Schmelzsicherungen (Sicherungen) sind Überstromschutzeinrichtungen, welche den Stromkreis durch das Schmelzen eines Schmelzleiters unterbrechen, wenn die Stromstärke eine ausreichende Zeit einen bestimmten Wert überschreitet.
Aufbau
Eine Schmelzsicherung besteht aus zwei durch einen Schmelzleiter verbundene elektrische Kontakte, welche von einem isolierenden Gehäuse (meist Keramik) umgeben sind. Der Schmelzleiter wird in der Regel aus Elektrolytkupfer (E-CU) oder Feinsilber (Ag) hergestellt und ist von Luft oder Quarzsand umgeben, welches als Lichtbogenlöschmittel dient.
Funktion
Der durch die Sicherung durchfließende Strom erwärmt und schmilzt den Schmelzleiter, wenn der Bemessungsstrom (Nennstrom) der Sicherung für eine bestimmte Zeit deutlich überschritten wird. Der hierbei entstehende Lichtbogen wird durch den Sand (Lichtbogenlöschmittel) gelöscht. Eine einmal ausgelöste Schmelzsicherung ist unbrauchbar und muss ersetzt werden.
Bei Überstrom durchläuft der Schmelzleiter die drei Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig. Das im gasförmigen Zustand entstehende Plasma leitet weiter den Strom, wodurch ein Lichtbogen entsteht. Durch den Lichtbogen wird der Quarzsand so stark erhitzt, dass dieser schmilzt und den Lichtbogen intensiv abkühlt. Dieser Vorgang verhindert das erneute Zünden des Lichtbogens bei wiederkehrender Spannung nach dem Spannungsnulldurchgang.
Kenndaten
Das Schaltvermögen (Ausschaltvermögen) ist die wichtigste Kennzahl einer Schmelzsicherung. Diese definiert den maximalen Kurzschlussstrom, welchen die Sicherung noch sicher abschalten kann, ohne dass ein Lichtbogen stehen bleibt bzw. die Sicherung zerstört wird.
Das Schaltvermögen ist von der Betriebsspannung und Stromart abhängig.
- Das Schaltvermögen sinkt mit steigender Betriebsspannung
- Das Schaltvermögen sinkt mit sinkender Wechselstromfrequenz
- Das Schaltvermögen für Gleichstrom ist wesentlich geringer als für Wechselstrom
Niederspannungssicherungen
Hochspannungssicherungen (HH-Sicherungen)
Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherungen sind Schutzgeräte, welche selbstständig abschalten und im Mittelspannungsbereich bis 36 kV eingesetzt werden. Der Begriff „Hochleistung“ bezieht sich auf ein hohes Abschaltvermögen (z.T. bis 63 kA). Sie finden ihre Anwendung als Kurzschlussschutz im Energieversorgungsnetz wobei sie vor allem für die Absicherung von Transformatoren, Motoren und Kondensatorbänken eingesetzt werden.
In Nordamerika werden Schmelzsicherungen auch im Hochspannungsbereich bis über 100 kV eingesetzt, wenn die auftretenden Kurzschlussströme klein sind.