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Überstromschutz Schmelzsicherung oder Schutzschalter?

| Autor / Redakteur: Konrad Sörgel / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Für Hersteller von Geräten und Apparaten stellt sich beim Thema Überstromschutz oft die Frage, ob die Schmelzsicherung oder der Schutzschalter das richtige Bauteil ist. Und die Frage ist berechtigt, denn es gibt wesentliche Vor- und Nachteile.

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Der Geräteschutzschalter ersetzt einen Schalter, einen Sicherungshalter, eine Feinsicherung sowie das Verbindungskabel zwischen Schalter und Sicherungshalter.
Der Geräteschutzschalter ersetzt einen Schalter, einen Sicherungshalter, eine Feinsicherung sowie das Verbindungskabel zwischen Schalter und Sicherungshalter.
(Bild: E-T-A)

Schmelzsicherungen gehörten zu den ersten Bauteilen in der Geschichte der Elektrotechnik. Als Erfinder gilt der Amerikaner Thomas Alva Edison. Dieser meldete im Jahre 1880 seine Idee, einen elektrischen Stromkreis mit einer Sollbruchstelle zu schützen, zum Patent an. Die gewollte Verengung des Leitungsquerschnitts im Stromkreis führt bei Überstrom durch den Widerstand zu einer erhöhten Erwärmung am definierten Ort. Es handelt sich dabei um den Schmelzleiter. Dieser besteht in der Regel aus Elektrolytkupfer oder Feinsilber. Er verbindet die Kontakte. Ein isolierender Körper, gefüllt mit Luft oder Quarzsand, umgibt ihn.

Doch was passiert nun bei Überstrom? Der Schmelzleiter erwärmt sich, bis er schließlich schmilzt. Das heißt, die Sicherung brennt durch und es kommt zu einer Unterbrechung des Stromkreises. So lassen sich Schäden, wie beispielsweise eine Überhitzung oder gar ein Brand vermeiden. Schmelzsicherungen zeichnen sich durch ein hohes Schaltvermögen aus. Kurzschlüsse lassen sich sicher abschalten. In Geräten und Apparaten sind daher bis heute in vielen Anwendungen Schmelzsicherungen mit Sicherungshaltern als Überstromschutz im Einsatz. Hinzu kommen die günstigen Einkaufspreise und die schlanke Bauform. Die vordergründig niedrigen Kosten bringen aber in der Konstruktion und im Laufe der Lebensdauer der zu schützenden Geräte eine ganze Reihe Nachteile mit sich.

Gefahr der Falschabsicherung

Nach dem Durchbrennen der Schmelzsicherung muss ein Wechsel erfolgen. In der Praxis tritt dabei häufig folgendes Problem auf: Trotz vermeintlicher Bevorratung ist im Fehlerfall die passende Ersatzsicherung nicht vorhanden. Weiterhin besteht die Gefahr einer Falschabsicherung beim Austausch der Schmelzsicherungen. Kommt es nämlich versehentlich zum Einsatz von Sicherungen mit höheren Nennstromstärken oder trägeren Kennlinien, sind Geräte oder Apparate anschließend bei Überstrom nicht mehr ordnungsgemäß geschützt. Steckt das Bedienpersonal die Ersatzsicherung bei noch nicht behobenem Fehler ein, entsteht ein gefährlicher Lichtbogen. Dieser kann zu erheblichen Verletzungen führen. Schmelzsicherungen unterliegen zudem einem Alterungsprozess. Aufgrund von Einschaltstromspitzen und Diffusionsprozessen werden sie im Zeitablauf immer flinker und daher unberechenbarer. Generell sind Schmelzsicherungen bei moderaten Überströmen bis zum Zwei- oder Dreifachen des Nennstromwertes ungenau und daher als Überlastabsicherung wenig geeignet.

Alternativen zur Schmelzsicherung

Auf welche Alternativen zu Schmelzsicherungen können Entwickler also zurückgreifen? Zunächst einmal müssen diese heute vermehrt auf eine systematische Bauteilereduzierung achten. Denn diese ist einer der zentralen Schlüssel für eine kostensparende Konstruktion. Zudem bedeuten in der Regel weniger Bauteile einen zusätzlichen Raumgewinn. Dadurch ist die Konzeption kompakterer Produkte möglich.

