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Relais, Schalter & Sicherungen

Wissenswertes zu Relais, Schalter und Sicherungen

Ohne Relais und Schalter, die Stromkreise bedarfsweise öffnen oder schließen, läuft in der Elektrotechnik nichts: Angefangen vom Wippschalter an der Wand für das Küchenlicht bis hin zu industriellen Anlagen – elektrische Geräte benötigen fast immer Schalter und Relais. Ähnliches gilt für Sicherungen als Überstromschutzeinrichtung, ohne die ein sicherer Betrieb elektrischer Stromkreise schlichtweg unmöglich wäre.

Was sind Relais, Schalter und Sicherungen?

Relais und Schalter stellen eine elektrisch leitende Verbindung her oder trennen sie, je nach Bedarf. Hierzu benutzen sie elektrisch leitende Materialien, die sogenannten Schaltkontakte. Schalter und Relais kennen damit – im Gegensatz zu Halbleitern – nur zwei Schaltzustände, nämlich „Stromkreis geschlossen“ oder „Stromkreis offen“.

Schalter werden in aller Regel direkt betätigt, also entweder manuell per Hand- oder Fußbetätigung beziehungsweise durch eine externe Mechanik, beispielsweise beim Einsatz als End- oder Türschalter. Relais hingegen sind elektromechanisch fernbetätigte Schaltelemente. Ein Elektromagnet betätigt hier die Schaltmechanik und öffnet oder schließt die Arbeitskontakte. Das hat den Vorteil, dass die Bedienperson das Schalten über einen örtlich abgesetzten Steuerstromkreis vornehmen kann, beziehungsweise ein Schalten des Stromkreises, automatisiert über eine entsprechende Steuerung, möglich ist.  

Elektrische Sicherungen stellen eine wichtige Schutzeinrichtung dar. Sie unterbrechen einen elektrischen Laststromkreis, wenn die Stromstärke den zulässigen Nennstrom überschreitet und schützen so Leitungen und Geräte vor Überlastung und unzulässiger Erwärmung.

Welche Typen und Bauarten von Relais und Schaltern gibt es?

Leistungsschütz 3-polig mit Hilfskontakt für Montage an Hutschiene

Relais werden, je nach Einsatzgebiet, in zahlreichen Varianten für die unterschiedlichsten Zwecke angeboten. Die Obergruppe der elektromechanischen Relais beinhaltet unter anderem Kfz-Relais, Signalrelais, Überwachungs-Relais, Zeitrelais, Multifunktionsrelais und etliche andere.
Auch Stromstoßschalter, Reed-Relais und die elektronischen Halbleiterrelais (SSD = Solid State Relay) zählt man hierzu.

Für das Schalten größerer Ströme und Spannungen finden Schütze Verwendung. Sie sind die leistungsstärkeren Pendants zu Relais und kommen immer dann zum Einsatz, wenn es um das Schalten höherer Leistungen geht. Auch Schütze sind in Halbleitertechnik und als mehrpolige Varianten verfügbar.

Permanent-Magnet als Ring mit Innenloch 3 mm für Senkkopfschrauben

Bis auf die rein elektronischen Halbleiterrelais und Halbleiterschütze werden sämtliche Varianten mittels Magnetismus betätigt, wozu im entsprechenden Shop-Bereich entsprechendes Zubehör zu finden ist, ebenso wie Elektro- und Permanentmagnete.

Schalter & Taster tun zwar beide das Gleiche, nämlich einen oder mehrere elektrische Kontakte öffnen oder schließen, sie unterscheiden sich jedoch im Grundsatz dadurch, dass Schalter ihren Schaltzustand nach Betätigung beibehalten, Taster jedoch nur so lange, wie die Betätigung anhält. Eine Sonderform der Taster stellen Folientastaturen, Tastenfelder und Tastaturen dar. Sie beinhalten eine variable Anzahl an Drucktastern, die als Zahlenfelder, Buchstabengruppen oder auch mit individueller, kundenspezifischer Bedruckung erhältlich sind.

Wippenschalter für 16 A mit drei Schaltstellungen, die dort einrasten

Schiebeschalter, auch DIP-Schalter oder Kodierschalter genannt, sind für die Leiterplattenmontage vorgesehen und werden zumeist für bestimmte Kodierungen elektronischer Schaltungen verwendet. Kippschalter und Wippschalter sind wohl die bekanntesten und gebräuchlichsten Vertreter im Bereich elektrischer Schalter. Es gibt sie ebenfalls in Ausführungen mit Tast-Funktion und – bei mehreren Schaltpositionen – ebenso in kombinierten Ausführungen mit Schalt- und Tastpositionen.

