Gebrauchskategorie

Die Gebrauchskategorie wird für elektrische Schaltgeräte oder Schmelzsicherungen festgelegt. Sie ist definiert als die „Kombination festgelegter Anforderungen, die unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen eines Schaltgeräts oder einer Sicherung ausgewählt wurde, um einer wesentlichen Gruppe praktischer Anwendungsfälle zu entsprechen“. Zu den festgelegten Anforderungen dürfen zum Beispiel Einschaltvermögen (falls zutreffend), Ausschaltvermögen und andere Kenngrößen wie die Kurzschlussleistung, die Daten der zugehörigen Stromkreise, die entsprechenden Bedingungen für das Betriebsverhalten und die Funktion gehören. (Internationales Elektrotechnisches Wörterbuch – IEV 441-17-19)

Allgemeines

Die Gebrauchskategorie für Niederspannungs-Schaltgeräte definiert die charakteristischen Einsatzbedingungen für Schaltgeräte wie Leistungsschütze, Leistungsschalter, Lastschalter, Trennschalter, Lasttrennschalter, Schalter-Sicherungs-Einheiten, Hilfsschütze usw. Diese Geräte sind für unterschiedliche elektrische Verbraucher und für unterschiedliche Betriebsbedingungen dimensioniert.

Die Eigenschaft der zu schaltenden oder zu steuernden Last bestimmt die Anforderungen an die Schaltgeräte und deren korrekte Auswahl für die geplante Anwendung. Speziell die Beanspruchung der Schaltstrecken durch Strom und Spannung beim Ein- und Ausschalten sind von enormer Bedeutung. So entsprechen der Ein- und Ausschaltstrom bei ohmscher Last dem Dauerbetriebsstrom, während z. B. Kurzschlussläufermotoren beim Einschalten und in der Beschleunigungsphase ein Mehrfaches des Bemessungs-Betriebsstroms aufnehmen.

Beim Schalten entsteht ein Schaltlichtbogen, welcher von der Stärke und Art der angeschlossenen Last abhängig ist. Die Gleichstrom-Kategorien DC-… müssen den Lichtbogen durch eine ausreichende Trennstrecke zum Abreißen bringen, und die Kontakte müssen der höheren thermischen Belastung standhalten. Bei den AC-Kategorien hilft der Null-Durchgang des Wechselstromes dabei, diesen einfacher und schneller zum Erlöschen zu bringen. Dafür sind die AC-… für tendenziell höhere Ein- und Ausschaltströme ausgelegt, als die DC-… Kategorien. Innerhalb der Kategorie sind die Unterschiede in der induktiven Belastung der Schaltkontakte sowie dem Schaltvermögen zu finden.

Festlegung von Gebrauchskategorien in den Normen

Kontaktbelastung in Ampere für Heizgeräte (AC1) und Motoren (AC3) findet man direkt auf dem Schütz

Die „Gebrauchskategorien“ werden vorwiegend in der IEC/EN 60947 in folgenden Teilen definiert:

• Teil 1: Allgemeine Festlegungen
• Teil 2: Leistungsschalter
• Teil 3: Lastschalter, Trennschalter, Lasttrennschalter und Schalter-Sicherungs-Einheiten
• Teil 4-1: Schütze und Motorstarter; elektromechanische Schütze und Motorstarter^[1]
• Teil 4-2: Schütze und Motorstarter – Halbleiter-Motor-Steuergeräte und -Starter für Wechselspannung
• Teil 5-1: Steuergeräte und Schaltelemente – Elektromechanische Steuergeräte^[1]
• Teil 6-1: Mehrfunktionsschaltgeräte – Netzumschalter (Kategorien AC-32A/B)
• Teil 6-2: Mehrfunktions-Schaltgeräte – Steuer- und Schutz-Schaltgeräte (CPS)
• Teil 7-1: Hilfseinrichtungen; Reihenklemmen für Kupferleiter
• Teil 7-2: Hilfseinrichtungen; Schutzleiter-Reihenklemmen für Kupferleiter
• Außerdem werden in der IEC/EN 61095 auch noch Kategorien für „Haushalts- und ähnliche Anwendungen“ definiert.

