Was ist eine Sicherung? Symbole, Eigenschaften, Arten, Anwendungen und Vorteile

Einleitung

Elektrische Sicherheit spielt in allen elektrischen und elektronischen Systemen eine entscheidende Rolle. Ob Haushaltsgeräte, Industriemaschinen, Automobile, Photovoltaikanlagen oder elektronische Geräte – ein zuverlässiger Schutz vor Überstrom ist unerlässlich, um Schäden an elektrischen Komponenten und Anlagen zu vermeiden.

Eines der einfachsten und am häufigsten eingesetzten Schutzgeräte ist die elektrische Sicherung.

Eine Sicherung schützt elektrische Stromkreise vor übermäßigem Strom, insbesondere bei Überlastungen und Kurzschlüssen. Sie unterbricht den Stromfluss automatisch, sobald der Strom unter bestimmten Bedingungen einen festgelegten Grenzwert überschreitet. Dadurch werden Leitungen, elektrische Geräte und empfindliche Komponenten vor Überhitzung, Beschädigungen und möglichen Brandgefahren geschützt.

Doch was genau ist eine elektrische Sicherung? Wie funktioniert sie und welche unterschiedlichen Sicherungsarten gibt es?

In diesem Artikel erfahren Sie alles Wichtige über elektrische Sicherungen – von ihrer Definition und Funktionsweise über Schaltzeichen und technische Eigenschaften bis hin zu verschiedenen Sicherungsarten, Anwendungen, Vorteilen und Nachteilen.

Was ist eine elektrische Sicherung?

Eine elektrische Sicherung ist eine Schutzvorrichtung, die einen Stromkreis vor zu hohen elektrischen Strömen schützt.

Sie enthält einen speziellen Schmelzleiter, der bei einem ausreichend hohen Strom und entsprechender Einwirkdauer durch die entstehende Wärme schmilzt. Dadurch wird der Stromkreis unterbrochen und der weitere Stromfluss verhindert.

Eine herkömmliche Schmelzsicherung wird auch als Opferbauteil bezeichnet, da sie sich bei einem Fehler bewusst selbst zerstört, um andere elektrische Komponenten zu schützen.

Sicherungen werden grundsätzlich in Reihe mit dem zu schützenden Stromkreis geschaltet. Dadurch fließt der gesamte zu überwachende Strom durch das Sicherungselement.

Wenn eine Überlastung oder ein Kurzschluss auftritt, steigt der Strom über den zulässigen Betriebsbereich. Der Schmelzleiter erhitzt sich, schmilzt und unterbricht den Stromkreis.

Nach dem Auslösen muss eine herkömmliche Schmelzsicherung durch eine geeignete neue Sicherung ersetzt werden.

Wie funktioniert eine Sicherung?

Das Funktionsprinzip einer elektrischen Sicherung basiert auf der Wärmewirkung des elektrischen Stroms, auch Joule'sche Erwärmung genannt.

Wenn Strom durch einen elektrischen Leiter fließt, entsteht aufgrund seines elektrischen Widerstands Wärme. Im normalen Betriebszustand kann das Sicherungselement den vorgesehenen Nennstrom führen, ohne zu schmelzen.

Kommt es jedoch zu einer Überlastung oder einem Kurzschluss, steigt der Strom deutlich an. Dadurch wird mehr Wärme im Schmelzleiter erzeugt.

Erreicht das Sicherungselement seine Schmelztemperatur, schmilzt es und unterbricht die elektrische Verbindung. Der Stromfluss wird gestoppt und der nachgeschaltete Stromkreis geschützt.

Funktionsweise einer Sicherung in fünf Schritten

1. Normalbetrieb: Der elektrische Strom fließt durch den Schmelzleiter, ohne dass dieser schmilzt.

2. Überstrom: Eine Überlastung oder ein Kurzschluss führt zu einem erhöhten Stromfluss.

3. Wärmeentwicklung: Der erhöhte Strom erzeugt zusätzliche Wärme im Sicherungselement.

4. Schmelzen des Elements: Der Schmelzleiter erreicht seine Schmelztemperatur und wird unterbrochen.

5. Unterbrechung des Stromkreises: Der Stromfluss wird gestoppt und die angeschlossenen Komponenten werden geschützt.

Nach dem Auslösen muss die Fehlerursache untersucht und beseitigt werden, bevor eine neue Sicherung eingesetzt wird.

Schaltzeichen einer Sicherung

Das Sicherungssymbol ist eine grafische Darstellung, mit der eine Sicherung in elektrischen Schaltplänen gekennzeichnet wird.

Elektriker, Elektrotechniker und Ingenieure verwenden standardisierte Schaltzeichen, um elektrische Schaltungen zu planen, Schutzkomponenten zu identifizieren und Stromlaufpläne zu verstehen.

