Das Schutzrelais: Typen und Einsatz in Wohninstallationen

Was ein Relais ist — das Grundprinzip

Ein elektrisches Relais ist ein elektromagnetisch gesteuerter Schalter: Ein kleiner Strom (Steuerstrom) erregt eine Spule, die ein Magnetfeld erzeugt, das wiederum einen metallenen Anker bewegt, der die Kontakte eines Leistungsstromkreises (hoher Strom) öffnet oder schließt.

Der grundlegende Wert des Relais ist die galvanische Trennung zwischen dem Steuer- und dem Leistungsstromkreis — ein Sensor mit 12V DC kann einen 230V-AC-Stromkreis ganz ohne direkte elektrische Verbindung schalten.

Moderne Relais gibt es in vielen Ausführungen: elektromechanisch (Spule + physischer Anker), statisch (mit Halbleitern) und numerisch/digital (mit Mikroprozessor). Im Wohnbereich sind elektromechanische Relais und statische Relais mit Komparator am häufigsten.

1. Das Spannungsrelais (UV/OV-Relais)

Das Spannungsrelais überwacht die Netzspannung und schaltet die Last ab, wenn die Spannung ein einstellbares Band verlässt (in der Regel ±10% der Nennspannung von 230V, also 207–253V gemäß EN 50160).

Wovor es konkret schützt:

• Unterspannung (Brownout) — Elektromotoren (Pumpen, AC-Kompressoren) überhitzen, wenn sie bei reduzierter Spannung laufen: Der Strom steigt mit 1/U und die Wärme mit I²
• Überspannung — eine anhaltende Spannung oberhalb des Normalbands (über ~253 V) verkürzt die Lebensdauer von Elektronik und LED-Treibern, während große temporäre Überspannungen — etwa gegen ~400 V pro Phase bei einer Unterbrechung des Neutralleiters — die Geräte zerstören können
• Spannungsrückkehr nach einem Ausfall — das Relais hat eine einstellbare Wiederzuschaltverzögerung: Für Lasten mit Kompressor (Klimaanlage, Kühlschrank, Wärmepumpe) wird sie auf 3–5 Minuten (180–300 s) eingestellt, damit sich die Drücke im Kältekreis ausgleichen, sofern das Gerät nicht schon eine eigene Verzögerung hat; einige Sekunden genügen nur für Lasten ohne Kompressor

2. Das Phasenüberwachungsrelais (dreiphasig)

Für dreiphasige Wohninstallationen (Pumpen, große Klimazentralen, Werkstätten) prüft das Phasenüberwachungsrelais gleichzeitig alle drei Phasen und löst bei jeder Anomalie aus, die die Motoren beschädigen könnte.

Die häufigsten Schäden, die es verhindert:

• Phasenausfall (phase loss) — das gefährlichste Szenario: Der Drehstrommotor versucht, auf 2 Phasen zu laufen, der Strom steigt auf das 1,7–2-Fache des Normalwerts, die Wicklung brennt in Minuten durch
• Falsche Reihenfolge (Phasenvertauschung) — Motoren mit vorgegebener Drehrichtung (Pumpen, Aufzüge, Zentrifugalventilatoren) können mechanisch brechen oder überfluten, wenn sie rückwärts laufen
• Spannungsasymmetrie — eine Unsymmetrie von 3–5% in den Spannungen erzeugt eine Unsymmetrie von 15–25% in den Strömen (wegen der niedrigen Impedanz des Motors), was die Wicklung überhitzt

3. Das thermische Relais (Motorüberlast)

Das thermische Relais ist dem Schutz von Elektromotoren vor anhaltenden Überlasten gewidmet. Anders als der MCB ist das thermische Relais einstellbar (Potentiometer) und hat eine Strom-Zeit-Kennlinie, die der thermischen Charakteristik des geschützten Motors näher kommt.

Es arbeitet nach demselben Prinzip wie das Bimetall im MCB, aber für hohe Ströme ausgelegt und mit Feineinstellung. Im Wohnbereich tritt es auf bei:

• Pool- oder Bewässerungspumpen (Motoren 0,5–2,2 kW)
• Motoren für automatische Tore und Garagenautomatisierung
• Industrieventilatoren in Werkstätten oder Gewächshäusern
• Luftkompressoren für den Hausgebrauch

Relais vs. MCB — der wesentliche Unterschied

Der MCB schützt die Leiter und den Stromkreis — er löst aus, wenn der Strom die thermische Belastbarkeit des Kabels überschreitet. Das Schutzrelais schützt das angeschlossene Gerät — es löst aus, wenn die Betriebsparameter des Geräts (Spannung, Phasenausgewogenheit, Temperatur) das normale Betriebsband verlassen.

Ein Motor kann jahrelang mit einem Strom unter der MCB-Grenze laufen, aber mit leicht unsymmetrischer Spannung — und er wird allmählich durchbrennen, ohne dass der MCB ein Problem bemerkt. Das Schutzrelais bemerkt es.

