Schema eines Luftschalters (ACB): Ein praktischer Leitfaden zu Aufbau, Verdrahtung und Funktion

Schema eines Luftschalters (ACB): Ein praktischer Leitfaden zu Aufbau, Verdrahtung und Funktion

Ein luftstromkreisschalter-Schema zeigt, wie ein Luftschalter, auch genannt ACB , innerhalb eines Niederspannungs-Stromverteilungssystems aufgebaut und angeschlossen ist. Er enthält üblicherweise den Hauptstrompfad, bewegliche und feste Kontakte, die Löschkammer, den Betätigungsmechanismus, die Auslöseeinheit, Stromwandler, Hilfskontakte sowie die Steuerschaltung für das Schließen, Öffnen und den Schutz.

Für Ingenieure, Schaltschrankbauer, Facility-Manager und Einkäufer hilft das Diagramm dabei, drei praktische Fragen zu beantworten:

1. Wie unterbricht der ACB einen Fehlerstrom?
2. Wo befinden sich die Zuführungs- und Abgangsanschlüsse für die elektrische Energie?
3. Welche Schutz-, Steuer- und Überwachungskomponenten sollten für die Anwendung ausgewählt werden?

Grundlegende Luftschalter-Schaltplan

Ein vereinfachter Luftschalter-Schaltplan kann als zwei verbundene Teile verstanden werden: die hauptkreis und der steuerschaltung/Schutzschaltung .

Incoming Power
     |
     |  L1 / L2 / L3
     v
+-----------------------------+
|      Air Circuit Breaker    |
|                             |
|  Fixed Contacts             |
|       |                     |
|  Moving Contacts            |
|       |                     |
|  Arc Chute                  |
|       |                     |
|  Current Transformers       |
|       |                     |
|  Electronic Trip Unit       |
|       |                     |
|  Operating Mechanism        |
|  Closing Coil / Shunt Trip  |
|  Auxiliary Contacts         |
+-----------------------------+
     |
     |  L1 / L2 / L3
     v
Outgoing Load

In einem realen Schaltschrank oder einer Verteilerleitung kann der Luftschalter (ACB) auch Zubehör wie eine Unterspannungs-Auslösevorrichtung, einen Motor-Lade-Mechanismus, eine mechanische Verriegelung, eine elektrische Verriegelung, ein Kommunikationsmodul und Kontakte zur Positionsanzeige enthalten.

Hauptkomponenten, die in einem Luftschalter-Schaltplan dargestellt sind

1. Hauptkontakte

Die Hauptkontakte führen den Nennstrom während des Normalbetriebs. Ein Luftschalter verwendet normalerweise feste und bewegliche Kontakte. Wenn der Schalter geschlossen ist, fließt der Strom durch diese Kontakte. Beim Öffnen des Schalters trennen sich die Kontakte und es bildet sich ein Lichtbogen.

Die Qualität des Kontaktsystems beeinflusst direkt den Temperaturanstieg, die elektrische Lebensdauer und die Ausschaltleistung.

2. Lichtbogenkammer

Die Lichtbogenkammer ist eines der wichtigsten Teile in einem Luft-Lasttrennschalter-Schaltbild. Wenn die Kontakte unter Last- oder Fehlerbedingungen öffnen, bildet sich zwischen ihnen ein elektrischer Lichtbogen. Die Lichtbogenkammer teilt den Lichtbogen auf, kühlt ihn ab und löscht ihn in Luft.

Deshalb wird das Gerät als Luftstromschütze bezeichnet. Es verwendet Luft als Löschmedium für den Lichtbogen statt Vakuum, Öl oder Gas.

3. Betätigungsmechanismus

Der Betätigungsmechanismus steuert die Öffnungs- und Schließbewegung des Trennschalters. Er kann manuell oder motorisch betätigt werden.

Häufig verwendete Betätigungskomponenten umfassen:

• Manueller Ladehebel
• Federladeeinrichtung
• Schaltknopf zum Schließen
• Schaltknopf zum Öffnen
• Motorische Ladeeinheit
• Mechanischer EIN/AUS-Indikator
• Anzeige für gespeicherte Energie

Bei ACBs vom Auszugs-Typ ist der Mechanismus zudem mit der Schalterposition koordiniert: eingeschoben, Prüfstellung, isoliert oder ausgezogen.