Je nach verwendeter Norm und Darstellungsweise können sich die Symbole unterscheiden. Zu den relevanten Regelwerken gehören beispielsweise IEC sowie IEEE/ANSI.

In einem Stromlaufplan wird eine Sicherung üblicherweise als Symbol innerhalb einer elektrischen Leitungsverbindung dargestellt.

Warum sind Sicherungssymbole wichtig?

Sicherungssymbole erfüllen mehrere wichtige Aufgaben:

• Sie ermöglichen die schnelle Identifizierung von Sicherungen in Schaltplänen.

• Sie erleichtern das Verständnis elektrischer Schaltungen.

• Sie zeigen die Position von Überstromschutzeinrichtungen.

• Sie unterstützen die Fehlersuche und Wartung elektrischer Anlagen.

• Sie sorgen für eine einheitliche Darstellung in technischen Dokumentationen.

Beim Lesen eines Stromlaufplans sollten immer die verwendete Norm und die technischen Angaben der jeweiligen Sicherung berücksichtigt werden.

Wichtige Eigenschaften und technische Merkmale einer Sicherung

Die richtige Auswahl einer Sicherung ist entscheidend für die Sicherheit und Zuverlässigkeit einer elektrischen Anlage.

Je nach Anwendung unterscheiden sich Sicherungen hinsichtlich ihres Nennstroms, ihrer Nennspannung, ihres Ausschaltvermögens und ihrer Auslösecharakteristik.

Die wichtigsten technischen Eigenschaften werden im Folgenden erläutert.

1. Nennstrom

Der Nennstrom bezeichnet den Strom, den eine Sicherung unter festgelegten Betriebsbedingungen dauerhaft führen kann, ohne auszulösen.

Er wird in Ampere (A) angegeben.

Beispielsweise ist eine Sicherung mit einem Nennstrom von 10 A dafür ausgelegt, unter den vom Hersteller angegebenen Bedingungen einen Strom von 10 A zu führen.

Überschreitet der Strom die zulässigen Werte ausreichend lange, schmilzt das Sicherungselement und unterbricht den Stromkreis.

Bei der Auswahl des Nennstroms müssen unter anderem folgende Faktoren berücksichtigt werden:

• Normaler Betriebsstrom

• Belastbarkeit der elektrischen Leitungen

• Eigenschaften des angeschlossenen Verbrauchers

• Umgebungstemperatur

• Einschaltströme

• Geltende Sicherheitsnormen

2. Nennspannung

Die Nennspannung gibt die maximale Spannung an, bei der eine Sicherung unter festgelegten Bedingungen sicher betrieben und zum Unterbrechen eines Stromkreises eingesetzt werden kann.

Sie wird in Volt (V) angegeben.

Eine zu niedrig bemessene Nennspannung kann dazu führen, dass ein beim Schmelzen entstehender Lichtbogen nicht zuverlässig gelöscht wird.

Deshalb muss die Nennspannung der Sicherung für die jeweilige Anwendung ausreichend hoch sein. Dabei ist zwischen Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC) zu unterscheiden.

3. I²t-Wert

Der I²t-Wert ist eine wichtige Kenngröße zur Beschreibung der thermischen Energie, die während des Schmelz- und Ausschaltvorgangs einer Sicherung durchgelassen wird.

Er wird nach folgender Formel berechnet:

I²t = I² × t

Dabei gilt:

• I = Stromstärke in Ampere

• t = Zeit in Sekunden

• I²t = Strom-Zeit-Integral in A²s

Der I²t-Wert ist besonders wichtig beim Schutz empfindlicher elektronischer Bauteile, Halbleiter, Batterien und anderer Komponenten, die durch hohe thermische Belastungen beschädigt werden können.

4. Ausschaltvermögen

Das Ausschaltvermögen bezeichnet den maximalen Kurzschlussstrom, den eine Sicherung bei ihrer angegebenen Spannung sicher unterbrechen kann.

Es wird häufig in Kiloampere (kA) angegeben.

Die Sicherung muss ein ausreichend hohes Ausschaltvermögen besitzen, um den maximal möglichen Kurzschlussstrom der elektrischen Anlage sicher abschalten zu können.

Ist das Ausschaltvermögen zu niedrig, kann die Sicherung beim Auftreten eines Kurzschlusses versagen.

5. Betriebstemperatur

Die Umgebungstemperatur beeinflusst die Funktion und Belastbarkeit einer Sicherung.

Bei hohen Temperaturen erwärmt sich das Sicherungselement stärker. Dadurch kann die Sicherung bereits bei geringeren zusätzlichen Strombelastungen auslösen.

Auch niedrige Temperaturen können die Betriebsbedingungen beeinflussen.

Deshalb müssen die zulässige Umgebungstemperatur und gegebenenfalls erforderliche Leistungsreduzierungen bei der Auswahl berücksichtigt werden.

