Eine Nähmaschine, AC/DC und ein Sicherungsautomat

Die Baureihe S 200 M UC – AC und DC flexibel im Griff © ABB

Was hat AC/DC mit unserem Sicherungsautomaten S 200 M UC gemeinsam?

Seit April ist die World Tour „Rock or bust“ der Rockband AC/CD gestartet. Ab dem 8. Mai kann man ihre Konzerte auch in diversen deutschen Städten besuchen. Die Namen ihrer Alben spielen immer wieder auf den Bereich der Elektrotechnik an (u.a. „High Voltage“, „Powerage“, „Flick of the Switch“). Und jeder AC/DC Fan kennt außerdem die Geschichte wie die Band ihren Namen bekam: Die Brüder Angus und Malcolm sahen die Buchstaben „AC/DC“ auf der Rückseite einer Nähmaschine und fanden ihn passend für einen Bandnamen. AC/DC ist die englische Abkürzung für Wechselstrom/Gleichstrom.

Doch nicht nur die AC/DC-Bandmitglieder gelten als Pioniere des Hard Rock. Schon weit vor ihnen gab es um 1890 drei Pioniere der Elektrotechnik: Nicola Tesla, George Westinghouse und Thomas Alva Edison. Diese stritten sich darüber, was besser ist: Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC)?

Tesla und Westinghouse favorisierten damals beide den Wechselstrom, während Edison, der Erfinder der Glühlampe, den Einsatz von Gleichstrom befürwortete. Als „Stromkrieg“ sind diese Streitgespräche in die Geschichte der Energieversorgung eingegangen. Ende des 19. Jahrhunderts setzte sich die Nutzung von Wechselstrom in der Übertragung und Verteilung von Energie durch. Der Streit darüber ist weder abgeschlossen noch in irgendeiner Weise ein Kind unserer Zeit.

Doch die zunehmende Bedeutung von Gleichstrom lässt sich heute nicht mehr leugnen. Spezielle Applikationen, Klimawandel und Energiewende erfordern den vermehrten Einsatz der Gleichstromtechnik. So erzeugen regenerative Energiequellen wie Photovoltaikanlagen oder Windparks Gleichstrom. Elektroautos lassen sich mit Gleichstrom deutlich schneller laden, und es ist damit für jeden von uns unübersehbar, dass Gleichstrom bei der Energieerzeugung, -übertragung, -speicherung und -nutzung von Tag zu Tag präsenter wird.

 

Die innovativen Sicherungsautomaten S200 M UC © ABB
Die innovativen Sicherungsautomaten S 200 M UC © ABB

An und Aus – Schalten von Strom als Herausforderung

Um Strom ein- oder auszuschalten, müssen Stromkreise verbunden oder getrennt werden. Klingt erstmal relativ einfach, ist es aber nicht, wenn man ein bisschen genauer hinschaut.

Bei Wechselstrom kann das Schalten relativ einfach realisiert werden. Denn beim Schalten entsteht ein Lichtbogen, der mit dem Erreichen des Nulldurchgangs der sinusförmigen Stromkurve erlischt. An diesem Punkt lässt sich der Stromkreis leicht trennen. Geräte, die den Stromkreis mit Erreichen des Nulldurchgangs trennen, nennt man Nullpunktlöscher.

Besonders an unseren strombegrenzenden Automaten der Reihe S 200 mit der Energiebegrenzungsklasse 3 ist, dass sie den Lichtbogen lange vor dem Nulldurchgang löschen. Damit reduzieren sie die Belastung der angeschlossenen Leitungen und Geräte deutlich und sorgen für deren längere Lebensdauer.

Diese grundlegende Fähigkeit, einen Stromkreis vor dem Nulldurchgang zu trennen, ermöglicht es, diese Geräte auch in DC-Anwendungen einzusetzen.

Warum kann man dann nicht mit jedem beliebigen Automaten Gleichstrom schalten?

Für Gleichspannungsanwendungen gibt es keinen Nulldurchgang und der beim Öffnen der Kontakte entstehende Lichtbogen verlischt nicht automatisch. Man muss sich also für die Löschung des Lichtbogens etwas einfallen lassen.

Im Fehlerfall steigen die hohen Ströme steil an. Dieser steile Anstieg erzeugt das benötigte Magnetfeld, das den Lichtbogen schnell in die Löschkammer lenkt. Details über einen Löschvorgang in einem Sicherungsautomaten kannst du hier nachlesen.

Auslösekennlinie S200 M UC B-Charakteristik © ABB
Auslösekennlinie S 200 M UC B-Charakteristik © ABB

Im Gegensatz dazu reicht bei niedrigen Strömen bis circa 500A das selbsterzeugte Magnetfeld unter Umständen nicht aus, um den Lichtbogen in die Löschkammer zu lenken (siehe Grafik). Für AC-Ströme lässt sich diese Gefahr leicht umgehen, denn es kommt in jedem Fall zu einem Nulldurchgang, der ein Trennen ermöglicht.

Diese Möglichkeit ist bei DC-Strömen aufgrund des fehlenden Nulldurchgangs nicht gegeben. Dort sorgt aber ein Permanentmagnet dafür, den Lichtbogen zuverlässig und in jeder Situation in die Löschkammer zu leiten (siehe Abbildung). Basis dafür ist die Lorentzkraft.

Schematischer Aufbau S200 M UC mit Permanentmagnet © ABB
Schematischer Aufbau S 200 M UC mit Permanentmagnet © ABB

Wenn man auf das Gehäuse eines AC/DC-Automaten schaut, fällt im Vergleich zu einem AC-Automaten noch etwas Weiteres auf: Die Anschlüsse sind mit plus (+) und minus (-) gekennzeichnet. Denn damit die Lorentzkraft den Lichtbogen in Richtung der Löschkammer lenkt, muss bei Gleichstrom die korrekte Stromrichtung beachtet werden.

Wie hochinnovativ diese Geräte sind, und welche komplexen Vorgänge in dieser kompakten Bauform stattfinden können, das lässt sich von außen gar nicht erahnen. Und das ist das, was mich begeistert: schlichte Bauform – geniale Funktion.

Wenn ihr nachlesen wollt, wie ein Sicherungsautomat eigentlich genau funktioniert, empfehle ich euch meinen anderen Blogbeitrag.

Und wer weiß, in der Bühnentechnik von AC/DC ist bestimmt auch der ein oder andere Sicherungsautomat verbaut. 🙂

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Über den Autor

Florian Krackhecke

Ich arbeite bei ABB im Bereich der Niederspannungsprodukte als Produktmarketingmanager für Installationsprodukte. Meine Aufgabenschwerpunkte liegen in der Lebenszyklusbetreuung von Sicherungsautomaten und unserem Stecksockelsystem Smissline TP. In diesem Zusammenhang erstelle ich den richtigen Marketing Mix und unterstütze das operative Tagesgeschäft. Am liebsten erkläre ich jedoch meine Produkte, informiere mich auf Messen und Veranstaltungen über neue Trends, Produkte, Anwendungen und Lösungen im Rahmen der Energieeinspeisung und Verteilung von Niederspannungsanlagen.
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