Was ist ein Switch-Test? Zweck und Vorteile im Marketing verstehen

Tatsächlicher Ausfall im Feld: “In einem neuen Hotel wurden 500 Wandschalter installiert. Drei Monate später funktionierten zwölf dieser Schalter nicht mehr, da ihre Kontakte miteinander verschweißt waren. Der Lieferant hatte lediglich einen einfachen Durchgangstest durchgeführt, jedoch keinen vollständigen Dauertest des Produkts.” – Projektleiter, ein auf gewerbliche Elektroinstallationen spezialisierter Auftragnehmer.

Neben der einfachen Überprüfung, ob die Kontakte eines Schalters funktionieren oder nicht, muss der Schaltertest bei Produkten wie industriellen bzw. stark beanspruchten Schaltern (z. B. Wandschaltern, Trennschaltern, Hilfskontakten, Druckschaltern) auch die mechanische Lebensdauer, die elektrische Lebensdauer, den Kontaktwiderstand, die Isolationsfestigkeit und den Temperaturanstieg im eingeschalteten Zustand überprüfen. Dieser Leitfaden erläutert die fünf wichtigsten Arten von Schalterprüfungen, welche Geräte zur Durchführung der Prüfungen verwendet werden können (jede Art erfordert eigene Geräte, von einfachen Multimetern bis hin zu vollautomatischen Prüfständen) und wie Sie die richtige Prüfmethode entsprechend Ihren Produkten auswählen.

Dieser Leitfaden behandelt:

• Zu den fünf Arten von Prüfungen, denen Schalter unterzogen werden, gehören: mechanische Prüfung, elektrische Prüfung, Kontaktwiderstandsprüfung, dielektrische Prüfung und Temperaturanstiegsprüfung.
• Der Zweck der einzelnen Prüfungen und die zugrunde liegenden Normen (IEC 60669, IEC 60947‑1)
• Professionelle Messgeräte im Vergleich zu einfachen Messgeräten (Multimeter, Megaohmmeter)
• So wählen Sie einen Schalter-Prüfstand entsprechend Ihrem Produktionsvolumen aus
• Allgemeine Preisklassen und zuverlässige Hersteller
• Häufig gestellte Fragen: von den Grundlagen (Prüfen eines Lichtschalters mit einem Multimeter) bis hin zu fortgeschrittenen Themen (Prüfen von Druckschaltern)

1. Mechanische Dauerprüfung (Betriebszyklen)

Was dabei geprüft wird: Die Fähigkeit des Schalters, wiederholten mechanischen Betätigungen standzuhalten, ohne dabei auszufallen.

So funktioniert es: Bei einer festgelegten Geschwindigkeit (beispielsweise fünfzehn Betätigungen pro Minute) bewegt ein Stellantrieb (elektrisch oder pneumatisch) den Schalterknopf oder betätigt den Hebel. Die Anzahl der Prüfzyklen liegt je nach geltender Norm zwischen zehntausend und hunderttausend Zyklen. Nach der Prüfung muss der Schalter elektrisch funktionsfähig sein und sich schließen und öffnen lassen.

Ausstattung: Ein Prüfstand für mechanische Dauerbelastung (z. B. Prüfstand für Hilfs- und Signalkontakte). Basisversion: Magnetaktuator und Zähler; erweiterte Version: Zubehör (servogesteuert) und Kraftüberwachung.

2. Elektrische Dauerprüfung (Schaltleistung)

Was dabei geprüft wird: Der Schalter ist in der Lage, unter Last elektrischen Strom einzuschalten oder zu unterbrechen, ohne dass es dabei zu übermäßigen Lichtbögen oder Kontaktverschweißungen kommt.

So funktioniert es: Bei diesem Test wird der Schalter mit seinem Nennstrom (z. B. 10 A bei Standard-Wandschaltern) oder dem Dreifachen seines Nennstroms (z. B. bei Motorschaltern) betätigt, wobei der Spannungsabfall an den Kontakten gemessen wird, um sicherzustellen, dass es nach jedem Schaltvorgang nicht zu einer Verschweißung der Kontakte gekommen ist. Die Norm IEC 60669 der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) legt fest, wie oft (in der Regel zwischen 5.000 und 20.000 Mal) ein Schalter diesen Vorgang ausführen muss.

Ausstattung: Eine Widerstands-/Lastbank und eine Steuerung. Der “ATS-Alterungsteststand” mit automatischen Prüfständen kann mehrere Schalter testen. Ist das Produktionsvolumen der Schalter hoch genug, werden mehrere Schalter mithilfe der ATS-Alterungstests vollständig automatisiert getestet.

