Schütz defekt am Brückenkran: 6 Ursachen & Fehlersuche

Die Rolle des Schützes im elektrischen System des Krans

Das Schütz ist eines der zentralen Schaltelemente im Hauptstromkreis und im Steuerstromkreis eines Krans. Bei einem typischen Brückenkran sind im Hubwerk, im Kranfahrwerk und im Katzfahrwerk jeweils 2 bis 4 Schütze verbaut, um die Drehrichtung der Motoren zu wechseln und die Hauptstromversorgung zu- und abzuschalten. Am Beispiel eines allgemeinen Brückenkrans mit 50 t Tragfähigkeit umfasst der Hauptstromkreis einen Hauptleistungsschalter mit 400 A, zwei Hubwerkschütze mit 160 A (für Rechts-/Linkslauf), zwei Katzfahrschütze mit 63 A und zwei Katzfahrschütze mit 25 A. Zusätzlich sind im Steuerstromkreis Schütze für die Stromversorgung der SPS und der Sensoren vorhanden.

Die Arbeitsbedingungen für Schütze sind äußerst anspruchsvoll: Das Hubwerk eines Krans kann 120 bis 240 Schaltspiele pro Stunde ausführen, das Kranfahrwerk 100 bis 200 Schaltspiele pro Stunde. Jeder Schaltvorgang muss dabei den Motoranlaufstrom (typischerweise das 5- bis 7-fache des Nennstroms) und die Gegenelektromotorische Kraft beim Bremsen bewältigen. Bei falscher Auswahl oder mangelnder Wartung kommt es schnell zu Kontaktabbrand oder Spulenschäden, was zum Verlust der Steuerung oder sogar zu Sicherheitsrisiken führen kann.

Die sechs Hauptursachen für Schützverbrennungen im Detail

Eine Schützverbrennung ist selten die Folge einer einzelnen Ursache, sondern meist das Ergebnis einer Kombination aus elektrischer Belastung, Umwelteinflüssen und mechanischem Verschleiß. Im Folgenden werden die Mechanismen, Merkmale zur Erkennung vor Ort und Behandlungsmethoden für jede Ursache, geordnet nach ihrer Fehlerhäufigkeit, erläutert.

Kontaktabbrand durch Lichtbogen – Dies ist die häufigste Ursache für Schützverbrennungen und macht etwa 55 % der Störungen vor Ort aus. Kranmotoren sind induktive Lasten. Beim Öffnen des Schützes entlädt sich die in der Induktivität gespeicherte Energie über den Kontaktspalt und erzeugt einen Lichtbogen mit Temperaturen von 3.000 bis 6.000 K. Arbeitet das Schütz in der Gebrauchskategorie AC-4 (Tippbetrieb, Gegenstrombremsung), kann der Ausschaltstrom das 6-fache des Bemessungsbetriebsstroms erreichen. Die Kontaktlebensdauer sinkt dann auf 1/5 bis 1/3 im Vergleich zum Betrieb in AC-3. Beurteilungskriterien: Messen Sie den Kontaktwiderstand mit einem Milliohmmeter. Der normale Wert sollte ≤ 50 mΩ betragen. Steigt der Kontaktwiderstand auf über 100 mΩ, ist die Wärmeentwicklung an den Kontakten deutlich erhöht und ein Austausch ist erforderlich. Merkmale zur Erkennung vor Ort: Die Kontaktfläche zeigt krater- oder pilzförmige Vertiefungen (Materialwanderung von der Anode), und das umgebende Kunststoffgehäuse ist verfärbt oder verkohlt.

Windungsschluss der Spule – Verursacht etwa 20 % der Fehler. Die Spule eines Schützes besteht aus mehreren hundert Windungen lackierten Kupferdrahts und ist für eine Bemessungsbetriebsspannung von üblicherweise AC 220 V/380 V oder DC 24 V ausgelegt. Ursachen für einen Windungsschluss sind: Alterung der Drahtlackisolierung durch hohe Temperaturen (bei Dauerbetrieb über 130 °C sinkt die Lebensdauer der Isolierung drastisch), verminderter Isolationswiderstand durch Feuchtigkeitsaufnahme sowie Schwachstellen in der Isolierung durch Fertigungsfehler. Ein Windungsschluss führt zu einem verringerten Spulenwiderstand und einem erhöhten Strom, was eine positive Rückkopplung auslöst: mehr Wärme → weitere Windungsschlüsse → schließlich brennt die Spule durch oder entzündet sich. Beurteilungskriterien: Weicht der Spulenwiderstand um mehr als ±15 % vom Nennwert ab, muss die Spule ersetzt werden. Der Isolationswiderstand der Spule gegen das Eisen (Masse) sollte ≥ 1 MΩ betragen (gemessen mit einem 500-V-Isolationsmessgerät).

