Sicherungen und Zubehör

Sicherungen schützen Schaltkreise vor Überstrombedingungen. Eine Sicherung ist ein Widerstand mit geringem Widerstandswert. Falls der Schaltkreis, mit dem die Sicherung verknüpft ist, einen zu hohen Strom empfängt, brennt die Sicherung durch und unterbricht somit den Schaltkreis. Sicherungen sind sehr preiswerte Komponenten und sind speziell darauf ausgelegt, bei Abruf ihrer Schutzfunktionen zerstört zu werden.

 

Wie funktioniert eine Sicherung?

 

Die meisten Sicherungen verfügen über einen dünnen Metallfaden, der als Widerstand agiert. Registriert die Sicherung einen Strom, der ihre angegebene Stromstärke übersteigt, erhitzt sich ihr Metalldraht und schmilzt, sodass ein Luftspalt zwischen den Kontakten der Sicherung entsteht. Somit wird der Schaltkreis unterbrochen und Schutz vor gefährlichen elektrischen Bedingungen gewährleistet.

 

Welche Merkmale weisen Sicherungen auf?

 

Sicherungen weisen die unterschiedlichsten Merkmale auf, anhand derer zu erkennen ist, für welche Anwendungen sie sich eignen. Zu diesen Merkmalen zählt unter anderem die Stromhöhe, welche die Sicherungen – ohne auszulösen – verarbeiten können sowie die Geschwindigkeit, mit der sie auslösen, und mehr.

Die Stromhöhe ist in aller Regel auf der Sicherung mit dem Kürzel In oder IN angegeben. Sie gibt Aufschluss darüber, für welchen Strom die Sicherung ausgelegt ist ohne durchzubrennen. Eine 20A-Sicherung kann zum Beispiel einen Strom von bis zu 20A sicher passieren lassen. Übersteigt der Strom diesen Wert jedoch, würde die Sicherung durchbrennen.

Die Geschwindigkeit einer Sicherung gibt an, wie schnell der Draht der Sicherung schmilzt, wenn ein Überstrom fließt. Diese Geschwindigkeit hängt davon ab, aus welchem Metall der Draht der Sicherung gefertigt ist und wieviel Strom letztendlich durch die Sicherung fließt.

Sicherungen können bewusst schnell, langsam oder mit einer Zeitverzögerung durchbrennen. Dabei verfügt jede dieser Sicherungen über ihren jeweils ganz bestimmten Zweck und Anwendungsbereich. Bei Geräten mit sehr sensibler Elektronik werden zum Beispiel in aller Regel schnell auslösende Sicherungen zur schnellstmöglichen Verhinderung von Überstrombedingungen eingesetzt, um dem jeweiligen Gerät ein höheres Maß an Schutz zu bieten.

Der I2t-Wert gibt an, wieviel Energie frei wird, wenn die Sicherung durchbrennt. Diese Angabe findet sich allgemein immer in der seitens des Herstellers mitgelieferten Dokumentation der Sicherung. Jedes Mal, wenn eine Sicherung durchbrennt, werden Hitzeschäden und magnetische Kräfte erzeugt – und dieser Wert beschreibt diese Phänomene.

Der Betrieb einer Sicherung hängt von der Temperatur ab, bei der sie in den Schaltkreis integriert und betrieben wird. Das sogenannte Temperatur-Derating beschreibt die Auswirkungen verschiedener Temperaturen auf den Betrieb von Sicherungen. Geringere Temperaturen erlauben allgemein einen höheren Stromfluss, bei höheren Temperaturen hingegen können die Sicherungen weniger Strom verarbeiten.

 

Das Ausschaltvermögen einer Sicherung gibt die höchste Stromstärke an, bei der die jeweilige Sicherung sicher auslösen kann. Für Hochspannungsanwendungen benötigen Sicherungen ein höheres Ausschaltvermögen.

Die Nennspannung beschreibt die höchste Spannung, die eine Sicherung sicher verarbeiten kann. Ist die Spannung eines offenen Schaltkreises höher als diese Nennspannung, besteht die Gefahr von Lichtbogenbildung und ähnlichen Phänomenen, die die Sicherheit beeinträchtigen können.