3. Kontaktwiderstandsprüfung (statisch und dynamisch)

Was dabei geprüft wird: Der Widerstand der geschlossenen Kontakte – ein wichtiger Indikator für den Anpressdruck und die Sauberkeit.

So funktioniert es: Ein Milliohmmeter (oder Mikroohmmeter) funktioniert so, dass Gleichstrom (zwischen 1 A und 10 A) durch einen Schalter geleitet wird, der sich in der geschlossenen Position befindet, und dabei der Spannungsabfall an den Kontakten gemessen wird. Der zulässige Wert des gemessenen Widerstands sollte bei Silberkontakten unter 50 Milliohm und bei Kupferkontakten unter 100 Milliohm liegen. Bei der dynamischen Prüfung wird das Mikroohmmeter verwendet, um den Widerstand während des Schaltzyklus des Schalters zu messen und festzustellen, ob an der Kontaktfläche Kontaktprellen oder unterbrochene Verbindungen vorliegen.

Ausstattung: Ein automatisierter Prüfstand, wie beispielsweise der halbautomatische RCBO-Vollprüfstand mit integrierter Kontaktwiderstandsmessung; oder ein Mikroohmmeter (Handgerät) für den mobilen Einsatz vor Ort.

4. Prüfung der Durchschlagfestigkeit (Hi-Pot) und des Isolationswiderstands

Was dabei geprüft wird: Die Isolierung zwischen spannungsführenden Teilen und berührbaren Oberflächen sowie zwischen offenen Kontakten.

So funktioniert es:

• Isolationswiderstand: Bei den betreffenden Geräten (für Schalter mit einer Nennspannung von ≤ 250 V) muss zwischen den Anschlüssen und Masse sowie bei geöffneten Kontakten eine Spannung von 500 VDC angelegt werden. Ein Wert von > 100 MΩ ist zulässig. Bei Geräten mit höherer Nennspannung gilt > 1000 VDC.
• Durchschlagfestigkeit: 1 Minute lang 1000 V Wechselspannung + 2 × Nennspannung anlegen – kein Überschlag oder Durchschlag.

Ausstattung: Für Feldtests kann ein Megaohmmeter (auch als Isolationsprüfgerät bezeichnet) oder ein spezielles Hochspannungsprüfgerät verwendet werden. Zu den verfügbaren Optionen für die Durchführung von Isolationsprüfungen zählen automatische Prüfsysteme für Lasttrennschalter, die den Prüfvorgang automatisch integrieren.

5. Temperaturanstiegsprüfung

Was dabei geprüft wird: Die Fähigkeit des Schalters, die durch den Stromfluss entstehende Wärme abzuleiten, ohne dabei die Materialgrenzen zu überschreiten.

So funktioniert es: Es wird ein Gehäuse eingesetzt, um die ungünstigsten Installationsbedingungen zu simulieren, und anschließend wird die Schalterlast 1–2 Stunden lang mit dem 1,1-fachen Nennstrom geprüft. Die Temperatur wird sowohl an den Anschlüssen als auch am Gehäuse mithilfe von Thermoelementen gemessen. Der Temperaturanstieg des Schalters darf die Normvorgaben von 45 K (45 °C über der Umgebungstemperatur) nicht überschreiten.

Ausstattung: Ein Datenlogger mit Thermoelementen und einer Konstantstromversorgung; für Fertigungslinien in einer automatisierten Testumgebung: eine Testkammer mit einer SPS-gesteuerten Stromversorgung und automatischer Datenerfassung.

Professionelle Prüfgeräte für Schaltgeräte: Was es zu kaufen gibt

Automatisierte Prüfstände sind ein unverzichtbares Werkzeug für Hersteller, die täglich Tausende von Schaltern produzieren. Mehrere Anbieter wie beispielsweise Benlong Automation bieten verschiedene Arten von automatisierten Prüfständen an, darunter:

• Halbautomatisches Prüfgerät mit einer Prüfstation (für Kontaktwiderstand + Isolation): $8.000 – $20.000
• Drehtisch-Prüfgerät (mechanische Lebensdauer + elektrische Lebensdauer): $25.000 – $60.000
• Inline-Automatisiertes Testsystem (alle 5 Tests, MES-Integration): $80.000 – $200.000

Zu den weltweit führenden Herstellern von Wandschaltern, Druckschaltern, Hilfskontakten und anderen Schaltertypen zählen: Benlong Automation (China), Schleich (Deutschland), Eaton (USA) und HVTest (China). Die meisten dieser Unternehmen bieten maßgeschneiderte Lösungen an, die auf dem von Ihnen verwendeten Schaltertyp basieren.