Eindringen von Staub und korrosiven Gasen – Verantwortlich für etwa 15 % der Fehler, besonders häufig in metallurgischen Betrieben, Gießereien, Zementwerken und Chemieanlagen. Leitfähiger Staub (Metall- oder Kohlenstoffpartikel) setzt sich im Inneren des Schützes auf den Kontaktoberflächen ab, was zu einem erhöhten Kontaktwiderstand und lokaler Überhitzung führt. Korrosive Gase (SO₂, H₂S, Cl₂) bilden zusammen mit Luftfeuchtigkeit einen säurehaltigen Elektrolytfilm, der Kontakte und Klemmen angreift. Erkennung vor Ort: Eine blauschwarze oder gelbgrüne Verfärbung der Kontaktfläche (Oxid- oder Sulfidschicht), die nach dem Abreiben mit feinem Schleifpapier dunkelgrau (ohne metallischen Glanz) bleibt, deutet auf eine starke Oxidation hin. Schutzanforderungen: Gemäß EN 60204-32 (Sicherheit von Maschinen – Elektrische Ausrüstung von Maschinen) muss der Elektroschrank eines Krans bei Innenaufstellung mindestens die Schutzart IP23 aufweisen, in staubigen Werkstätten mindestens IP54. In korrosiven Umgebungen sollten Schütze in geschlossener Bauweise verwendet werden.

Unzureichende Auswahl der Baugröße – Macht etwa 6 % der Fehler aus. Typische Fehler sind: Verwendung eines Schützes der Gebrauchskategorie AC-3 für anspruchsvolle AC-4-Tippbetriebsanwendungen (der tatsächliche Betrieb beim Bremsen des Hubwerks kommt AC-4 nahe), fehlende thermische Überprüfung gemäß der Arbeitsweise S4/S5 (periodischer Ausschaltbetrieb), was zu einer Dauerüberlastung von Kontakten und Spule führt, sowie der Einsatz von kostengünstigen Standard-Schützen anstelle von industriellen Schwerlast-Schützen. Der Bemessungsbetriebsstrom Ie des Schützes sollte nach folgender Redundanzregel ausgelegt werden: Ie ≥ 1,5 × Motor-Nennstrom In (für AC-3-Betrieb), Ie ≥ 2,0 × In (für AC-4-Tippbetrieb). Beispiel für einen 37-kW-Hubwerksmotor (In ≈ 72 A): Bei einer Arbeitsweise von S4-40 % (120 Starts/Stopps pro Stunde) sollte ein AC-3-Schütz mit einem Bemessungsstrom von ≥ 110 A gewählt werden (z. B. LC1D115 oder 3RT1055), anstatt ein 80-A-Schütz direkt für einen 72-A-Motor zu verwenden.

Schwankungen der Steuerspannungsversorgung – Verantwortlich für etwa 3 % der Fehler. Die Spule eines Schützes hat klare Spannungsanforderungen: Eine AC-Spule muss zuverlässig im Bereich von 85 % bis 110 % der Bemessungsspannung anziehen und muss bei Unterschreitung von 85 % der Bemessungsspannung abfallen (Anforderung an den Unterspannungsschutz gemäß EN 13000 (Krane – Fahrzeugkrane)). Bei instabiler Versorgungsspannung (z. B. Netzschwankungen über ±15 % in alten Werkhallen) zieht die Spule im Grenzspannungsbereich wiederholt an und fällt ab, was zu Lichtbögen und mechanischem Verschleiß führt und Kontakte sowie Spule beschädigt. Dies tritt häufig in alten Werkstätten mit gemeinsamer Transformator-Stromversorgung auf, insbesondere wenn der Spannungseinbruch beim Anlauf großer Motoren mehr als 20 % beträgt. Abhilfe: Einbau eines stabilisierten Netzteils oder einer USV in den Steuerstromkreis; für kritische Antriebe sollten Schütze mit Weitbereichsspulen (z. B. AC/DC-Universal, Arbeitsbereich 0,7 bis 1,3 Ue) verwendet werden.