Der Spannungsabfall ist vor allem für Niederspannungsanwendungen von Bedeutung. Der Widerstand einer Sicherung kann sich ändern, wenn sich diese bei Betrieb erhitzt. Eine Sicherung kann in dieser Hinsicht einen stabilen Status annehmen, bei manchen Anwendungen sind der Spannungsabfall und die Informationen des Herstellers jedoch besonders zu berücksichtigen.

 

Wofür werden Sicherungen verwendet?

 

Sicherungen zählen dank des hohen Maßes an Sicherheit, das sie bieten, zu den am weitesten verbreiteten elektrischen Komponenten der Welt. Sie schützen die jeweiligen Geräte, in die sie integriert sind, vor Überstrombedingungen und bieten auch den Anwendern wichtige Sicherheitsfunktionen. Sie werden oftmals in Schaltkreisen eingesetzt, bei denen ein Schutzschalter zu kostspielig oder zu aufwändig wäre, da Sicherungen sehr kostengünstig sind und mühelos ausgetauscht werden können. Dabei finden sie sowohl in Schaltkreisen mit sehr geringer Spannung als auch bei Anwendungen mit außergewöhnlich hohen Spannungen Verwendung – mitunter auch in Elektrizitätswerken.

 

Welche Arten von Sicherungen gibt es?

 

Nicht zuletzt dadurch, dass Sicherungen in so vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, sind sie heutzutage in vielen verschiedenen Ausführungen erhältlich. Vor allem in der Automobilbranche werden Sicherungen ausgesprochen häufig verwendet. So gibt es sie als Glasrohrsicherung, Flachsicherung und so weiter. Sie sind für gewöhnlich so konstruiert, dass sie mühelos ersetzt werden können, wenn sie durchgebrannt sind, und befinden sich in aller Regel an einer gut zugänglichen Stelle.

Haushaltssicherungen wurden weitestgehend von Schutzschaltern ersetzt. Die meisten Sicherungen verfügen jedoch über eine schraubbare Buchse – ähnlich wie Glühbirnen – und ein Sichtfenster, mit dessen Hilfe der Zustand des Schutz bietenden Sicherungsmaterials mühelos überprüft werden kann.

Hochspannungssicherungen findet man in sehr großen industriellen Anlagen und Stromversorgungssystemen. Sicherungen dieser Art verfügen manchmal über spezielle Designs, die Technikern den schnellen Austausch durchgebrannter Teile ermöglichen.

 

Welche Materialien werden in einer Sicherung verwendet?

 

Sicherungen werden in aller Regel aus Kupfer, Silber, Zink oder Aluminium gefertigt. Legierungen können ebenso verwendet werden, um der Sicherung bestimmte Eigenschaften zu verleihen.

Was versteht man unter den charakteristischen Kenngrößen einer Sicherung?

 

Die oben genauer beschriebenen charakteristischen Kenngrößen einer Sicherung werden in aller Regel auf der Sicherung selbst oder in der seitens des Herstellers mitgelieferten Literatur aufgeführt. Hierzu zählen:

 

• Nennstrom
• Auslösecharakteristik
• I2t
• Ausschaltvermögen
• Nennspannung
• Spannungsabfall
• Temperatur-Derating

 

Was sind Sicherungshalter?

 

Sicherungshalter bieten die Hardware für die Installation der Sicherung. Sie sind in der Regel so aufgebaut, dass nur die jeweils richtige Sicherung in den Halter eingesteckt werden kann. Dabei verhindert eine Lasche oder ähnliches unbeabsichtigten fehlerhaften Gebrauch.

Was sind Sicherungs-Aufsteckgriffe?

 

Sicherungs-Aufsteckgriffe sind simple Geräte, mit deren Hilfe Sicherungen mühelos installiert und entfernt werden können. Dabei sind sie jeweils auf eine bestimmte Sicherung ausgelegt: Flachsicherungen, Schraubsicherungen usw.

Wie kann ich eine Sicherung prüfen?

 

Die meisten Sicherungen verfügen über eine Art Schauglas, durch das mühelos von außen erkannt werden kann, ob die Sicherung bereits geschmolzen ist. Alternativ kann mit einem Voltmeter geprüft werden, ob die Sicherung einen Stromfluss erlaubt oder nicht.

 

Was sind Schutzschalter?

