Am häufigsten gekauft

Am häufigsten gekauft

Top bewertete Produkte

Top bewertete Produkte

Ratgeber

Sicherungen » Schutz von Leitungen und Geräten

Wo auch immer hohe elektrische Ströme fließen, sind Sicherungen im Einsatz. Sie schützen Leitungen und Geräte vor Überhitzung oder Kurzschluss und beugen Stromunfällen vor, indem sie bei zu hoher Last die Verbindung zur Stromquelle automatisch unterbrechen. In unserem Ratgeber stellen wir Ihnen die wichtigsten Typen und Bauformen vor.



Wesentliche Unterscheidungsmerkmale von Sicherungen

Elektrische Sicherungen lassen sich hinsichtlich des Unterbrechungsvorgangs grob in drei Gruppen einteilen:

  • Sicherungen mit Schmelzdraht, 
  • Sicherungen mit elektromagnetischem Schalter bzw. Bimetallstreifen 
  • Sicherungen mit elektronischem Bauelement oder Schaltung

Die Unterbrechung der Stromversorgung erfolgt grundsätzlich immer dann, wenn sich die einer Last zugeführte Energie oberhalb einer für die Sicherung definierten Stromstärke bewegt oder ein Kurzschluss beziehungsweise Erdschluss vorliegt.

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Ursache der Unterbrechung. Es gibt Schutzeinrichtungen gegen Überstrom und gegen Fehlerstrom. Ein typischer Überstromschutzschalter ist der Leitungsschutzschalter, kurz LS-Schalter. Er wird in Niederspannungsnetzen eingesetzt und schützt Kabel vor Beschädigungen durch zu hohe Ströme und der damit verbundenen starken Erwärmung. Fehlerstromschutzschalter oder FI-Schalter reagieren dagegen auf einen fehlerhaften Stromfluss zur Erde. Der tritt zum Beispiel dann auf, wenn der Außenleiter eines Kabels mit einem metallischen Gehäuse in Berührung kommt und dieses angefasst wird. FI-Schalter dienen somit dem Schutz vor einem potenziell lebensgefährlichen Stromschlag.



Schmelzsicherungen

Der einfachste Typ von Überstromschutzeinrichtungen besteht aus einem Widerstandsdraht aus bestimmten Metallen, zum Beispiel Zink, Silber und Aluminium. Fließt Strom durch dieses Element, entsteht ein kleiner Spannungsabfall, der als Wärme abgeleitet wird. Bei normalen Strömen reicht der Temperaturanstieg nicht aus, um den Draht zu schmelzen. Wenn die Stromaufnahme den Nennstrom allerdings übersteigt, brennt der Draht durch, der Stromkreis wird unterbrochen.

Der Nennstrom und damit die Durchbrennzeit ist von der Dicke und der Länge des Widerstandselements abhängig. Ultraschnelle Sicherungen finden sich typischerweise in empfindlichen Schaltkreisen zum Schutz vor Kurzschlüssen, da sie fast sofort reagieren. Sie werden auch als sehr flinke, superflinke und hochflinke Sicherungen bezeichnet, flinke Typen sind dagegen universeller einsetzbar. Träge Sicherungen enthalten sogar einen Verzögerungsmechanismus. Der sorgt dafür, dass kurze Stromstöße mit geringerer Leistung den Stromkreis passieren können, ohne dass die Sicherung durchbrennt. Sie werden auch als zeitverzögerte Sicherungen bezeichnet.

Die Bandbreite an Schmelzsicherungen ist ausgesprochen groß. So gibt es Feinsicherungen speziell für den Schutz von Geräten, mit Nennströmen bis zu 175 Ampere und Nennspannungen bis zu 3000 Volt. Kfz-Sicherungen schützen das Bordnetz von Pkw und Lkw als sogenannte Torpedosicherungen oder Flachstecksicherungen.

Eine besondere Rolle spielen Schraubsicherungen. Sie bestehen aus einem Halter für passende Schmelzeinsätze, oft in Form einer Patrone. Es gibt sie in den Varianten D und D0 für bis zu 750 beziehungsweise 400 Volt Wechselspannung. Die früher übliche Bezeichnung für das D-System war Diazed, für das D0-System Neozed. Schraubsicherungen finden sich in nahezu jedem Verteilerkasten und sind oft auch wichtige Komponenten in industriellen Schaltschränken.

