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Wie funktioniert eigentlich ein Sicherungsautomat? [Teil 2 für Profis]

Jeder Elektriker kennt ihn – aber kennt auch jeder seine Details? Ein kleiner Exkurs in die Tiefen des Sicherungsautomaten

Nach meinem ersten Beitrag „Wie funktioniert eigentlich ein Sicherungsautomat?“ ist nun die Zeit für eine Fortsetzung. Für alle, die sich ein Schmunzeln nicht verkneifen konnten, weil die Erklärungen der Funktionsweise sehr vereinfacht dargestellt wurden, wollte ich unbedingt einen zweiten Teil schreiben – für Profis wie dich! In diesem Beitrag möchte ich die Funktionsweise auf die Auslösung begrenzen, gehe also nicht auf Kennlinien oder die Lichtbogenlöschung ein. Wollt ihr gerne auch darüber etwas lesen? Kein Problem, hinterlasst einfach ein Kommentar am Ende des Beitrags!

Auslösemechanismen eines Sicherungsautomaten

Ein Sicherungsautomat hat verschiedene Auslösemechanismen. Er kann manuell ein- bzw. ausgeschaltet werden (A) und hat eine thermische (B) und eine elektromagnetische (C) Auslösung. Die elektromagnetische und die thermische Auslösung für Kurzschluss- bzw. Überlastschutz wirken getrennt voneinander. Des Weiteren kann durch bestimmte Anbauteile auf den Auslösemechanismus eingewirkt werden (z. B. Arbeitsstromauslöser).

Thermische Auslösung durch ein Bimetall (B)

Die thermische Auslösung wird durch die Bewegung eines Bimetalls (siehe Bild, Erklärung 2) realisiert. Dieses krümmt sich bei Erwärmung entsprechend und wirkt auf den Schaltmechanismus ein (siehe Bild, Erklärung 7), um den Sicherungsautomaten zum Auslösen zu bringen. Die „Auslösung“ erfolgt durch Entklinken eines Feder-Kraftspeichers. Das Bimetall kann dabei direkt oder indirekt erwärmt werden und wirkt aufgrund seines Ausdehnungskoeffizienten zeitverzögert. Der wesentliche Faktor für die Auslösung des Schaltmechanismus eines Sicherungsautomaten ist die Erwärmung – d.h. der Strom und die Zeit.

Die thermische Auslösung ist wohl die häufigste im Wohnungsbau. Erinnerst du dich an die Waschmaschine, den Geschirrspüler und den Staubsauger in meinem ersten Blog? Das ist nur ein Beispiel für eine mögliche Überlastung eines Stromkreises.

Die elektromagnetische Auslösung wird dann ansprechen, wenn z.B. ein metallisches Gehäuse einer Leuchte durch den Außenleiter bestromt wird. Durch die niederohmige Verbindung mit dem grün-gelben PE-Leiter zum Gehäuse und somit zur „Erde“ ist durch den Sicherungsautomaten ein Schutz bei indirektem Berühren nach VDE 0100-410 gegeben.

Elektromagnetische Auslösung durch eine Spule (C)

Die elektromagnetische Auslösung erfolgt durch einen sogenannten Schlaganker (siehe Bild, Erklärung 8 und 9). Dieser wird durch magnetische Kräfte stark und schnell in Richtung des beweglichen Schaltkontakts beschleunigt, um die Kontakte schnellstmöglich zu trennen. Eine weitere Auslösung erfolgt durch eine mechanische Konstruktion, die auf den Feder-Kraftspeicher einwirkt und das Rückstellen des Schalthebels bewirkt (siehe Bild, Erklärung 6 und 10).

Aufbau und Funktionsweise eines Sicherungsautomaten: (1) Anschlussklemme, (2) Bimetall zur Überlastauslösung, (3) Lichtbogenlöschkammer, (4) Fester Schaltkontakt, (5) Vorkammerplatte, (6) Beweglicher Schaltkontakt, (7) Schaltmechanismus, (8) Kurzschlussauslösung durch elektromagnetische Spule, die Schlaganker (9) gegen beweglichen Schaltkontakt (6) schlägt, (10) Mechanische Konstruktion zum Rückstellen des Schalthebels. © ABB

Freiauslösung

Aufgrund der sogenannten Freiauslösung können sowohl der elektromagnetische als auch der thermische Auslösemechanismus wirken, wenn der Schalthebel in der Einschalt-Position blockiert wird. Somit ist ein sicherer Schutz gewährleistet und die Einschaltung während eines bestehenden Fehlers wird verhindert.

Klare Vorteile von Sicherungsautomaten

Neben dem Vorteil, dass jeder Sicherungsautomat werkseitig einer eingehenden Funktionsprüfung unterzogen wurde, die sowohl die thermische und magnetische Auslösung, als auch die mechanische Funktion überprüft (Schmelzsicherungen hingegen können nur stichprobenartig getestet werden), identifiziert Herbert Franken, der Autor des Buches „ Niederspannungs-Leistungsschalter“, folgende weitere Vorteile eines Sicherungsautomaten gegenüber einer Schmelzsicherung:

  • Ausschaltung immer allpolig
  • bei geringen Überströmen sowie auch im Gebiet mäßiger Kurzschlussströme sind die Ausschaltzeiten kürzer als die der Schmelzsicherung
  • Überlast- und Kurzschlusscharakteristik ist fabrikseitig richtig zugeordnet und die Auslösegenauigkeit groß
  • auch unter schwersten Überlastbedingungen ist die Betätigung gefahrlos
  • nach Behebung einer Störung besteht unmittelbar Wiedereinschaltbereitschaft ohne Ersatz von Teilen
  • Schaltstellungen können in einfacher Weise sichtbar gemacht werden
  • Nutzen von Fernauslösung möglich
  • Sicherungsautomaten sind gleichzeitig Trenner, was Schmelzsicherungen, solange abgeschmolzener Einsatz eingesetzt ist, nicht sind.

Ich bin froh, dass es den Sicherungsautomaten seit 1923 (Patent ab 1924) gibt und wir heute alle von einer einfachen Elektroinstallation und geprüfter Sicherheit profitieren, sie nutzen und sie als eine Selbstverständlichkeit ansehen.

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