Doppelt hilft besser

Industrieelektronik

Überstromschutz – Bei der Trennung induktiver Lasten entstehen energiereiche Lichtbögen. Geräteschutzschalter mit einem Doppelkontaktsystem von E-T-A gewährleisten im Überstromfall zeitgleich eine zweifache galvanische Trennung, die den Abschaltlichtbogen extrem schnell löscht.

14. April 2015

Eine der wichtigsten Sicherheitseinrichtungen bei industriellen Anwendungen sind Überstromschutzschalter, die elektrische Verbraucher im Fehlerfall gegen Überhitzungsschäden schützen und so eine maximale Verfügbarkeit elektrischer Geräte, Maschinen und Anlagen gewährleisten. Da Überstromschutzschalter sich nach einer Auslösung im Gegensatz zu Schmelzsicherungen sekundenschnell wieder aktivieren lassen, reduzieren sie zudem die Ausfallzeiten auf ein Minimum. Eine entscheidende Voraussetzung dafür ist allerdings, dass der Geräteschutzschalter richtig dimensioniert, das heißt für die Anwendung richtig ausgelegt ist. Dazu gehören beispielsweise die Bestimmung der richtigen Nennstromstärke und die Auswahl einer für die jeweilige Anwendung geeigneten Zeit/Strom-Kennlinie.

Um unliebsame Überraschungen auszuschließen, muss zudem jedoch vorab stets geklärt werden, ob es sich bei der zu schützenden Last um einen induktiven Verbraucher handelt, wie beispielsweise Drosselspulen, Elektromotoren oder Transformatoren, und ob der ausgewählte Geräteschutzschalter in der Lage ist, induktive Lasten zuverlässig abzusichern. Hintergrund ist die Tatsache, dass induktive Verbraucher beim Abschalten starke Lichtbögen erzeugen.

Blindleistung als Problem

Die Ursache dafür ist, dass bei induktiven Lasten im Unterschied zu rein ohmschen Verbrauchern der Strom im Wechselstromkreis der Spannung nachfolgt; die Phasenverschiebung cosf nimmt dabei Werte zwischen 0 und 1 an. Grund dafür ist die sogenannte Selbstinduktionsspannung einer Spule, die der angelegten Spannung entgegenwirkt, sodass der Strom nur verzögert in Fluss kommt. In einem 50-Hertz-Netz wird dabei 50-mal in der Sekunde ein Magnetfeld auf- und wieder abgebaut. Die für den Aufbau des Magnetfeldes benötigte Energie wird als Blindleistung bezeichnet, weil sie beim Abbau des Magnetfeldes wieder in die Spannungsquelle zurückgespeist wird, also nicht im Verbraucher umgesetzt wird. Der Geräteschutzschalter jedoch muss im Falle einer Überstromauslösung neben der Wirkleistung auch die Blindleistung sicher mit abschalten können.

Diese Anforderung ist alles andere als trivial, weil die Blindleistung eines Verbrauchers bei einer Kontaktöffnung die Dauer und die Temperatur des Abschaltlichtbogens zum Teil erheblich erhöht. Dabei gilt: je größer die induktive Last, desto intensiver ist der Lichtbogen und desto größer ist die Belastung der Schaltkontakte. Dies gilt nicht nur für induktive Lasten in Wechselstromkreisen: Auch in Gleichstromanwendungen speisen induktive Lasten ihre im Magnetfeld aufgebaute Energie beim Abschaltvorgang zurück in die Spannungsquelle.

Entscheidend für die Wahl eines Geräteschutzschalters ist, ob der Hersteller sein Produkt nach der Norm IEC EN 60934 geprüft und für induktive oder ohmsche Lasten zugelassen hat. So wird beispielsweise im Rahmen der Prüfreihe D der EN60934 zur Bestimmung des Bemessungsschaltvermögens bei induktiven Lasten eine Phasenverschiebung cosf von 0,55 bis 0,65 zugrunde gelegt, der auch bei der Prüfung der Anzahl der Schaltspiele in der Prüfreihe C zur Anwendung kommt. Geräteschutzschalter, die diese Prüfungen erfolgreich bestehen, lassen sich daher bedenkenlos im Rahmen ihrer technischen Daten zur Absicherung induktiver Verbraucher einsetzen.

Datenblatt gibt Auskunft

Die Angaben, ob induktive oder nur ohmsche Verbraucher abgesichert werden können, finden sich in der Regel in den technischen Datenblättern der Hersteller. Fehlt diese Angabe, empfiehlt sich eine Kontaktaufnahme mit dem Anbieter, um zu vermeiden, dass der Schutzschalter früher oder später ausfällt, weil er nur für ohmsche Lasten zugelassen ist, aber zur Absicherung induktiver Lasten eingesetzt wird.

Ist der Gerätschutzschalter für induktive Lasten zugelassen, kann davon ausgegangen werden, dass herstellerseitig ein hochwertiges Kontaktsystem verbaut ist. Maßgeblich dafür ist an erster Stelle ein hochwertiges Kontaktmaterial. So wirken zum Beispiel Schaltkontakte aus Silberzinnoxid (AgSnO2) einem Kontaktabbrand durch Schaltlichtbögen wirkungsvoll entgegen. Ebenfalls wichtig ist eine hochwertige Konstruktion, durch die die Kontaktöffnung schnell erfolgt, da der Lichtbogen dadurch kraftvoll auseinandergerissen wird. Eine weitere Möglichkeit, Schaltlichtbögen im Abschaltvorgang schnell und sicher zu löschen, besteht darin, die Anzahl der Unterbrechungsstellen im Gerät selbst zu erhöhen. Der Geräteschutzschalter vom Typ 2-5700 von ETA besitzt deshalb ein Doppelkontaktsystem, das im Überstromfall zeitgleich eine doppelte galvanische Trennung auslöst, sodass der Abschaltlichtbogen extrem schnell gelöscht wird. Der ETA-Schutzschalter 25700 eignet sich daher ideal zur Absicherung von stark induktiven Verbrauchern mit Nennströmen bis 16 Ampere, unabhängig davon, ob es sich um einen Gleichstrom- oder Wechselstromverbraucher handelt. bt

Auf einen Blick

- Die E-T-A GmbH in Altdorf bei Nürnberg ist ein international führendes Unternehmen im Bereich der Geräteschutzschalter und Sicherungsautomaten.

- Das Portfolio reicht von diversen Schutzschaltern über elektronische Überspannungsschutzgeräte bis zu komplexen Stromverteilern.

Erschienen in Ausgabe: 03/2015