Mechanisches Verklemmen und Verschmutzung des Eisenkerns – Macht etwa 1 % der Fehler aus und wird am häufigsten übersehen. Der Eisenkern des Schützes ist werksseitig mit Rostschutzöl behandelt. Im Langzeitbetrieb bildet sich durch die Anlagerung von Staub an dieses Öl eine klebrige Schicht, die ein vollständiges Schließen des Eisenkerns verhindert (der Restluftspalt vergrößert sich). Wenn der Kern nicht vollständig anzieht, ist die Impedanz der Spule deutlich niedriger als im Normalzustand, der Strom steigt stark an (bis zum 3- bis 5-fachen des normalen Haltestroms) und die Spule brennt schnell durch. Darüber hinaus kann eine beschädigte oder fehlende Lichtbogenlöschkammer dazu führen, dass der Lichtbogen nicht effektiv gelöscht wird, was einen Phasenkurzschluss und Folgeschäden verursachen kann. Prüfmethode: Drücken Sie den Eisenkern von Hand – er sollte sich leichtgängig und ohne Verklemmen bewegen lassen. Hören Sie nach dem Einschalten auf das Geräusch: Ein normaler, tiefer Brummton ist zu erwarten, ein scharfes, hohes Summen deutet auf einen unvollständigen Schluss des Eisenkerns hin.

Schrittweise Fehlersuche bei Schützverbrennungen vor Ort

Wenn ein Schütz am Kran durchbrennt, sollte die Fehlersuche systematisch in den folgenden fünf Schritten erfolgen. Ersetzen Sie das Schütz nicht einfach und schalten Sie sofort wieder ein (dies kann zur sofortigen Zerstörung des neuen Schützes führen).

Schritt 1: Spannungsfreiheit herstellen und prüfen – Schalten Sie den Hauptleistungsschalter des Krans aus und bringen Sie ein Warnschild „Nicht einschalten" an. Verwenden Sie ein Multimeter, um sicherzustellen, dass sowohl der Hauptstromkreis als auch der Steuerstromkreis spannungsfrei sind. Prüfen Sie, ob der Hauptleistungsschalter und die Abzweig-Leistungsschalter selbst ausgelöst haben. Wenn der Leistungsschalter nicht ausgelöst hat, das Schütz aber verbrannt ist, deutet dies auf eine falsche Auswahl des Leistungsschalters oder einen zu hoch eingestellten Auslösewert hin.

Schritt 2: Sichtprüfung – Öffnen Sie die Lichtbogenlöschkammer des Schützes und inspizieren Sie die Kontaktflächen: Im Normalzustand sollten sie einen gleichmäßigen, silbrig-weißen Glanz aufweisen. Blauschwarze oder regenbogenfarbene Flecken deuten auf starke Oxidation hin. Krater oder pilzförmige Erhebungen weisen auf Lichtbogenabbrand hin. Vollständig geschmolzene oder verschweißte Kontakte deuten auf einen Kurzschlussstrom hin, der die Ausschaltleistung des Schützes bei weitem überstiegen hat. Prüfen Sie außerdem, ob die Lichtbogenlöschkammer beschädigt ist, ob das Spulengehäuse verfärbt oder aufgewölbt ist und ob die Klemmenleiste Anzeichen von Überhitzung zeigt (z. B. geschwärzte Kupferklemmen oder verfärbte Isolierung in der Nähe).