6. Zeit-Strom-Kennlinie

Die Zeit-Strom-Kennlinie beschreibt den Zusammenhang zwischen der Höhe des Stroms und der Zeit, die eine Sicherung bis zum Auslösen benötigt.

Grundsätzlich gilt: Je höher der Fehlerstrom, desto schneller löst die Sicherung aus.

Bei kleineren Überströmen kann es dagegen deutlich länger dauern, bis der Schmelzleiter unterbrochen wird.

Diese Kennlinie ist wichtig, um Sicherungen mit anderen Schutzgeräten abzustimmen und einen zuverlässigen Schutz der elektrischen Anlage sicherzustellen.

Welche Arten von Sicherungen gibt es?

Elektrische Sicherungen sind in zahlreichen Bauformen und Ausführungen erhältlich. Sie werden entsprechend ihrer elektrischen Eigenschaften, ihrer Konstruktion und ihres Anwendungsbereichs klassifiziert.

Eine grundlegende Unterscheidung erfolgt nach der Art des Stroms:

1. Gleichstromsicherungen (DC-Sicherungen)

2. Wechselstromsicherungen (AC-Sicherungen)

Darüber hinaus unterscheidet man zwischen Niederspannungs- und Hochspannungssicherungen sowie verschiedenen Bauformen.

1. Gleichstromsicherung (DC-Sicherung)

Eine Gleichstromsicherung ist speziell für den Einsatz in Gleichstromkreisen ausgelegt.

Im Gegensatz zum Wechselstrom, der regelmäßig den Nulldurchgang erreicht, besitzt Gleichstrom keinen periodischen Nulldurchgang.

Dadurch ist die Lichtbogenlöschung beim Schmelzen des Sicherungselements anspruchsvoller.

DC-Sicherungen verfügen deshalb über geeignete Konstruktionen und Lichtbogenlöscheinrichtungen, um den Gleichstrom unter den festgelegten Betriebsbedingungen sicher zu unterbrechen.

Anwendungen von DC-Sicherungen

• Photovoltaikanlagen

• Batteriespeichersysteme

• Elektrofahrzeuge

• Gleichstromversorgungen

• Telekommunikationsanlagen

• Industrielle Gleichstromsysteme

2. Wechselstromsicherung (AC-Sicherung)

Eine Wechselstromsicherung ist für den Einsatz in Wechselstromkreisen vorgesehen.

Da der Wechselstrom während jeder Periode den Nulldurchgang erreicht, kann dies das Löschen eines beim Schmelzen entstehenden Lichtbogens erleichtern.

AC-Sicherungen werden in Wohngebäuden, Gewerbeimmobilien und industriellen Anlagen eingesetzt.

Sie lassen sich grundsätzlich in Niederspannungs- und Hochspannungssicherungen unterteilen.

2.1 Niederspannungssicherungen

Niederspannungssicherungen werden in elektrischen Anlagen mit entsprechend niedrigen Betriebsspannungen verwendet.

Sie kommen beispielsweise in Verteilungen, Haushaltsgeräten, Schaltschränken und elektronischen Geräten zum Einsatz.

Zu den wichtigsten Bauformen gehören:

2.1.1 Schmelzdrahtsicherung

Die Schmelzdrahtsicherung, auch als Schraubsicherung oder in ihrer klassischen Bauform als Kit-Kat-Sicherung bekannt, ist eine traditionelle Niederspannungssicherung.

Sie besteht hauptsächlich aus zwei Teilen:

• Sicherungssockel: Der fest installierte Teil mit den elektrischen Anschlüssen.

• Sicherungsträger: Der herausnehmbare Teil, der den Schmelzdraht enthält.

Bei einem Überstrom schmilzt der Schmelzdraht und unterbricht den Stromkreis.

Nach der Fehlerbeseitigung kann das Schmelzelement bei dafür vorgesehenen Bauformen ausgetauscht werden.

Solche Sicherungen wurden früher häufig in Haushaltsinstallationen und kleineren industriellen Anlagen verwendet. In modernen Installationen sind sie jedoch weitgehend durch andere Schutzsysteme ersetzt worden.

2.1.2 Schmelzsicherung in Patronenbauform

Eine Patronensicherung besteht aus einem isolierenden Gehäuse, in dem sich ein Schmelzleiter befindet.

Das Gehäuse besteht häufig aus Glas oder Keramik. An den Enden befinden sich metallische Kontaktkappen oder Anschlüsse.

Die geschlossene Bauform hilft dabei, den beim Auslösen entstehenden Lichtbogen innerhalb des Gehäuses zu begrenzen.

Patronensicherungen werden häufig in folgenden Bereichen eingesetzt:

• Haushaltsgeräte

• Elektronische Geräte

• Industrielle Schaltschränke

• Steuerungssysteme

• Elektrische Verteilungen

Sie sind mit unterschiedlichen Strom- und Spannungswerten sowie verschiedenen Auslösecharakteristiken erhältlich.

