Sicherungstypen

Typischerweise sind Sicherungen Komponenten, die elektrische Geräte vor Stromstößen und Kurzschlüssen schützen. Die Sicherung, die zum Schutz eines Hochleistungstransformators verwendet wird, kann jedoch nicht für ein Niedrigleistungsgerät wie einen Laptop verwendet werden.

Elektrische Sicherungen gibt es in vielen Formen und Größen, sie arbeiten mit unterschiedlichen Elementen und haben unterschiedliche Anwendungen in ihren Schaltkreisen.

In unserem Leitfaden stellen wir alle Arten von Sicherungen vor, die in elektrischen Systemen verwendet werden, und unterteilen sie nach Hauptkategorien in Unterkategorien und spezifischere Optionen.

Lass uns anfangen.

Sicherungstypen

Es gibt mehr als 15 Arten von elektrischen Sicherungen, die sich in Funktionsprinzip, Design und Anwendung unterscheiden. Diese beinhalten:

1. DC-Sicherung
2. AC-Sicherung
3. Elektrische Niederspannungssicherung
4. Elektrische Hochspannungssicherung
5. Patronensicherung
6. Patronensicherung vom Typ D
7. Patronensicherung
8. Austauschbare Sicherung
9. Schlagsicherung
10. Sicherung schalten
11. Sicherung herausdrücken
12. Drop-down-Sicherung
13. Thermosicherung
14. Rückstellbare Sicherung
15. Halbleitersicherung
16. Spannungsunterdrückungssicherung
17. Gerätesicherung für Oberflächenmontage

All dies wird individuell im Detail für Ihr volles Verständnis erklärt.

DC-Sicherung

Einfach ausgedrückt sind DC-Sicherungen eine Art elektrische Sicherung, die in DC-Stromkreisen verwendet wird. Während dies der Hauptfaktor ist, der sie von Wechselstromsicherungen (AC) unterscheidet, gibt es noch ein weiteres erwähnenswertes Merkmal.

DC-Sicherungen sind normalerweise größer als AC-Sicherungen, um eine anhaltende Lichtbogenbildung zu vermeiden.

Wenn die DC-Sicherung zu hoch oder kurzgeschlossen ist und der Metallstreifen schmilzt, wird der Stromkreis geöffnet.

Aufgrund des Gleichstroms und der Spannung im Stromkreis von der Gleichstromquelle schafft der kleine Spalt zwischen beiden Enden des verschmolzenen Streifens jedoch die Möglichkeit eines permanenten Funkens.

Dies macht den Zweck der Sicherung zunichte, da immer noch Strom durch den Stromkreis fließt. Um Funkenbildung zu vermeiden, wird die DC-Sicherung vergrößert, was den Abstand zwischen den beiden geschmolzenen Enden des Streifens vergrößert.

AC-Sicherung

Wechselstromsicherungen hingegen sind elektrische Sicherungen, die mit Wechselstromkreisen arbeiten. Dank der Stromversorgung mit variabler Frequenz müssen sie nicht mehr durchgeführt werden.

Wechselstrom wird mit einer Spannung angelegt, die sich typischerweise 0 bis 50 Mal pro Minute vom Maximalpegel zum Minimalpegel (60 V) ändert. Dies bedeutet, dass beim Schmelzen des Bandes der Lichtbogen leicht gelöscht wird, wenn diese Spannung auf Null reduziert wird.

Die elektrische Sicherung sollte nicht größer sein, da sich der Wechselstrom nicht mehr selbst liefert.

Jetzt sind AC-Sicherungen und DC-Sicherungen die zwei Hauptkategorien von elektrischen Sicherungen. Wir trennen sie dann in zwei Unterkategorien; elektrische Niederspannungssicherungen und elektrische Hochspannungssicherungen.

Elektrische Niederspannungssicherung

Diese Art von elektrischen Sicherungen arbeitet in einem Stromkreis mit einer Nennspannung von weniger als oder gleich 1,500 V. Diese elektrischen Sicherungen werden üblicherweise in Niederspannungsstromkreisen verwendet und sind in einer Vielzahl von Formen, Designs und Größen erhältlich.

Sie sind außerdem kostengünstiger als ihre Hochspannungsgegenstücke und einfach auszutauschen.

Elektrische Hochspannungssicherung

Hochspannungssicherungen sind elektrische Sicherungen, die mit Nennspannungen über 1,500 V und bis zu 115,000 V verwendet werden.