Schritt 3: Elektrische Messung – Messen Sie den Kontaktwiderstand mit einem Milliohmmeter oder in Vierleitertechnik (normal ≤ 50 mΩ, kritisch 100 mΩ, darüber ist ein Austausch erforderlich). Messen Sie den Spulenwiderstand mit dem Widerstandsmessbereich eines Digitalmultimeters und vergleichen Sie ihn mit dem Nennwert auf dem Typenschild (Abweichung innerhalb ±10 % ist akzeptabel, über ±15 % ist ein Austausch erforderlich). Messen Sie den Isolationswiderstand der Spule gegen das Eisen (Masse) mit einem 500-V-Isolationsmessgerät; dieser sollte ≥ 1 MΩ betragen. Ein Wert unter 0,5 MΩ weist auf eine feuchte Spule oder einen Isolationsdurchschlag hin; die Spule muss ersetzt und die Feuchtigkeitsschutzmaßnahmen im Schaltschrank überprüft werden.

Schritt 4: Prüfung des Steuerstromkreises – Messen Sie die Versorgungsspannung des Steuerstromkreises; sie sollte im Bereich von 85 % bis 110 % der Bemessungsspannung der Schützspule liegen. Bei zu niedriger Spannung ist zu prüfen, ob der vorgeschaltete Steuertransformator ausreichend dimensioniert ist und ob der Kabelquerschnitt im Steuerstromkreis nicht zu klein ist und einen zu großen Spannungsabfall verursacht (empfohlener Kabelquerschnitt im Steuerstromkreis ≥ 1,5 mm²; bei Leitungslängen unter 50 m kann 1,0 mm² verwendet werden). Prüfen Sie, ob an der Spule Überspannungsschutzelemente parallelgeschaltet sind (RC-Absorber für AC-Spulen, Freilaufdiode für DC-Spulen). Ohne diese Schutzbeschaltung kann die Gegenelektromotorische Kraft beim Abschalten der Spule ein Vielfaches der Bemessungsspannung erreichen und die Spulenisolierung wiederholt beanspruchen.

Schritt 5: Einschaltprüfung – Nach dem Einbau eines geeigneten Schützes testen Sie das Anziehen und Abfallen zunächst ohne Last (Leerlauf). Messen Sie die Anzugszeit (bei Wechselstromschützen typischerweise 10–20 ms) und die Abfallzeit (10–15 ms) mit einer Stoppuhr oder einem Oszilloskop. Eine Abweichung von weniger als 30 % vom Handbuchwert ist akzeptabel. Nachdem die Funktion geprüft ist, schließen Sie die Last an und überwachen Sie die Erwärmung des Schützgehäuses. Nach 30 Minuten Dauerbetrieb sollte die Übertemperatur des Gehäuses 65 K nicht überschreiten (Obergrenze = Umgebungstemperatur + 65 K, z. B. bei 35 °C Umgebungstemperatur ≤ 100 °C Gehäusetemperatur).

Vergleich der Schützauswahl und Schutzkonfiguration

Industriekrane für höchste Ansprüche in der Fertigung

Unsere Industriekrane sind speziell für den anspruchsvollen Dauerbetrieb in Produktionshallen konzipiert. Sie bieten eine hohe Betriebsfestigkeit nach DIN 15018 und gewährleisten auch bei hohen Taktzeiten eine zuverlässige Materiallogistik. Die Konstruktion zeichnet sich durch eine hohe Steifigkeit und eine optimierte Lastverteilung aus, was sich positiv auf die Lebensdauer der gesamten Krananlage auswirkt.

Je nach Einsatzszenario liefern wir die Krane als einfach oder doppelt verfahrbare Brückenkrane. Die Steuerung erfolgt über moderne Frequenzumrichter, die ein sanftes Anfahren und präzises Positionieren der Last ermöglichen. Dadurch werden sowohl die Sicherheit als auch die Effizienz Ihrer Arbeitsabläufe signifikant erhöht.

Wartungsarme Elektroseilzüge für den Dauerbetrieb

Das Herzstück unserer Krane bildet der Elektroseilzug, der für eine hohe Einschaltdauer und minimalen Wartungsaufwand ausgelegt ist. Er ist mit einem zuverlässigen Getriebemotor und einer robusten Seiltrommel ausgestattet. Die kompakte Bauweise ermöglicht zudem eine optimale Ausnutzung der Hallenhöhe, was besonders bei niedrigen Hallen von Vorteil ist.