Die Auswahl der Ausrüstung richtet sich nach den spezifischen Funktionen, die sie erfüllen soll. In diesem Fall würde eine automatische Nietmaschine für Wandschalter/Silberkontaktnieten in der Regel als “Schweiß-/Nietmaschine” bezeichnet werden und führt keine Inline-Prüfung durch. Elektrische Prüfungen werden nachgelagert auf einem anderen Gerät durchgeführt, beispielsweise auf dem Prüfstand für Hilfs- und Signalkontakte.

So wählen Sie das richtige Prüfgerät für Schaltgeräte aus: ein 3-Stufen-Prozess

1. Bestimmen Sie den Typ und den Standard Ihres Schalters: Wandschalter (IEC 60669), industrielle Trennschalter (IEC 60947-3), Druckschalter (oft Sonderanfertigungen), Hilfskontakt (IEC 60947-5-1).
2. Legen Sie Ihr Produktionsvolumen fest: Wenn Sie weniger als 1.000 Einheiten pro Tag produzieren müssen, können Sie entweder eine vollständig manuelle oder eine halbautomatische Tischanlage verwenden. Bei einer Stückzahl von mehr als 1.000 Einheiten pro Tag sollten Sie ein vollautomatisches Inline-Prüfsystem einsetzen, das über ein integriertes Förderband verfügt, das die Massenproduktion aufnimmt und die Produkte nach Typ sortiert.
3. Obligatorische Testsuite: Zu den Mindestanforderungen sollten der Kontaktwiderstand sowie die Isolations- und Kapazitätswerte gehören. Bei Sicherheitsschaltern (Not-Aus-Schaltern) ist zudem eine Bewertung der mechanischen Haltbarkeit vorzunehmen; bei Leistungsschaltgeräten ist der Temperaturanstieg während des Betriebs zu berücksichtigen.

Bitten Sie Ihren Lieferanten nach Möglichkeit um einen Prüfbericht, der auf Ihren tatsächlichen Mustern basiert. Damit werden sowohl Ihr Schalterdesign als auch die Leistungsfähigkeit des verwendeten Prüfgeräts bestätigt.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie prüft man einen Lichtschalter mit einem Multimeter?

Um den Widerstand in Ohm zu prüfen, stellen Sie Ihr Multimeter auf den Widerstandsmessmodus (200 Ω) ein. Bei ausgeschaltetem Schalter sollte “OL” oder „1“ angezeigt werden (entspricht einem unendlichen Widerstand). Wenn Sie den Schalter einschalten, sollte ein Messwert nahe Null (weniger als 0,5 Ω) angezeigt werden. Wenn Sie einen hohen Widerstand (über 10 Ω) messen, sind die Kontakte entweder korrodiert oder weisen Oxidationsspuren auf. Obwohl es sich hierbei um einen Funktionstest handelt, liefert er keine Überprüfung der Isolation oder der Lebensdauer. Zur Überprüfung der vollständigen Funktionsfähigkeit benötigen Sie zusätzliche Geräte, die in den Abschnitten 2–5 oben aufgeführt sind.

Wie testet man einen Druckschalter?

Ein Druckschalter (z. B. für eine Brunnenpumpe oder einen Luftkompressor) wird in zwei Schritten geprüft:

1. Überprüfung des Sollwerts: Sie können mit einer kalibrierten Druckquelle den Druck schrittweise erhöhen, und ab einem bestimmten Punkt wechselt der Schalter seinen Zustand (Durchgangsprüfung mit einem Multimeter).
2. Elektrische Prüfung: Sobald der Druckzyklus 5.000 Mal oder öfter wiederholt wurde, führen Sie diese Prüfung wie oben beschrieben durch und bestimmen Sie zudem erneut den Kontaktwiderstand und den Durchschlagwiderstand gemäß den Abschnitten 3 und 4.

Die Automatisierung der elektrischen und Druckprüfung eines Lasttrennschalters erfolgt in der Regel mithilfe spezieller Prüfstände, die über eine integrierte, automatisierte Lösung verfügen.

Wie kann man einen Lichtschalter prüfen, ohne ihn von der Wand zu entfernen?

Mit einem berührungslosen Spannungsprüfer lässt sich auf einfache Weise eine schnelle Sicherheitsüberprüfung durchführen, um sicherzustellen, dass der Strom abgeschaltet ist. Führen Sie dazu einen einfachen Funktionstest des Schalters durch, indem Sie ihn bei angeschlossener Lampe ein- und ausschalten; wenn die Lampe leuchtet, funktioniert der Schalter wahrscheinlich einwandfrei.