Sie werden in großen Stromversorgungssystemen und Stromkreisen verwendet, sind in verschiedenen Größen erhältlich und verwenden strengere Maßnahmen zum Löschen eines Lichtbogens, insbesondere wenn es sich um einen Gleichstromkreis handelt.

Dann werden elektrische Hoch- und Niederspannungssicherungen in verschiedene Typen unterteilt, die hauptsächlich durch ihre Konstruktion bestimmt werden.

Patronensicherung

Patronensicherungen sind eine Art elektrische Sicherung, bei der die Streifen- und Lichtbogenlöschelemente vollständig in einem Keramik- oder Klarglasgehäuse eingeschlossen sind.

Sie sind normalerweise zylindrische elektrische Sicherungen mit Metallkappen (sogenannten Ösen) oder Metallklingen an beiden Enden, die als Kontaktpunkte für den Anschluss an den Stromkreis dienen. Eine Sicherung oder ein Streifen auf der Innenseite ist mit diesen beiden Enden der Patronensicherung verbunden, um den Stromkreis zu schließen.

Sie sehen unter anderem Patronensicherungen mit Anwendungen in Gerätestromkreisen wie Kühlschränken, Wasserpumpen und Klimaanlagen.

Sie sind zwar eher in Niederspannungsnetzen mit einer Nennleistung von bis zu 600 A und 600 V präsent, können aber auch in Hochspannungsumgebungen eingesetzt werden. Trotz dessen und der Hinzufügung bestimmter Materialien zur Begrenzung der Funkenbildung bleibt ihr Gesamtdesign gleich.

Patronensicherungen können in zwei zusätzliche Kategorien unterteilt werden; Elektrische Sicherungen vom Typ D und Sicherungen vom Typ Link.

Patronensicherung Typ D

D-Typ-Sicherungen sind die Haupttypen von Patronensicherungen, die eine Basis, einen Adapterring, eine Patrone und eine Sicherungskappe haben.

Der Sicherungssockel ist mit der Sicherungsabdeckung verbunden, und ein Metallstreifen oder ein Überbrückungsdraht ist mit diesem Sicherungssockel verbunden, um den Stromkreis zu schließen. Sicherungen des Typs D unterbrechen sofort die Stromversorgung, wenn der Strom im Stromkreis überschritten wird.

Verbindungstyp/HRC-Patronensicherung

Link- oder HRC-Sicherungen (High Breaking Capacity) verwenden zwei Sicherungseinsätze für einen Zeitverzögerungsmechanismus im Überstrom- oder Kurzschlussschutz. Diese Art von Sicherung wird auch als Sicherung mit hoher Ausschaltkapazität (HBC) bezeichnet.

Zwei Schmelzlote oder -stäbe werden parallel zueinander angeordnet, eines mit niedrigem Widerstand und das andere mit hohem Widerstand.

Wenn dem Stromkreis ein Überstrom zugeführt wird, schmilzt die Schmelzsicherung mit niedrigem Widerstand sofort, während die Sicherung mit hohem Widerstand den Überstrom für kurze Zeit hält. Es brennt dann durch, wenn die Leistung nicht innerhalb dieser kurzen Zeit auf ein akzeptables Niveau reduziert wird.

Wird stattdessen bei einem Überstrom im Stromkreis sofort der Bemessungsausschaltstrom ausgelöst, schmilzt der hochohmige Sicherungseinsatz sofort.

Diese Arten von elektrischen HRC-Sicherungen verwenden auch Substanzen wie Quarzpulver oder nicht leitende Flüssigkeiten, um den Lichtbogen zu begrenzen oder zu löschen. In diesem Fall werden sie als HRC-Flüssigsicherungen bezeichnet und sind bei Hochspannungstypen üblich.

Es gibt andere Arten von elektrischen HRC-Sicherungen, wie z. B. Schraubsicherungen, die Verlängerungsanschlüsse mit Löchern haben, und Flachsicherungen, die in der Automobilumgebung weit verbreitet sind und Flachanschlüsse anstelle von Kappen haben.

Flachsicherungen haben normalerweise ein Kunststoffgehäuse und können im Falle einer Fehlfunktion leicht aus dem Stromkreis entfernt werden.

Austauschbare Sicherung

Austauschbare Sicherungen werden auch als halbgeschlossene elektrische Sicherungen bezeichnet. Sie bestehen aus zwei Teilen aus Porzellan; einen Sicherungshalter mit einem Griff und einem Sicherungssockel, in den dieser Sicherungshalter eingesetzt wird.