4. Elektronische Auslöseeinheit

Die elektronische Auslöseeinheit überwacht den Strom und sendet bei Auftreten abnormaler Bedingungen ein Auslösesignal. Sie ist üblicherweise mit Stromwandlern innerhalb des ACB verbunden.

Typische Schutzfunktionen umfassen:

• Langzeitverzögerter Schutz
• Kurzzeitverzögerter Schutz
• Sofortiger Schutz
• Schutz vor Bodenfehlern
• Überlastschutz

Fortgeschrittene Auslöseeinheiten können LCD-Anzeige, Fehlerhistorie, Kommunikation, Energiemessung und einstellbare Schutzeinstellungen unterstützen.

5. Stromwandler

Stromwandler, die in Schaltplänen für Luftschalter häufig als CTs (Current Transformers) gekennzeichnet sind, messen den Strom, der durch jede Phase fließt. Die Auslöseeinheit nutzt dieses Signal, um Überlastungen, Kurzschlüsse und Erdschlüsse zu erkennen.

Eine korrekte Konfiguration der Stromwandler ist wichtig für eine genaue Schutzfunktion.

6. Schließspule

Die Schließspule ermöglicht das elektrische Schließen des Luftschalters. Sie wird üblicherweise in Fernsteuerungssystemen, automatischen Umschaltanlagen und Schaltanlagen verwendet, bei denen der Betreiber den Schalter nicht manuell schließt.

7. Auslösespule

Die Auslösespule öffnet den Schalter, sobald sie ein elektrisches Signal erhält. Sie ist häufig mit Not-Aus-Systemen, Brandschutzsystemen, Fernauslösebefehlen oder Schutzrelais verbunden.

8. Unterspannungs-Auslöser

Ein Unterspannungs-Auslöser löst den Leistungsschalter aus, wenn die Steuerspannung unter einen festgelegten Wert fällt. Dadurch wird verhindert, dass der Leistungsschalter bei abnormalen Spannungsbedingungen geschlossen bleibt.

9. Hilfskontakte

Hilfskontakte liefern Statussignale des Leistungsschalters an Steuerkreise, SPS, Messgeräte, Alarm-Systeme und Gebäudeleittechnik-Systeme.

Gängige Signale umfassen:

• Leistungsschalter geöffnet
• Leistungsschalter geschlossen
• Leistungsschalter ausgelöst
• Feder gespannt
• Status der Auszugsposition

Funktionsprinzip des Luft-Leistungsschalters

Das Funktionsprinzip eines Luftschalters beruht auf der mechanischen Trennung der Kontakte und der Löschung des Lichtbogens in Luft.

Wenn der Luftschalter geschlossen ist, fließt Strom durch die Hauptkontakte. Funktioniert die Schaltung normal, bleibt der Schalter geschlossen und versorgt die Last kontinuierlich mit Strom.

Bei einer Überlastung oder einem Kurzschluss erkennt die Auslöseeinheit den unzulässigen Strom über die Stromwandler (CTs). Sobald der gemessene Strom den eingestellten Schutzwert überschreitet, aktiviert die Auslöseeinheit den Auslösemechanismus. Die beweglichen Kontakte trennen sich von den feststehenden Kontakten und unterbrechen damit die Schaltung.

Während dieser Trennung bildet sich zwischen den Kontakten ein Lichtbogen. Der Lichtbogen wird in die Lichtbogenkammer geleitet, wo er in kleinere Teillichtbögen zerlegt, gekühlt und gelöscht wird. Nachdem der Lichtbogen gelöscht ist, fließt kein Strom mehr, und die nachgeschaltete Ausrüstung ist geschützt.

Typisches Schaltbild eines Luftschalters

Ein typisches Schaltbild eines Luftschalters umfasst sowohl die Leistungsverdrahtung als auch die Steuerungsverdrahtung.

Power Circuit:

Transformer / Generator
        |
        v
Main Busbar
        |
        v
Air Circuit Breaker
        |
        v
Distribution Busbar
        |
        v
Loads / MCC / Panels

Control Circuit:

Control Power
     |
     +---- Closing Button ---- Closing Coil
     |
     +---- Trip Button ------- Shunt Trip
     |
     +---- Protection Relay -- Trip Input
     |
     +---- Auxiliary Contact - Status Signal
     |
     +---- Motor Operator ---- Spring Charging

Die genaue Verdrahtung hängt vom ACB-Modell, der Nennspannung, der Steuerspannung, den Zusatzeinrichtungen und dem Schaltanlagendesign ab. Befolgen Sie vor der Installation stets das Verdrahtungsdiagramm des Herstellers.

