Was ist eine Strom sicherung und ihre Funktion?

In der Elektronik und Elektrotechnik ist eine Sicherung eine elektrische Sicherheitseinrichtung, die zum Überstromschutz eines Stromkreises dient. Sein wesentlicher Bestandteil ist ein Metall draht oder -streifen, der schmilzt, wenn zu viel Strom durch ihn fließt und dadurch den Strom stoppt oder unterbricht. Es ist ein Opfergerät; Hat eine Sicherung einmal ausgelöst, ist sie ein offener Stromkreis und muss je nach Typ ausgetauscht oder neu verdrahtet werden.

Sicherungen werden seit den Anfängen der Elektrotechnik als unverzichtbare Sicherheitseinrichtungen eingesetzt. Heutzutage gibt es Tausende von verschiedenen Sicherung ausführungen, die je nach Anwendung spezifische Strom- und Spannungswerte, Ausschaltvermögen und Ansprechzeiten aufweisen. Die Zeit- und Strombetrieb eigenschaften von Sicherungen werden so gewählt, dass sie einen angemessenen Schutz ohne unnötige Unterbrechung bieten. Verdrahtung vorschriften definieren normalerweise einen maximalen Sicherung strom für bestimmte Stromkreise. Kurzschlüsse, Überlastung, nicht angepasste Lasten oder Gerätefehler sind die Hauptgründe oder einige der Gründe für das Auslösen einer Sicherung. Wenn ein beschädigtes stromführendes Kabel ein geerdetes Metallgehäuse berührt, entsteht ein Kurzschluss und die Sicherung brennt durch.

Eine Sicherung ist ein automatisches Mittel, um die Stromversorgung eines fehlerhaften Systems zu unterbrechen; oft abgekürzt mit ADS (Automatic Disconnect of Supply). Sicherung automaten können alternativ zu Sicherungen eingesetzt werden, weisen jedoch deutlich andere Eigenschaften auf.

Sicherung verlauf

empfahl die Verwendung von Leitern mit reduziertem Querschnitt, um Telegrafenstationen vor Blitzeinschlägen zu schützen; Durch das Schmelzen würden die kleineren Drähte die Geräte und die Verkabelung im Inneren des Gebäudes schützen.
Bereits 1864 waren verschiedene Draht- oder Folien schmelz elemente zum Schutz von Telegrafen kabeln und Beleuchtung anlagen im Einsatz. Eine Sicherung wurde 1890 von Thomas Edison als Teil seines elektrischen Verteilung systems patentiert.

Elektro-Sicherung	Glas sicherung	Ceramic fuse

Sicherung draht Construction

Eine Sicherung besteht aus einem Metallstreifen- oder Draht sicherung element mit kleinem Querschnitt im Vergleich zu den Stromkreis leitern, das zwischen einem Paar elektrischer Anschlüsse montiert und (normalerweise) von einem nicht brennbaren Gehäuse umgeben ist. Die Sicherung ist in Reihe geschaltet, um den gesamten Strom zu führen, der durch den geschützten Stromkreis fließt. Der Widerstand des Elements erzeugt aufgrund des Stromflusses Wärme. Die Größe und Konstruktion des Elements wird (empirisch) so bestimmt, dass die bei einem normalen Strom erzeugte Wärme das Element nicht dazu bringt, eine hohe Temperatur zu erreichen. Fließt ein zu hoher Strom, steigt das Element auf eine höhere Temperatur und schmilzt entweder direkt oder schmilzt eine Lötstelle innerhalb der Sicherung, wodurch der Stromkreis geöffnet wird.

Das Sicherung element besteht aus Zink, Kupfer, Silber, Aluminium oder Legierungen unter diesen oder anderen verschiedenen Metallen, um stabile und vorhersagbare Eigenschaften bereitzustellen. Die Sicherung würde ihren Nennstrom idealerweise unbegrenzt tragen und bei einem kleinen Überschuss schnell schmelzen. Das Element darf nicht durch geringfügige, ungefährliche Stromstöße beschädigt werden und darf nach eventuell jahrelangem Einsatz nicht oxidieren oder sein Verhalten ändern.

Die Sicherung elemente können geformt sein, um die Heizwirkung zu erhöhen. Bei großen Sicherungen kann der Strom auf mehrere Metallstreifen aufgeteilt werden. Eine Dual Element Sicherung kann einen Metallstreifen enthalten, der bei einem Kurzschluss sofort schmilzt, sowie eine niedrig schmelzende Lötstelle, die auf eine langfristige Überlastung mit niedrigen Werten im Vergleich zu einem Kurzschluss reagiert. Sicherung elemente können durch Stahl- oder Nichromdrähte gestützt werden, so dass keine Belastung auf das Element ausgeübt wird, jedoch kann eine Feder enthalten sein, um die Trenngeschwindigkeit der Elementfragmente zu erhöhen.

