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Wendeschützschaltung (Links - Rechtslauf)

Die Wendeschützschaltung (Links-Rechtslauf) wird dazu verwendet, die Drehrichtung eines Drehstrommotors zu ändern. Die Änderung der Richtung bei Drehstrommotoren erreicht man, indem man zwei Außenleiter miteinander vertauscht. Für diese Aufgabe werden viele unterschiedliche Methoden verwendet. Die einfachste (und die kostengünstigste) ist das manuelle Vertauschen der Ader. Diese Methode ist natürlich denkbar unflexibel. Gelegentlich werden Stecker verwendet, die entsprechend verdrahtet werden. Durch Umstecken des Steckers erreicht man dann die Änderung der Drehrichtung. Schließlich gibt es fertige Wendeschalter, bei welchen der Adertausch durch entsprechende Konstruktion des Schalters realisiert wird.
Die nahezu meistverbreitete Methode der Drehrichtungsumkehr eines Drehmotors ist die Wendeschützschaltung. Der Kern dieser Schaltung sind zwei Leistungsschütze, die dank entsprechender Verdrahtung für den Außenleitertausch sorgen. Die Ansteuerung dieser Schütze wird dank Anbindung der Hilfskontakte dieser Schütze realisiert. Die Wendeschützschaltung wird in der Regel im Bereich bis zu 5kW der Motorleistung eingesetzt. Bei größeren Leistungen (bis zu 11kW) kommt der Stern-Dreieck-Anlauf zum Zug. Es werden darüber hinaus andere Schaltungen, Frequenzumrichter oder Sanftstarter eingesetzt.
Ein Vorteil der Wendeschützschaltung ist die Möglichkeit, die Schaltung in größere Steuerungen, um automatische Abläufe zu realisieren, zu integrieren.
Eine Wendeschützschaltung ist schnell aufgebaut. Wir nehmen zwei Leistungsschütze Q1 und Q2 (Die Schaltleistung der Schütze muss der Leistung des Motors angepasst werden) und zwei Taster S1 und S2. Die Einspeisung des Motors schützen wir vorzugsweise mit einem Motorschutzschalter Q0.

Die Funktionalität der Schaltung ist simpel. Durch betätigen des Tasters S1 zieht der Schütz Q1 an: der Motor startet und dreht rechts. Durch betätigen des Tasters S2 zieht entsprechend der Schütz Q2 an: der Motor startet und dreht links. Man sieht, dass der Adertausch hinter dem Schütz Q2 erfolgt. Hier wird L2 an den Anschluss W1 des Motors gelegt, L3 dagegen an V1. Bei dem erstem Schütz erfolgt kein Adertausch: L1 geht auf U1, L2 auf V1 und L3 auf W1.

In der Form bürgt die Schaltung Gefahren. Wenn man z.B. die Taster S1 und S2 gleichzeitig betätigt, ziehen beide Schütze Q1 und Q2 an und es kommt zu einem Kurzschluss. Dies hätte u.U. Zerstörung der Schütze als Folge. Um dem entgegenzuwirken bauen wir in die Schaltung eine Schützverriegelung ein. Dazu verwenden wir die Hilfskontakte der Leistungsschütze, jeweils einen Öffner. Die Kontakte bauen wir in jeweils den benachbarten Steuerkreis des Nachbarschützes ein. Bei Bedarf besteht die Möglichkeit, auf einen Leistungsschütz einen Aufsatz draufzustecken. Er stellt dann die benötigten Hilfskontakte zur Verfügung.

Dank dieser Maßnahme haben wir einem Kurzschluss vorgebeugt. Einer der Leistungsschützen kann nur dann eingeschaltet werden, wenn der andere ausgeschaltet ist. Sobald z.B. der Schütz Q1 angezogen hat, wird mit seinem Öffner der Steuerkreis von Q2 unterbrochen und Q2 kann nicht eingeschaltet werden.

