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Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Erkenntnisse zur Einbaulage von Sicherungen belegt

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.

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

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 senkrechter 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 Einschränkung 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).

Entlang des Schmelzleiters befinden sich Reihen mit definiert verringertem Querschnitt, die als Engstellen bezeichnet werden. Im Kurzschlussfall erwärmen sich diese adiabatisch und schmelzen nahezu gleichzeitig auf. Es zünden mehrere Lichtbögen in Reihe, die durch die Schmelzwärme des umgebenen Quarzsandes intensiv gekühlt werden, bis die Lichtbogenspannung die Netzspannung überschreitet und der Strom unterbrochen wird. In der Regel erfolgt der Schaltvorgang bereits vor Erreichen des Stoßkurzschlussstromes. Diese effektive strombegrenzende Wirkung ist eine der wichtigsten Eigenschaften der Sicherung.

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

Literatur:

[1] Holfeld, A.: Auf die richtige Einbaulage kommt es an – Funktion des Überlastschutzes von NH-Sicherungen und Probleme, Elektropraktiker, Berlin 72 (2018) 3, S. 212-216.

[2] DIN EN 60269-1 (VDE 0636-1):2015-05 Niederspannungssicherungen – Teil 1: Allgemeine Anforderungen.

Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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