Fehlbedienungen, Fehler bei Montage und Instandsetzung oder auch Alterungseffekte können in Geräten und Maschinen schädliche Überströme bewirken. Schutzschalter unterbrechen diese zuverlässig und sorgen so für Sicherheit für Menschen und Maschinen. Voraussetzung ist jedoch, dass sie optimal an die jeweilige Anwendung angepasst sind.
Thomas Schmid, Business Development Manager in der Sparte Equipment bei E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH in Altdorf
Inhaltsverzeichnis
1. Überlast- oder Kurzschlussschutz? Oder beides?
2. Frühauslösungen vermeiden
3. Ein- oder zweipolige Absicherung?
4. Richtige Abdichtung
5. Netzschalter mit integriertem Überstromschutz
Sind Schutzschalter dagegen nicht optimal an die jeweilige Anwendung angepasst, sind Geräte- und Maschinenausfälle oftmals vorprogrammiert. Deshalb sind einige Faktoren bei der Auswahl eines Schutzschalters unbedingt zu beachten.
Die Auswahl eines optimal an eine Anwendung angepassten Schutzschalters ist in der Praxis alles andere als trivial. Nur Nennstrom und Nennspannung als alleinige Auswahlkriterien heranzuziehen, reicht nicht aus. Vielmehr müssen bei der Auswahl eines Schutzschalters z. B. auch Fragen wie „Funktioniert der Schutzschalter auch über die gesamte Lebensdauer des Endproduktes ohne Einschränkungen?“, „Ist er auch so ausgelegt, dass unnötige Frühauslösungen und damit unnötige Geräte- und Maschinenausfälle konsequent ausgeschlossen sind?“ und „Sind nicht nur Geräte und Maschinen, sondern auch ihre Bediener optimal geschützt?“ berücksichtigt werden.
Überlast- oder Kurzschlussschutz? Oder beides?
Überlastströme sind Überströme in einem fehlerfreien Stromkreis. Sie treten typischerweise auf, wenn Geräte oder Maschinen kurzzeitig überbeansprucht bzw. überlastet werden. Ein Beispiel: Ein Gartenhäcksler blockiert, weil der Anwender versehentlich zu starke Äste in den Trichter eingeführt hat. Dagegen ist ein Kurzschluss ein Überstrom in einem fehlerhaften Stromkreis. Beispielsweise weil sich im Innern eines Gerätes ein Kabel gelöst hat und es dadurch zu einer widerstandslosen Verbindung zwischen den beiden Polen der Spannungsquelle kommt. Bei der Schutzschalterauswahl ist daher immer als erstes die Frage zu beantworten: Soll der Schutzschalter Überlast- oder Kurzschlussströme absichern oder sogar beides? Die Antwort hierauf ist wichtig, denn das Funktionsprinzip eines Schutzschalters bestimmt, welche Art bzw. Arten von Überströmen abgeschaltet werden können.
So sind thermische Bimetall-Schutzschalter zwar ideal geeignet für den Überlastschutz, jedoch aufgrund ihres geringen Schaltvermögens nur sehr bedingt in der Lage, Kurzschlüsse abzuschalten. Dagegen sind Schutzschalter mit Magnetauslösern wiederum ideale Absicherungselemente bei Kurzschlüssen. Denn sie lösen bei hohen Strömen unverzögert innerhalb von Millisekunden aus und sorgen so dafür, dass selbst hohe Überströme keinen Schaden anrichten. Für den professionellen Überlastschutz dagegen sind sie nicht geeignet.
Neben rein thermischen und rein magnetischen Schutzschaltern gibt es thermische-magnetische und hydraulisch-magnetische Schutzschalter für die kombinierte Absicherung von Überlast- und Kurzschlussströmen sowie elektronisch-hybride und rein elektronische Sicherungsautomaten, letztere hauptsächlich für den Einsatz im Maschinen- und Anlagenbau auf der Spannungsebene 24 VDC.
Bei Metall+Plastic kommen elektronische Schutzschalter von E-T-A zum Einsatz
Zusammengefasst also die klare Empfehlung: Legen Sie zuerst fest, welche Art bzw. Arten von Überströmen der Schutzschalter absichern soll. So wird die Auswahl des richtigen Funktionsprinzips anschließend zum Kinderspiel.
