<![CDATA[
<BODY>
<H1>www.aud24.net : B. Knoll: "Absicherung von Anschlussleitungen in elektrischen Anlagen"</H1>
<P> <BR>
[<A href="/">www.aud24.net</A>] [<A href="../index.html">back</A>]
</P>
<TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0>
<TR>
<TD VALIGN=top>
<TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0>
<TR>
<TD VALIGN=TOP CLASS=detailBereichRedaktion>Bereich >
Redaktion
> <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD>
<TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>01.04.2002</TD>
</TR>
</TABLE>
</TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
</TR>
<TR>
<TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>PULS GmbH München:</TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
</TR>
<TR>
<TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>B. Knoll: "Absicherung von Anschlussleitungen in elektrischen Anlagen"</TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
</TR>
<TR>
<TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Richtige Auswahl für Standfestigkeit und Sicherheit</TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
</TR>
<TR>
<TD VALIGN=top>
<TABLE BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0>
<TR>
<TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Bei der Versorgung einer Anlage mit elektrischer Energie ist nicht einfach nur die Verkabelung (und damit auch die Anlage) gegen durch Überströme ausgelöste Brände abzusichern, sondern die Wahl der Sicherung beeinflusst auch den Geräteschutz. Im Zeitalter der Elektronik eigentlich eine Binsenweisheit,mit der Anwendung der hier dargelegten Prinzipien lassen sich jedoch unnötige Fehlersuche, nicht erforderliche Geräteabschaltungen durch Falschauslösen oder auch vermeidbare Geräteschäden ausschließen. <BR><BR>Leitungssicherungen dienen dem Schutz von Anschlussleitungen gegen Überhitzung durch zu hohe Ströme, daher auch die Bezeichnung Überstrom-Sicherung (englisch: circuit breaker). Im Fehlerfall eines Lastkreises soll dieser zur Vermeidung von Folgeschäden (z.B. Kabelbrand etc.) vom Versorgungsnetz abgetrennt werden. Sicheres Abschalten im Fehlerfall ist nur gewährleistet, wenn das Abschaltvermögen einer Sicherung bei der jeweiligen Netzspannung höher ist als der maximal mögliche Strom, der im Kurzschluss auftreten kann. Überschreitet der Fehlerstrom das Abschaltvermögen einer Sicherung, kann diese explodieren oder er kann zum Auslösen einer vorgeschalteten Sicherung führen. Eine ‚Sicherungshierarchie‘ berücksichtigt abnehmende Stromflüsse bei zunehmender Verzweigung von Versorgungsnetzen. Die Hauptsicherung einer Fabrikhalle kann höhere Ströme verkraften und ihr Abschaltvermögen ist gleichzeitig entsprechend höher als die Werte der Sicherungsautomaten in den Verteilern. Das Abschaltvermögen gewöhnlicher Sicherungsautomaten am 230-V-Netz beträgt z.B. 6000 A. Dieser Strom kann bei 230 VAC Netzspannung erreicht werden, wenn die Netzimpedanz kleiner als 230 V : 6000 A ist, also rund 0,04 beträgt (das wird bei einer 2 m langen Leitung bereits mit 1,5 mm2 Kupferquerschnitt erreicht). Diese Netzimpedanz wird in vielen Fällen bereits vom Trafo in der Trafostation erreicht, der die Netzspannung vom Mittelspannungsnetz (10 KV) in das 230-V-Netz für Anlagenden Endverbraucher umsetzt. Schmelzsicherungen mit hohem Abschaltvermögen für Leiterplattenmontage (Abmessungen 5 x 20 mm), wie sie bei Netzteilen üblich sind und auch bei Puls eingesetzt werden, weisen ein Abschaltvermögen von 1500 A auf.