Überstromschutzeinrichtung

Eine Überstromschutzeinrichtung, auch als elektrische Sicherung bezeichnet, unterbricht einen elektrischen Stromkreis, wenn der elektrische Strom für einen bestimmten Zeitraum eine festgelegte Stromstärke überschreitet. Es gibt verschiedene Ausführungen von Überstromschutzeinrichtungen wie die Schmelzsicherung oder den Leitungsschutzschalter.

Sie bewahrt Leitungen oder andere Betriebsmittel vor Beschädigung durch zu starke Erwärmung, die aus dem über einen längeren Zeitraum fließenden Überstrom resultieren würde. Ein Überstrom kann durch eine Überlast oder einen Kurzschluss verursacht werden.

Die Reaktionszeit einer Überstromschutzeinrichtung bei unterschiedlichen Stromstärken wird als Charakteristik bezeichnet und in Zeit-Strom-Kennlinien dargestellt. Es gibt Überstromschutzeinrichtungen welche aus Sicherheitsgründen nach der Auslösung zeitlich unbeschränkt im unterbrochenen Zustand verbleiben und erst durch manuelle Betätigung oder durch den Austausch der Schutzeinrichtung, wie bei der Schmelzsicherungen durch Tausch der Sicherungspatrone, in den funktionsfähigen Zustand versetzt werden. Daneben gibt es auch die Automatische Wiedereinschaltung welche bei in industriellen Anlagen, Energienetzen und anderen stärker automatisierten Bereichen eingesetzt wird, und die nach bestimmten Kriterien wie Ausschaltzeit oder Anzahl der Wiederholungen eingeteilt wird.

Bauarten

Die verschiedenen Bauarten Bauarten von Überschutzeinrictungen ergeben sich je nach Einsatzzweck. Dazu zählen insbesondere:

• Schmelzsicherung, bei kleinen Leistungen und in Niederspannungsnetzen,
• Elektronische Sicherung, meist Teil von elektronischen Schaltungen und in vielen Fällen durch eine Funktion zur automatischen Wiedereinschaltung ausgestattet.
• Selbstrückstellende Sicherung, eine Form von lastabhängigen Widerstand
• Leitungsschutzschalter, mechanische Überstromeinrichtung, insbesondere im Niederspannungsbereich.

Daneben gibt es noch in speziellen Anwendungen:

• Motorschutzschalter bei Motorsteuerungen
• Leistungsschalter in Kombination mit dem Netzschutz in Hochspannungsnetzen.

Bemessen und Schutz von Leitungen und Kabeln

Die Strombelastbarkeit Ir einer Leitung wird hauptsächlich durch den Leiterquerschnitt und die Verlegeart bestimmt. Sie ändert sich jedoch bei Häufungen und wenn die in DIN VDE 0298 festgelegte Umgebungstemperatur von 30°C über- oder unterschritten wird. Eine Umgebungstemperatur von z.B. 25°C ergibt für PVC-isolierte Leitungen eine Strombelastbarkeit

$IZ=1{,}06\cdot Ir$

Auswahl der Überstromschutzeinrichtung

Um ein Auslösen der Überstrom-Schutzeinrichtung bei fehlerfreier Anlage zu vermeiden, muss der Nennstrom in der Schutzeinrichtung mindestens gleich groß oder größer sein als der Betriebsstrom $IB$ des Verbrauchers.

Beispiel: Die Zuleitung eines Elektrospeichers mit einem Betriebsstrom $IB=14{,}1\,\mathrm {A}$ wird also mit einer Schutzeinrichtung $In$ = 16 A abgesichert. Um eine Strombelastbarkeit von mindestens 16A zu erreichen, ist bei Verlegung von Mantelleitung NYM im Installationskanal (Verlegeart B2) bei drei belasteten Adern ein Leiterquerschnitt von 2,5 mm² notwendig ($Ir$ = 19 A). Rechnet man die Strombelastbarkeit auf die übliche Umgebungstemperatur von 25°C um, erhält man die Strombelastbarkeit $IZ=1{,}06\cdot Ir=1{,}06\cdot 19\,\mathrm {A} =20{,}1\,\mathrm {A}$ und der Grenzwert der Strombelastbarkeit $IZ_{\mathrm {max} }=1{,}45\cdot 20{,}1\,\mathrm {A} =29{,}1\,\mathrm {A}$. Der Auslösestrom $I2$ darf den Grenzwert der Strombelastbarkeit $IZ_{\mathrm {max} }$ nicht übersteigen.

Ir - Strombelastbarkeit der Leitung oder des Kabels bei vereinbarten Betriebsbedingungen

IZ - Strombelastbarkeit der Leitung oder des Kabels bei abweichenen Betriebsbedingungen z.B. Häufung oder abweichender Umgebungstemperatur

IB - Betriebsstrom des Verbrauchers

In - Nennstrom bzw Einstellstrom der Überstromschutzeinrichtung

I2 - Strom, der unter festgelegten Bedingungen eine Auslösung der Überstromschutzeinrichtung bewirkt