Gängige Arten von Luftschalter-Schaltplänen

Fester Luftschalter-Schaltplan

Ein fester Luftschalter wird direkt in der Schaltanlage montiert. Die Zuführungs- und Abgangsklemmen sind mit der Sammelschiene oder dem Kabelsystem verbunden. Er eignet sich für Anwendungen, bei denen ein häufiges Herausziehen nicht erforderlich ist.

Feste Luftschalter werden häufig in kompakten Verteilerpanelen und bei kostenorientierten Projekten eingesetzt.

Ausziehbarer Luftschalter-Schaltplan

Ein ausziehbarer Luftschalter besteht aus einem Schalterkörper und einer Aufnahmekonsole. Der Schalter kann zwischen den Positionen „Eingeschaltet“, „Prüfung“, „Isoliert“ und „Herausgezogen“ bewegt werden.

Diese Bauweise verbessert die Sicherheit und Bequemlichkeit bei Wartungsarbeiten. Sie wird üblicherweise in Hauptverteileranlagen, industriellen Schaltanlagen, Rechenzentren und großen gewerblichen Stromversorgungssystemen eingesetzt.

dreipoliger Luftschalter-Schaltplan

Ein dreipoliger ACB schützt dreiphasige Stromkreise, ohne den Neutralleiter zu schalten. Er wird weit verbreitet in standardmäßigen dreiphasigen Niederspannungs-Verteilungssystemen eingesetzt.

schaltbild eines vierpoligen ACB

Ein vierpoliger ACB schaltet drei Phasen und den Neutralleiter. Er wird häufig dort eingesetzt, wo eine Trennung des Neutralleiters erforderlich ist, beispielsweise bei Generatorsystemen, Umschaltanlagen sowie bestimmten gewerblichen oder industriellen Installationen.

Anwendungsszenarien für Luftschalter

Luftschalter werden hauptsächlich in Niederspannungs-Stromverteilungssystemen eingesetzt, bei denen eine hohe Strombelastbarkeit, zuverlässiger Schutz und einfache Wartung erforderlich sind.

Typische Anwendungsszenarien umfassen:

• Hauptzuleitungs-Schalter für Niederspannungs-Schaltanlagen
• Sekundärschutz für Transformatoren
• Ausgangsschutz für Generatoren
• Hauptschutz für Verteilungsverteiler
• Automatische Umschaltanlagen
• Energieverteilung in Industrieanlagen
• Elektrische Räume in Gewerbegebäuden
• Stromverteilung im Rechenzentrum
• Einspeisungsschutz für Motorsteuerzentralen
• Maritime und infrastrukturelle elektrische Anlagen

Für Hochstromanwendungen wird ein Leistungsschalter (ACB) häufig einem Schaltgerät in Formgehäuse (MCCB) vorgezogen, da er eine höhere Ausschaltleistung, flexiblere Schutzeinstellungen und eine bessere Wartbarkeit bietet.

So wählen Sie einen Leistungsschalter (ACB) aus

Bei der Auswahl eines Leistungsschalters (ACB) ist das Schaltbild nur ein Teil der Entscheidungsgrundlage. Die technische Spezifikation muss mit der elektrischen Anlage und den Schutzanforderungen übereinstimmen.

1. Nennstrom

Wählen Sie den Nennstrom entsprechend dem Laststrom, dem Systementwurfs-Sicherheitsabstand und den Temperaturbedingungen aus. Gängige Nennstromwerte für Leistungsschalter (ACB) sind 630 A, 800 A, 1000 A, 1250 A, 1600 A, 2000 A, 2500 A, 3200 A, 4000 A und höher.

2. Nennbetriebsspannung

Die Nennspannung muss mit der Systemspannung übereinstimmen. Leistungsschalter (ACB) werden üblicherweise in Niederspannungs-Wechselstromanlagen wie 400 V, 415 V, 440 V, 480 V oder 690 V eingesetzt.

3. Ausschaltvermögen

Die Ausschaltleistung muss höher sein als der voraussichtliche Kurzschlussstrom am Installationsort. Dies ist einer der wichtigsten Sicherheitsparameter.

Überprüfen Sie Werte wie:

• Icu: letztliche Kurzschlussausschaltleistung
• Ics: betriebliche Kurzschlussausschaltleistung
• Icw: kurzzeitige Kurzschlussstromtragfähigkeit

4. Polzahl

Wählen Sie je nach Systemerderung, Neutralleiteranforderungen, Generatoranwendung und Projektspezifikation 3P oder 4P.

