Wie funktioniert ein Sicherungsautomat?

Ein Sicherungsautomat ist ein wesentliches Element der modernen Elektroinstallation und dient dem Schutz von elektrischen Anlagen und Geräten. Seine Hauptaufgabe besteht darin, bei Überlastung oder Kurzschluss den Stromkreis zu unterbrechen und so Schäden zu verhindern. Doch wie funktioniert ein Sicherungsautomat genau? Im Folgenden erläutern wir detailliert den Aufbau, die Funktionsweise und die verschiedenen Typen von Sicherungsautomaten.

Aufbau eines Sicherungsautomaten

Ein Sicherungsautomat besteht aus mehreren wesentlichen Komponenten:

1. Schaltmechanismus: Der Schaltmechanismus unterbricht den Stromkreis mechanisch.
2. Bimetallstreifen: Dieser reagiert auf Überlastungen durch Erwärmung und biegt sich, um den Stromkreis zu unterbrechen.
3. Elektromagnet: Im Falle eines Kurzschlusses erzeugt der hohe Stromfluss ein starkes Magnetfeld, das den Schaltmechanismus auslöst.
4. Gehäuse: Das Gehäuse schützt die inneren Komponenten und sorgt für die sichere Handhabung.

Schaltmechanismus

Der Schaltmechanismus ist das Herzstück des Sicherungsautomaten. Er besteht aus einem Schalter, der durch verschiedene Auslöseeinrichtungen betätigt wird. Im Normalbetrieb ist der Schalter geschlossen und lässt den Strom durch den Stromkreis fließen. Bei einer Störung, wie Überlast oder Kurzschluss, wird der Schalter durch die entsprechenden Auslöseeinrichtungen geöffnet, wodurch der Stromkreis unterbrochen wird.

Bimetallstreifen

Der Bimetallstreifen ist eine der beiden wichtigsten Auslöseeinrichtungen. Er besteht aus zwei Metallen mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten, die fest miteinander verbunden sind. Fließt zu viel Strom durch den Sicherungsautomaten, erwärmt sich der Bimetallstreifen. Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnung der beiden Metalle verbiegt sich der Streifen, was schließlich den Schaltmechanismus auslöst und den Stromkreis unterbricht. Diese Art der Auslösung ist vergleichsweise langsam und reagiert vor allem auf Überlastungen.

Elektromagnet

Der Elektromagnet übernimmt die schnelle Auslösung bei einem Kurzschluss. Tritt ein Kurzschluss auf, steigt der Stromfluss im Stromkreis abrupt an. Dieser hohe Strom erzeugt ein starkes Magnetfeld im Elektromagneten, welches den Schaltmechanismus sofort auslöst. Dies sorgt für eine sehr schnelle Unterbrechung des Stromkreises und verhindert größere Schäden an der elektrischen Anlage.

Funktionsweise eines Sicherungsautomaten

Die Funktionsweise eines Sicherungsautomaten lässt sich in zwei Hauptaspekte unterteilen: die Auslösung bei Überlast und die Auslösung bei Kurzschluss.

Auslösung bei Überlast

Eine Überlast tritt auf, wenn die Stromstärke über den zulässigen Nennwert des Sicherungsautomaten hinaus ansteigt, jedoch nicht abrupt, wie bei einem Kurzschluss. Die Überlast kann durch den Anschluss zu vieler Geräte an einen Stromkreis oder durch fehlerhafte Geräte verursacht werden. Der erhöhte Stromfluss erwärmt den Bimetallstreifen, der sich daraufhin verbiegt. Diese Verformung führt zur mechanischen Öffnung des Schalters und unterbricht den Stromkreis.

Auslösung bei Kurzschluss

Ein Kurzschluss entsteht, wenn der elektrische Widerstand im Stromkreis sehr gering wird, beispielsweise durch einen direkten Kontakt zwischen Phase und Neutralleiter. Dies führt zu einem extrem hohen Stromfluss, der ein starkes Magnetfeld im Elektromagneten des Sicherungsautomaten erzeugt. Der Elektromagnet löst den Schaltmechanismus sofort aus, wodurch der Stromkreis in Bruchteilen einer Sekunde unterbrochen wird.

