Ratgeber
In jedem elektrischen oder elektronischen Gerät wird Energie umgesetzt. Dabei entsteht Wärme, die bis zu einem gewissen Grad abgeführt werden kann, so dass die technischen Bestandteile und die Umgebung keinen Schaden nehmen. Im Störfall, also im anormalen Betrieb, z.B. Kurzschluss oder Überlastung, aber auch bei äußeren Einflüssen, die eine Wärmeabfuhr behindern, kann die Temperatur im Inneren des Gerätes auf unzulässig hohe Werte steigen.
Dabei besteht nicht nur die Gefahr, dass das Gerät beschädigt oder sogar zerstört wird. Auch geht von einem überhitzten Gerät Brandgefahr für die Umgebung aus. Zur Verhinderung dieser Gefahren sollten in Geräten und Ausrüstungen, die üblicherweise in Innenräumen betrieben werden, neben Sicherungen, die gegen Überstrom schützen, auch Sicherungen gegen Übertemperatur, d.h. Thermosicherungen oder Temperatursicherungen eingebaut werden.
Temperatursicherung mit axial herausgeführten Anschlüssen
Temperatursicherung mit radial herausgeführten Anschlussdrähten
Eine Thermosicherung besteht aus zwei Kontakten, die mit einem metallischen Schmelzloteinsatz, z. B. aus Woodmetall, fest zusammengeschlossen sind. Dieses zur Verbindung genutzte Metall hat einen definierten Schmelzpunkt. Wenn dieser erreicht ist, schmilzt das Metall und der Kontakt sowie der damit geschlossenen Stromkreis werden unterbrochen.
Die Öffnung des Kontaktes wird von einer Feder unterstützt, die auch dafür sorgt, dass die Abschaltung in kurzer Zeit erfolgt und der Kontakt nicht zurückfallen kann. Das bedeutet, dass diese Art Temperatursicherung eine nicht rückstellbare Einrichtung ist, die nach erstmaligem Auslösen nicht mehr wiederverwendet kann und gegen eine neue ausgewechselt werden muss. Die Kontakte befinden sich in einem kleinen Gehäuse, meist Röhrchen aus feuerfestem Isoliermaterial mit axialen, bei manchen Ausführungen auch radialen Anschlüssen.
Mit dieser Konstruktion ist sichergestellt, dass in dem Moment, in dem die Thermosicherung ausgelöst wird, weder eine Flamme noch ein Lichtbogen nach außen dringen kann, der potenziell einen Brand auslösen könnte. Auch das geschmolzene Kontaktmetall, das das Gerät oder die Umgebung beschädigen würde, darf nicht nach außen gelangen.
Darüber hinaus gibt es rückstellbare Temperatursicherungen, die sich nach Abkühlung der Überhitzung manuell wieder einschalten lassen. In diesen befindet sich ein Bimetall, das sich beim Erreichen der Ansprechtemperatur so weit verbiegt, dass ein Federmechanismus den Kontakt öffnet. Mit einem Druckknopf lässt sich nach Abkühlen die Feder in den Betriebszustand zurückbringen.
Typische Anwendungen von Thermosicherungen sind Überhitzungsschutz von Transformator- und Motorwicklungen, Netzgeräten, Vorschaltgeräten, Magnetventilen, elektrischen Heizern, Durchlauferhitzern, elektronischen Schaltungen, insbesondere Leistungsstufen und vieles mehr. Der Anwendungsbereich umfasst sowohl Konsumgeräte wie z.B. Kaffeemaschinen, Grillgeräte, Bügeleisen und Friteusen, als auch professionelle technische Systeme wie Stellantriebe, Aktoren, Schaltanlagen.
Wirksamer Schutz gegen Überhitzung hängt nicht nur von den technischen Eigenschaften der Temperatursicherungen, sondern auch insbesondere von ihrer Montage und der richtigen Platzierung ab. Weil die Temperatur punktuell und schnell einen unzulässig hohen Wert erreichen kann, werden Thermosicherungen möglichst nahe an die zu schützenden Komponenten montiert. Bei Motoren oder Transformatoren werden die Temperatursicherungen sogar direkt in die Wicklungen integriert, um möglichst wirksamen Schutz gegen kritische Überhitzung zu erreichen.
Rückstellbare Thermosicherung mit Flachstecker-Anschluss
Die wichtigsten technischen Parameter von Thermosicherungen sind:
Tf – Bemessungstemperatur oder Nenn-Ansprechtemperatur: Temperatur, bei der die Sicherung definitiv ausgeschaltet hat bzw. unterbrochen wird.
Th – Haltetemperatur: maximale Temperatur, die noch nicht zum Auslösen der Sicherung führt, die aber bei langfristigem Anhalten die Schalttemperatur herabsetzen kann.
Ir – Betriebsstrom: Dauerstrom, den die Temperatursicherung sicher leiten und schalten kann.
Ip – maximaler Impulsstrom, den die Temperatursicherung kurzzeitig leiten kann.
Ur – maximale Nennspannung, das ist die Spannung, für die Temperatursicherung ausgelegt ist.
Die technischen Eigenschaften von Temperatursicherungen sind in der Norm DIN EN 60691 festgelegt.
Die mechanische Bauform kann verschieden sein: Es gibt Versionen mit axial herausgeführten Anschlussdrähten, aber auch solche mit seitlich, also radial und parallel herausgeführten Anschlüssen. Darüber hinaus werden auch Ausführungen hergestellt, die seitliche Kontakte für Flachstecker besitzen. Letztere Version hat den Vorteil, dass die Thermosicherung ohne Löten ausgewechselt werden kann.
Die meisten Thermosicherungen haben einen Öffnerkontakt, es gibt für besondere Anwendungen aber auch Ausführungen mit Schließerkontakt.
Das wichtigste Kriterium ist neben der Nennspannung und dem Nennstrom die Bemessungstemperatur. Das ist die Temperatur, die innerhalb des Gerätes auf keinen Fall überschritten werden darf. Der Wert ergibt sich aus den Temperatur-Grenzwerten, der zu schützenden Komponenten, z.B. Motorwicklungen oder Elektronik-Bauteile. Bei der Auswahl einer Thermosicherung sollte immer ein Abstand zwischen der maximal zulässigen Temperatur im Gerät und der Bemessungstemperatur eingerechnet werden, um zu vermeiden, dass es zu momentanen punktuellen Überhitzungen auf Grund thermischer Trägheit der Gesamtkonstruktion kommt. Eine andere Möglichkeit ist die Auswahl nach der Haltetemperatur Diese entspricht der maximal zulässigen Betriebstemperatur, die in dem Gerät im auftreten kann. Auch hier ist ein Sicherheitsabstand zum spezifizierten Wert vorzusehen.
Wenn nicht rückstellbare Thermosicherungen ausgelöst wurden, müssen sie gegen neue ausgewechselt werden. Allerdings sollte vor dem Auswechseln der Grund für die Überhitzung des Gerätes gefunden und beseitigt werden. Als Ersatz dürfen nur Thermosicherungen mit gleichen technischen Daten eingesetzt werden, sonst ist die Schutzfunktion nicht gewährleistet.