5. Einbauart

Wählen Sie je nach Wartungsanforderungen, Schaltanlagendesign, Platzverhältnissen und Budget zwischen fester oder herausziehbarer Ausführung.

6. Schutzfunktionen

Wählen Sie die Auslöseeinheit entsprechend den Schutzanforderungen des Systems aus. Ein Basisschutz kann für einfache Verteilung ausreichend sein, während kritische Systeme möglicherweise erweiterten Schutz, Messfunktionen, Kommunikation und Ereignisaufzeichnung erfordern.

7. Steuerspannung

Bestätigen Sie die Spannung für die Schließspule, die Auslösespule, die Unterspannungs-Auslösevorrichtung und den Motor-Lade-Mechanismus. Gängige Steuerspannungen sind Wechselstrom 110 V, Wechselstrom 220 V, Gleichstrom 110 V und Gleichstrom 220 V, je nach Projekt.

8. Zubehör

Häufige Zubehörteile für Leistungsschalter (ACB) umfassen:

• Auslösespule
• Schlusspule
• Spannungsüberwachungs-Auslöser
• Motorbetätiger
• Hilfskontakt
• Alarmkontakt
• Mechanische Verzahnung
• Elektrische Verriegelung
• Kommunikationsmodul
• Türverriegelung
• Lageanzeigekontakt

9. Normen und Zertifizierung

Prüfen Sie, ob der ACB den erforderlichen elektrischen Normen für den Zielmarkt des Projekts entspricht. Gängige Referenzen umfassen die IEC-Normen für Niederspannungs-Leistungsschalter sowie relevante lokale Zertifizierungsanforderungen.

ACB-Schaltplan vs. MCCB-Schaltplan

Ein Schaltplan für einen Luftleistungsschalter (ACB) ist in der Regel komplexer als ein Schaltplan für einen modularen Leistungsschalter (MCCB), da ein ACB für höhere Stromstärken, bessere Ausschaltleistung, flexiblere Schutzeinstellungen und mehr Zubehörteile ausgelegt ist.

Artikel	Luftstromschütze	Formgeschützter Schutzschalter
Häufige Verwendung	Hauptverteilung, Hochstromsysteme	Abzweigkreise, kleinere Verteilung
Aktuelles Rating	Höher	Niedrig bis mittel
Schutzeinstellungen	Weiter einstellbar	Von grundlegend bis fortgeschritten, je nach Modell
Wartung	Einfacher, insbesondere bei Auszugsausführung	In der Regel begrenzt
Zubehör	Mehr Optionen	Weniger Optionen
Installation	Schaltgeräte und Hauptverteiler	Verteilerkästen und Schalttafeln

Schrittweise das Schaltplan eines Luftschalters lesen

Um den Schaltplan eines Luftschalters zu lesen, verfolgen Sie zunächst den Stromfluss und prüfen dann die Steuerschaltung.

1. Identifizieren Sie die Anschlussklemmen für die Zuführung.
2. Verfolgen Sie den Hauptstrompfad durch die Kontakte.
3. Lokalisieren Sie die Stromwandler (CTs) und die Auslöseeinheit.
4. Prüfen Sie den Lichtbogenlöscher und das Kontaktsystem.
5. Identifizieren Sie die abgehenden Klemmen zur Last.
6. Überprüfen Sie die Schließspule und die Auslösespule mit paralleler Ansteuerung.
7. Bestätigen Sie die Signale der Hilfskontakte.
8. Prüfen Sie die Steuerspannung und die Beschriftung der Leitungen.
9. Stimmen Sie die Zubehörteile mit den Projektanforderungen ab.
10. Überprüfen Sie das Schaltbild anhand der Installationsanleitung des Herstellers.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein Luftschalter-Schaltbild?

Ein Luftschalter-Schaltbild ist eine technische Zeichnung, die den Aufbau, den Hauptstromkreis, den Steuerstromkreis sowie die Schutzelemente eines Luftschalters (ACB) darstellt. Es hilft dem Anwender zu verstehen, wie der Schalter angeschlossen wird, arbeitet, auslöst und das elektrische System schützt.

Welche Funktion hat ein Luftschalter?