Unsere bisherige Schaltung stellt uns in der Form nur einen manuellen Betrieb zur Verfügung (Tipp-Betrieb). Der Motor dreht nur, solange wir einen der Taster betätigen. Lassen wir den Taster los, bleibt der Motor stehen. Um den Motor dauerhaft einzuschalten müssen wir die Schaltung um die Selbsthaltung erweitern. Hierzu benötigen wir zwei weitere Hilfskontakte von den Schützen, diesmal Schließer, und einen AUS-Taster, um die Selbsthaltung zu deaktivieren. Die Schließer verdrahten wir parallel zu den Tastern S1 und S2, der Aus-Taster wird der gesamten Schaltung vorgeschaltet.

Beim Betätigen des Tasters S1 zieht der Schütz Q1 an. Sein Öffner-Kontakt unterbricht den Steuerkreis von Q2. Der Schütz Q2 kann nicht eingeschaltet werden. Gleichzeitig überbrückt der Schließer von Q1 den Taster S1 und Q1 geht in die Selbsthaltung. Auch wenn der Taster S1 losgelassen wird ist der Stromkreis geschlossen, Q1 bleibt angezogen, der Motor dreht weiter. Nur durch Betätigen des AUS-Tasters S0 kann der Steuerkreis unterbrochen und der Motor zum Stillstand gebracht werden.

Die Schaltung kann zusätzlich über eine sogenannte Taster-Verriegelung erweitert werden. Dadurch wird die Sicherheit eines Kurzschlusses beim gleichzeitigen Zuschalten der beiden Leistungsschütze weiter erhöht. Hierzu müssen die Taster S1 und S2 jeweils über einen weiteren Kontakt (Öffner) erweitert werden. Diese Öffner, ähnlich wie Öffner-Kontakte der Hauptschütze werden jeweils in den benachbarten Steuerkreis eingepflegt.

Damit ist unsere Wendeschützschaltung voll funktionstüchtig. Bis auf einen Schönheitsfehler. Jeder Motor weist eine bestimmte Masse auf. Und in der Regel ist er mechanisch mit einer weiteren Masse verbunden, die er bewegen soll. Physikalisch betrachtend ist es ausgeschlossen, dass wir, nachdem wir den Motor zum Laufen gebracht haben, diese sich bewegende Last zum sofortigen Stillstand bringen können. Wenn wir dann unsere Schaltung mit dem Taster S0 ausschalten, dreht der Motor noch eine Weile weiter (er trudelt aus), bevor er stehen bleibt. Wenn wir in dem Moment die andere Richtung aktivieren, so kommt es zu großen Überströmen, der Motor wird erhitzt, der Motorschutzschalter löst aus. Es ist sinnvoll, mit einer weiteren Erweiterung der Schaltung dafür zu sorgen, dass der Start des Motors, egal in welche Richtung, nur dann erfolgen kann, wenn er steht.
Dazu komponieren wir in die Schaltung ein abfallverzögertes Zeitrelais ein. Mit diesem Relais geben wir dem Motor genügend Zeit, um zum Stillstand zu kommen, bevor die erneute Einschaltung wieder freigegeben wird.

Neben einem abfallverzögertem Zeitrelais benötigen wir von den Hauptschützen weitere Hilfskontakte (Schließer). Nach dem Umbau der Schaltung sieht die Funktionalität jetzt wie folgt aus:

Wir schalten mit S1 den Motor ein (Rechtslauf). Q1 zieht an, der zusätzliche Kontakt von Q1 aktiviert das Zeitrelais KT1. Bevor dies geschieht ist Q1 bereits in Selbsthaltung. Der Kontakt KT1 öffnet. Wir lassen den Taster S1 los, der Motor dreht rechts, eine sofortige Umschaltung in die andere Richtung ist nicht möglich. Nachdem wir mit S0 den Motor wieder ausschalten (er trudelt aus), ist eine sofortige Wiedereinschaltung nicht möglich, da der Kontakt KT1 immer noch offen ist. Erst nach Ablauf der eingestellten Zeit wird dieser Kontakt geschlossen (fällt ab) und der Motor kann wieder eingeschaltet werden. Die Zeiteinstellung an dem Zeitrelais muss dann den Begebenheiten an der Maschine angepasst werden.

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