Das Sicherungselement kann von Luft oder von Materialien umgeben sein, die das Löschen des Lichtbogens beschleunigen sollen. Es können Quarzsand oder nichtleitende Flüssigkeiten verwendet werden.

Eigenschaften der Sicherungen

Bemessungsstrom IN
Ein maximaler Strom, den die Sicherung dauerhaft führen kann, ohne den Stromkreis zu unterbrechen.

Zeit-gegen-Strom-Eigenschaften
Die Geschwindigkeit, mit der eine Sicherung durchbrennt, hängt davon ab, wie viel Strom durch sie fließt und aus welchem ​​Material die Sicherung besteht. Hersteller können eine Strom-Zeit-Darstellung bereitstellen, die oft auf logarithmischen Skalen aufgetragen wird, um das Gerät zu charakterisieren und einen Vergleich mit den Eigenschaften von Schutzgeräten vor und nach der Sicherung zu ermöglichen.

Die Betriebszeit ist kein festes Intervall, sondern nimmt mit steigendem Strom ab. Sicherungen sind so ausgelegt, dass sie im Vergleich zum Strom bestimmte Eigenschaften der Betriebszeit aufweisen. Bei einer Standard sicherung kann das Öffnen des doppelten Nennstroms in einer Sekunde erforderlich sein, bei einer flinken Sicherung kann das Auslösen des doppelten Nennstroms in 0,1 Sekunden erforderlich sein, und bei einer trägen Sicherung kann das Auslösen des doppelten Nennstroms innerhalb von zehn Sekunden erforderlich sein .

Die Auswahl der Sicherung hängt von den Eigenschaften der Last ab. Halbleiterbauelemente können eine schnelle oder ultraschnelle Sicherung verwenden, da sich Halbleiterbauelemente schnell erwärmen, wenn ein Überstrom fließt. Die am schnellsten durchbrennenden Sicherungen sind für die empfindlichsten elektrischen Geräte konzipiert, bei denen selbst eine kurze Einwirkung von Überlaststrom schädlich sein kann. Normale flinke Sicherungen sind die Allzweck sicherungen. Eine träge Sicherung (auch bekannt als Übers pannung schutz oder träge Sicherung) ist dafür ausgelegt, einen Strom, der über dem Nennwert der Sicherung liegt, kurzzeitig fließen zu lassen, ohne dass die Sicherung durchbrennt. Diese Arten von Sicherungen werden bei Geräten wie Motoren verwendet, die bis zu mehreren Sekunden lang höhere Ströme als normal ziehen können, während sie ihre Drehzahl erreichen.

Der I²t-Wert
Der I2t-Wert bezieht sich auf die Energiemenge, die das Sicherungselement beim Beheben des elektrischen Fehlers durchlässt. Dieser Begriff wird normalerweise unter Kurzschluss bedingungen verwendet und die Werte werden verwendet, um Koordinations studien in elektrischen Netzen durchzuführen. Die I²t-Parameter werden durch Tabellen in den Hersteller datenblättern für jede Sicherung familie bereitgestellt. Zur Koordination des Sicherung betriebs mit vor- oder nachgeschalteten Geräten werden sowohl Schmelz-I²t als auch Lösch-I²t angegeben. Das Schmelz-I²t ist proportional zu der Energiemenge, die erforderlich ist, um das Schmelzen des Sicherung elements zu beginnen. Der Löschwert I²t ist proportional zur Gesamtenergie, die die Sicherung beim Löschen eines Fehlers durchlässt. Die Energie ist hauptsächlich abhängig von Strom und Zeit für Sicherungen sowie von der verfügbaren Fehlerhöhe und Systems pannung. Da der I²t-Wert der Sicherung proportional zur durchgelassenen Energie ist, ist er ein Maß für die thermische Schädigung durch Wärme und magnetische Kräfte, die von einem Fehlerende erzeugt werden.

Hochspannungssicherung	Blei sicherung	Bussmann-Sicherung

Sicherung Ausschaltvermögen

Hauptartikel: Bruchleistung
Das Ausschaltvermögen ist der maximale Strom, der von der Sicherung sicher unterbrochen werden kann. Dieser sollte höher sein als der voraussichtliche Kurzschlus strom. Miniatur sicherungen dürfen nur das 10-fache ihres Nennstroms unterbrechen. Sicherungen für kleine Niederspannungs-, normalerweise Wohn-Verkabelung systeme sind in der nordamerikanischen Praxis üblicherweise für eine Unterbrechung von 10.000 Ampere ausgelegt. Sicherungen für kommerzielle oder industrielle Stromversorgung system müssen höhere Unterbrechung nennwerte aufweisen, wobei einige strom begrenzende Nieder spannung sicherungen mit hoher Unterbrechung für 300.000 Ampere ausgelegt sind. Sicherungen für Hochspannungsanlagen bis 115.000 Volt werden nach der Gesamtscheinleistung (Megavolt-Ampere, MVA) des Fehlerpegels im Stromkreis bewertet.