Das Design abnehmbarer Sicherungen, die üblicherweise in Wohngebieten und anderen Niedrigstromumgebungen verwendet werden, macht sie leicht zu halten, ohne das Risiko eines Stromschlags. Der Sicherungshalter hat normalerweise Flachstecker und einen Sicherungseinsatz.

Wenn das Schmelzlot schmilzt, kann der Sicherungshalter leicht geöffnet werden, um es zu ersetzen. Auch der gesamte Halter lässt sich problemlos austauschen.

Schlagsicherung

Die Sicherung verwendet ein mechanisches System, um vor Überstrom oder Kurzschlüssen zu schützen und anzuzeigen, dass eine elektrische Sicherung durchgebrannt ist.

Dieser Zünder arbeitet entweder mit Sprengladungen oder mit einer gespannten Feder und einem Stab, der sich beim Schmelzen des Gliedes entlädt.

Der Stift und die Feder sind parallel zum Schmelzlot. Wenn das Glied schmilzt, wird der Entlastungsmechanismus aktiviert, wodurch der Stift herausfliegt.

Sicherung schalten

Schaltersicherungen sind eine Art elektrische Sicherung, die mit einem Schaltergriff extern gesteuert werden kann.

Bei üblichen Anwendungen in Hochspannungsumgebungen steuern Sie, ob die Sicherungen Strom durchlassen oder nicht, indem Sie den Schalter in die Ein- oder Aus-Position bringen.

Sicherung herausdrücken

Durchstecksicherungen verwenden Borgas, um den Lichtbogenprozess zu begrenzen. Sie werden in Hochspannungsumgebungen verwendet, insbesondere in 10-kV-Transformatoren.

Wenn die Sicherung schmilzt, löscht das Borgas den Lichtbogen und wird durch das Loch im Rohr ausgestoßen.

Schalten Sie die Sicherung aus

Drop-out-Sicherungen sind eine Art von ausziehbaren Sicherungen, bei denen der Sicherungseinsatz vom Sicherungskörper getrennt ist. Diese Sicherungen bestehen aus zwei Hauptteilen; Gehäuseausschnitt und Sicherungshalter.

Der Sicherungshalter beherbergt eine schmelzbare Verbindung, und der ausgeschnittene Körper ist ein Porzellanrahmen, der den Sicherungshalter durch Kontakte an der Ober- und Unterseite trägt.

Der Sicherungshalter wird auch in einem Winkel zum Aussparungskörper gehalten, und dies geschieht aus einem bestimmten Grund.

Wenn der Sicherungseinsatz aufgrund von Überstrom oder Kurzschluss schmilzt, wird der Sicherungshalter vom Körper des Ausschnitts am oberen Kontakt getrennt. Dadurch fällt es unter die Schwerkraft, daher der Name "Drop Fuse".

Ein herunterfallender Sicherungshalter ist auch ein optisches Zeichen dafür, dass eine Sicherung durchgebrannt ist und ersetzt werden muss. Diese Art von Sicherung wird üblicherweise zum Schutz von Niederspannungstransformatoren verwendet.

Thermosicherung

Die Thermosicherung verwendet Temperatursignale und Elemente zum Schutz vor Überstrom oder Kurzschluss. Diese Art von Sicherung, die auch als Überhitzungsschutz bekannt ist und in temperaturempfindlichen Geräten weit verbreitet ist, verwendet eine empfindliche Legierung als Sicherungseinsatz.

Wenn die Temperatur einen anormalen Wert erreicht, schmilzt die Schmelzsicherung und unterbricht die Stromzufuhr zu anderen Teilen des Instruments. Dies dient in erster Linie dem Brandschutz.

Rückstellbare Sicherung

Rückstellbare Sicherungen werden auch Polymersicherungen mit positivem Temperaturkoeffizienten (PPTC) oder kurz „Polysicherungen“ genannt und haben Merkmale, die sie wiederverwendbar machen. 

Diese Art von Sicherung besteht aus einem nicht leitfähigen kristallinen Polymer, das mit leitfähigen Kohlenstoffpartikeln vermischt ist. Sie arbeiten mit Temperatur für Überstrom- oder Kurzschlussschutz. 

Im kalten Zustand bleibt die Sicherung in einem kristallinen Zustand, der die Kohlenstoffpartikel eng zusammenhält und Energie durchlässt.

Bei zu hoher Stromzufuhr erwärmt sich die Sicherung und geht von einer kristallinen Form in einen weniger kompakten amorphen Zustand über.

