Ein Leistungsschalter ist ein elektrischer Schalter, der in Stromversorgungssystemen eingesetzt wird, um elektrische Lasten vor Überlastung, Kurzschluss oder anderen Störungen zu schützen. Im Wesentlichen kann man einen Leistungsschalter als einen Schalter mit einer eingebauten Schutzvorrichtung betrachten.
Ein Leistungsschalter kann in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt werden, z.B. in Hochspannungsanlagen, Stromnetzen oder Maschinensteuerungen. Ein typischer Leistungsschalter besteht aus drei Hauptteilen: den Kontakten, den Auslöseeinrichtungen und dem Betätigungsmechanismus.
Die Kontakte sind das Herzstück des Leistungsschalters. Sie bestehen aus metallischen Schaltkontakten, die geöffnet und geschlossen werden können, um Stromkreise zu öffnen oder zu schließen. Die Kontakte sind in einem Vakuum oder in einem Gas (wie zum Beispiel SF6) eingeschlossen, um die Möglichkeit von Lichtbögen und Beschädigungen zu verringern.
Die Auslöseeinrichtungen des Leistungsschalters sind dafür verantwortlich, den Stromkreis im Falle einer Überlastung oder eines Kurzschlusses automatisch zu unterbrechen. Sie können entweder thermisch (aufgrund der Wärmeentwicklung in den Leitungen) oder magnetisch (aufgrund der Ströme, die durch die Leitungen fließen) arbeiten.
Der Betätigungsmechanismus ist das Steuerungssystem, das den Leistungsschalter öffnet und schließt. Er kann manuell oder automatisch betrieben werden. In der Regel wird der Leistungsschalter durch ein elektrisches Signal oder einen Motor betätigt.
Leistungsschalter sind in unterschiedlichen Größen und Leistungsklassen erhältlich, je nach Anwendungsbereich. Eine wichtige Eigenschaft von Leistungsschaltern ist ihre Kurzschlussfestigkeit, die angibt, wie viel Strom der Schalter unterbrechen kann, ohne beschädigt zu werden. Es gibt auch spezielle Leistungsschalter für besondere Anforderungen, wie zum Beispiel für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen.
Insgesamt bietet ein Leistungsschalter eine zuverlässige und effektive Möglichkeit, um elektrische Lasten vor Überlastung, Kurzschluss oder anderen Störungen zu schützen und somit für eine sichere und zuverlässige Stromversorgung zu sorgen.
Arten
Vakuum-Leistungsschalter: Diese Schalter verwenden ein Vakuum als Isolationsmedium. Sie sind kompakt, wartungsfrei und haben eine hohe Lebensdauer.
SF6-Leistungsschalter: Diese Schalter verwenden Schwefelhexafluorid (SF6) als Isolationsmedium. Sie sind zuverlässig und haben eine hohe Strombelastbarkeit.
Luftisolierte Leistungsschalter (AIS): Diese Schalter verwenden Luft als Isolationsmedium. Sie sind preisgünstig und haben eine hohe Verfügbarkeit.
Gasisolierte Leistungsschalter (GIS): Diese Schalter verwenden SF6-Gas als Isolationsmedium und haben eine sehr hohe Strombelastbarkeit. Sie sind jedoch aufgrund ihres Designs teurer als AIS.
Hybrid-Leistungsschalter: Diese Schalter kombinieren die Vorteile von Vakuum- und SF6-Leistungsschaltern und bieten eine höhere Zuverlässigkeit und eine längere Lebensdauer.
Öl-Leistungsschalter: Dieser Schalter verwendet statt eines Isoliergases Öl als Isoliermedium. Dabei fließt das Öl in einem geschlossenen Kreislauf durch den Leistungsschalter und isoliert so die Hochspannungskomponenten voneinander. Im Vergleich zu gasisolierten- sind Öl-Leistungsschalter für niedrigere Spannungen und Ströme ausgelegt. Allerdings haben sie den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer einfachen Konstruktion und des geringeren Kostenaufwands häufig in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen eine hohe Zuverlässigkeit nicht unbedingt erforderlich ist.
Kenngrößen
Die Kenngrößen eines Leistungsschalters sind wichtig, um sicherzustellen, dass der Schalter unter den betrieblichen Bedingungen zuverlässig arbeitet und die elektrische Anlage schützt. Die wichtigsten Kenngrößen sind:
- Nennspannung: Die Nennspannung gibt an, für welche Spannung der Leistungsschalter ausgelegt ist und verwendet werden kann.
- Nennstrom: Der Nennstrom gibt an, welcher Strom maximal durch den Leistungsschalter fließen kann.
- Kurzschlussstrom: Der Kurzschlussstrom ist der höchste Strom, der im Fehlerfall durch den Leistungsschalter fließen kann. Der Leistungsschalter muss in der Lage sein, diesen Strom zu unterbrechen, um die Anlage vor Schäden zu schützen.
- Kurzschlussstrom-Spitzenteilwert: Dieser Wert gibt den höchsten Spitzenstrom an, der während eines Kurzschlusses durch den Leistungsschalter fließen kann.
- Betätigungsenergie: Die Betätigungsenergie gibt an, wie viel Energie benötigt wird, um den Leistungsschalter zu öffnen oder zu schließen.
- Schaltleistung: Die Schaltleistung gibt an, wie oft der Leistungsschalter schalten kann, bevor er ausgetauscht werden muss.
- Schaltzeit: Die Schaltzeit gibt an, wie lange es dauert, bis der Leistungsschalter geöffnet oder geschlossen wird.
- Bemessungskurzschlussausschaltstrom: Dies ist der höchste Strom, den der Leistungsschalter bei einem Kurzschluss unterbrechen kann, ohne dabei beschädigt zu werden.
Hersteller
- Siemens
- ABB
- Schneider Electric
- Eaton
- Tavrida Electric
- CG Power Systems
- GE Grid Solutions
- Mitsubishi Electric
- S&C Electric Company