Gebrauchskategorien für Wechselspannung

Die folgenden Tabellen geben einen Überblick über die verschiedenen Abkürzungen. Innerhalb einer Gebrauchskategorie muss für den jeweiligen Typ die geeignete Baugröße ausgewählt werden. Diese ist abhängig vom Nennstrom, der Nennspannung und der zu schaltenden elektrischen Last.

Gebrauchs­kategorie 3	typische Anwendung	IEC-Gerätenorm
AC-1	nicht induktive oder schwach induktive Last. Widerstandsöfen	60947-4-1
AC-2	Schleifringläufermotoren: Anlassen, Ausschalten	60947-4-1
AC-3	Käfigläufermotoren: Anlassen. Ausschalten während des Laufes	60947-4-1
AC-3e	Käfigläufermotoren mit höherem Anzugsstrom: Anlassen. Ausschalten der Motoren während des Laufs, Reversieren	60947-4-1
AC-4	Käfigläufermotoren: Anlassen, Gegenstrombremsen  1 oder Reversieren  1, Tippen  2	60947-4-1
AC-5a	Schalten von Gasentladungslampen	60947-4-1
AC-5b	Schalten von Glühlampen	60947-4-1
AC-6a	Schalten von Transformatoren	60947-4-1
AC-6b	Schalten von Kondensatorenbatterien	60947-4-1
AC-7a	schwach induktive Last für Haushalts- und ähnliche Anwendungen	60947-4-1 61095
AC-7b	Motorlasten für Haushaltsanwendungen	60947-4-1 61095
AC-7c	Schalten der Steuerungen von kompensierten Entladungslampen	61095
AC-8a	Steuern von hermetisch abgeschlossenen Kühlkompressormotoren mit manueller Rückstellung der Überlastauslöser	60947-4-1
AC-8b	Steuern von hermetisch abgeschlossenen Kühlkompressormotoren mit automatischer Rückstellung der Überlastauslöser	60947-4-1
AC-11	durch AC 15 abgelöst	früher 60947-4-1
AC-12	Steuern von ohmscher Last und Halbleiterlast mit Trennung durch Optokoppler	60947-5-1 60947-5-2
AC-13	Steuern von Halbleiterlast mit Trenntransformatoren	60947-5-1
AC-14	Steuern von kleiner elektromagnetischer Last	60947-5-1
AC-15	Steuern von elektromagnetischer Last bei Wechselspannung	60947-5-1
AC-20A AC-20B	Ein- und Ausschalten bei Leerlast	60947-3
AC-21A AC-21B	Schalten ohmscher Last einschließlich mäßiger Überlast	60947-3
AC-22A AC-22B	Schalten gemischter ohmscher und induktiver Last einschließlich mäßiger Überlast	60947-3
AC-23A AC-23B	Schalten von Motorlast oder anderen stark induktiven Lasten	60947-3
AC-31A AC-31B	nicht induktive oder schwach induktive Lasten	60947-6-1
AC-33A AC33B	Motorlasten oder gemischte Lasten einschließlich Motoren, Widerständen und bis zu 30 % Glühlampenlast	60947-6-1
AC-35A AC-35B	Gasentladungslampenlast	60947-6-1
AC-36A AC36B	Glühlampenlast	60947-6-1
AC-40	Verteilungsstromkreise aus gemischten ohmschen und induktiven Lasten	60947-6-2
AC-41	nicht induktive oder schwach induktive Lasten, Widerstandsöfen	60947-6-2
AC-42	Schleifringläufermotoren: Anlassen, Ausschalten	60947-6-2
AC-43	Käfigläufermotoren: Anlassen, Ausschalten während des Laufs	60947-6-2
AC-44	Käfigläufermotoren: Anlassen, Gegenstrombremsen  1 oder Reversieren  1, Tippen  2	60947-6-2
AC-45a	Schalten von Gasentladungslampen	60947-6-2
AC-45b	Schalten von Glühlampen	60947-6-2
AC-51	induktionsfreie oder leicht induktive Lasten, Widerstandsöfen	60947-4-3
AC-52a	Steuern der Statorwicklung eines Schleifringläufermotors: 8-Stunden-Betrieb mit Anlaufströmen für Startvorgänge, Maneuvering, Betrieb	60947-4-2
AC-52b	Steuern der Statorwicklung eines Schleifringläufermotors: Aussetzbetrieb	60947-4-2
AC-53a	Steuern eines Käfigläufermotors: 8-Stunden-Betrieb mit Anlaufströmen für Startvorgänge, Maneuvering, Betrieb	60947-4-2
AC-53b	Steuern eines Käfigläufermotors: Aussetzbetrieb	60947-4-2
AC-55a	Schalten von elektrischen Steuerungen von Entladungslampen	60947-4-3
AC-55b	Schalten von Glühlampen	60947-4-3
AC-56a	Schalten von Transformatoren	60947-4-3
AC-56b	Schalten von Kondensatorbatterien	60947-4-3
AC-58a	Steuern eines hermetisch gekapselten Kühlkompressormotors mit automatischer Rückstellung der Überlastauslösungen: 8-Stunden-Betrieb mit Anlaufströmen für Startvorgänge, Maneuvering, Betrieb	60947-4-2
AC-58b	Steuern eines hermetisch gekapselten Kühlkompressormotors mit automatischer Rückstellung der Überlastauslösungen: Aussetzbetrieb	60947-4-2
AC-140	Steuerung kleiner elektromagnetischer Lasten mit Haltestrom ≤ 0,2 A; z. B. Hilfsschütze	60947-5-2