 

Ein Schutzschalter bietet einem Schaltkreis denselben Schutz wie eine Sicherung, kann nach dem Auslösen jedoch wieder zurückgesetzt werden. Seine Funktion entspricht der einer Sicherung, d. h.: Schaltkreise vor Überstrombedingungen zu schützen.

 

Woher kommen Schutzschalter?

 

Schutzschalter wurden das allererste Mal in den 1920er-Jahren entwickelt. Als der Bedarf nach besserem Schutz für Schaltkreise aufgrund leistungsstärkerer und technologisch komplexerer Stromnetze mehr und mehr zunahm, musste die Entwicklung von Schutzschaltern Schritt halten.

 

Wie funktioniert ein Schutzschalter?

 

Schutzschalter gibt es in vielen verschiedenen Ausführungen, wovon allesamt ein wenig anders funktionieren. Sie erkennen jedoch alle gleichermaßen einen Überstrom und lösen einen gewissen Mechanismus aus um den Schaltkreis zu unterbrechen. Das Design eines Schutzschalters hängt letztlich von der Höhe der Spannung ab, mit der er arbeiten soll.

Die Kontakte eines Schutzschalters öffnen bei einer fehlerhaften Bedingung. Dies erfolgt in aller Regel über komprimierte Federn oder über Druckluft. Bei sehr großen Schutzschaltern wird oftmals ein Elektromagnet für diesen mechanischen Vorgang verwendet. Dabei kommen ebenso besondere Komponenten zum Einsatz, die eventuelle Lichtbögen bei der Öffnung des Schaltkreises unterdrücken sollen.

 

Wofür werden Schutzschalter verwendet?

 

Schutzschalter sind Sicherheitsgeräte und kommen in vielen verschiedenen Anwendungen zum Einsatz. Man findet sie nahezu überall – angefangen bei kleinen elektronischen Geräten über Haushaltssteckdosen bis hin zu Umspannwerken und weiter. Dabei können sie zum Einen in einer Art Schaltkasten zusammengefasst werden, wie es in den meisten Haushalten der Fall ist, zum Anderen aber auch groß genug sein, um eine erhebliche Menge an Raum in einer Industrieanlage einzunehmen. Ihr größter Vorteil besteht darin, dass sie wiederverwendbar sind und so gut wie ohne Verzögerung auf eine Störung reagieren können. Somit eignen sie sich hervorragend für Anwendungen wie die Fehlerstromschutzschalter in den meisten Haushalten.

 

Welche Arten von Schutzschaltern gibt es?

 

Schutzschalter sind in zahlreichen unterschiedlichen Designs erhältlich, wobei die meisten davon speziell auf eine bestimmte Anwendung ausgelegt sind.

 

Magnetische Schutzschalter

 

Ein magnetischer Schutzschalter verwendet eine elektromagnetische Komponente. Diese Komponente zieht die Kontakte des Geräts bei einem Überstrom auseinander. Schutzschalter dieser Art sind sehr komplex und beinhalten manchmal Öle und hydraulische Elemente für mehr Kontrolle über die Funktion.

 

Thermisch-magnetische Schutzschalter

 

Thermisch-magnetische Schutzschalter sind sehr schnell auslösende Geräte, die mit Hilfe eines Elektromagneten und bimetallischen Fäden auf verschiedenste Überstrombedingungen reagieren können. Dabei kann der Elektromagnet unmittelbar auf einen kurzfristigen Anstieg des Stroms reagieren, während die Fäden vor allen Dingen auf längerfristige Überstrombedingungen achten.

 

Mehrfachschutzschalter

 

Diese Geräte findet man sehr häufig an Schutzschaltfeldern. Dabei führen sie mehrere verschiedene Leiter in einem Schutzschalter zusammen, sodass der Schalter auslösen kann, wenn an einem dieser Leiter ein Überstrom anliegt. Erkannt werden können sie in aller Regel daran, dass mehrere Schalter in einem Gerät zusammengeführt werden.

 

Niederspannung-Schutzschalter

 

Unter Niederspannung versteht man alles unterhalb von 1.000 V AC. Niederspannung-Schutzschalter sind sehr weit verbreitet und so findet man sie nahezu überall – von Autos bis hin zu Haushaltsschaltungen. Diese Geräte sind in vielen verschiedenen Designs erhältlich: Oftmals werden mehrere Schutzschalter in einer Tafel zusammengefasst, sodass mehrere verschiedene Schaltkreise von einem Punkt aus gesteuert werden können.