Einige Sicherungen werden als High rupture Capacity (HRC) oder High Breaking Capacity (HBC) bezeichnet und sind in der Regel mit Sand oder einem ähnlichen Material gefüllt.

Niederspannungs-Hoch Ruptur Kapazität (HRC) Sicherungen sind im Bereich der Hauptverteiler in Nieder spannung netzen eingesetzt, in denen es einen hohen prospektiven Kurzschlus strom ist. Sie sind im Allgemeinen größer als Schraub-Sicherungen, und haben Ferrule Kappe oder Messerkontakte. Sicherungen mit hoher Bruchlast können für einen Unterbrechung strom von 120 kA ausgelegt sein.

HH-Sicherungen sind in Industrieanlagen weit verbreitet und werden auch im öffentlichen Stromnetz, z.B. in Trafostationen, Hauptverteilern oder Anschlusskästen in der Gebäude- und als Zähler Sicherungen.

In einigen Ländern können aufgrund des hohen Fehlerstroms, der dort verfügbar ist, wo diese Sicherungen verwendet werden, die örtlichen Vorschriften das Auswechseln dieser Sicherungen nur durch geschultes Personal erlauben. Einige Arten von HRC-Sicherungen beinhalten spezielle Handhabung merkmale.

Sicherung Nennspannung

Die Nennspannung der Sicherung muss gleich oder größer als die Leerlauf spannung sein. Beispielsweise würde eine Glasrohr sicherung mit einer Nennspannung von 32 Volt den Strom einer Spannung quelle von 120 oder 230 V nicht zuverlässig unterbrechen.
Wenn eine 32-V-Sicherung versucht, die 120- oder 230-V-Quelle zu unterbrechen, kann ein Lichtbogen entstehen. Plasma innerhalb der Glasröhre kann weiterhin Strom leiten, bis der Strom bis zu dem Punkt abnimmt, an dem das Plasma ein nichtleitendes Gas wird. Die Nennspannung sollte höher sein als die maximale Spannung quelle, die sie trennen müsste. Die Reihenschaltung von Sicherungen erhöht weder die Nennspannung der Kombination noch einer einzelnen Sicherung.

Mittelspannung sicherungen für ein paar tausend Volt ausgelegt sind nie auf Nieder spannung schaltungen, die wegen ihrer Kosten verwendet, und weil sie nicht richtig die Schaltung löschen kann, wenn bei sehr niedrigen Spannungen arbeiten.

Sicherung Spannungsabfall

Der Hersteller kann den Spannungsabfall über der Sicherung bei Nennstrom angeben. Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen dem Kaltwiderstand einer Sicherung und ihrem Spannungsabfallwert. Sobald Strom angelegt wird, wachsen Widerstand und Spannungsabfall einer Sicherung mit dem Anstieg ihrer Betriebstemperatur ständig, bis die Sicherung schließlich ein thermisches Gleichgewicht erreicht. Insbesondere beim Einsatz einer Sicherung in Niederspannungs anwendungen ist der Spannungsabfall zu berücksichtigen. Der Spannungsabfall ist bei herkömmlichen Sicherungen vom Drahttyp oft nicht signifikant, kann jedoch bei anderen Technologien wie Sicherungen vom rückstellbaren Typ (PPTC) signifikant sein.

Sicherung temperatur-Derating

Umgebungstemperatur wird eine Betriebsparameter der Sicherung ändern. Eine für 1 A bei 25 °C ausgelegte Sicherung kann bei -40 °C bis zu 10 % oder 20 % mehr Strom führen und bei 100 °C bei 80 % ihres Nennwertes öffnen. Die Betriebswerte variieren je nach Sicherung familie und sind in den Hersteller datenblättern angegeben.

Sicherung markierungen

Ein Beispiel für die vielen Markierungen, die auf einer Sicherung zu finden sind.
Die meisten Sicherungen sind am Gehäuse oder an den Endkappen mit Markierungen versehen, die ihre Nennwerte angeben. "Chip-Typ"-Sicherungen mit SMD-Technologie weisen wenige oder keine Markierungen auf, was die Identifizierung sehr schwierig macht.