Typen von Sicherungsautomaten

Es gibt verschiedene Typen von Sicherungsautomaten, die je nach Anwendung und Anforderungen ausgewählt werden. Zu den gängigsten Typen gehören:

Leitungsschutzschalter (LS-Schalter)

Der Leitungsschutzschalter ist der am häufigsten verwendete Sicherungsautomat im Haushalt und in Gewerbeanlagen. Er schützt elektrische Leitungen vor Überlast und Kurzschluss. Leitungsschutzschalter sind in verschiedenen Auslösecharakteristiken erhältlich, die als B, C und D bezeichnet werden. Diese Kennzeichnungen geben an, wie empfindlich der Automat auf Überströme reagiert:

• B-Charakteristik: Für Wohngebäude und einfache Anwendungen.
• C-Charakteristik: Für höhere Einschaltströme, wie bei Motoren.
• D-Charakteristik: Für sehr hohe Einschaltströme, wie bei Transformatoren.

Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter)

Ein Fehlerstromschutzschalter schützt vor elektrischen Schlägen, indem er den Stromkreis unterbricht, sobald ein Fehlerstrom erkannt wird. Er misst den Unterschied zwischen dem hin- und zurückfließenden Strom und löst aus, wenn dieser Unterschied einen bestimmten Wert überschreitet. FI-Schalter sind essenziell für den Personenschutz und werden häufig in Feuchträumen oder im Außenbereich eingesetzt.

Motorschutzschalter

Der Motorschutzschalter schützt elektrische Motoren vor Überlast und Kurzschluss. Zusätzlich bieten sie einen Schutz gegen Phasenausfall und Unterspannung. Diese Schalter sind speziell auf die Anforderungen von Motoren ausgelegt und verhindern teure Motorschäden.

Installation und Wartung von Sicherungsautomaten

Die korrekte Installation und regelmäßige Wartung von Sicherungsautomaten sind entscheidend für ihre Zuverlässigkeit und Sicherheit. Sicherungsautomaten sollten immer von qualifizierten Elektrikern installiert werden. Wichtige Punkte bei der Installation sind:

• Richtige Dimensionierung: Der Sicherungsautomat muss auf die maximale Stromstärke des Stromkreises abgestimmt sein.
• Fester Sitz: Der Automat muss sicher auf der Hutschiene montiert sein.
• Saubere Verdrahtung: Alle Anschlüsse müssen fest und ohne lose Drähte ausgeführt sein.

Regelmäßige Wartung

Obwohl Sicherungsautomaten wenig Wartung erfordern, sollten sie regelmäßig überprüft werden:

• Visuelle Inspektion: Auf sichtbare Schäden und Verfärbungen prüfen.
• Funktionsprüfung: Regelmäßige Auslösung und Rückstellung testen.
• Thermische Kontrolle: Auf ungewöhnliche Erwärmung achten, die auf Überlast hinweisen könnte.

Vorteile von Sicherungsautomaten

Sicherungsautomaten bieten zahlreiche Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Schmelzsicherungen:

• Wiederverwendbarkeit: Nach Auslösung können Sicherungsautomaten einfach zurückgesetzt werden, während Schmelzsicherungen ersetzt werden müssen.
• Schnelle Reaktionszeit: Insbesondere bei Kurzschlüssen bieten Sicherungsautomaten eine sehr schnelle Unterbrechung des Stromkreises.
• Erhöhte Sicherheit: Durch den kombinierten Schutz vor Überlast und Kurzschluss erhöhen Sicherungsautomaten die Sicherheit von elektrischen Anlagen erheblich.

Fazit

Sicherungsautomaten sind unverzichtbare Komponenten in modernen elektrischen Installationen. Sie bieten einen zuverlässigen Schutz vor Überlast und Kurzschluss, was die Sicherheit und Langlebigkeit von elektrischen Anlagen und Geräten gewährleistet. Die Auswahl des richtigen Typs und die korrekte Installation durch Fachpersonal sind entscheidend für die optimale Funktion. Mit regelmäßiger Wartung und Inspektion bleibt die Schutzfunktion langfristig gewährleistet.