¹ 

Gegenstrombremsen oder Reversieren des Motors ist das schnelle Bremsen oder Umkehren der Drehrichtung durch Vertauschen von zwei Zuleitungen (Außenleiter) bei laufendem Motor.

² 

Unter Tippen versteht man das einmalige oder wiederholte kurzzeitige Einschalten eines Motors, um kleine Bewegungen von Maschinen zu bewirken.

³ 

Die Gebrauchskategorien mit Endung A gelten für häufiges Schalten, jene mit Endung B für gelegentliches Schalten.

Gebrauchskategorien für Wechsel- und Gleichspannung

Gebrauchs­kategorie	typische Anwendung	IEC-Gerätenorm
A	Schutz von Stromkreisen ohne Bemessungs-Kurzzeitstromfestigkeit	60947-2
B	Schutz von Stromkreisen mit Bemessungs-Kurzzeitstromfestigkeit	60947-2

Gebrauchskategorien für Gleichspannung

Gebrauchs­kategorie	typische Anwendung	IEC-Gerätenorm
DC-1	nicht induktive oder schwach induktive Last, Widerstandsöfen	60947-4-1
DC-3	Nebenschlussmotoren: Anlassen, Gegenstrombremsen  a oder Reversieren  b, Tippen  c, Widerstandsbremsung von Motoren	60947-4-1
DC-5	Reihenschlussmotoren: Anlassen, Gegenstrombremsen  a oder Reversieren  a, Tippen  b, Widerstandsbremsung von Motoren	60947-4-1
DC-6	Schalten von Glühlampen	60947-4-1
DC-12	Steuern von ohmscher Last und Halbleiterlast mit Trennung durch Optokoppler	60947-5-1 60947-5-2
DC-13	Steuern von Elektromagneten bei Gleichspannung	60947-5-1 60947-5-2
DC-14	Steuern von elektromagnetischer Last bei Gleichspannung mit Sparwiderständen im Stromkreis	60947-5-1
DC-31	Widerstandslasten	60947-6-1
DC-33	Motorlasten oder gemischte Lasten einschließlich Motoren	60947-6-1
DC-36	Glühlampenlast	60947-6-1
DC-40	Verteilungsstromkreise aus gemischten ohmschen und induktiven Lasten	60947-6-2
DC-41	nicht induktive oder schwach induktive Lasten, Widerstandsöfen	60947-6-2
DC-43	Nebenschlussmotoren: Anlassen, Gegenstrombremsen  a, Tippen  b	60947-6-2
DC-45	Widerstandsbremsung von Gleichstrommotoren Reihenschlussmotoren: Anlassen, Gegenstrombremsen  a, Tippen  b	60947-6-2
DC-46	Widerstandsbremsung von Gleichstrommotoren Schalten von Glühlampen	60947-6-2