Patronensicherungen werden unter anderem in folgende Bauformen unterteilt:

• D-System-Sicherungen

• NH- beziehungsweise HRC-Sicherungen

2.1.2.1 D-System-Sicherung

Die D-System-Sicherung, auch Diazed-Sicherung genannt, ist eine Patronensicherung für Niederspannungsanlagen.

Sie besitzt einen meist zylindrischen Keramikkörper mit metallischen Kontaktflächen.

Zu ihren wesentlichen Bestandteilen gehören:

• Sicherungssockel

• Passring

• Schmelzeinsatz

• Schraubkappe

Der Schmelzeinsatz wird mithilfe der Schraubkappe und des passenden Passrings in den Sicherungssockel eingesetzt.

Der Passring verhindert, dass ein ungeeigneter Sicherungseinsatz mit einem zu hohen Nennstrom verwendet wird.

D-System-Sicherungen werden in bestimmten elektrischen Verteilungen und älteren Installationen eingesetzt.

2.1.2.2 NH- und HRC-Sicherung

HRC steht für „High Rupturing Capacity“ und bezeichnet Sicherungen mit hohem Ausschaltvermögen.

In Deutschland sind NH-Sicherungen (Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungen) eine besonders verbreitete Bauform.

Sie bestehen typischerweise aus einem robusten Keramikkörper, einem speziell geformten Schmelzleiter und einem Lichtbogenlöschmittel, häufig Quarzsand.

Wenn ein Kurzschluss auftritt, schmilzt der Schmelzleiter. Das Löschmittel unterstützt die Unterbrechung und Löschung des entstehenden Lichtbogens.

NH-Sicherungen werden häufig in industriellen Stromverteilungen, Transformatorenschutzsystemen und elektrischen Schaltanlagen eingesetzt.

Zu den verbreiteten Bauformen gehören:

• NH-Sicherungen mit Messerkontakten

• NH-Sicherungen mit Schraubanschlüssen

2.1.3 Sicherungs-Lasttrennschalter

Ein Sicherungs-Lasttrennschalter kombiniert eine Schaltfunktion mit einer Sicherung.

Er ermöglicht das Ein- und Ausschalten eines Stromkreises und bietet gleichzeitig einen Überstromschutz durch die eingesetzten Sicherungseinsätze.

Solche Geräte werden in geeigneten Niederspannungs- und Verteilungsanlagen verwendet.

Sie sind besonders praktisch, wenn Schalt- und Schutzfunktionen in einer gemeinsamen Baugruppe benötigt werden.

2.2 Hochspannungssicherungen

Hochspannungssicherungen sind für den Schutz elektrischer Anlagen mit höheren Betriebsspannungen konzipiert.

Sie werden beispielsweise in folgenden Bereichen eingesetzt:

• Transformatoren

• Umspannwerken

• Mittel- und Hochspannungsverteilungen

• Industriellen Energieversorgungssystemen

• Elektrischen Versorgungsnetzen

Aufgrund der hohen Spannungen und möglichen Kurzschlussströme benötigen diese Sicherungen spezielle Konstruktionen zur zuverlässigen Lichtbogenlöschung.

Zu den wichtigsten Bauformen gehören:

2.2.1 Flüssigkeitssicherung

Flüssigkeitssicherungen verwenden eine isolierende Flüssigkeit als Bestandteil des Lichtbogenlöschsystems.

Wenn der Schmelzleiter bei einem Fehler schmilzt, entsteht ein Lichtbogen. Die Flüssigkeit unterstützt dessen Löschung und damit die Unterbrechung des Stromkreises.

Historische Ausführungen verwendeten teilweise gesundheitsschädliche Flüssigkeiten wie Tetrachlorkohlenstoff.

Solche Bauformen gelten heute weitgehend als veraltet und sind keine geeignete allgemeine Empfehlung für moderne Installationen.

2.2.2 Hochspannungs-Patronensicherung

Hochspannungs-Patronensicherungen sind speziell für die sichere Unterbrechung hoher Fehlerströme in elektrischen Energieversorgungssystemen ausgelegt.

Sie bestehen häufig aus einem isolierenden Keramikkörper, speziell geformten Schmelzleitern und einem geeigneten Lichtbogenlöschmittel.

Diese Konstruktion ermöglicht eine kontrollierte Unterbrechung des Stromflusses bei elektrischen Fehlern.

Typische Einsatzbereiche sind Transformatoren und elektrische Verteilungsanlagen.

2.2.3 Ausstoßsicherung

Ausstoßsicherungen werden häufig in Freileitungsnetzen und elektrischen Verteilungssystemen eingesetzt.

Sie bestehen in der Regel aus einem isolierenden Rohr, in dem sich der Schmelzleiter befindet.

Bei einem Fehler schmilzt das Sicherungselement und erzeugt einen Lichtbogen. Die dabei entstehenden Gase unterstützen das Löschen des Lichtbogens und unterbrechen den Stromkreis.