<BR><BR>Bemessungsgrundlagen für Leitungssicherungen<BR><BR>Überstrom-Sicherungen Erstes Auswahlkriterium<BR><BR>Der Leitungsquerschnitt legt den maximalen Sicherungswert fest. Der obere Grenzwert für den Sicherungswert ist durch Querschnitt der abzusichernden Leitung festgelegt, wobei der schwächste Leitungsabschnitt zugrunde zu legen ist. Es können durchaus mehrere Lastkreise mit einer gemeinsamen Leitungssicherung geschützt sein. Führt jedoch das Auftreten von fehlerbedingten Überströmen in einem der Lastkreise zum Auslösen der vorgeschalteten Sicherung, wird die Spannungsversorgung aller Lastkreise unterbrochen. Durch gemeinsame Absicherung mehrerer Lastkreise wird die Suche nach dem fehlerhaften Lastkreis erschwert. Ein üblicher Sicherungswert sind zum Beispiel 16 A zum Absichern von Leitungen mit 1,5 mm2 Leitungsquerschnitt. Ein kleinerer Sicherungswert ist zulässig. Parallel- und Serienschaltung von Sicherungen ist nicht zulässig.<BR><BR>Zweites Auswahlkriterium<BR><BR>Der Laststrom legt den minimalen Sicherungswert fest. Der untere Grenzwert für den Sicherungswert ist durch die Last festgelegt. Der Sicherungswert sollte größer sein als der spezifizierte Stromverbrauch der abzusichernden Last (Anschlussleistung bzw. Eingangsnennstrom sind dem Typenschild oder dem Datenblatt zu entnehmen). In der Regel genügt es, den nächsthöheren Sicherungswert zu wählen. Achtung: Das Errechnen des Anschlussstromes aus der Gerätewirkleistung (in Watt) und der Anschlussspannung kann zu falschen Ergebnissen führen, weil Blindströme verursacht durch Blindkomponenten (induktive, kapazitive Anteile oder Verzerrung des Netzstromes) die Anschlussleistung (in VA) einer Last erhöhen. Der Leistungsfaktor Lambda beziffert das Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung.<BR><BR>Drittes Kriterium<BR><BR>Das Anlaufverhalten des Lastkreises legt Charakteristik der Sicherung fest. Jeder Anlagenbauer kennt das Problem: Beim Einschalten von Trafos oder Motoren treten weit höhere Ströme auf als bei deren Nennbetrieb. Das trifft auch für elektronische Lasten wie Umrichter oder Schaltnetzteile zu. Der stark erhöhte Einschaltstrom von Glühlampen wird in der Regel drastisch unterschätzt. Lediglich bei absolut reinen ohmschen Lasten (z.B. Wärmeerzeuger) treten beim Einschalten keine erhöhten Ströme auf. Die Sicherungshersteller tragen der Einschaltstromproblematik Rechnung, indem sie bei Sicherungsautomaten zwei unterschiedlich hohe Auslösekriterien berücksichtigen:<BR><BR>die thermische Auslösung schützt die Leitung gegen Dauerüberstrom, ihre Auslöseschwelle hängt stark von der Dauer der Laststromes ab. Bei lang anhaltenden Überströmen (z.B. über mehrere Stunden) liegt die Abschaltschwelle nur wenig über dem Nennstrom, bei kurzzeitigen Überströmen (im Sekundenbereich) werden deutlich höhere Überlasten toleriert<BR><BR>die magnetische Auslösung reagiert sehr schnell (innerhalb weniger Millisekunden), die Ansprechschwelle liegt jedoch beim drei- bis fünffachen Nennstrom bei Sicherungsautomaten mit B-Charakteristik bzw. beim fünf- bis zehnfachen bei Sicherungsautomaten mit C-Charakteristik.<BR><BR>Schmelzsicherungen<BR><BR>Bei Schmelzsicherungen werden ebenfalls unterschiedliche Auslösecharakteristiken angeboten: Flinke Schmelzsicherungen (quick acting) lösen bei Überströmen schneller aus als träge Schmelzsicherungen (time lag). Flinke Schmelzsicherungen dienen in erster Linie dem Schutz von Halbleitern (z.B. Triacs im Dimmer), während träge Schmelzsicherungen z.B. Netzteile absichern. Die unterschiedliche Auslösecharakteristik erreicht der Sicherungshersteller durch Anbringen eines Zinntropfens auf den Sicherungsdraht. Dieser verzögert das Schmelzen des Sicherungsdrahtes. Achtung: Aufgrund unterschiedlicher Sicherheitsvorschriften lösen USSchmelzsicherungen (6,3 x 32 mm) bei kleineren Überströmen aus als europäische Sicherungen (5 x 20 mm).