Auch FI-Schalter (Fehlerstromschutzschalter) und LS-Schalter (Leitungsschutzschalter) zählen zu den Schaltern, da sie neben ihrer Schutzfunktion als gewöhnliche Schalter zu betätigen sind. Endschalter dienen nicht zur manuellen Betätigung durch eine Person, sondern sie erfassen Positionen mechanischer Bauteile.

Das können beispielsweise Mechanismen an Maschinen und industriellen Anlagen sein, aber auch Türen, Sicherheitsabdeckungen oder Verriegelungsmechanismen. Meist sind sie als Drucktaster ausgeführt, oft kombiniert mit einem Hebel- oder Rollenmechanismus.

Joystick Schalter mit einem Wechsler zum Verlöten auf einer Paneele

Mit speziellen Not-Aus-Schaltern können automatisierte Abläufe schnell gestoppt werden, wenn dies notwendig werden sollte. Sie besitzen eine relativ große und in der Signalfarbe Rot ausgeführte Tastenkappe, nach deren Betätigung entweder der Stromkreis komplett unterbrochen wird (einrastende Ausschaltfunktion) oder mittels Tastfunktion ein Stopp-Signal an die Maschinensteuerung gesendet wird.

Joysticks bezeichnet man auch als Koordinatenschalter. Mit ihrem Hebel werden einzelne Taster im Gehäuse betätigt, je nachdem, in welche Richtung man den Hebel bewegt. Am gebräuchlichsten sind Joysticks für zwei oder vier Richtungen.

Weitere Ausführungen von Schaltern und Tastern sind Drucktaster, Drehschalter, Kfz-Schalter, Schlüsselschalter sowie Neigungsschalter, Schwimmerschalter, Reed-Kontakte und die auf Temperatur reagierenden Bimetallschalter. Sicherungen sind als Schmelzsicherungen und Leitungsschutzschalter erhältlich.

Kaufkriterien für Relais, Schalter und Sicherungen - worauf kommt es an?

Oft gelten sowohl bei Relais als auch bei Schaltern andere elektrische Werte für Gleich- und Wechselspannung. Auch in Hinblick auf den zulässigen Dauerstrom und das eigentliche Schaltvermögen kann es Unterschiede geben. Drehschalter eignen sich gut, wenn es mehrere Schaltposition gibt, da dies visuell eindeutig dargestellt werden kann. Kippschalter und Druckschalter besitzen kurze Betätigungswege, sie sind besonders schnell zu betätigen.

Feinsicherung in der Ausführung 6,3 x 32 mm im weißen Keramikrohr

Bei Diazed und Neozed-Sicherungen sitzen im Sicherungseinsatz Passschrauben. Sie dienen dazu, das Einsetzen einer stärkeren Schmelzsicherung als zulässig zu verhindern. Dennoch muss zusätzlich auf ein ausreichendes Ausschaltvermögen der Sicherungen geachtet werden.

Feinsicherungen und Kfz-Sicherungen sehen bei flüchtiger Betrachtung mechanisch oft recht ähnlich aus, es gibt sie jedoch in unterschiedlichen Abmessungen, zum Beispiel 5 x 20 und 6,3 x 32 mm bei Fein- beziehungsweise GS-Sicherungen, so dass hier im Zweifel besser nachgemessen werden sollte.

PV-Anlagen benötigen spezielle Photovoltaik-Sicherungen, in Hausverteilungen werden Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungen verwendet. Leitungsschutzschalter können nach dem Auslösen einfach wieder eingeschaltet werden, während Schmelzsicherungen komplett ausgetauscht werden müssen.

FAQ - häufig gestellte Fragen zu Relais, Schalter und Sicherungen

Was sind die Vor- und Nachteile von Halbleiterrelais?

Halbleiterrelais schalten im Gegensatz zu mechanischen Schaltern, Tastern und elektromechanischen Relais verschleißfrei und geräuschlos. Allerdings führen sie keine galvanische Trennung durch. Ist ein sicheres Freischalten von Stromkreisen mit einem definierten Mindest-Kontaktabstand erforderlich, müssen daher mechanische Schalter zum Einsatz kommen.

Was müssen Relais, Schalter und Sicherungen alles beim Einbau erfüllen?

Sowohl Relais als auch Schalter und Taster müssen ausreichende Werte bezüglich zulässiger Spannung und dem maximalen Strom aufweisen. Insbesondere bei Netzspannungsanwendungen müssen die erforderlichen Prüfzeichen vorhanden sein. Bei Sicherungen ist neben der Nennspannung und dem Auslösestrom auf das Ausschaltvermögen in Ampere zu achten, damit im Fehlerfall eine zuverlässige Trennung erfolgt. Dies gilt auch für Feinsicherungen, die hierzu oft eine zusätzliche Quarzsandfüllung zur Lichtbogenlöschung bei einem Kurzschluss besitzen.

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