Eine Schmelzsicherung, die nach der ursprünglichen Elektroinstallation wohl kaum jemand zu Gesicht bekommen hat, ist die NH-Sicherung. NH steht für Niederspannung-Hochleistung, die NH-Sicherung schützt Spannungsnetze bis 1000 Volt und 800 Ampere. Haupteinsatzgebiet ist der selektive Personen-, Anlage- und Geräteschutz. Im Vergleich zu üblichen Leitungsschutzschaltern lassen sich mit diesem Sicherungssystem höhere Kurzschlussströme bei gleichzeitiger Strombegrenzung beherrschen.



Sicherungsautomaten

Während Schmelzsicherungen nach der Trennung des Stromkreises grundsätzlich ausgetauscht werden müssen, lassen sich Sicherungsautomaten theoretisch unbegrenzt verwenden – durch einfaches Wiedereinschalten. Die beiden bekanntesten Formen von Sicherungsautomaten sind der FI-Schalter und der LS-Schalter. Sie sind häufig in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht und als FI/LS-Schalter bekannt.

FI-Schalter sind Fehlerstromschutzschalter. Sie schalten bei fehlgeleiteten Strömen gegen Erde die Spannung ab und wirken damit gegen Stromunfälle in Niederspannungsnetzen. Sie funktionieren, indem sie die Magnetfelder des zu- und des abfließenden Stroms messen. Liegt kein Fehlerstrom vor, heben sich beide Magnetfelder auf, der Strom kann ungehindert fließen. Bei einem Kurzschluss gegen Erde allerdings gibt es keinen abfließenden Strom mehr, der FI-Schalter reagiert mit einer sofortigen Unterbrechung des Stromkreises.

LS-Schalter sind dagegen Leitungsschutzschalter, die einer zu starken Erwärmung des Kabels durch hohe Ströme entgegenwirken und damit zu den Temperatursicherungen gehören. Sie nutzen zum Abschalten in der Regel sich bei Überlast biegende und als Kontakt ausgelegte Bimetallstreifen. Zusätzlich sind sie mit einem elektromagnetischen Relais ausgestattet, das auf Kurzschlüsse reagiert.



Elektronische Sicherungen

Elektronische Sicherungen dienen als absichtliche Schwachstelle in einem elektronischen Schaltkreis oder in Elektrogeräten. Sie besitzen in der Regel eine Nennspannung von 300 Volt oder weniger und sind für den Schutz von Stromkreisen in Geräten der Unterhaltungselektronik, in Computern, Instrumenten, Stromversorgungen und Telekommunikationsgeräten vorgesehen. Sie finden sich aber auch als Temperatursicherung in zahlreichen Haushaltsgeräten. 

Die meisten dieser Sicherungen sind selbstrückstellend. Dazu enthalten sie in organische Polymere eingebettete leitende Rußpartikel. Fließt ein hoher Strom, dehnt die entstehende Wärme das organische Polymer aus, die Rußpartikel entfernen sich voneinander, der Widerstand erhöht sich bis zu dem Punkt, an dem kein Strom mehr fließt. Sinkt die Temperatur, schrumpft das Polymer, die Leitfähigkeit kehrt zurück. Diese Art von Schutzeinrichtungen wird auch als PTC bezeichnet, was so viel wie positiver Temperaturkoeffizient bedeutet, da der Widerstand mit der Temperatur steigt.

PTC-Sicherungen sind in Computernetzteilen und Handy-Ladegeräten allgegenwärtig. Hier sind sie besonders praktisch, da ein Austausch schwierig ist. Aus demselben Grund werden sie auch in Geräten der Luft- und Raumfahrt verwendet. 

Das Gegenstück sind NTCs, also Bauelemente mit negativem Temperaturkoeffizienten. Sie werden parallel zur Stromversorgung geschaltet. Wenn die Versorgungsspannung ansteigt, verringern NTC-Sicherungen aufgrund des höheren Stromflusses den Widerstand und absorbieren die Spannungsspitzen als Wärme.

Eine weitere Form der elektronischen Schutzelemente gegen Überlastung sind Metalloxid-Varistoren, kurz MOVs. Sie sind halbleiterähnliche Bauelemente, die Spannungsspitzen bidirektional absorbieren. Unter normalen Betriebsbedingungen ist der Widerstand der MOVs hoch, sie nehmen nur sehr wenig Strom auf. Kommt es jedoch zu einer Überspannung, nehmen sie mehr Strom auf, leiten ihn als Wärme ab und verringern damit die Spannung

MOVs sind allerdings nur für kurze Überspannungen geeignet und sollten mit einem Thermoschalter in Reihe geschaltet sein, der bei einer anhaltend hohen Stromaufnahme die Leitung zur Stromquelle unterbricht.