Ähnlich aussehende Sicherungen können deutlich unterschiedliche Eigenschaften haben, die durch ihre Markierungen identifiziert werden. Sicherung kennzeichnungen enthalten im Allgemeinen die folgenden Informationen, entweder explizit als Text oder implizit mit der Kennzeichnung der Zulassungsstelle für einen bestimmten Typ:

Stromstärke der Sicherung.
Nennspannung der Sicherung.
Zeit-Strom-Kennlinie; d.h. Sicherung geschwindigkeit.
Zulassungen durch nationale und internationale Normung organisationen.
Hersteller/Teilenummer/Serie.
Unterbrechung leistung (Ausschaltvermögen)

Rund PCB sicherung	SMD-Sicherung	fast-acting Resistance fuse

Sicherungen Pakete und Materialien

Sicherungen sind in einer Vielzahl von Größen und Ausführungen für viele Anwendungen erhältlich und werden in standardisierten Gehäuselayouts hergestellt, um sie leicht austauschbar zu machen. Sicherung körper können je nach Anwendung und Spannung klasse aus Keramik, Glas, Kunststoff, Glasfaser, geformten Glimmerlaminaten oder geformten komprimierten Fasern bestehen.

Patronen sicherungen (Ferrule) haben einen zylindrischen Körper, der mit Metall endkappen abgeschlossen ist. Einige Patronen sicherungen werden mit Endkappen unterschiedlicher Größe hergestellt, um ein versehentliches Einsetzen der falschen Sicherung leistung in einen Halter zu verhindern, wodurch sie eine Flaschenform erhalten.

Sicherungen für Niederspannungs-Stromkreise haben Klinge oder Tag Klemmen verschraubt, die durch Schrauben an einem Sicherung halter befestigt sind. Einige Flachstecker werden von Federklemmen gehalten. Flach sicherungen erfordern oft die Verwendung eines speziellen Ausziehwerkzeugs, um sie aus dem Sicherung halter zu entfernen.

Erneuerbare Sicherungen haben austauschbare Sicherung elemente, die eine Wiederverwendung des Sicherung körpers und der Anschlüsse ermöglichen, wenn sie nach einem Sicherung vorgang nicht beschädigt sind.

Sicherungen zum Anlöten an eine Leiterplatte haben radiale oder axiale Drahtanschlüsse. SMD-Sicherungen haben Lötpads anstelle von Leitungen.

Hochspannung sicherungen vom Ausstoßtyp haben faser- oder glasfaserverstärkte Kunststoffrohre und ein offenes Ende und können das Sicherungselement austauschen lassen.

Halbumschlossener Sicherungen sind Sicherung draht Träger, in dem der schmelzbare Draht selbst ersetzt werden kann. Der genaue Sicherung strom wird nicht so gut kontrolliert wie bei einer beiliegenden Sicherung, und es ist äußerst wichtig, beim Austauschen des Sicherung drahtes den richtigen Durchmesser und das richtige Material zu verwenden, und aus diesen Gründen werden diese Sicherungen langsam in Ungnade gefallen.

Diese werden in einigen Teilen der Welt immer noch in Verbrauchereinheiten verwendet, werden jedoch immer seltener. Glas sicherungen haben zwar den Vorteil eines für Inspektionszwecke sichtbaren Sicherung elements, haben aber ein geringes Ausschaltvermögen (Ausschaltleistung), was sie generell auf Anwendungen von 15 A oder weniger bei 250 VAC beschränkt. Keramische Sicherungen haben den Vorteil eines höheren Ausschaltvermögens, was ihren Einsatz in Stromkreisen mit höheren Strömen und Spannungen erleichtert. Das Befüllen eines Sicherung körpers mit Sand sorgt für eine zusätzliche Kühlung des Lichtbogens und erhöht das Ausschaltvermögen der Sicherung. Mittelspannung sicherungen können flüssigkeitsgefüllte Hüllen haben, um das Löschen des Lichtbogens zu unterstützen. Einige Arten von Verteilung schaltanlagen verwenden Sicherung einsätze, die in das Öl eingetaucht sind, das die Ausrüstung füllt.

Sicherung pakete können ein Zurückweisungsmerkmal wie einen Stift, einen Schlitz oder eine Lasche enthalten, die den Austausch von ansonsten ähnlich aussehenden Sicherungen verhindern. Beispielsweise haben Sicherung halter für nordamerikanische Sicherungen der Klasse RK einen Stift, der den Einbau von ähnlich aussehenden Sicherungen der Klasse H verhindert, die ein viel geringeres Ausschaltvermögen und einen massiven Flachstecker haben, dem der Steckplatz des Typs RK fehlt.

Sicherung Abmessungen

Sicherungen können mit unterschiedlich großen Gehäusen gebaut werden, um den Austausch unterschiedlicher Sicherung werte zu verhindern. Zum Beispiel unterscheiden Flasche Stil Sicherungen zwischen Ratings mit unterschiedlichen Durchmessern des Hutes. Autogla sicherungen wurden in verschiedenen Längen hergestellt, um zu verhindern, dass Sicherungen mit hohem Nennwert in einen Stromkreis eingebaut werden, der für einen niedrigeren Nennwert vorgesehen ist.