Frühauslösungen vermeiden
Ein professioneller Überstromschutz stellt die Abschaltung zerstörerischer Überströme zuverlässig sicher. Dabei soll die Auslösung erst dann erfolgen, wenn tatsächlich ein Schaden droht. Ist der Schutzschalter jedoch falsch an die Last angepasst, kann es zu nervigen Früh- bzw. Fehlauslösungen kommen. Um beim Beispiel Gartenhäcksler zu bleiben: Eine nur sehr kurze Motorblockierung erwärmt den Motor zwar, führt aber zu keinem Schaden. Eine Abschaltung durch den Schutzschalter wäre in diesem Fall nicht nur unnötig, sondern für den Bediener des Häckslers auch äußerst nervig. Daher die klare Empfehlung: Passen Sie die Kennlinie des Schutzschalters bestmöglich an die Grenzkennlinie des zu schützenden Verbrauchers an. Dies kann durch die Nennstromstärke des Schutzschalters und/oder seine Kennlinie erfolgen. Viele Schutzschalterhersteller bieten hierzu verschiedene Kennlinien für ihre Produkte an. Es lohnt sich, hier Zeit zu investieren. Denn die Vermeidung von unnötigen Frühauslösungen schafft zufriedene Kunden.
Ein- oder zweipolige Absicherung?
Steckdosen in Einphasen-Wechselstromkreisen verfügen über drei Anschlussklemmen für Phasenleiter, Neutralleiter und Schutzleiter. Heikel in diesem Trio ist der Phasenleiter, denn er ist der stromführende Leiter. Wer ihn berührt, bekommt einen elektrischen Schlag. Der Neutralleiter liegt dagegen in aller Regel auf Erdpotenzial und ist daher ungefährlich bei Berührungen. Vom Schutzleiter geht per Definition keine Gefahr aus. Ist ein einpoliger Schutzschalter im Einsatz, dann stellt sich die Frage: Unterbricht er bei Überstrom den Phasen- oder den Neutralleiter? Die Antwort ist: Das kommt darauf an. Und zwar darauf, wie der Stecker in der Dose sitzt. Da der Stecker sich jederzeit um 180° drehen lässt, wird deutlich, dass es nur eine 50/50-Chance gibt, beim Ausschalten den Phasenleiter zu unterbrechen. Damit ist ebenfalls klar, dass nur zweipolige Schutzschalter die stromführenden Phasenleiter ausnahmslos zuverlässig unterbrechen. Und so sicherzustellen, dass nach einer Überstromauslösung Geräte und Maschinen 100% spannungsfrei und die Betreiber maximal geschützt sind.
Richtige Abdichtung
Raue Umwelteinflüsse stellen ein großes Risiko für die reibungslose Funktion von Schutzschaltern dar. Ohne eine passende Abdichtung können Staub und Flüssigkeiten wie Regenwasser, Putzmittel oder Blut ungehindert ins Innere eindringen. Die Folge sind korrodierte Bimetalle, verschmutzte Kontakte und schwergängige Schaltschlösser. Und dann ist es ungewiss, ob der nächste Überstrom abgeschaltet wird. Daher ist bereits bei der Entwicklung eines Gerätes oder einer Maschine genau zu analysieren, ob und welche Art von Abdichtung notwendig ist. Neben der Festlegung der IP-Schutzart ist vor allem aber ist die Frage zu beantworten: Ist zusätzlich zum Betätigungsbereich auch die Einbauöffnung des Schutzschalters abzudichten? Falls ja, reichen herkömmliche Standard-PVC-Schutzkappen nicht aus. Die Lösung sind hier vielmehr Schutzschalter mit Zweifachschutz. Zum Beispiel Snap-in-Schutzschalter mit Faltenbalgabdichtungen. Bei der Montage presst sich hier eine umlaufende Gummilippe automatisch fest an das Gehäuse. Dies ermöglicht Schutzarten bis IP65. Reicht dies nicht aus, sind professionelle Aufschraublösungen einzusetzen. So lassen sich Schutzarten bis IP67 realisieren.
Netzschalter mit integriertem Überstromschutz
Entwickler müssen heute konsequent auf eine systematische Bauteilereduzierung achten. Sie ist eine der zentralen Schlüssel für eine kostensparende Konstruktion. Zudem bedeuten in der Regel weniger Bauteile einen zusätzlichen Raumgewinn und ermöglichen so die Konzeption kompakterer Produkte. Um Entwickler bei der Bauteilereduzierung zu unterstützen, bieten zahlreiche Schutzschalterhersteller sogenannte Kombi-Schutzschalter mit Wippen-oder Drucktastenbetätigung an. Hierbei handelt es sich um Überstromschutzschalter, die gleichzeitig als Ein- und Ausschalter von Geräten, Maschinen und Anlagen dienen. Ihr Vorteil: Sie reduzieren nicht nur den Montage- und Verkabelungsaufwand spürbar. Auch Dispositions- und Lagerkosten werden so deutlich verringert. Daher die klare Empfehlung: Setzen Sie, wann immer möglich, Kombi-Schutzschalter anstelle von Einzelkomponenten ein. Und nicht zu vergessen: Weniger Einzelbauteile bedeuten auch immer weniger Fehlerquellen. Kombi-Schutzschalter erhöhen somit konsequent die Gesamtzuverlässigkeit.