Beachten Sie, dass ein hoher Kontaktwiderstand dazu führen kann, dass sich der Schalter überhitzt, ohne dass dabei Anzeichen einer Beschädigung sichtbar werden. Um einen hohen Kontaktwiderstand ordnungsgemäß zu prüfen, müssen Sie den Schalter aus dem Gerät ausbauen und die Kontakte wie oben beschrieben mit einem Multimeter auf Durchgang prüfen oder ein einfaches Schalterprüfgerät verwenden (erhältlich bei einigen Elektrogroßhändlern).

Was ist der Unterschied zwischen einem manuellen und einem automatisierten Schaltprüfstand?

Ein Bediener muss den Schalter manuell einstellen, eine Taste drücken, um einen einzelnen Test (beispielsweise den Kontaktwiderstand) zu starten, das Ergebnis ablesen und anschließend den Schalter umlegen. Dieser Vorgang ist zeitaufwendig und sehr fehleranfällig. Ein automatisiertes Schalterprüfsystem mit SPS, Stellantrieben und Sensoren kann automatisch (auch mehrere gleichzeitig) Schalter laden und prüfen, nach „bestanden“ und „nicht bestanden“ sortieren sowie Daten für Sie aufzeichnen (ähnlich wie die Geräte, die für ATS-Alterungstests oder die umfassende Prüfung von RCBO verwendet werden). Der Einsatz automatisierter Prüfstände erhöht den Durchsatz um das 5- bis 10-Fache und schließt menschliche Fehler vollständig aus.

Welche internationale Norm gilt für die Prüfung von Wandschaltern?

IEC 60669‑1 Im Allgemeinen gilt als beliebtester Standard für Schalter derjenige, der in der Norm IEC 60669-1 für ortsfeste elektrische Anlagen (Schalter für den Haushalt und ähnliche Zwecke) enthalten ist. Die Norm enthält Definitionen zur mechanischen Lebensdauer (je nach Schaltertyp zwischen 10.000 und 40.000 Schaltzyklen), zur elektrischen Lebensdauer (zwischen 1.000 und 10.000 Schaltzyklen bei Nennstrom), zum Temperaturanstieg (≤ 45 K) sowie zu Isolationsprüfungen. Wenn Sie nach der entsprechenden Norm für den industriellen Bereich suchen, sollten Sie die Normen IEC 60947-1 und IEC 60947-3 heranziehen. Klären Sie jedoch wie immer die aktuell gültige Norm mit Ihrem Kunden oder der zuständigen Aufsichtsbehörde ab.

Für eine vollständige Prüfung eines Schalters sind fünf Arten von Prüfprogrammen erforderlich: mechanische Dauerfestigkeit, elektrische Dauerfestigkeit, Kontaktwiderstand, dielektrische Festigkeit/Isolationsfestigkeit und Temperaturanstieg.

Außendiensttechniker verwenden im Rahmen einer Go/No-Go-Prüfung in der Regel ein Multimeter oder einen Isolationsprüfer; diese Geräte zeigen an, ob ein Schalter die Prüfung besteht oder nicht.

Hersteller oder andere Anwender, die ein hohes Maß an Zuverlässigkeit benötigen, setzen automatisierte Prüfstände (z. B. Prüfstände für Hilfs- und Signalkontakte oder automatische Prüflinien für Lasttrennschalter) ein, um Schalter zu prüfen und sicherzustellen, dass diese den Produktqualitätsstandards entsprechen, die IEC-Anforderungen erfüllen und Rückverfolgbarkeitsinformationen liefern.

Um festzustellen, welche Art von Prüfgeräte Bevor Sie die für Ihre Anwendung benötigten Schalter kaufen, sollten Sie zunächst den Schaltertyp, die Schaltleistung und die Normen festlegen, denen Ihre Schalter entsprechen müssen. Sobald Sie diese Informationen haben, können Sie sich an verschiedene Lieferanten wenden und Muster anfordern. Schaltertests mit Ihren Schaltern durchgeführt werden. Die Preise für professionelle Prüfstände reichen von $8.000 für einen standardmäßigen Ein-Stationen-Prüfstand bis zu $200.000 für ein vollautomatisches Inline-Prüfsystem.

Durch die Investition in die richtigen Prüfgeräte für Schalter können Sie die Ausfallhäufigkeit von Schaltern im Einsatz reduzieren, den Ruf Ihrer Marke schützen und durch geringere Gewährleistungsansprüche innerhalb von 12 bis 18 Monaten eine Kapitalrendite (ROI) erzielen.