Sicherungen werden allgemein als Sicherungen oder Schmelzsicherungen bezeichnet. Die erste Sicherung wurde vor über 100 Jahren von Edison erfunden. Aufgrund der damals noch wenig entwickelten Industrietechnologie waren Glühlampen sehr teuer. Daher wurden Sicherungen ursprünglich zum Schutz dieser teuren Lampen eingesetzt.
Sicherungen schützen elektronische Geräte vor Schäden durch Überstrom und verhindern zudem schwerwiegende Schäden an elektronischen Geräten durch interne Fehler.
Daher ist jede Sicherung mit einem Nennstrom versehen. Überschreitet der Strom diesen Nennstrom, löst die Sicherung aus. Fließt ein Strom zwischen dem üblichen Strom ohne Sicherung und dem in der entsprechenden Norm angegebenen Nennausschaltstrom auf die Sicherung, muss diese einwandfrei funktionieren, ohne die Umgebung zu gefährden.
Der zu erwartende Fehlerstrom des Stromkreises, in dem die Sicherung verbaut ist, muss unterhalb des in der Norm angegebenen Bemessungsausschaltstroms liegen. Andernfalls kommt es beim Durchbrennen der Sicherung im Fehlerfall zu kontinuierlicher Lichtbogenbildung, Zündung, Durchbrennen der Sicherung, Verschmelzen mit den Kontakten, Unleserlichkeit der Sicherungsmarkierungen usw. Selbstverständlich entspricht das Ausschaltvermögen minderwertiger Sicherungen nicht den Normvorgaben, was ebenfalls zu Schäden im Betrieb führen kann.
Neben Sicherungswiderständen umfassen die in elektronischen Geräten verwendeten Schutzbauteile auch normale Sicherungen, Thermosicherungen und selbstzurückstellende Sicherungen. Das Schutzelement ist in der Regel in Reihe in den Stromkreis geschaltet. Tritt im Stromkreis ein Fehler wie Überstrom, Überspannung oder Überhitzung auf, löst es sofort aus und schützt so vor einer weiteren Ausbreitung des Fehlers.
(1) Gewöhnliche Sicherung
Gewöhnliche Sicherungen werden üblicherweise als Sicherungen oder Sicherungen bezeichnet und sind nicht rücksetzbar. Sie werden im Schaltplan mit „F“ oder „FU“ gekennzeichnet.
Strukturelle Merkmale von gewöhnlichen Sicherungen
Herkömmliche Sicherungen bestehen in der Regel aus Glasrohren, Metallkappen und der Sicherung selbst. Zwei Metallkappen werden an beiden Enden des Glasrohrs aufgesetzt. Die Sicherung (aus niedrigschmelzendem Metall) wird in das Glasrohr eingesetzt und die beiden Enden werden jeweils mit den Mittellöchern der Metallkappen verschweißt. Zur Verwendung wird die Sicherung in den Sicherungshalter eingesetzt und in Reihe mit dem Stromkreis geschaltet.
Die Sicherungen in Sicherungen sind meist gerade, nur die in Farbfernsehern und Computermonitoren verwendeten Verzögerungssicherungen sind Spiralsicherungen.
Die wichtigsten Parameter einer gewöhnlichen Sicherung
Die wichtigsten Parameter von Standard-Sicherungen sind Nennstrom, Nennspannung, Umgebungstemperatur und Ansprechzeit. Der Nennstrom, auch Abschaltvermögen genannt, bezeichnet den Stromwert, den die Sicherung bei Nennspannung ableiten kann. Der normale Betriebsstrom der Sicherung liegt 30 % unter dem Nennstrom. Bei inländischen Sicherungen ist der Nennstrom üblicherweise direkt auf der Metallkappe angegeben, bei importierten Sicherungen hingegen mit einem Farbring auf dem Glasrohr.
Die Nennspannung bezeichnet die maximale geregelte Betriebsspannung der Sicherung und ist in vier Ausführungen erhältlich: 32 V, 125 V, 250 V und 600 V. Die tatsächliche Betriebsspannung der Sicherung sollte unterhalb oder gleich der Nennspannung liegen. Wird die Nennspannung überschritten, brennt die Sicherung durch.
Die Prüfung der Strombelastbarkeit der Sicherung erfolgte bei einer Umgebungstemperatur von 25 °C. Die Lebensdauer der Sicherung verhält sich umgekehrt proportional zur Betriebstemperatur. Je höher die Umgebungstemperatur, desto höher die Betriebstemperatur der Sicherung und desto kürzer ihre Lebensdauer.