Ausstoßsicherungen werden beispielsweise zum Schutz von Verteilungstransformatoren und Freileitungsabzweigen verwendet.

3. Weitere verbreitete Sicherungsarten

Neben der Einteilung nach AC und DC gibt es weitere Sicherungen, die aufgrund ihrer Bauform oder ihres speziellen Einsatzbereichs unterschieden werden.

3.1 Kfz-Sicherung (Flachsicherung)

Flachsicherungen werden hauptsächlich in elektrischen Systemen von Fahrzeugen eingesetzt.

Sie besitzen ein kompaktes Kunststoffgehäuse mit zwei metallischen Kontaktzungen, die in einen passenden Sicherungshalter eingesetzt werden.

Flachsicherungen sind in unterschiedlichen Größen und Stromstärken erhältlich.

Sie schützen beispielsweise:

• Fahrzeugbeleuchtung

• Elektrische Fensterheber

• Infotainmentsysteme

• Elektronische Steuergeräte

• Weitere elektrische Fahrzeugkomponenten

3.2 Temperatursicherung

Eine Temperatursicherung ist ein temperaturabhängiges Schutzbauteil, das einen Stromkreis unterbricht, wenn eine festgelegte Temperatur überschritten wird.

Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Überstromsicherung reagiert sie hauptsächlich auf eine zu hohe Temperatur.

Temperatursicherungen werden häufig in folgenden Geräten verwendet:

• Haushaltsgeräte

• Heizgeräte

• Elektromotoren

• Elektrische Heizsysteme

• Elektronische Geräte

Sie tragen dazu bei, Überhitzung und daraus entstehende Schäden zu verhindern.

3.3 Rückstellende Sicherung

Eine rückstellende Sicherung wird auch als PPTC-Sicherung oder PTC-Überstromschutz bezeichnet.

Sie besteht häufig aus einem Polymermaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten.

Wenn der Strom einen bestimmten Bereich überschreitet, erwärmt sich das Bauteil und sein elektrischer Widerstand steigt stark an. Dadurch wird der Stromfluss erheblich reduziert.

Nach Beseitigung der Fehlerursache und ausreichender Abkühlung kann der Widerstand wieder in Richtung seines normalen Betriebswertes zurückkehren.

Rückstellende Sicherungen werden häufig in folgenden Anwendungen eingesetzt:

• Elektronische Geräte

• Kommunikationssysteme

• Niederspannungsschaltungen

• Computertechnik

• Elektrische Steuerungen

Anwendungen von Sicherungen

Elektrische Sicherungen werden in zahlreichen elektrischen und elektronischen Systemen eingesetzt.

Ihre wichtigste Aufgabe besteht darin, elektrische Geräte und Leitungen vor Überstrom und Kurzschlüssen zu schützen.

Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen gehören:

1. Elektrische Hausinstallationen

Sicherungen werden in elektrischen Verteilungen eingesetzt, um Leitungen und angeschlossene Geräte vor Überlastungen und Kurzschlüssen zu schützen.

Sie helfen dabei, Überhitzung zu vermeiden und das Risiko elektrischer Brände zu reduzieren.

2. Haushaltsgeräte

Viele Haushaltsgeräte enthalten Sicherungen, um ihre internen elektrischen Komponenten zu schützen.

Dazu gehören beispielsweise:

• Kühlschränke

• Waschmaschinen

• Klimaanlagen

• Fernseher

• Mikrowellen

• Geschirrspüler

3. Automobilindustrie

Sicherungen sind wichtige Bestandteile der elektrischen Systeme moderner Fahrzeuge.

Sie schützen unter anderem Beleuchtungssysteme, Steuergeräte, elektrische Fensterheber und weitere Fahrzeugkomponenten.

Sie kommen in Pkw, Lkw, Bussen und anderen Fahrzeugtypen zum Einsatz.

4. Photovoltaikanlagen

In Photovoltaikanlagen werden spezielle PV-Sicherungen zum Schutz elektrischer Gleichstromkreise verwendet.

Sie können beispielsweise in folgenden Bereichen eingesetzt werden:

• Solarmodulstränge

• PV-Generatoranschlusskästen

• DC-Sammelschienen

• Gleichstromverteilungen

• Weitere Komponenten von Photovoltaikanlagen

Die Sicherungen müssen entsprechend der Systemspannung, dem möglichen Fehlerstrom und den geltenden Installationsvorschriften ausgewählt werden.

5. Elektrofahrzeuge

Elektrofahrzeuge verfügen über leistungsstarke elektrische Systeme, die einen zuverlässigen Schutz benötigen.

Spezielle Hochspannungssicherungen schützen unter anderem:

• Batteriesysteme

• Leistungselektronik

• Ladeeinrichtungen

• Hochspannungsleitungen

• Elektrische Antriebskomponenten

Sie helfen dabei, gefährliche Fehlerströme schnell zu unterbrechen.

