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Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Auf die richtige Einbaulage kommt es an - Funktion des Überlastschutzes von NH-Sicherungen und Probleme

NH-Sicherungen in der heutigen Form werden in vielen Bauformen und Größen von fast jedem Elektroinstallateur eingesetzt. Erstaunlich ist, dass bei Gesprächen über die Funktionsweise dieser Sicherungselemente kaum eine Fachkraft weiß, wie diese Betriebsmittel in den Betriebszuständen Kurzschluss und Überlast funktionieren.

NH-Sicherungsverteiler mit fraglicher Elementezuordnung links oder rechts liegend (Quelle: A. Holfeld)

Bild 1 Aufbau eines NH-Sicherungseinsatzes (Quelle: Kühnel; ep)

Es gibt zum Thema Niederspannungssicherungen ein informatives, bebildertes Dokument im Internetaufritt des ZVEI [1]. Der gleiche Inhalt mit den gleichen Bildern lässt sich zudem in einer Technikfibel eines Global Players finden. Diese Informationen sollten eigentlich Lehrstoff der Ausbildung zur Elektrofachkraft sein. Denn wenn man nicht weiß, wie ein Betriebsmittel funktioniert, kann es natürlich auch passieren, dass man damit nicht wie vorgesehen umgeht und daraus Probleme resultieren.

Interessant wird in diesem Zusammehang die Aussage eines Herstellers von NH-Sicherungstrennern im Produkthandbuch 2015 [2]:

„Die empfohlene Einbaulage der Geräte ist der senkrechte Einbau auf waagerechtem Sammelschienensystem. Für Schaltgeräte ist bei senkrechter Einbaulage der Befestigungsgriff oben anzuordnen.

Für diese Einbaulage, Komponenten mit zulässigen Verlustleistungen im worst case und den Umgebungsbedingungen entsprechend IEC/EN 61439-2/3, Abschnitt 7.1.1.1 gelten die Bemessungsbelastungsfaktoren gemäß Tabelle 101.

Bei abweichenden Einbaulagen und Einsatzbedingungen sind alle Einflussfaktoren auf die Maximaltemperatur wie z. B.

  • Leistungsabgabe der Sicherungseinsätze und der Geräte im Betrieb,
  • Taktung, Voll- und Teillast, Gleichzeitigkeit,
  • Anordnung im System, gegenseitige Beeinflussung der Geräte,
  • Schienenquerschnitt, Leitungsquerschnitt,
  • Umgebungstemperatur, Strömungsbedingungen, Belüftung bzw. Kühlung

durch zusätzliche Korrekturfaktoren zu berücksichtigen.

Unzulässig sind Einbaulagen, bei denen die Schwerkraft der Kontaktbewegungsrichtung entgegengesetzt wirkt.“

Bei einer Suche im Internet stellt man erstaunt fest, dass bei den meisten anderen Herstellern ein ähnlicher Hinweis nicht gegeben wird. Nur bei einem Unternehmen aus Moosburg heißt es analog:

„1.2.2. Betriebsbedingungen

Die Angaben gelten für die beschriebene Einbausituation (senkrechter Einbau auf waagerechtem Sammelschienensystem)“

In der Praxis findet man nicht selten Beispiele für Anordnungen von NH-Trennern, die anders als angegeben angeordnet sind bzw. in denen die Einbaulage der Sicherungselemente davon abweicht (Bild).

Funktionsweise bei 
Kurzschluss und Überlast

Eine herstellerneutrale Darstellung des ZVEI zeigt die NH-Sicherung sowohl in der Ansicht als auch in einer schematischen Schnittdarstellung mit Schriftbild nach oben bzw. Anzeigeelement oben. Wesentlich für den Überlastschutz ist die Lage des Schmelzlotes. In der bereits genannten Technikfibel eines Herstellers heißt es dazu:

„Das Lot wird bei Ganzbereichssicherungen verwendet. Es ist auf das Schmelzleitermaterial abgestimmt und muss in der richtigen Menge an der richtigen Stelle sitzen. Wichtig für die Lotreaktion mit dem Schmelzleiter ist eine innige Verbindung.“

Wie erfolgt nun die Funktion der NH-Sicherung bei Überlast? Bei Kurzschluss wird der Schmelzleiter auf fast 1100 °C erwärmt und schmilzt nahezu gleichzeitig an allen Engstellen, die dafür vorgesehen sind. Dies ist nicht abhängig vom Lot und auch nicht abhängig von der Lage. Es bilden sich Schmelzraupen durch mehrere Lichtbögen, die gleichzeitig den Kurzschlussstrom senken.

Zur Funktion der Auslösung bei Überlast hingegen ist ein Lot erforderlich, dass an der engen Sollschmelzstelle mit dem Schmelzleiter reagieren muss und dadurch eine Legierung bildet. Diese Legierung unterbricht den Stromkreis bei wesentlich kleinerem Strom; die Temperaturen liegen um oder unter 200 °C.

