Leben und Werte schützen

Mit dem richtigen Schutzschalter lassen sich Anlagen leicht und effektiv absichern. E-T-A hat dazu viele Ausführungen im Angebot… 

Der Stillstand von Maschinen und Anlagen in der Fertigung ist für Unternehmen nicht nur aus wirtschaftlicher Sicht dramatisch. Der Produktionsausfall führt zu Lieferengpässen. Eine Folge davon sind nachgelagerte Probleme in der gesamten Supply Chain und schlussendlich beim Kunden. Ursache für solche Anlagenausfälle sind häufig Fehlströme. Hier spielen vor allem Kurzschlüsse, die durch eine fehlerhafte niederohmige Verbindung zwischen zwei Punkten entstehen, eine große Rolle.  

Doch auch Überstrom, der den Bemessungsstrom der Anlage überschreitet ist ein häufiger Grund für den Stillstand von Maschinen. Die gute Nachricht ist, dass sich durch den Einsatz geeigneter Geräteschutzschalter diese Probleme vermeiden oder minimieren lassen. Tritt ein Überlast- oder Kurzschlussfall auf, schaltet der Gerätschutzschalter den fehlerhaften Stromkreis ab. Das schützt die angeschlossenen Verbraucher effektiv vor Beschädigung oder Zerstörung. 

Selektivität erhöht Verfügbarkeit 

Ein wichtiger Begriff beim Thema Überstromschutz ist die Selektivität. Selektivität bedeutet, dass bei einem Kurzschluss oder Überstromfall nur die unmittelbar vor der Fehlerstelle gelegene Schutzeinrichtung abschaltet und die übrigen Anlagenteile ungestört weiter betrieben werden. Damit lassen sich die Auswirkungen eines Fehlers auf ein Mindestmaß reduzieren und hohe Kosten für den Maschinenstillstand vermeiden. Deshalb sollte bei der Neuinstallation eines Stromkreises auch immer die sinnvolle Integration in das gestaffelte Absicherungskonzept der Gesamtanlage bedacht werden.  

Doch bevor der Schutzschalter überhaupt seinen Dienst antreten kann, steht der Planer vor der wohl wichtigsten Aufgabe: der Auswahl der richtigen Schutzeinrichtung. Hierbei steht die Wahl des richtigen Auslösemechanismus an erster Stelle. Denn jede Auslösetechnik unterscheidet sich in ihrer Auslösekennlinie und ihrem eigenen Auslöseverhalten mit Vor- und Nachteilen für das jeweilige Einsatzgebiet.  

Thermische Auslösung 

Bei thermischen Schutzschaltern bewirkt ein durch den Strom erwärmtes Bi-Metallelement das Auslösen des Schutzschalters. Je höher der Überstrom, desto schneller erreicht das Bimetall seine definierte Auslösetemperatur. Deshalb kann bei geringem Überstrom die Abschaltung sehr lange dauern. Ein wichtiges Kriterium für die Auslegung von thermischen Schutzschaltern ist die Umgebungstemperatur.  

Als Standardbedingung wird hier z. B. von einer Umgebungstemperatur von 23 °C ausgegangen. Ist diese nicht einzuhalten, muss der Planer den Temperaturfaktor einkalkulieren, um den endgültigen Nennstromwert des Schutzschaltern zu berechnen.  

Dieser Auslösemechanismus ist unempfindlich gegen hohe Anlaufströme und damit auch für induktive Lasten bestens geeignet. Dagegen steht die langsame Kurzschlussabschaltung und die hohe Leitungsdämpfung bei hohen Leitungslängen. Sie kommen häufig zum Einsatz bei der Absicherung von Trafos, Magnetventilen, Motoren, Bordnetzen (KFZ), Niederspannungsleitungen und Lüftern.  

Die Weiterentwicklung stellt der thermisch-magnetische Schutzschalter dar. Er nutzt sowohl Temperatur wie auch Magnetkraft zur Auslösung. Bei Überlast löst der thermische Teil des Schutzschalters mit einer zeit­lichen  Verzögerung aus. Der thermische Teil schaltet bei Kurzschluss den fehlerhaften Stromkreis innerhalb von wenigen Millisekunden ab. Damit sind sie für Anlagen in der Prozesssteuerung bestens geeignet.  

Magnetische Auslösung 

Schutzschalter mit magnetischer Auslösung zeichnen sich durch sehr schnelles Auslösen aus. Fließt ein Kurzschlussstrom, dann schaltet er den fehlerhaften Stromkreis fast ohne zeitliche Verzögerung ab. Hierzu wird als Auslöseelement das Magnetsystem des Schalters genutzt. Da die Auslösung vom zeitlichen Verlauf der Magnetkraft und somit auch vom Magnetfeld abhängt, wird die Auslösegrenze von der Kurvenform (Wechsel-/Gleichstrom) des Stromes beeinflusst. Der große Vorteil dieser Auslösecharakteristik ist die Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen.  

Die Kombination aus hydraulischer und magnetischer Auslösung führt zum hydraulisch-magnetischen Schutzschalter. Hier sorgt der hydraulische Teil im Falle eines Überstroms für eine zeitlich verzögerte Auslösung. Bei hohen Überlast- und Kurzschlussströmen springt wieder der magnetische Teil an und trennt den fehlerhaften Stromkreis. Die Vorteile dieser Variante werden unter anderem häufig in der Kommunikationstechnik eingesetzt, die eine präzise und temperaturunempfindliche Auslösung benötigt.  

Elektronische Geräteschutzschalter verfügen über einen integrierten Stromsensor. Dieser misst den Laststrom und begrenzt im Problemfall den Überstrom elektrisch, um ihn dann innerhalb von wenigen Millisekunden präzise und sicher abzuschalten.  

Längere Leitungswege 

Die aktive Strombegrenzung sorgt dafür, dass ein Spannungseinbruch der Stromversorgung verhindert wird und durch Abschalten des fehlerhaften Stromkreises die Auswirkungen nicht die Gesamtanlage beeinflussen. Zudem lassen sich dank der aktiven Strombegrenzung längere Leitungswege zwischen der Stromversorgung und dem Verbraucher realisieren. All dies machen den elek­tronischen Sicherungsautomaten zu einer guten Wahl in der Automatisierungs- oder Kommunikationstechnik. 

Autor: Michael Bindner, Produktmanager, E-T-A, Altdorf 

Bilder: Hintergrund freepix, sonstige E-T-A