Schalter & Relais

Du schaltest jeden Tag dutzende Male Strom: Lichtschalter, Klingel, die Tasten an der Tastatur. Ein Schalter macht dabei immer dasselbe: Er unterbricht den Stromkreis oder schließt ihn. Klingt simpel, aber dahinter steckt eine ganze Familie von Bauteilen, und mit dem Relais gibt es sogar einen Schalter, der von Strom bedient wird statt von deinem Finger.

Taster oder Schalter?

Ein Schalter bleibt in seiner Stellung, bis du ihn wieder umlegst: Das Licht bleibt an, bis du es ausschaltest. Ein Taster dagegen springt von selbst zurück, sobald du loslässt: Die Klingel klingelt nur, solange du drückst. Beide gibt es als Schließer, die beim Betätigen den Kreis schließen, und als Öffner, die ihn beim Betätigen unterbrechen. Welche Sorte man braucht, hängt ganz von der Aufgabe ab.

Die Wechselschaltung im Flur

Im Flur kannst du das Licht unten einschalten und oben wieder ausschalten. Das schaffen zwei Wechselschalter: Jeder leitet den Strom wahlweise auf eine von zwei Leitungen weiter. Nur wenn beide Schalter auf dieselbe Verbindungsleitung zeigen, ist der Kreis geschlossen und die Lampe leuchtet. Jedes Umlegen eines der beiden Schalter kippt den Zustand der Lampe: Aus wird an, an wird aus. Zwei Schalter mit je zwei Stellungen ergeben vier Kombinationen, zwei davon lassen die Lampe leuchten.

Das Relais: ein Elektromagnet schaltet

Ein Relais ist ein Schalter, den ein Elektromagnet bedient. Fließt ein kleiner Steuerstrom durch die Spule, wird sie magnetisch und zieht einen federnden Metallhebel an, den Anker. Der Anker drückt dabei einen Kontakt zu, und ein zweiter, völlig getrennter Stromkreis schließt sich. Hört der Steuerstrom auf, zieht die Feder den Kontakt wieder auf. Wie groß der Steuerstrom ausfällt, bestimmt der Widerstand der Spule: Strom ist Spannung geteilt durch Widerstand. An der Spule liegen meist nur 5 bis 24 Volt und wenige Hundertstel Ampere an, damit bleibt die Steuerseite unter einem Watt, denn Leistung ist Spannung mal Strom. So kann ein winziger Strom aus einer Elektronik einen großen Strom für Motor, Heizung oder Scheinwerfer schalten, ohne dass sich die beiden Kreise berühren.

Wo Relais überall stecken

Im Auto schalten Relais Anlasser, Hupe und Scheinwerfer, und das vertraute Klicken des Blinkers kam früher direkt von einem Relais. In der Heizung schaltet ein Relais den Brenner, in der Waschmaschine die Heizstäbe. Der große Vorteil ist die Trennung: Die empfindliche Steuerelektronik arbeitet mit kleiner, ungefährlicher Spannung, während der Lastkreis mit 230 V davon sauber getrennt bleibt. Die ersten automatischen Telefonvermittlungen und sogar frühe Computer wie Konrad Zuses Z3 von 1941 bauten komplett auf Relais.