6. Batteriespeichersysteme

Batteriespeichersysteme benötigen einen zuverlässigen Überstrom- und Kurzschlussschutz.

Geeignete DC-Sicherungen schützen Batteriemodule, Batteriestränge, Wechselrichtersysteme und elektrische Verbindungen vor übermäßigen Strombelastungen.

7. Industrielle elektrische Anlagen

In industriellen Anlagen werden Sicherungen zum Schutz von Maschinen, Motoren, Transformatoren, Steuerungen und Stromverteilungen eingesetzt.

Sie tragen zur Betriebssicherheit bei und schützen wertvolle elektrische Komponenten vor Schäden durch Fehlerströme.

8. Elektronische Geräte und Netzteile

Sicherungen kommen auch in Computern, Ladegeräten, Netzteilen und elektronischen Schaltungen zum Einsatz.

Sie schützen empfindliche elektronische Bauteile vor Überstrom und können dazu beitragen, Folgeschäden zu verhindern.

Vorteile von Sicherungen

Elektrische Sicherungen bieten zahlreiche Vorteile und sind deshalb ein wichtiger Bestandteil moderner Schutzkonzepte.

1. Geringe Kosten

Sicherungen gehören zu den wirtschaftlichsten Lösungen für den elektrischen Überstromschutz.

Ihre vergleichsweise einfache Konstruktion ermöglicht eine kostengünstige Herstellung und Installation.

2. Schnelle Auslösung

Je nach Bauart und Auslösecharakteristik können Sicherungen hohe Fehlerströme sehr schnell unterbrechen.

Dadurch wird die durchgelassene Energie begrenzt und das Risiko von Schäden an elektrischen Komponenten reduziert.

3. Einfache Konstruktion

Sicherungen besitzen einen vergleichsweise einfachen Aufbau und benötigen keine komplexen mechanischen Schaltmechanismen.

Das macht sie zuverlässig und erleichtert ihre Herstellung und Anwendung.

4. Geringer Wartungsaufwand

Herkömmliche Schmelzsicherungen benötigen normalerweise keine regelmäßige mechanische Wartung.

Allerdings sollten Sicherungen, Kontakte und Anschlüsse im Rahmen der Anlagenwartung regelmäßig überprüft werden.

5. Zuverlässiger Schutz

Bei korrekter Auswahl und Installation bieten Sicherungen einen zuverlässigen Schutz gegen Überlastungen und Kurzschlüsse.

Sie schützen elektrische Leitungen, Geräte, Maschinen und elektronische Komponenten.

6. Hohes Ausschaltvermögen

Bestimmte Sicherungsarten, insbesondere HRC- und NH-Sicherungen, können hohe Kurzschlussströme sicher unterbrechen, sofern die festgelegten Betriebsgrenzen eingehalten werden.

Dadurch eignen sie sich auch für anspruchsvolle industrielle Anwendungen.

7. Kompakte Bauweise

Viele Sicherungen sind klein und leicht.

Dank ihrer kompakten Bauform lassen sie sich auch in elektrischen Systemen mit begrenztem Einbauraum verwenden.

8. Keine externe Stromversorgung erforderlich

Herkömmliche Schmelzsicherungen funktionieren durch die Wärmewirkung des elektrischen Stroms.

Sie benötigen keine externe Stromversorgung und kein zusätzliches Steuersignal, um ihre Schutzfunktion auszuführen.

Nachteile von Sicherungen

Trotz ihrer zahlreichen Vorteile besitzen Sicherungen auch einige Einschränkungen.

1. Austausch nach dem Auslösen

Herkömmliche Schmelzsicherungen müssen nach dem Auslösen ersetzt werden.

Dies kann insbesondere in industriellen Anlagen zu Ausfallzeiten führen.

2. Keine automatische Rückstellung

Im Gegensatz zu vielen Leitungsschutzschaltern können herkömmliche Schmelzsicherungen nicht einfach wieder eingeschaltet werden.

Nach der Fehlerbeseitigung muss ein neuer Sicherungseinsatz mit den passenden technischen Eigenschaften installiert werden.

3. Falscher Ersatz kann gefährlich sein

Wird eine Sicherung mit einem zu hohen Nennstrom eingesetzt, kann der Schutz der elektrischen Anlage beeinträchtigt werden.

Eine falsch dimensionierte Sicherung kann dazu führen, dass Leitungen und angeschlossene Geräte bei Überlastung nicht ausreichend geschützt werden.

4. Fehlersuche kann zeitaufwendig sein

Wenn eine Sicherung auslöst, muss zunächst die Ursache des Fehlers ermittelt und beseitigt werden.

Einfach nur eine neue Sicherung einzusetzen, ohne die Fehlerursache zu untersuchen, kann erhebliche Sicherheitsrisiken verursachen.