Die Hauptfunktion eines Luftschalters besteht darin, Niederspannungs-Elektroanlagen vor Überlastung, Kurzschluss und Erdschluss zu schützen. Er unterbricht den Strom, indem er seine Kontakte öffnet und den Lichtbogen in Luft löscht.

Was sind die Hauptkomponenten eines ACB?

Zu den Hauptkomponenten eines ACB gehören feste Kontakte, bewegliche Kontakte, Lichtbogenkammer, Betätigungsmechanismus, elektronische Auslöseeinheit, Stromwandler, Schließspule, Hilfsauslöser (Shunt-Auslöser), Hilfskontakte und Anschlussklemmen.

Wo wird ein Luftschalter (ACB) eingesetzt?

Ein Luftschalter (ACB) wird in Niederspannungs-Schaltanlagen, Hauptverteileranlagen, Transformatorschutz, Generatorschutz, industriellen Stromversorgungssystemen, gewerblichen Gebäuden, Rechenzentren und Infrastrukturprojekten eingesetzt.

Was ist der Unterschied zwischen ACB und MCCB?

Ein ACB wird üblicherweise für höhere Ströme und Hauptverteilungsanwendungen verwendet, während ein MCCB häufig für kleinere Zuleitungen und Abzweigstromkreise eingesetzt wird. ACBs bieten oft eine bessere Wartbarkeit, eine höhere Ausschaltleistung und erweiterte Schutzmöglichkeiten.

Was ist der Unterschied zwischen fest eingebautem und ausziehbarem ACB?

Ein fester Typ von Wechselstrom-Leistungsschalter (ACB) wird direkt in das Schaltpult eingebaut, während ein ausziehbarer Typ von ACB in und aus einer Aufnahme herausbewegt werden kann. Ausziehbare ACBs sind einfacher zu warten und werden häufig in kritischen Stromverteilungssystemen eingesetzt.

Kann ein Luftleistungsschalter zum Schutz eines Generators verwendet werden?

Ja. Luftleistungsschalter werden häufig zum Schutz der Generatorausgangsleistung eingesetzt, insbesondere bei Niederspannungs-Generatorsystemen. Die Auswahl des ACB muss mit der Generator-Nennleistung, der Kurzschlussstromstärke, den Schutzeinstellungen und dem Steuerungssystem übereinstimmen.

Warum verwendet ein ACB eine Lichtbogenkammer?

Ein ACB verwendet eine Lichtbogenkammer, um den Lichtbogen zu löschen, der beim Öffnen der Kontakte unter Last oder bei Kurzschlussstrom entsteht. Die Lichtbogenkammer teilt den Lichtbogen auf und kühlt ihn ab, sodass der Leistungsschalter den Strom sicher unterbrechen kann.

Vorschläge für interne Links

• Link zu einem Luftstromschütze produktkategorie-Seite mit dem Anker-Text: `Air Circuit Breaker`
• Link zu einer Niederspannungsschalter seite mit dem Anker-Text: `low voltage circuit breaker`
• Link zu einem MCCB produktseite mit dem Anker-Text: `Molded Case Circuit Breaker`
• Link zu einer Schaltgerätekomponenten seite mit Anker-Text: `Schaltgerätekomponenten`
• Link zu einer Leistungsschalter-Auswahlhilfe artikel mit Anker-Text: `So wählen Sie einen Leistungsschalter aus`
• Link zu einer KONTAKTIEREN SIE UNS oder Angebot anfordern seite mit Anker-Text: `Anfrage einer ACB-Angebotsanfrage`

Fazit

Ein luftstromkreisschalter-Schema hilft den Nutzern, die Struktur, Verdrahtung und Schutzlogik eines Leistungsschalters (ACB) zu verstehen. Zu den wichtigsten Komponenten zählen die Hauptkontakte, der Lichtbogenkasten, die Auslöseeinheit, Stromwandler, der Betätigungsmechanismus sowie Steuerzubehör.

Bei der Auswahl eines Luftleistungsschalters (ACB) sollten Sie sich auf Nennstrom, Nennspannung, Ausschaltvermögen, Polzahl, Einbauart, Schutzfunktionen, Steuerspannung und erforderliches Zubehör konzentrieren. Für Hauptverteilersysteme, industrielle Schaltanlagen, gewerbliche Gebäude und Generatoranwendungen bietet ein korrekt ausgewählter ACB zuverlässigen Schutz, komfortable Bedienung und sicherere langfristige Wartung.

Bildvorschläge

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