^a 

Gegenstrombremsen oder Reversieren des Motors ist das schnelle Bremsen oder Umkehren der Drehrichtung durch Vertauschen von zwei Zuleitungen bei laufendem Motor

^b 

Unter Tippen versteht man das einmalige oder wiederholte kurzzeitige Einschalten eines Motors, um kleine Bewegungen von Maschinen zu bewirken

^c 

Die Gebrauchskategorien mit Endung A gelten für häufiges Schalten, jene mit Endung B für gelegentliches Schalten

Quelle: ^[2]

Nachweis von Lebensdauer und Schaltvermögen (Auszug)

Schaltgerätehersteller machen zu ihren Produkten Angaben zum Schaltvermögen und zur Lebensdauer. Die Lebensdauer (Zahl der Schaltspiele bis zum Ausfall) ist zum Beispiel in Form von Diagrammen in Abhängigkeit des geschalteten Stromes und der Gebrauchskategorie angegeben. Um diese Tests beziehungsweise Lebensdauerangaben herstellerübergreifend zu vereinheitlichen, ist in der DIN EN 60 947-4-1 (VDE0660-102, Tabelle 1) jeder Gebrauchskategorie ein definiertes Verhalten der Last (Einschaltstromstoß, induktives Verhalten + möglicher Ausschalt-Überstrom) zugeordnet. Bemerkenswert ist die praxisfremd niedrige wiederkehrende Spannung für die Tests des Schaltvermögens induktiver Lasten. In der Praxis tritt beim Abschalten einer induktiven Last und Verlöschen des Schaltlichtbogens oft eine sehr viel höhere Spannungsspitze auf, die auch zum Wiederzünden des Lichtbogens führen kann.

Geb.-Kat.	Lebensdauer							Schaltvermögen
	${\displaystyle I_{n}/A}$	Einschalten			Ausschalten			Einschalten			Ausschalten
		${\displaystyle {\frac {I}{I_{n}}}}$	${\displaystyle {\frac {U}{U_{n}}}}$	cos ${\displaystyle \varphi }$	${\displaystyle {\frac {I_{c}}{I_{n}}}}$	${\displaystyle {\frac {U_{r}}{U_{n}}}}$	cos ${\displaystyle \varphi }$	${\displaystyle {\frac {I}{I_{n}}}}$	${\displaystyle {\frac {U}{U_{n}}}}$	cos ${\displaystyle \varphi }$	${\displaystyle {\frac {I_{c}}{I_{n}}}}$	${\displaystyle {\frac {U_{r}}{U_{n}}}}$	cos ${\displaystyle \varphi }$
AC-1	x	1	1	0,95	1	1	0,95	1,5	1,05	0,80	1,5	1,05	0,80
AC-2	x	2,5	1	0,65	2,5	1	0,65	4	1,05	0,65	4	1,05	0,80
AC-3	≤017	6	1	0,65	1	0,17	0,65	8	1,05	0,45	8	1,05	0,45
	≤100			0,35			0,35
	>100									0,35			0,35
AC-4	≤017	6	1	0,65	6	1	0,65	10	1,05	0,45	10	1,05	0,45
	≤100			0,35			0,35			0,35
	>100												0,35
AC-5a	x	-	-	-	-	-	-	3	1,05	0,45	3	1,05	0,45
AC-5b	x	-	-	-	-	-	-	1,5	1,05	(1)	4	1,05
AC-6a	≤100	-	-	-	-	-	-	4,5	1,05	0,45	3,6	1,05	0,45
	>100									0,35			0,35
AC-6b	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
AC-7a	x	-	-	-	-	-	-	1,5	1,05	0,8	1,5	1,05	0,8
AC-7b	≤100	-	-	-	-	-	-	8	1,05	0,45	6	1,05	0,45
	>100									0,35			0,35
AC-8a, AC-8b	≤100	-	-	-	-	-	-	6	1,05	0,45	6	1,05	0,45
	>100									0,35			0,35
AC-12	x	-	-	-	-	-	-	1	1	0,9	1	1	0,9
AC-13	x	-	-	-	-	-	-	10	1,1	0,65	1,1	1,1	0,65
AC-14	-	-	-	-	-	-	-	6	1,1	0,7	6	1,1	0,7
AC-15	-	10	1	0,7	1	1	0,4	10	1,1	0,3	10	1,1	0,3