<BR><BR>Auslösecharakteristik und Sicherungsbelastung<BR><BR>Die durch Einschaltstromstöße von Schaltnetzteilen (SNT) entstehenden Sicherungsbelastungen sind ebenfalls bei der Auswahl der Sicherungstypen zu berücksichtigen. Abb. 1 zeigt im Vergleich die Auslösedauer unterschiedlicher Sicherungstypen abhängig vom Leiterstrom. Ergänzend wurde die Lastkennlinie eines einzelnen SNT mit einem temperaturabhängigen Widerstand (NTC), zweier parallel geschalteter Netzteile gleichen Typs (unterschiedliche Arbeitspunkte, abhängig von NTC-Temperatur) sowie der Arbeitspunkt eines Netzteils mit Festwiderstand dargestellt (im Beispiel SNT ‚SL10.100‘ mit NTC, ‚SL20.100‘ mit Festwiderstand von Puls). Abb. 2 zeigt Auslöse- bzw. Schmelzintegral von Sicherungsautomat bzw. Schmelzsicherung im Vergleich mit Lastintegralen von Netzteil mit Thermistor zur Einschaltstrombegrenzung, Parallelschaltung zweier Netzteile mit Thermistor und Netzteil mit Festwiderstand zur Einschaltstrombegrenzung. Die Diagramme zeigen deutlich die Unterschiede der Auslösecharakteristiken von Sicherungsautomat und Schmelzsicherung. Der Vergleich mit der Sicherungsbelastung durch den Einschaltimpuls von Schaltnetzteilen zeigt deutlich die kritischen Betriebszustände: Schmelzsicherungen haben insbesondere bei großen Strömen (mehr als das Fünffache des Nennstroms) ein konstantes Schmelzintegral, während sich das Lastintegral eines Netzteils mit Einschalt-NTC im selben Maß wie der Einschaltspitzenstrom linear erhöht.<BR><BR>Kritische Betriebszustände<BR><BR>Schmelzsicherungen<BR><BR>Wenn, was unter normalen Betriebsbedingungen als Worst-Case berücksichtigt werden muss, die maximal mögliche NTC-Temperatur mit kleinstmöglicher Netzimpedanz zusammentrifft (theoretisch würde Überschneidung in oben abgebildetem Beispiel bei etwa 5000 A auftreten), würde die Sicherung auslösen, obwohl kein Fehler vorliegt.<BR><BR>Sicherungsautomaten<BR><BR>Das Abschaltintegral von Sicherungsautomaten hingegen erhöht sich bei großen Leiterströmen (mehr als das Fünffache des Nennstroms) quadratisch zum Leiterstrom. Das Minimum des Abschaltintegrals liegt im unteren Bereich der magnetischen Auslösung. Hier ist der Abstand zwischen Auslöse- und Lastkennlinie am kleinsten. Bei einer Überschneidung beider Kurven würde wiederum die Sicherung ohne Fehler im Netzteil auslösen. Der kritische Betriebszustand bei Verwendung von Sicherungsautomaten liegt etwa beim Fünf- bis Zehnfachen des Nennstroms.<BR><BR>Absicherung im Drehstromnetz<BR><BR>Bei Dreiphasengeräten ist oft die gemeinsame Absicherung aller drei Phasen sinnvoll. Das bedeutet, dass bei Überstrom in einer Phase alle drei Phasen unterbrochen werden. Beispiele: Das Drehfeld eines Drehstrommotors wird bei Ausfall einer Phase zum Wechselfeld, der Motor hört auf zu drehen, aufgrund fehlender Induktionsspannung kann der Motorstrom stetig bis zum Anlaufstrom ansteigen und den Motor beschädigen. Bei Umrichtern oder primär getakteten Netzteilen ist bei Ausfall einer Phase nicht mehr bei allen Geräten sichergestellt, dass die Nennausgangsleistung geliefert werden kann. Einbrüche der Ausgangsspannung können zu schwer zu ortenden Fehlern in größeren Anlagen führen.<BR><BR>Externe Absicherung von Schaltnetzteilen<BR><BR>In der Regel ist eine eigene externe Absicherung von Schaltnetzteilen nicht erforderlich (falls externe Sicherungen erforderlich sind, wird im Datenblatt ausdrücklich darauf hingewiesen; der vorgeschriebene Sicherungswert und -typ muss zur Einhaltung der Sicherheitsvorschriften verwendet werden). Bei Auslösen der internen Sicherung liegt ein Defekt der Stromversorgung vor.<BR><BR><BR>Abb. 1:Auslösedauer in Abhängigkeit vom Leiterstrom Abb. 2: Sicherungsbelastung I2t in A2s in Abhängigkeit vom Leiterstrom</TD>
</TR>
<TR>
<TD CLASS=detailQuelle> </TD>
</TR>
</TABLE>
</TD>
<TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=1 HEIGHT=1 ALT=""></TD>
<TD WIDTH=174 VALIGN=top></TD>
</TR>
<TR>
<TD VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=393 HEIGHT=1 ALT=""></TD>
<TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=28 HEIGHT=1 ALT=""></TD>
<TD WIDTH=174 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=174 HEIGHT=1 ALT=""></TD>
</TR>
</TABLE>
<P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:56 Uhr aktualisiert</I></P>
</BODY>
]]>