Elektrische Sicherung

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Elektrische Sicherungen sind dazu gedacht, einen Stromkreis bei zu hoher Stromstärke zu unterbrechen. Dadurch wird die Spannungsquelle vor Überlastung geschützt. Weiterhin sollen sie u.a. verhindern, dass durch einen Kurzschluss im Verbraucher (z.B. eine Glühlampe) durch die hohe Stromstärke die Leitungen zwischen Verbraucher und Stromquelle überlastet werden, und die dadurch entstehende Wärme einen Brand auslöst.

Inhaltsverzeichnis

1 Bauformen

1.1 Schraubsicherungen
1.2 Sicherungsautomaten
1.3 NH-Sicherungen
1.4 Hochspannungssicherung (HH-Sicherung)
1.5 Feinsicherungen
1.6 Flachstecksicherung

2 Sicherheit

3 Siehe auch

4 Weblinks

Bauformen

Schraubsicherungen

thumb|right|Schraubsicherung mit Gehäuse Schraubsicherungen (auch Sicherungspatronen) bestehen aus einem zylinderähnlichen Keramikkörper. Sie werden in zwei verschiedenen Bauformen hergestellt. Es gibt das D-System (Diazed) und das DO-System (Neozed). Neozed-Sicherungen sind kleiner und erwärmen sich weniger, haben also eine kleinere Verlustleistung, als Diazed-Sicherungen.

Die Metallkontakte an den beiden Enden der Sicherung sind durch einen in Quarzsand eingebetteten Draht verbunden, der bei einer deutlichen Überschreitung der Nennstromstärke der Sicherung durchschmilzt. In diesem Fall wird die Sicherung unbrauchbar und muss durch eine neue ersetzt werden.

Als Faustregel gilt: Bei 5-facher Überschreitung des Nennstromes reagiert die Sicherung innerhalb von 5 Sekunden, bei 10-facher Überschreitung beträgt die Reaktionszeit 0,2 Sekunden.

An einem Ende der Schraubsicherung befindet sich ein farbiges Plättchen ( "Kennmelder", "Unterbrechungsmelder", in der Skizze "[KM]" ), das bei einem Ansprechen der Sicherung abfällt. Durch das Glasfenster der Schraubkappe kann man so erkennen, dass die Sicherung "durchgebrannt" ist und ausgewechselt werden muss.

Schraubsicherungen besitzen an ihrem schmalen Ende unterschiedliche Durchmesser, je höher die Nennstromstärke ist, desto größer ist der Durchmesser. Im Gehäuse für die Sicherung befindet sich ein Paßeinsatz ( in der Skizze: "PE" ), der verhindert, dass zu starke Sicherungen eingesetzt werden.

Kennmelder der Sicherung und Passeinsatz oder Passschraube im Gehäuse sind abhängig von der Nennstromstärke farblich gekennzeichnet:

2 A

4 A

6 A

10 A

13 A

16 A

20 A

25 A

35 A

50 A

63 A

80 A

100 A

rosa

braun

grün

rot

schwarz

grau

blau

gelb

schwarz

weiß

kupfer

silber

rot

Einsatzgebiet: Schraubsicherungen werden in der Regel in einer Wohnung eingesetzt, um die Stromkreise einzelner Zimmer und besonders leistungsintensiver Verbraucher (Elektroherd, Waschmaschine) abzusichern.

Sicherungsautomaten

thumb|Sicherungsautomat Sicherungsautomaten (Fachbegriff: LS-Schalter, Leitungsschutzschalter) haben mittlerweile Schraubsicherungen im Haushalt weitgehend abgelöst. Sie bestehen aus einem Kunststoff-Gehäuse mit einem Kippschalter, intern wird der Stromfluss mit 2 Mechanismen unterbrochen:

ein Bimetall-Mechanismus dient zur Auslösung bei Überstrom. Fließt über einen längeren Zeitraum zuviel Strom über den Automaten, erwärmt sich das Bimetall und verbiegt sich, was zu einer Unterbrechung des Stromkreises nach einigen Sekunden führt.
durch einen Elektromagneten wird der Stromkreis bei extremer Überschreitung der Nennstromstärke (z.B. Kurzschluß) nach Sekundenbruchteilen unterbrochen. Man kann sich das wie ein Relais vorstellen, welches ab einer bestimmten Stromstärke anzieht und den Stromkreis unterbricht.

Man unterscheidet Sicherungsautomaten neben dem Nennstrom auch nach der Auslöse-Charakteristik:

Charakteristik:	Z	B (früher L)	C	D	K
Vielfacher des Nennstromes für Kurzschlußauslösung:	2-3	3-5	5-10	<32A 12-16	8-15
				>32A 10-13

Im Haushalt sind meistens "B"-Automaten im Einsatz. Für Maschinen und Motoren werden wegen des hohen Einschaltstromes meist "C"-Automaten verwendet.

Ein "B16A"-Automat löst also im Kurzschlussfall bei einem Strom von ca. 3 · 16 A (= 48 A) bis 5 · 16 A (= 80 A) aus.

Durch den Kippschalter kann der Stromkreis – nachdem die Störung beseitigt wurde – problemlos wiederhergestellt werden.

Der Sicherungsautomat löst bei Überstrom oder Kurzschluß auch dann aus, wenn der Schalthebel in der Ein-Stellung festgehalten wird (Freiauslösung).