Die sogenannten Kombi-Schutzschalter unterstützen Entwickler bei der Bauteilreduzierung. Diese vereinen Überstromschutz und die Funktion eines Ein- und Ausschalters in einer Komponente. Handelt es sich bei den zu schützenden Verbrauchern um Motoren, Trafos, Magnetventile oder Niederspannungsleitungen, empfiehlt sich der Einsatz von sogenannten thermisch auslösenden Geräteschutzschaltern. Diese ermöglichen eine passgenaue Absicherung mittels Thermobimetallen als Auslöser. Höhe und Dauer des Überstromes sowie die Umgebungstemperatur bestimmen den Auslösezeitpunkt des Schutzschalters. Vor allem wenn Überlast zu erwarten ist, stellt dies eine ideale Lösung dar.

Anwendungsbeispiele für den Geräteschutzschalter Typ 1110 sind der Apparate- und Automatenbau, Profiwerkzeuge, gewerbliche Küchengeräte sowie Haushalts- und Gartengeräte.
Anwendungsbeispiele für den Geräteschutzschalter Typ 1110 sind der Apparate- und Automatenbau, Profiwerkzeuge, gewerbliche Küchengeräte sowie Haushalts- und Gartengeräte.
(Bild: E-T-A)

Thermische Geräteschutzschalter

Zum einen zeigen sich thermische Geräteschutzschalter weitgehend unempfindlich gegen Einschalt-Stromspitzen. Zum anderen besitzen sie oft ein Streifenbimetall als Auslöseelement. Dieses lässt sich durch Justierung passgenau an die Grenzkennlinie des zu schützenden Verbrauchers anpassen. Unnötige Frühauslösungen sind so vermeidbar.

Nach einer Überstromauslösung lassen sich die Schutzschalter sicher wieder einschalten. Der Anwender spart Zeit und Geld. Außerdem hat er den Nutzen einer maximalen Geräteverfügbarkeit.

Doch was, wenn der Platz in der Anwendung stark begrenzt ist? Als Alternative zu Feinsicherungen mit geschlossenen Sicherungshaltern in vertikaler Bauform bietet sich der Geräteschutzschalter Typ 1110 von E-T-A an. Dieser stammt auch aus der Gruppe der Kombi-Schutzschalter. Er ist aufgrund seiner sehr schlanken Bauform für enge Räume maßgeschneidert. Ein Austausch ist aufgrund der ähnlichen Bauform dieses Schutzschalters und eines Sicherungshalters problemlos möglich.

Der Typ 1110 ersetzt aber nicht nur den Sicherungshalter mit der Feinsicherung, sondern auch einen einpoligen Schalter und die entsprechende Verkabelung dieser Komponenten. Dies vereinfacht die Einkaufslogistik. Zudem hilft es, Dispositions- und Lagerkosten spürbar zu reduzieren.

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Montagezeit reduzieren

Damit einher geht, dass sich auch die Montagezeit reduziert, denn es muss nur eine einzige Komponente montiert werden. Die Arbeitsschritte für die Verkabelung zwischen Schalter und Sicherungshalter entfallen. Weniger Einzelbauteile bedeuten auch weniger Fehlerquellen. Somit soll sich die Gesamtzuverlässigkeit der elektrischen Geräte erhöhen.

Zusammengefasst weist der Geräteschutzschalter Typ 1110 folgende technische Merkmale auf:

  • einpolig geschützter Schutzschalter mit Druck-Druck-Betätigung
  • einfache Snap-in-Montage
  • Absicherung von Nennströmen bis 16 A
  • robuste Flachsteckanschlüsse zur Verkabelung
  • sichere Freiauslösung – auch bei blockiertem Druckknopf
  • kontaktschonender Sprungschaltmechanismus für deutlich längere Lebensdauer

Front- und rückseitige Schutzkappe für Staub- und Spritzwasserschutz in Schutzart IP64 sind als Zubehör erhältlich.

Elektromotoren sicher abschalten

Trotz seiner kompakten Bauform verfügt Typ 1110 somit über Leistungsdaten, die es ermöglichen, im Fehlerfall selbst härteste induktive Lasten abzuschalten – beispielsweise Elektromotoren oder Transformatoren. Außerdem lässt er sich aufgrund internationaler Prüfzeichen weltweit normenkonform einsetzen. (sh)

* Konrad Sörgel ist Leiter der Sparte Equipment bei E-T-A

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