Projektierungshinweise für Schaltgeräte Schaltanlagen und Verteiler. 1. Auflage, Siemens Aktiengesellschaft (Abt. Verlag), Berlin und München 1982, ISBN 3-8009-1358-5
  • Ernst Hörnemann, Heinrich Hübscher: Elektrotechnik Fachbildung Industrieelektronik. 1. Auflage. Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig 1998, ISBN 3-14-221730-4
  • Alfred Hösl, Roland Ayx, Hans Werner Busch: Die vorschriftsmäßige Elektroinstallation, Wohnungsbau-Gewerbe-Industrie. 18. Auflage, Hüthig-Verlag, Heidelberg 2003, ISBN 3-7785-2909-9
  • Datenblatt Leistungsschutzschalter von ABB (für Auslösecharakteristik): Auslöse-Charakteristiken für Sicherungsautomaten im Vergleich
  • Datenblatt SLS von Möller (für Auslösecharakteristik von SLS) Selektiver Hauptleitungsschutzschalter LSHU-KL

Siehe auch

Weblinks

 Commons: Leitungsschutzschalter – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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