Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2025-09-03)
1 Wie sieht er aus?
Ein Schalter ist ein elektromechanisches Bauelement in einem meist kleinen Gehäuse aus Kunststoff oder Metall. Er besitzt Betätigungselemente wie Tasten, Wippen, Hebel oder Rollen. Von außen sind Anschlüsse für Leitungen oder Steckkontakte erkennbar. Konstruktive Unterschiede ergeben sich aus Bauform und Einsatzgebiet – vom einfachen Lichtschalter in der Wanddose bis hin zum robusten Notschalter in Maschinenanlagen.
Serienschalter
Unterputz-Modell eines Serienschalters für die Gebäudetechnik, hier: zwei Lampen in einem Raum unabhängig voneinander schalten
Anschlüsse des Serienschalters
Anschluss der Phase (L, spannungsführende Ader der Installationsleitung), wird durch Handbetätigung rastend zu den beiden Ausgängen durchgeschaltet
Leistungsschalter
Nennstrom 630 A, 4-polige Ausführung, Abschaltvermögen 110 kA
Quelle: hager.com
Hochspannungstrennschalter (offen)
Funktion: Sichtbare, galvanische Trennung eines Anlagenteils für Wartung/Schutz, darf keinen Last- oder Kurzschlussstrom unterbrechen. Erst wird der Leistungsschalter ausgeschaltet, dann der Trennschalter geöffnet; zum Erden wird danach separat ein Erdungsschalter geschlossen, bevor Arbeiten an der Anlage vorgenommen werden.
Hochspannungstrennschalter (geschlossen)
2 Was kann er?
Ein Schalter öffnet oder schließt einen Stromkreis mechanisch. Dadurch kann eine Spannung anliegen oder unterbrochen werden. Mit Schaltern lassen sich Geräte ein- und ausschalten, Maschinen steuern oder Sicherheitsschaltungen realisieren. Auch elektronische Bauelemente wie Transistoren können als Schalter dienen, werden jedoch nicht zu den mechanischen Schaltern gezählt. Taster und Schalter können als Sensonren verstanden werden, wenn sie dazu dienen, mechanische Zustände in elektrische Signale umzuwandeln, z. B. Endschalter in Förderanlagen.
3 Wie funktioniert er?
Im geöffneten Zustand ist der elektrische Widerstand des Schalters sehr groß (), es fließt kein Strom. Im geschlossenen Zustand ist der Widerstand nahezu null (), der Strom kann ungehindert fließen. Der Wechsel zwischen den Zuständen erfolgt durch mechanische Betätigung oder Ansteuerung.
Ein Schalter behält seine Stellung, bis er erneut betätigt wird (rastend, z. B. Lichtschalter).
Ein Taster kehrt dagegen nach Loslassen in seine Ausgangsstellung zurück (nicht rastend, z. B. Klingeltaster).
Ein praktisches Problem ist das Kontaktprellen: Beim Umschalten schlagen die Kontakte infolge der Federung kurzzeitig mehrmals aufeinander, bevor sie stabil geschlossen sind. In analogen Stromkreisen fällt dies kaum auf, in digitalen Schaltungen kann es jedoch zu Fehlimpulsen führen. Abhilfe schaffen elektronische oder mechanische Entprellschaltungen.
4 Wie sieht er von innen aus?
Im Inneren befinden sich bewegliche metallische Kontakte, die durch ein Betätigungselement geöffnet oder geschlossen werden. Je nach Bauform wirken Federn für die Rückstellung (Taster), mechanische Rasten (Lichtschalter) oder Sperren (Schlüsselschalter). Elektromagnetische Antriebe (Relais, Schütze) oder Nocken-/Rollmechanismen können die Bewegung ebenfalls auslösen. In besonderen Typen, z. B. Leitungsschutzschalter oder Leistungsschalter, finden sich Funkenlöscheinrichtungen, z. B. eine Funkenlöschkammer und/oder eine besonders starke Feder, um das schnelle Trennen der Kontakte zu realisieren und die Entstehung eines Lichtbogens zu verhindern.
5 Welche Rolle spielt er in der Lehre?
Schalter verdeutlichen die grundlegende Steuerung elektrischer Stromkreise. Sie sind ein zentrales Beispiel für den Zusammenhang zwischen mechanischer Bewegung und elektrischem Signal. In der Lehre dienen sie auch dazu, verschiedene Schaltarten (Schließer, Öffner, Wechsler) und Betätigungsarten kennenzulernen. Im Labor dienen sie dazu, Stromkreise zu öffnen bzw. zu schließen und Signale nach Bedarf durchzuschalten.
6 Welche Rolle spielt er in der Praxis?
Schalter sind in allen Bereichen der Elektrotechnik unverzichtbar – von der Lichtschaltung in Gebäuden über Bedientaster an Elektrogeräten bis hin zu sicherheitsrelevanten Abschaltern in Industrieanlagen und ganzen Schaltwerken in der Energietechnik. Die wesentlichen Varianten:
- Schaltaktion: Schließer (NO), Öffner (NC), Wechsler.
- Betätigungsarten: handbetätigt (Kippschalter, Taster), mechanisch (Rolle, Nocken), elektromagnetisch (Relais, Schütze), pneumatisch/hydraulisch, Schlüssel.
- Stellteile: selbsttätiger Rückgang (Taster), rastend (Lichtschalter), mit Sperre (Not-Aus, Zündschloss), verzögert (Treppenhauslicht, Toaster).
Das Problem des Prellens spielt in der Digitaltechnik eine wichtige Rolle: Bei einfachen Tastern oder Schaltern kann es zu Fehlimpulsen kommen. Deshalb ist in der Praxis bei Steuerungen und digitalen Schaltungen oft eine Entprellung vorgesehen.
Symbolik
- Kennbuchstabe in Schaltplänen: S
- Schaltsymbole können mit oder ohne Punkte an den beweglichen Stellen dargestellt werden.
Öffner
Schließer
Wechsler
Berechnungen
- Spannungsabfall über dem geöffneten Schalter
- Strom durch den geschlossenen Schalter