Was ist eine elektrische Sicherung und wie funktioniert sie?

Eine elektrische Sicherung ist eine Schutzvorrichtung, die dazu dient, den Stromfluss in einem Stromkreis zu unterbrechen, wenn der Strom einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Seine Hauptfunktion besteht darin, Schäden an elektrischen Geräten, Geräten und Leitungen zu verhindern, die durch Überstromzustände wie Kurzschlüsse oder übermäßige Belastung verursacht werden. Um zu verstehen, wie eine elektrische Sicherung funktioniert, müssen deren Aufbau, Materialien und die Prinzipien des Stromkreisschutzes untersucht werden. Hier eine ausführliche Erklärung:

Grundaufbau einer elektrischen Sicherung:

  1. Sicherungselement:
    • Die Kernkomponente einer elektrischen Sicherung ist das Sicherungselement, bei dem es sich typischerweise um einen dünnen Draht oder Streifen aus Materialien mit spezifischen elektrischen und thermischen Eigenschaften handelt. Zu den gängigen Materialien gehören Legierungen wie Kupfer, Silber oder Aluminium.
  2. Sicherungshalter:
    • Das Sicherungselement ist in einem Sicherungshalter untergebracht, einem nicht leitenden Behälter, der der Sicherung mechanischen Halt und elektrische Isolierung bietet. Der Halter besteht häufig aus Materialien wie Keramik, Glas oder faserverstärktem Kunststoff.
  3. Endkappen:
    • Der Sicherungshalter ist an beiden Enden mit metallischen Endkappen abgedeckt, die als elektrische Anschlüsse dienen. Die Endkappen sind so konzipiert, dass sie elektrischen Kontakt mit dem Stromkreis herstellen und so den Stromfluss durch die Sicherung sicherstellen.

Arbeitsprinzip:

  1. Normale aktuelle Bedingungen:
    • Wenn unter normalen Betriebsbedingungen der durch den Stromkreis fließende Strom innerhalb des vorgesehenen oder Nennbereichs liegt, bleibt das Sicherungselement intakt. Die Größe und das Material des Sicherungselements werden basierend auf der erwarteten Strombelastbarkeit des Stromkreises ausgewählt.
  2. Überstromzustand:
    • Wenn aufgrund eines Kurzschlusses, einer übermäßigen Last oder anderer Fehler im Stromkreis ein Überstromzustand auftritt, übersteigt der Strom die Nennkapazität der Sicherung. Dies führt zu einer erhöhten Wärmeentwicklung im Sicherungselement.
  3. Hitzestau:
    • Wenn der Strom die Nennkapazität überschreitet, erwärmt sich das Sicherungselement aufgrund des Widerstands. Die Größe und das Material des Sicherungselements werden speziell ausgewählt, um einen niedrigen Schmelzpunkt oder einen niedrigen Schmelztemperaturkoeffizienten zu erreichen.
  4. Schmelzen des Sicherungselements:
    • Wenn die durch den Überstromzustand erzeugte Wärme einen kritischen Punkt erreicht, erfährt das Sicherungselement einen Phasenwechsel, schmilzt oder verdampft. Dieser Vorgang unterbricht den Stromfluss im Stromkreis.
  5. Den Stromkreis öffnen:
    • Sobald das Sicherungselement schmilzt, wird der Stromkreis unterbrochen und der Stromdurchgang unterbrochen. Der durch das geschmolzene Sicherungselement entstehende Spalt verhindert den Stromfluss und isoliert den fehlerhaften Abschnitt des Stromkreises.
  6. Lichtbogenbildung und Löschung:
    • Beim Schmelzvorgang erzeugen manche Sicherungen einen Lichtbogen. Um das Risiko eines Brandes oder einer Beschädigung zu minimieren, verfügen Sicherungskonstruktionen oft über Funktionen zum schnellen Löschen des Lichtbogens, um eine sichere Unterbrechung des Stromkreises zu gewährleisten.
  7. Visuelle Anzeige:
    • Einige Sicherungen verfügen über optische Anzeigen, z. B. einen farbigen Streifen oder ein Fenster, um anzuzeigen, wann die Sicherung ausgelöst hat. Dadurch können Benutzer eine durchgebrannte Sicherung visuell erkennen.

Arten von Sicherungen:

  1. Schnelle und träge Sicherungen:
    • Sicherungen werden aufgrund ihrer Ansprechzeit in flinke und träge Sicherungen eingeteilt. Flinke Sicherungen reagieren schnell auf Überstrombedingungen, während träge Sicherungen vorübergehende Überlastungen tolerieren, bevor sie den Stromkreis unterbrechen.
  2. Rücksetzbare Sicherungen (PTCs):
    • Rücksetzbare Sicherungen, auch bekannt als Geräte mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC), sind so konzipiert, dass sie nach dem Abkühlen automatisch zurückgesetzt werden. Sie verwenden Materialien mit positiven Temperaturkoeffizienteneigenschaften, um Überstromschutz zu bieten.
  3. Flachsicherungen und Patronensicherungen:
    • Sicherungen gibt es in verschiedenen Formen und Größen. Flachsicherungen werden üblicherweise in Automobilanwendungen verwendet, während Patronensicherungen in industriellen und privaten Stromkreisen verwendet werden.
  4. Anwendungsspezifische Sicherungen:
    • Sicherungen sind für bestimmte Anwendungen konzipiert, darunter in elektronischen Geräten, Stromverteilertafeln und Hochspannungssystemen. Verschiedene Anwendungen erfordern Sicherungen mit spezifischen Spannungs- und Stromwerten.

Bedeutung von Sicherungen:

  1. Sicherung:
    • Die Hauptaufgabe von Sicherungen besteht darin, einen wirksamen Stromkreisschutz zu bieten, indem sie den Stromfluss bei Bedarf unterbrechen und so Schäden an elektrischen Komponenten und Geräten verhindern.
  2. Brandschutz:
    • Sicherungen spielen eine entscheidende Rolle bei der Verhinderung von Elektrobränden, indem sie fehlerhafte Stromkreise schnell isolieren und bei Überstrombedingungen den Stromfluss unterbrechen.
  3. Gerätesicherheit:
    • Sicherungen tragen zur Sicherheit elektrischer Geräte und Geräte bei, indem sie verhindern, dass übermäßiger Strom Schäden oder Gefahren verursacht, und gewährleisten so die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Geräte.
  4. Fehlerbehebung:
    • Sicherungen dienen als Diagnosewerkzeuge zur Identifizierung von Fehlern innerhalb eines Stromkreises. Eine durchgebrannte Sicherung weist auf ein Problem hin, das untersucht und behoben werden muss, bevor der Stromkreis wiederhergestellt werden kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine elektrische Sicherung ein Sicherungselement verwendet, das als Reaktion auf Überstrombedingungen schmilzt oder verdampft, den Stromfluss unterbricht und Stromkreise und Geräte vor Beschädigung oder Feuer schützt. Sicherungen sind entscheidende Komponenten für die Gewährleistung der Sicherheit, Zuverlässigkeit und ordnungsgemäßen Funktion elektrischer Systeme.

Recent Updates

Related Posts