Geb.-Kat.	Lebensdauer							Schaltvermögen
	${\displaystyle I_{n}/A}$	Einschalten			Ausschalten			Einschalten			Ausschalten
		${\displaystyle {\frac {I}{I_{n}}}}$	${\displaystyle {\frac {U}{U_{n}}}}$	${\displaystyle {\frac {L}{R}}}$[ms]	${\displaystyle {\frac {I_{c}}{I_{n}}}}$	${\displaystyle {\frac {U_{r}}{U_{n}}}}$	${\displaystyle {\frac {L}{R}}}$[ms]	${\displaystyle {\frac {I}{I_{n}}}}$	${\displaystyle {\frac {U}{U_{n}}}}$	${\displaystyle {\frac {L}{R}}}$[ms]	${\displaystyle {\frac {I_{c}}{I_{n}}}}$	${\displaystyle {\frac {U_{r}}{U_{n}}}}$	${\displaystyle {\frac {L}{R}}}$[ms]
DC-1	x	1	1	1	1	1	1	1,5	1,05	1	1,5	1,05	1
DC-2	x	2,5	1	2	2,5	1	2	4	1,05	2,5	4	1,05	2,5
DC-3	x	2,5	1	2	2,5	1	2	4	1,05	2,5	4	1,05	2,5
DC-5	x	2,5	1	7,5	2,5	1	7,5	4	1,05	15	4	1,05	15
DC-6	x	-	-	-	-	-	-	1,5	1,05	(1)	4	1,05	(1)
DC-12	x	-	-	-	-	-	-	1	1	1	1	1	1
DC-13	x	1	>1	≤300	1	1	≤300	1,1	1,1	≤300	1,1	1,1	≤300
DC-14	x	-	-	-	-	-	-	10	1,1	15	10	1,1	15

x alle Werte ${\displaystyle I_{n}}$:Bemessungsstrom 
${\displaystyle I}$:Einschaltstrom 
${\displaystyle I_{c}}$:Ausschaltstrom 
${\displaystyle U}$:Spannung 
${\displaystyle U_{n}}$:Bemessungsspannung 
${\displaystyle U_{r}}$:Wiederkehrende Spannung 
${\displaystyle {\frac {L}{R}}}$[ms]: Zeitkonstante ${\displaystyle \tau }$

Siehe auch: Eaton Schaltungsbuch^[1], Siemens Systemhandbuch^[3] sowie ^[4]

Literatur

• Wilfried Knies, Klaus Schierack: Elektrische Anlagentechnik; Kraftwerke, Netze, Schaltanlagen, Schutzeinrichtungen. 5. Auflage. Hanser Fachbuchverlag, Leipzig 2006, ISBN 3-446-40574-7.

• Georg Schöllhorn: Schalten, Schützen, Verteilen in Niederspannungsnetzen. 3. Auflage. Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München 1992, ISBN 3-8009-4122-8, S. 116 ff.