5. Begrenzte Überwachungsmöglichkeiten

Herkömmliche Sicherungen bieten normalerweise keine elektronische Fernüberwachung oder automatische Benachrichtigung über ihren Betriebszustand.

Für solche Funktionen sind zusätzliche Überwachungseinrichtungen erforderlich.

6. Schutzkoordination erforderlich

Bei der Auswahl von Sicherungen müssen die Zeit-Strom-Kennlinien und die Abstimmung mit anderen Schutzgeräten berücksichtigt werden.

Eine fehlerhafte Koordination kann zu unnötigen Abschaltungen oder unzureichendem Schutz führen.

Sicherung oder Leitungsschutzschalter: Was ist der Unterschied?

Sicherungen und Leitungsschutzschalter erfüllen eine ähnliche Aufgabe: Sie schützen elektrische Stromkreise vor zu hohen Strömen.

Allerdings unterscheiden sie sich in ihrer Funktionsweise und Konstruktion.

Merkmal	Schmelzsicherung	Leitungsschutzschalter
Funktionsprinzip	Schmelzleiter schmilzt	Mechanischer oder elektronischer Auslösemechanismus
Auslösung	Einmalige Auslösung bei herkömmlichen Bauformen	Kann nach Beseitigung des Fehlers zurückgesetzt werden
Austausch	Normalerweise erforderlich	Normalerweise nicht erforderlich
Konstruktion	Einfach	Komplexer
Wartung	Gering	Abhängig von Bauart und Einsatz
Kosten	Meist kostengünstig	Abhängig von Typ und Nennwert
Fehleranzeige	Häufig Sichtprüfung oder Anzeigeelement	Meist sichtbare Schaltstellungsanzeige
Anwendungen	Haushaltsgeräte, Elektronik, Industrie und Energieverteilung	Wohngebäude, Gewerbe und Industrie

Was ist besser: Sicherung oder Leitungsschutzschalter?

Es gibt keine allgemeingültige Antwort darauf, welches Schutzgerät besser ist.

Die Auswahl hängt von den Anforderungen der elektrischen Anlage, dem möglichen Kurzschlussstrom, den Betriebsbedingungen und den gewünschten Schutzfunktionen ab.

Schmelzsicherungen eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen eine kompakte Bauform, wirtschaftlicher Schutz und eine schnelle Unterbrechung hoher Fehlerströme wichtig sind.

Leitungsschutzschalter sind dagegen vorteilhaft, wenn eine einfache Wiedereinschaltung, wiederholte Schaltvorgänge und zusätzliche Schutzfunktionen benötigt werden.

In vielen elektrischen Anlagen werden beide Schutzgeräte gemeinsam eingesetzt, um eine abgestimmte Schutzwirkung zu erreichen.

Wie wählt man die richtige Sicherung aus?

Die Auswahl der passenden Sicherung ist entscheidend für die elektrische Sicherheit und die Zuverlässigkeit einer Anlage.

Vor der Auswahl sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden:

1. Nennstrom: Ermitteln Sie den normalen Betriebsstrom und wählen Sie einen geeigneten Sicherungsnennstrom entsprechend der Belastung und den geltenden Anforderungen.

2. Nennspannung: Stellen Sie sicher, dass die Sicherung für die jeweilige AC- oder DC-Betriebsspannung geeignet ist.

3. Ausschaltvermögen: Prüfen Sie, ob die Sicherung den maximal möglichen Kurzschlussstrom sicher unterbrechen kann.

4. Auslösecharakteristik: Wählen Sie zwischen flink und träge beziehungsweise einer geeigneten Zeit-Strom-Kennlinie entsprechend der Anwendung.

5. I²t-Wert: Berücksichtigen Sie die durchgelassene Energie, insbesondere beim Schutz empfindlicher elektronischer Komponenten.

6. Umgebungstemperatur: Beachten Sie mögliche Temperaturkorrekturen und die Angaben des Herstellers.

7. Bauform und Abmessungen: Stellen Sie sicher, dass die Sicherung zum vorgesehenen Sicherungshalter passt.

8. Anwendungsbereich: Berücksichtigen Sie, ob die Sicherung in Haushaltsgeräten, Fahrzeugen, Photovoltaikanlagen, Batteriespeichern oder industriellen Anlagen eingesetzt wird.

Die Auswahl und Installation müssen stets unter Berücksichtigung der geltenden elektrotechnischen Normen und Sicherheitsvorschriften erfolgen. Bei anspruchsvollen Anwendungen sollte die Dimensionierung durch qualifiziertes Fachpersonal geprüft werden.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

1. Was ist die Hauptaufgabe einer Sicherung?

Die Hauptaufgabe einer Sicherung besteht darin, elektrische Stromkreise vor Überstrom und Kurzschlüssen zu schützen. Wenn der Strom die zulässigen Betriebsbedingungen überschreitet, unterbricht die Sicherung den Stromkreis und hilft dadurch, Schäden an Leitungen und elektrischen Geräten zu verhindern.

