Verschiedene Arten von Sicherungen

Eine Sicherung ist das wohl einfachste elektrische Gerät, doch ihre Funktion ist entscheidend für den Schutz elektrischer Schaltkreise vor Schäden . Sicherungen sind in jedem Stromkreis in unterschiedlichen Formen, Größen und Nennwerten zu finden. In diesem Artikel erfahren Sie, wie eine Sicherung funktioniert und welche verschiedenen Sicherungstypen es gibt.

Symbol einer Sicherung

Die Standard-IEEE/ANSI-Symbole für die Sicherung lauten wie folgt:

Bei der IEC-Sicherung ist es jedoch etwas anders:

Sicherungstypen

Sicherungen lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: Wechselstromsicherungen und Gleichstromsicherungen . Das folgende Blockdiagramm veranschaulicht die verschiedenen Sicherungstypen in jeder Kategorie. Wir werden in unserem Artikel kurz auf jede Sicherung eingehen.

DC-Sicherungen

1. Patronensicherungen

Dies ist der gebräuchlichste Sicherungstyp. Das Sicherungselement ist in einer Glashülle eingeschlossen, die mit Metallkappen abgeschlossen ist. Die Sicherung wird in einen geeigneten Halter eingesetzt. Da die Glashülle durchsichtig ist, lässt sich leicht erkennen, ob die Sicherung durchgebrannt ist.

Es gibt viele Varianten dieses Designs, darunter träge und flinke Sicherungen. Träge Sicherungen haben ein größeres Element, das Überstrom für einen relativ kurzen Zeitraum verkraften kann und von Spannungsspitzen im Gerät unbeeinflusst bleibt. Flinke Sicherungen reagieren sofort auf Stromspitzen.

Einige Varianten dieser Sicherung sind mit Keramik ummantelt, um hohen Temperaturen standzuhalten. Sicherungen für Hochspannungsanwendungen sind mit Sand oder Öl gefüllt. Dies soll Lichtbögen zwischen den beiden Enden der Sicherung nach dem Durchbrennen verhindern. Es gibt auch SMD-Varianten von Patronensicherungen für die direkte Leiterplattenmontage.

2. KFZ-SICHERUNGEN

Diese Sicherungen sind speziell für Fahrzeugsysteme mit bis zu 32 V und gelegentlich 42 V konzipiert. Sie sind in „Flachsicherungen“ (einem transparenten Kunststoffgehäuse mit flachen Kontakten) erhältlich und je nach Nennstrom farbcodiert. Einige dieser Typen werden auch in anderen Hochleistungsschaltungen verwendet.

3. RÜCKSTELLBARE SICHERUNGEN/POLYFUSE

Wie der Name schon sagt, sind diese Sicherungen selbstrückstellend . Sie enthalten Rußpartikel, die in organische Polymere eingebettet sind. Normalerweise macht der Ruß die Mischung leitfähig. Fließt jedoch ein hoher Strom, entsteht Wärme, die das organische Polymer ausdehnt. Die Rußpartikel werden auseinandergedrückt, und die Leitfähigkeit sinkt bis zum Punkt, an dem kein Strom mehr fließt. Bei sinkender Temperatur wird die Leitfähigkeit wiederhergestellt . Die Sicherung muss daher nicht physisch ausgetauscht werden. Diese Art von Sicherung wird auch PTC genannt, was für positiven Temperaturkoeffizienten steht, da der Widerstand mit der Temperatur steigt.

PTC-Sicherungen sind in Computernetzteilen und Telefonladegeräten allgegenwärtig. Sie sind hier besonders praktisch, da der Austausch schwierig ist. Aus demselben Grund werden sie auch in Geräten der Luft- und Raumfahrt eingesetzt.

PTCs sind in ihren Durchsteckvarianten leicht an ihrer gelb-orangen Farbe und ihrer scheibenförmigen (manchmal auch rechteckigen) Form zu erkennen. SMD-Polysicherungen sind in der Regel grün mit weißen Markierungen oder schwarz mit goldenen Markierungen erhältlich. PTCs sind in nahezu jeder Stromstärke erhältlich.