Für den sicheren Transport von Lasten sorgt eine zuverlässige Lastbremse, die den Anforderungen der EN 13000 entspricht. Die Steuerung über das hängende Bedienpanel oder eine optionale Funkfernsteuerung bietet dem Kranführer maximale Flexibilität und Kontrolle. Ein integrierter Lastbegrenzer schützt den Kran und die Ladung vor Überlastung.

Doppelträgerkrane für schwere Lasten und große Spannweiten

Für Anwendungen, die hohe Tragfähigkeiten und große Spannweiten erfordern, sind unsere Doppelträgerkrane die ideale Lösung. Sie sind als robuste Zweiträgerbrücken konstruiert und bieten eine ausgezeichnete Stabilität. Die Laufkatze mit dem Elektroseilzug bewegt sich auf den oberen Trägerflanschen und ermöglicht so eine effiziente Lastübergabe.

Die Konstruktion nach ISO 4306 gewährleistet eine hohe Betriebssicherheit und eine lange Nutzungsdauer. Die Krane können sowohl als Einzelanlage als auch in Kombination mit mehreren Kranen auf einer gemeinsamen Kranbahn geliefert werden. Eine präzise Steuerung und die optionale Ausstattung mit einer Antikollisionssystem erhöhen die Sicherheit im Mehrkranbetrieb.

Einträgerkrane – wirtschaftliche Lösung für den leichten bis mittleren Lastbereich

Unsere Einträgerkrane sind die wirtschaftliche Wahl für alle Anwendungen im leichten bis mittleren Lastbereich. Sie sind als kompakte Einzelträgerbrücken ausgeführt und überzeugen durch ihr geringes Eigengewicht und eine einfache Montage. Der Elektroseilzug läuft direkt auf dem unteren Flansch des Kranbahnträgers.

Diese Krane eignen sich hervorragend für Werkstätten, Lagerhallen und Montageplätze. Sie bieten eine hohe Flexibilität bei der Raumausnutzung und sind dank ihrer robusten Bauweise für den täglichen Einsatz prädestiniert. Die Steuerung erfolgt bequem über das Hängegerät oder eine Funkfernsteuerung.

Portalkrane für den Außenbereich und flexible Einsatzorte

Für den Einsatz im Freien oder an Orten ohne vorhandene Kranbahn sind unsere Portalkrane die optimale Wahl. Sie sind als vollwertige Zweiträger- oder Einträgerkonstruktionen erhältlich und werden auf Schienen oder auf Gummirädern verfahren. Diese Bauform eignet sich besonders für Umschlagplätze, Containerterminals und Fertigungsbereiche im Freien.

Die Konstruktion erfolgt nach den gängigen Normen wie EN 13000 und ISO 4306, um eine hohe Betriebssicherheit zu gewährleisten. Die Krane können mit verschiedenen Lastaufnahmemitteln wie Haken, Greifern oder C-Haken ausgestattet werden. Eine optionale Verfahrbarkeit mit eigener Energieversorgung macht sie unabhängig von einer externen Stromversorgung.

Schwenkkrane für flexible Arbeitsplätze

Unsere Schwenkkrane sind die ideale Ergänzung für einzelne Arbeitsplätze, an denen Lasten präzise und flexibel gehandhabt werden müssen. Sie sind als Säulenschwenkkrane oder Wandschwenkkrane erhältlich und ermöglichen eine optimale Abdeckung des Arbeitsbereichs. Der Elektroseilzug oder ein Kettenzug wird je nach Anforderung montiert.

Die Schwenkbewegung erfolgt manuell oder motorisch, je nach Größe und Tragfähigkeit des Krans. Sie bieten eine hohe Wirtschaftlichkeit und sind schnell und einfach zu installieren. Durch ihre robuste Bauweise sind sie für den harten Industrieeinsatz bestens geeignet.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Welche Normen liegen Ihren Kranen zugrunde?
A: Unsere Krane werden nach den internationalen und europäischen Normen konstruiert und gefertigt, darunter DIN 15018, EN 13000, ISO 4306 und EN 60204-32. Diese Normen gewährleisten ein hohes Maß an Sicherheit, Zuverlässigkeit und Qualität.