2. Nach welchem Prinzip funktioniert eine Sicherung?

Eine Sicherung funktioniert nach dem Prinzip der Wärmewirkung des elektrischen Stroms. Bei einem übermäßigen Stromfluss entsteht Wärme im Schmelzleiter. Sobald dieser seine Schmelztemperatur erreicht, schmilzt er und unterbricht den Stromkreis.

3. Warum wird eine Sicherung als Opferbauteil bezeichnet?

Eine herkömmliche Schmelzsicherung wird als Opferbauteil bezeichnet, weil ihr Schmelzleiter bei einem Fehler gezielt zerstört wird, um andere elektrische Komponenten vor Schäden durch übermäßigen Strom zu schützen.

4. Welche zwei Hauptarten von Sicherungen gibt es?

Grundsätzlich werden Sicherungen nach der Stromart in zwei Hauptgruppen unterteilt:

• Wechselstromsicherungen (AC)

• Gleichstromsicherungen (DC)

Darüber hinaus gibt es unterschiedliche Bauformen und Spannungsklassen.

5. Was ist eine HRC-Sicherung?

Eine HRC-Sicherung ist eine Sicherung mit hohem Ausschaltvermögen. Sie wurde entwickelt, um auch hohe Kurzschlussströme sicher zu unterbrechen. Typischerweise besitzt sie einen Keramikkörper, einen speziellen Schmelzleiter und ein Lichtbogenlöschmittel wie Quarzsand.

6. Was passiert, wenn eine Sicherung durchbrennt?

Wenn eine Sicherung durchbrennt, schmilzt ihr Schmelzleiter und unterbricht die elektrische Verbindung. Der Stromfluss wird dadurch gestoppt. Vor dem Austausch muss die Fehlerursache untersucht und beseitigt werden.

7. Kann eine Sicherung nach dem Auslösen wiederverwendet werden?

Herkömmliche Schmelzsicherungen können normalerweise nicht wiederverwendet werden. Sie müssen durch eine neue Sicherung mit den passenden technischen Eigenschaften ersetzt werden. Rückstellende Sicherungen bilden eine Ausnahme, da sie nach der Fehlerbeseitigung und Abkühlung wieder in ihren normalen Betriebszustand zurückkehren können.

8. Wo werden elektrische Sicherungen eingesetzt?

Sicherungen kommen in zahlreichen Bereichen zum Einsatz, darunter Hausinstallationen, Haushaltsgeräte, Automobile, Photovoltaikanlagen, Elektrofahrzeuge, Batteriespeicher, industrielle Maschinen, elektronische Geräte und Energieverteilungssysteme.

9. Was ist der Unterschied zwischen einer AC- und einer DC-Sicherung?

Der wesentliche Unterschied liegt in den Anforderungen an die Lichtbogenlöschung und den jeweiligen elektrischen Bemessungsdaten.

Wechselstrom erreicht während jeder Periode einen Nulldurchgang, wodurch ein Lichtbogen leichter gelöscht werden kann. Gleichstrom besitzt keinen regelmäßigen Nulldurchgang. Deshalb benötigen DC-Sicherungen eine geeignete Konstruktion zur sicheren Unterbrechung des Stromkreises.

10. Warum ist die Nennspannung einer Sicherung wichtig?

Die Nennspannung gibt an, bei welcher Spannung eine Sicherung unter den festgelegten Bedingungen sicher betrieben und zum Unterbrechen eines Stromkreises eingesetzt werden kann. Eine zu niedrig bemessene Sicherung kann beim Auslösen einen anhaltenden Lichtbogen verursachen und dadurch gefährliche Situationen entstehen lassen.

Fazit

Die elektrische Sicherung gehört zu den wichtigsten und am häufigsten eingesetzten Schutzkomponenten in elektrischen und elektronischen Systemen.

Durch ihr einfaches Funktionsprinzip, ihre kostengünstige Konstruktion, ihre kompakte Bauweise und ihre zuverlässige Schutzwirkung eignet sie sich für zahlreiche Anwendungen.

Von elektrischen Hausinstallationen und Fahrzeugen über Photovoltaikanlagen und Elektrofahrzeuge bis hin zu Batteriespeichern und industriellen Energieversorgungssystemen leisten Sicherungen einen wichtigen Beitrag zum Schutz vor Überlastungen und Kurzschlüssen.

Wer die unterschiedlichen Sicherungsarten, Schaltzeichen, technischen Eigenschaften und Einsatzbereiche kennt, kann die passende Schutzvorrichtung für die jeweilige Anwendung besser auswählen.

Letztendlich sind die korrekte Dimensionierung, die fachgerechte Installation und die Einhaltung geltender Sicherheitsnormen entscheidend, um elektrische Anlagen zuverlässig zu schützen, Sachschäden zu vermeiden und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.