4. HALBLEITERSICHERUNGEN

Die von einem Halbleiter abgegebene Leistung steigt exponentiell mit dem Stromfluss an. Daher werden Halbleiter für ultraschnelle Sicherungen verwendet. Diese Sicherungen dienen üblicherweise zum Schutz von Halbleiterschaltgeräten, die selbst auf kleine Stromspitzen empfindlich reagieren.

5. ÜBERSPANNUNGSSCHUTZ

Manchmal können Spannungsspitzen auch für Schaltkreise schädlich sein. Daher wird häufig ein Überspannungsschutzgerät mit einer Sicherung verwendet, um sowohl vor Spannungs- als auch vor Stromspitzen zu schützen .

NTCs (Negativer Temperaturkoeffizient) werden parallel zur Versorgung geschaltet. Wenn die Versorgungsspannung Spitzen erreicht, verringern NTC-Sicherungen den Widerstand aufgrund des höheren Stromflusses und „absorbieren“ Spitzen.

Metalloxid-Varistoren (MOVs) sind halbleiterähnliche Bauelemente, die Spannungsspitzen bidirektional absorbieren. Weitere Informationen zu MOVs und ihrer Funktionsweise finden Sie im verlinkten Artikel.

AC-SICHERUNGEN

HOCHSPANNUNGSSICHERUNGEN:

Diese Sicherungen werden in Hochspannungs-Wechselstromübertragungsleitungen verwendet, wo die Spannung mehrere Hundert Kilovolt überschreiten kann.

HRC-Sicherungen (High Rupture Current):

HRC-Sicherungen sind Patronensicherungen, die aus einer transparenten Hülle aus Steatit (Magnesiumsilikat) bestehen. Die Sicherung ist mit Quarzpulver (und im Fall von flüssigkeitsgefüllten HRC-Sicherungen mit einer nichtleitenden Flüssigkeit wie Mineralöl) gefüllt, das als Lichtbogenlöschmittel wirkt.

Diese Sicherungen werden bei sehr hohen Fehlerströmen eingesetzt.

Ausstoßsicherungen:

Diese Sicherungen sind mit Chemikalien wie Borsäure gefüllt, die beim Erhitzen Gase erzeugen. Diese Gase löschen den Lichtbogen und werden aus den Enden der Sicherung ausgestoßen. Das Sicherungselement besteht aus Kupfer, Zinn oder Silber.

Niederspannungssicherungen:

Diese Sicherungen werden in Verteilungsnetzen mit relativ niedriger Spannung verwendet.

Patronensicherungen:

Sie sind den Patronen-Gleichstromsicherungen sehr ähnlich. Sie bestehen aus einer transparenten Hülle, die das Sicherungselement umgibt. Sie können eingesteckt (Flachsicherung) oder in eine Vorrichtung geschraubt (Schraubsicherung) werden.

Ausfallsicherungen:

Sie enthalten einen federbelasteten Hebelarm, der sich bei einem Fehler zurückzieht und neu verdrahtet und wieder eingesetzt werden muss, um den Normalbetrieb wieder aufzunehmen. Sie sind eine Art Ausstoßsicherung.

Wiederanschließbare Sicherungen:

Es handelt sich um einfache, wiederverwendbare Sicherungen für den Einsatz in Haushalten und Büros. Sie bestehen aus einem Träger und einer Fassung. Wenn die Sicherung durchbrennt, wird der Träger herausgenommen, neu verdrahtet und wieder in die Fassung eingesetzt, um den normalen Betrieb wieder aufzunehmen. Sie sind etwas weniger zuverlässig als HRC-Sicherungen.

Zündschnur:

Diese Sicherungen sind mit einem federbelasteten Schlagbolzen ausgestattet, der als optische Anzeige für das Durchbrennen der Sicherung dienen und auch andere Schaltgeräte aktivieren kann.

Schaltersicherung:

Über einen manuell bedienbaren Griff können Hochstromsicherungen angeschlossen oder getrennt werden.