Das numerische/digitale Relais

Moderne Schutzrelais sind eigentlich kleine Mikroprozessoren, die die elektrischen Parameter in Echtzeit messen und konfigurierbare Algorithmen anwenden. Gegenüber den elektromechanischen:

• Digital einstellbare Schwellwerte (kein Potentiometer)
• Speichern die letzten N Auslösungen mit Zeitstempel und Ursache
• RS485/Modbus-Kommunikation mit Automatisierungs- und Home-Automation-Systemen
• Mehrere Funktionen im selben Gehäuse (Spannung + Phasen + Frequenz + Leistung)

Das Multifunktionsrelais — ein Modul, alle Schutzfunktionen

Im Wohnbereich ist die heute vorherrschende Form nicht mehr das Relais mit nur einer Funktion, sondern das multifunktionale Schutz- und Überwachungsrelais (Abb. 0 und Abb. 4): ein Modul von 1–2 TE, das alle oben beschriebenen Funktionen in einem Gehäuse vereint.

Zweck und Rolle in der Installation: Es überwacht laufend die Spannung, den Strom und (bei dreiphasigen Modellen) die Phasenausgewogenheit, vergleicht die Messwerte mit einstellbaren Schwellwerten und steuert bei Überschreitung über einen Ausgangskontakt (typisch bis 40–63 A) die Abschaltung der Last — direkt oder über ein Schütz. Praktisch ersetzt es eine Reihe separater Relais (Spannung + Phasen + thermisch) durch ein einziges Gerät, das:

• misst ständig U, I, P und den Leistungsfaktor — und sie auf der Front-LED anzeigt
• schützt bei Unter-/Überspannung (UVP/OVP), thermischer Überlast (OTP), Phasenausfall und falscher Phasenreihenfolge, Mindest-/Höchstleistung und Leckströmen (mit externem Ringkern: Meldung oder Abschaltung über ein Schütz — ersetzt nicht den nach Art. 4.1.5.2.1 geforderten 30-mA-RCD)
• verzögert die Wiederzuschaltung nach der Rückkehr in die Parameter (es schützt Kompressoren und Pumpen vor vorzeitigem Wiederanlauf)
• speichert die Ereignisse und meldet sie bei Modellen mit USB/Modbus an die Automatisierung

Die Kosten eines numerischen Relais mit Modbus-Kommunikation (50–150 EUR) sind für Häuser mit Photovoltaikanlagen, Notstromaggregaten oder komplexen technischen Installationen gerechtfertigt.

Normative Referenz

In der I7-2011 erscheinen Relais in zwei Rollen. Als Schutzeinrichtungen: Art. 4.3.1.2 führt unter den Einrichtungen zum Schutz gegen Überströme „Überlastschutzrelais (Thermorelais, Leistungsschalter, Überstromschutzrelais, Schmelzsicherungen)” auf. Bei Motoren fordert Art. 5.3.1.7.2 den Schutz gegen unzulässige Erwärmung „für jeden Motor, dessen Nennleistung größer als 0,5 kW ist”, und Art. 5.3.1.7.2.1 präzisiert: „Der Schutz von Drehstrommotoren wird mit einer stromabhängigen, verzögerten Einrichtung realisiert, die alle drei Phasen überwacht und auf höchstens den Nennstrom des Motors eingestellt ist.” Der Schutz bei Spannungsabfall (Art. 5.3.1.7.3) und bei falscher Phasenfolge (Art. 5.3.1.7.6) wird bedingt gefordert — dort, wo ihr Fehlen „einen gefährlichen Zustand, eine Beschädigung der Maschine” hervorrufen kann; bei Aufzügen verweist Art. 7.18.1 auf die technischen Anweisungen des Herstellers. Als Mittel des funktionalen Schaltens erscheint das Relais in Art. 5.3.4.5.3.2 b):

„[…] das funktionale Schalten kann mittels Schaltern, Halbleitergeräten, Schützen, Relais, Steckdosen mit einem Nennstrom von höchstens 16 A erfolgen."— I7-2011, Art. 5.3.4.5.3.2 b)

Bei Motoren heißt das in der Regel: Das Relais steuert die Spule eines Schützes an — das Schema im Kasten oben. Multifunktionsrelais im Verteiler können auch direkt über ihren eigenen Kontakt schalten, aber nur Lasten innerhalb der Gebrauchskategorie dieses Kontakts (die Angabe 40–63 A gilt in der Regel für AC-1, ohmsche Last); Motoren und Kompressoren werden über ein Schütz geschaltet. Die Produktnormen für Schutzrelais stammen aus der Reihe IEC 60255, und Spannungsrelais für Generatoren und Photovoltaikanlagen erfüllen zusätzlich die Anforderungen an den Netzanschluss (EN 50549). Korrigiert am 11. September 2026: Der Normabschnitt behauptete fälschlich, die I7 behandle Relais nicht als Schutzeinrichtungen, und stützte sich auf zwei außerhalb ihres Anwendungsbereichs zitierte Artikel, und der ElectroSchema-Kasten versprach Funktionen, die es in der Anwendung nicht gibt.