F: Bieten Sie auch kundenspezifische Lösungen an?
A: Ja, wir planen und fertigen Krane individuell nach Ihren spezifischen Anforderungen. Ob besondere Spannweiten, Tragfähigkeiten oder spezielle Steuerungssysteme – wir entwickeln die passende Lösung für Ihren Einsatzzweck.

F: Wie gestaltet sich der Wartungsaufwand für Ihre Krane?
A: Unsere Krane sind auf einen geringen Wartungsaufwand ausgelegt. Regelmäßige Inspektionen und die Verwendung hochwertiger Komponenten gewährleisten eine lange Lebensdauer und eine hohe Verfügbarkeit Ihrer Anlage.

F: Können Sie auch komplette Krananlagen inklusive Kranbahn liefern?
A: Ja, wir liefern auf Wunsch das komplette System aus Kran und Kranbahn aus einer Hand. Dies umfasst die Planung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme der gesamten Anlage.

Vorbeugende Wartung: So verhindern Sie Schützdefekte im Kranbetrieb

Die Vorbeugung eines Schützdefekts ist wirtschaftlicher als der spätere Austausch. Mit den folgenden vier Wartungsmaßnahmen lässt sich die Ausfallrate von Schützen um mehr als 70 % senken.

Kontaktwiderstand regelmäßig messen – Messen Sie vierteljährlich den Kontaktwiderstand der Schütze in den kritischen Antrieben (Hubwerk, Kranfahrwerk) mit einem Mikroohmmeter und dokumentieren Sie den Trend. Steigt der Kontaktwiderstand von 50 mΩ auf 80 mΩ, liegt zwar noch keine Überschreitung des Grenzwerts vor, der Anstieg deutet jedoch auf eine beginnende Kontaktdegeneration hin. Nehmen Sie das Schütz in den nächsten Wartungsplan auf, um ungeplante Stillstandszeiten durch einen plötzlichen Defekt zu vermeiden.

Staub entfernen und Abdichtung prüfen – Öffnen Sie halbjährlich die Lichtbogenlöschkammer der Schütze und blasen Sie Ablagerungen im Kontaktbereich mit trockener Druckluft (≤ 0,3 MPa) ab. Prüfen Sie, ob die Dichtungen des Elektroschranks gealtert sind (bei einem Elastizitätsverlust von mehr als 50 % austauschen) und stellen Sie sicher, dass die Schranktüren einwandfrei verriegeln. In staubintensiven Betrieben wie Zementwerken oder Gießereien sollte eine Überdruckbelüftung mit Filter an der Schranktür nachgerüstet werden, um einen leichten Überdruck (50–100 Pa) im Schrank zu halten und das Eindringen von Staub zu verhindern.

Spulenversorgung und Schutzelemente kontrollieren – Messen Sie monatlich die Versorgungsspannung des Steuerstromkreises mit einem True-RMS-Multimeter. Die Spannung muss innerhalb von 90 %–105 % der Nennspannung der Schützspule liegen (enger gefasst als die normativ zulässigen 85 %–110 %, um eine Sicherheitsmarge zu gewährleisten). Prüfen Sie den Zustand des RC-Absorbers bzw. der Freilaufdiode (bei einer Kapazitätsabweichung von mehr als 20 % oder sichtbarer Ausbeulung des Kondensators austauschen). Die Klemmenleisten der Ein- und Ausgangskabel sind halbjährlich nachzuziehen (Anzugsdrehmoment gemäß Typenschild bzw. Herstellerangaben).

Betriebsakte für jedes Schütz anlegen – Führen Sie für jedes Schütz an jedem Kran eine Wartungskarte mit Installationsdatum, Typ, Spezifikation, Nennstrom, Gebrauchskategorie, kumulierter Schaltspielzahl (über SPS-Zähler erfassbar) sowie allen Messwerten aus früheren Prüfungen. Erreicht die kumulierte Schaltspielzahl 70 % der vom Hersteller angegebenen elektrischen Lebensdauer, ist das Schütz unabhängig vom aktuellen Zustand in den Plan für die vorbeugende Wartung aufzunehmen. Dieses Vorgehen entspricht den Grundsätzen der vorbeugenden Wartung von Hebezeugen gemäß EN 13000.

Häufige Fragen zu Schützdefekten an Kranen