 

Mittelspannung-Schutzschalter

 

Spannungen zwischen 1.000 V AC und 72 kV fallen unter den Begriff Mittelspannung. Zu den Schutzschaltern für Anwendungen dieser Art zählen Vakuum-Schutzschalter, Schutzschalter mit Luftspalt und mit Öl gefüllte Schutzschalter. In manchen Schutzschaltern dieser Art werden Lichtbögen auch mit Hilfe von Hexaflourid-Gas gelöscht. Eingesetzt werden diese Geräte vor allen Dingen in industriellen Anlagen und Umspannwerken.

 

Hochspannung-Schutzschalter

 

Als Hochspannung bezeichnet man alles über 72 kV. Schutzschalter für Hochspannungsanwendungen sind sehr große Geräte und verwenden oftmals Luft, Gas oder andere Technologien um die beim Unterbrechen des Schaltkreises entstehenden Funken zu löschen. Schutzschalter dieser Art werden sehr häufig in Energieverteilernetzen eingesetzt.

 

Trennschalter

 

Ein Trennschalter ist ein relativ neues Gerät, das die Wartungsarbeiten, die mit manchen älteren Designs verknüpft waren, eliminiert. Bei diesen Schaltern befindet sich die gesamte Hardware zur Unterbrechung von Schaltkreisen in der sogenannten Trennkammer. Somit ist zur Unterbrechung kein zweites, separates Gerät erforderlich. Diese Schalter sind oftmals mit sehr fortschrittlicher Technologie – zum Beispiel mit Glasfaser – ausgestattet.

 

Wie unterscheiden sich Sicherungen von Schutzschaltern?

 

Sicherungen sind sehr simple Geräte, die ihren einmaligen Gebrauch nicht überleben. Schutzschalter hingegen können zurückgesetzt und ohne Einschränkungen seitens des Herstellers wieder- und wiederverwendet werden.

 

Was sind Buchsen?

 

Eine Buchse ist eine Art elektrischer Stecker, der für die Verbindung zweier elektrischer Schaltkreise sorgen soll. Sie ist in aller Regel so konstruiert, dass sie lediglich einen bestimmten Steckverbinder aufnehmen kann. So sind zum Beispiel das Gewinde und die Größe einer herkömmlichen Fassung von Haushaltslampen mit nur einer bestimmten Glühbirne kompatibel.

 

Manchmal sind Buchsen mit Sicherheitsvorrichtungen ausgestattet: So verfügen herkömmliche Haushaltssteckdosen in Bereichen, in denen ein fehlerhafter Anschluss besonders gefährlich sein könnte (z.B. im Badezimmer), oftmals über eine Schutzvorrichtung vor einem Erdschluss.

 

Buchsen für ein und dasselbe Gerät können von Land zu Land variieren, da auch die Netzspannung von Land zu Land unterschiedlich ausfallen kann. Die Konstruktion von Buchsen verhindert, dass ein falsches Gerät bzw. ein Gerät, das mehr oder weniger Spannung erfordert, in eine ungeeignete Buchse eingesteckt wird.

 

Manche Buchsen verfügen zudem über Sperrmechanismen, die verhindern, dass die Verbindung zweier Schaltkreise unbeabsichtigterweise unterbrochen wird.

 

Was ist Zubehör für Elektroinstallationen?

 

Zubehör für Elektroinstallationen umfasst Buchsen, Montageplatten, Abzweigdosen und weitere Hardware, die für die Installation vieler verschiedener elektrischer Schaltkreise benötigt wird.

 

Manchmal ist dieses Zubehör in Sets zusammengefasst, sodass Ingenieuren und Entwicklern die für die Installation bestimmter Schaltkreise erforderlichen Teile einfacher zur Verfügung stehen. All diese Zubehörartikel müssen selbstverständlich für die jeweils vorgesehenen Betriebsbedingungen ausgeschrieben sein und Bauordnungen entsprechen, um zugelassen zu werden. Zubehör für Elektroinstallationen umfasst darüber hinaus auch Tester und weitere Sicherheitsgeräte.