NH-Sicherungen

Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungen sind auch unter den Namen Messersicherung, Schwertsicherung, NH-Trenner und Panzersicherung bekannt. Es handelt sich dabei um Schmelzsicherungen, die sich jedoch in der Form von den Schraubsicherungen unterscheiden. Sie bestehen aus einem quaderförmigen Keramikkörper mit Metallkontakten an beiden Enden.

Einsatzgebiet: NH-Sicherungen werden in der Regel für den Anschluss eines Hauses am Stromnetz bzw. in elektrischen Energieverteileranlagen, so genannte Schaltgerätekombinationen nach EN 60 439, verwendet.

NH-Sicherungen können als einzelne Sicherungen gesetzt werden, dann ist ein Sicherungshalter zum Einsetzen, bzw. zum Ziehen notwendig. Es können aber auch drei Sicherungen in einem Kasten montiert werden, wobei dann der Deckel als Sicherungshalter dient und alle Sicherungen zugleich eingesetzt oder gezogen werden.

Warnung: NH-Sicherungen dürfen nur von Fachpersonen mit geeignetem Werkzeug und notwendiger Schutzausrüstung (in der Regel Helm mit Gesichtsschutz und isolierende Handschuhe) ausgetauscht werden, da beim Ziehen dieses Sicherungstyps eine hohe Gefahr des Zündens eines Lichtbogens besteht! Dadurch kann sehr heißes, flüssiges Metall durch den Raum verspritzt werden, was schwere bis tödliche Verletzungen zur Folge haben kann! Bei Verwendung von Sicherungshaltern vermindert sich das Risiko.

Hochspannungssicherung (HH-Sicherung)

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Hochspannungssicherung für 20KV

Bild: ältere Hochspannungssicherung für 20 KV-Netze.

Hochspannungssicherungen sind selbstständig schaltende Schutzgeräte im Spannungsbereich bis 36 kV. Sie werden in Netzen der Energieversorgung und -Verteilung verwendet, um die Auswirkungen von Überströmen (Kurzschlüssen) zu begrenzen. Die häufigste Anwendung findet sie in Transformatorstromkreisen, weitere Verwendungen sind in Motorstromkreisen und Kondensatorbänken.

Kommt es zu einem Kurzschluss, schmilzt der (oder die) im Innern der Sicherung befindliche(n) Schmelzleiter und unterbricht dadurch den Fehlerstrom. Meist sind die Sicherungen mit einem Anzeigesystem, dem Schlagstift ausgerüstet. Dieser Schlagstift wirkt auf eine Auslösemechanik in einem ggf. vorhandenen Lastschalter, welcher dann den fehlerhaften Stromkreis 3polig abschaltet.

"HH" kommt von Hochspannungs-Hochleistungs... was heißen soll, dass diese Sicherungen Ströme von mehreren kA abschalten können, da sie strombegrenzend wirken. Manche Hersteller haben ihre Sicherungen bis 63 kA geprüft. In Wirklichkeit wären noch höhere Ströme möglich, gäbe aber keinen Sinn, da sie in der Praxis nicht anzutreffen sind.

Ein typisches Typenspektrum ist:

3 - 7,2 kV mit Nennströmen bis 500A;
6 - 12 kV mit Nennströmen bis 355 A;
10 - 24 kV mit Nennströmen bis 200 A sowie
20 - 36 kV mit Nennströmen bis 100 A.

Die Abmessungen sind in DIN 43625 festgelegt, deshalb wird weltweit auch von den "DIN-Fuse" gesprochen. IEC 60282-1 bzw. die deutsche Übersetzung VDE 0670 Teil 4 sind die relevanten Normen, in denen die elektrischen Parameter und die Typenprüfung beschrieben sind.

Feinsicherungen

thumb|70px|eine Feinsicherung Feinsicherungen sind Schmelzsicherungen; sie bestehen aus einem kleinen Glasrohr mit Metallkontakten an beiden Enden, zwischen denen sich ein Schmelzdraht befindet. Dieser Schmelzdraht kann entweder frei liegen oder in Porzellanstaub isoliert eingebettet sein. Sie werden oft auch als Flimmrohrsicherungen oder Glasrohrsicherungen bezeichnet.

Einsatzgebiet: Geräteschutz und Kfz-Elektrik.

Auf den Metallkontakten ist neben der Nennstromstärke und der maximalen Spannung auch eingeprägt, wie schnell die Sicherung auf Überstrom reagiert:

Prägung:	FF	F	M	T	TT
Bedeutung:	sehr flink	flink	mittelträge	träge	sehr träge

Es gibt diese Sicherungen in verschiedenen Längen und Durchmessern. Die häufigsten in Europa sind 20 mm lang bei 5 mm Durchmesser, in USA üblicherweise 1¹/₄" ( $\approx$ 32 mm) lang mit ¹/₄" (6,35 mm) Durchmesser und in Großbritannien 1" (25,4 mm) lang.

Flachstecksicherung

Die Flachstecksicherung wird hauptsächlich in aktuellen Personenkraftwagen und Motorrädern verwendet.

Sicherheit

Manchmal wird versucht, eine durchgebrannte Schmelzsicherung mangels verfügbarem Ersatz oder zur Kosteneinsparung zu flicken, indem der geschmolzene Draht durch einen anderen Leiter ersetzt wird. Dabei kann es passieren, daß das verwendete Material zu große Ströme toleriert, was zu Leitungsbränden führen kann. Das Flicken von Sicherungen ist also lebensgefährlich.

Siehe auch

Selektivität (Sicherung), Kennmelder, Selektiver Leitungsschutzschalter

Weblinks

Gemeinsame Seite der deutschen Hersteller von Sicherungen

Kategorie:Elektrische Bauelemente