Literatur:

[1] www.sicherungen.de/de/downloads/sicherheit_im_mittelpunkt.ppt

[2] www.woehner.de/fileadmin/Downloads/03_Produkthandbuch/phb2015d_08_technische_daten.pdf

Autor: A. Holfeld

Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

Erkenntnisse zur Einbaulage von Sicherungen belegt

Einbaulage beeinflusst nicht den sicheren Betrieb von NH-Sicherungen

In der Ausgabe ep 03/2018 erschien der Beitrag „Auf die richtige Einbaulage kommt es an“ [1]. Der Autor kommt zu dem Ergebnis, dass die Einbaulage 
entscheidend für das Abschaltverhalten von NH-Sicherungen ist. Aktuelle 
Untersuchungen im Rahmen eines laufenden Forschungsprojekts belegen, dass die Abschaltzeiten horizontal, vertikal, oder auf dem Kopf betriebener Sicherungen mit einem Einfluss kleiner 10 % variieren, was dem maximalen Toleranzband 
einer Serienfertigung entspricht.

NH-Sicherungen finden ihren Einsatz seit über 100 Jahren in der Elektrotechnik. Dabei haben sich Aufbau und Eigenschaften in allen Bereichen bewährt. Sicherungen werden in geeigneten Leisten und Unterteilen eingesetzt und schützen Betriebsmittel zuverlässig vor Fehlerströmen wie Kurzschlüssen oder Überlasten. Sowohl in Wechselstrom- als auch Gleichstromkreisen schützen sie so zuverlässig vor Schäden an Leitungen und Geräten, ebenso vor Unfällen mit Menschen und Tieren. Fehlerströme werden dabei emissionsfrei und unabhängig von der Einbaulage geschaltet.

Durch unterschiedliche Schmelzleiterkonstruktionen, angepasst an den jeweiligen Anwendungsfall, wird dabei ein sehr umfassendes Einsatzgebiet ermöglicht. Hierbei gibt es spezielle Ausführungen von Sicherungen, die nur Kurzschlussströme (Teilbereichssicherungen) und Sicherungen, die sowohl Überlastströme als auch Kurzschlussströme abschalten können (Ganzbereichssicherungen) [2]. Letztere Typen besitzen einen speziell konstruierten Schmelzleiter, der beide Funktionen in sich vereint. Besonders in Niederspannungsnetzen sind Ganzbereichssicherungen weit verbreitetet.

Einbaulage der Sicherung

Im Folgenden seien einige Anwendungen gezeigt, die die Vielzahl unterschiedlicher Einsatzgebiete mit verschiedensten Einbaulagen verdeutlichen. Die häufigste Anwendung ist in Energieverteilnetzen. Hier werden die Sicherungen in Lastschaltleisten, Sicherungsleisten oder Lasttrennschaltern in senk-rechter Einbaulage eingesetzt. Während typischerweise Sicherungen in Leserichtung der Beschriftung eingesetzt werden, ist nicht auszuschließen, dass sie unachtsam auch in umgekehrter Richtung montiert werden. In Industrieanlagen oder öffentlichen Gebäuden wie Krankenhäusern und Flughäfen kommen oft Geräte zum Einsatz, die waagerecht angeordnet sind. In der Automobilindustrie hingegen sind Verteilschienensysteme verbreitet, die in den Fertigungshallen an der Decke montiert sind und die Stromversorgung der jeweiligen Maschinen und Fertigungseinrichtungen sicherstellen. Die eingesetzten Sicherungen sind über Kopf angeordnet und versehen auch hier zuverlässig ihren Dienst, sowohl im Überlast- als auch im Kurzschlussbereich.

Diese Vielfalt unterschiedlicher Anwendungsfälle wird dabei durch die zuverlässige Funktion von Sicherungen, unabhängig von ihrer Lage ermöglicht. Im Gegensatz zu Schaltgeräten, die mit Luft als Löschgas arbeiten und deren Einbaulage aufgrund der ausblasenden Schaltgase vorgegeben ist, ist eine Ein-schränkung der Einbaulage bei Sicherungen nicht erforderlich. Unabhängig von der Richtung ihrer Montage liegen ihre Ausschaltzeiten innerhalb eines von der Norm vorgegebenem zeitlichen Streubandes.

Funktionsprinzip bei 
Kurzschluss und Überlast

Innerhalb der Sicherung wird das Unterbrechen des Fehlerstromes abhängig vom Bemessungsstrom von einem oder mehreren Schmelzleitern ausgeführt. Diese sind zwischen zwei Kontaktmessern montiert und befinden sich in einem Keramikgehäuse, das mit Quarzsand gefüllt ist (Bild 1).

Autoren: C. Kühnel, S. Schlegel, A. Schüppenhauer, H.-U. Haas, H. Bessei, V. Seefeld

Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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