Die Ansprechgeschwindigkeit beschreibt, wie schnell eine Sicherung auf unterschiedliche elektrische Lasten reagiert. Je nach Ansprechgeschwindigkeit und Leistung lassen sich Sicherungen in verschiedene Typen einteilen: normalansprechende Sicherungen, verzögerte Sicherungen, schnellansprechende Sicherungen und Strombegrenzungssicherungen.
(2) Thermosicherung
Eine Thermosicherung, auch als Thermosicherung bekannt, ist ein nicht rücksetzbares Überhitzungssicherungselement, das in verschiedenen elektronischen Geräten wie Elektroherden, Elektromotoren, Waschmaschinen, Ventilatoren und Leistungstransformatoren weit verbreitet ist. Je nach verwendetem Temperaturfühler lassen sich Thermosicherungen in Niedrigschmelzpunkt-Legierungs-Thermosicherungen, organische Verbindungs-Thermosicherungen und Kunststoff-Metall-Thermosicherungen unterteilen.
Thermosicherung aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt
Der Temperaturfühler der Thermosicherung aus niedrigschmelzender Legierung besteht aus einem Legierungsmaterial mit einem festgelegten Schmelzpunkt. Sobald die Temperatur den Schmelzpunkt der Legierung erreicht, schmilzt der Temperaturfühler automatisch und wird durch die Schutzschaltung unterbrochen. Thermosicherungen aus niedrigschmelzender Legierung lassen sich je nach Bauart in drei Typen unterteilen: Schwerkraftsicherungen, Oberflächenspannungssicherungen und Federkraftsicherungen.
Thermosicherung vom Typ organische Verbindung
Die organische Thermosicherung besteht aus einem Temperaturfühler, einer beweglichen Elektrode, einer Feder und weiteren Komponenten. Der Temperaturfühler wird aus hochreinem organischem Material mit niedrigem Schmelzpunkt gefertigt. Im Normalbetrieb steht die bewegliche Elektrode in Kontakt mit dem festen Anschluss, und der Stromkreis ist durch die Sicherung geschlossen. Sobald die Temperatur den Schmelzpunkt erreicht, schmilzt der Temperaturfühler automatisch, die bewegliche Elektrode wird durch die Federkraft vom festen Anschluss getrennt, und der Stromkreis wird unterbrochen.
Thermosicherungen vom Typ Kunststoff-Metall
Die Kunststoff-Metall-Thermosicherung nutzt eine Oberflächenspannungsstruktur, und der Widerstandswert ihres Temperaturfühlers beträgt nahezu 0. Wenn die Betriebstemperatur die eingestellte Temperatur erreicht, steigt der Widerstandswert des Temperaturfühlers sprunghaft an und verhindert so den Stromfluss.
(3) Selbstwiederherstellungssicherung
Die selbstwiederherstellende Sicherung ist ein neuartiges Sicherungselement mit Überstrom- und Überhitzungsschutzfunktionen, das mehrfach wiederverwendet werden kann.
Das Strukturprinzip der rückstellbaren Sicherung
Die selbstwiederherstellende Sicherung ist ein PTC-Thermoelement mit positivem Temperaturkoeffizienten. Sie besteht aus einer Mischung aus hochmolekularen Polymeren und leitfähigen Materialien. Sie wird in Reihe in den Stromkreis geschaltet und kann die herkömmliche Sicherung ersetzen.
Im Normalbetrieb leitet die Sicherung. Bei einem Überstromfehler erhitzt sich die Sicherung rapide, wodurch das Polymermaterial schnell einen hohen Widerstand erreicht. Der Leiter wird isolierend, der Stromfluss wird unterbrochen und der Stromkreis schaltet in den Schutzmodus. Sobald der Fehler behoben ist und die Sicherung abgekühlt ist, befindet sie sich wieder im leitenden Zustand mit niedrigem Widerstand und der Stromkreis wird automatisch wieder geschlossen.
Die Ansprechgeschwindigkeit der selbstwiederherstellenden Sicherung hängt von der Stärke des Störstroms und der Umgebungstemperatur ab. Je größer der Strom und je höher die Temperatur, desto schneller erfolgt die Ansprechgeschwindigkeit.
Häufig verwendete rückstellbare Sicherungen
Selbstwiederherstellende Sicherungen gibt es als Steck-, Oberflächen-, Chip- und in anderen Bauformen. Gängige rückstellbare Stecksicherungen sind beispielsweise die Serien RGE, RXE, RUE und RUSR, die in Computern und allgemeinen Elektrogeräten eingesetzt werden.
Veröffentlichungsdatum: 17. Februar 2022