Die Kohlenstoffpartikel sind jetzt weiter voneinander entfernt, was den Stromfluss begrenzt. Durch diese Sicherung fließt auch im aktivierten Zustand noch Energie, die aber meist im Milliampere-Bereich gemessen wird. 

Beim Abkühlen des Stromkreises stellt sich der kompakte Kristallzustand der Sicherung wieder her und der Strom fließt ungehindert.

Daran erkennt man, dass die Polyfuses automatisch zurückgesetzt werden, daher der Name „rücksetzbare Sicherungen“.

Sie sind häufig in Computer- und Telefonstromversorgungen sowie in Nuklearsystemen, Flugsystemen und anderen Systemen zu finden, bei denen sich der Austausch von Teilen als äußerst schwierig erweisen würde.

Halbleitersicherung

Halbleitersicherungen sind ultraschnelle Sicherungen. Sie verwenden sie zum Schutz von Halbleiterkomponenten in einer Schaltung, wie Dioden und Thyristoren, da sie empfindlich auf kleine Stromstöße reagieren. 

Sie werden häufig in USVs, Halbleiterrelais und Motorantrieben sowie anderen Geräten und Schaltungen mit empfindlichen Halbleiterkomponenten verwendet.

Überspannungsschutzsicherung

Überspannungsschutzsicherungen verwenden Temperatursignale und Temperatursensoren zum Schutz vor Überspannungen. Ein gutes Beispiel hierfür ist eine Sicherung mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC).

NTC-Sicherungen werden in Reihe in den Stromkreis eingebaut und verringern ihren Widerstand bei höheren Temperaturen.

Dies ist das genaue Gegenteil von PPTC-Sicherungen. Während der Spitzenleistung bewirkt der reduzierte Widerstand, dass die Sicherung mehr Leistung absorbiert, was den Leistungsfluss reduziert oder „unterdrückt“.

Gerätesicherung für Oberflächenmontage

SMD-Sicherungen (Surface Mount) sind sehr kleine elektrische Sicherungen, die üblicherweise in Niedrigstromumgebungen mit begrenztem Platz verwendet werden. Sie sehen ihre Anwendungen unter anderem in DC-Geräten wie Mobiltelefonen, Festplatten und Kameras.

SMD-Sicherungen werden auch Chip-Sicherungen genannt und Sie können auch Hochstromvarianten davon finden.

Nun haben alle oben genannten Sicherungstypen einige zusätzliche Eigenschaften, die ihr Verhalten bestimmen. Dazu gehören Bemessungsstrom, Bemessungsspannung, Sicherungslaufzeit, Ausschaltvermögen und I²T-Wert.

Anleitungsvideo

Sicherungstypen – Ultimativer Leitfaden für Anfänger

Wie der Sicherungswert berechnet wird

Die Strombelastbarkeit von Sicherungen, die in Standard-Betriebsgeräten verwendet werden, wird üblicherweise zwischen 110 % und 200 % ihrer Strombelastbarkeit eingestellt.

Zum Beispiel haben in Motoren verwendete Sicherungen typischerweise eine Nennleistung von 125 %, während in Transformatoren verwendete Sicherungen eine Nennleistung von 200 % und in Beleuchtungssystemen verwendete Sicherungen eine Nennleistung von 150 % haben. 

Sie hängen jedoch von anderen Faktoren wie Schaltungsumgebung, Temperatur, Empfindlichkeit geschützter Geräte in der Schaltung und vielen anderen ab. 

Wenn Sie beispielsweise den Sicherungswert für einen Motor berechnen, verwenden Sie die Formel;

Sicherungswert = {Wattleistung (W) / Spannung (V)} x 1.5

Wenn die Leistung 200 W und die Spannung 10 V beträgt, beträgt die Sicherungsleistung = (200/10) x 1.5 = 30 A. 

Lichtbogen verstehen

Nachdem Sie bis hierhin gelesen haben, sind Sie bestimmt schon öfter auf den Begriff „Lichtbogen“ gestoßen und haben verstanden, dass es notwendig ist, diesen beim Schmelzen des Schmelzlots zu verhindern. 

Ein Lichtbogen entsteht, wenn Elektrizität durch ionisierte Gase in der Luft einen kleinen Spalt zwischen zwei Elektroden überbrückt. Der Lichtbogen erlischt nur, wenn der Strom abgeschaltet wird. 

Wenn der Lichtbogen nicht durch Abstand, nichtleitendes Pulver und/oder flüssige Materialien kontrolliert wird, riskieren Sie einen kontinuierlichen Überstrom im Stromkreis oder einen Brand.

Wenn Sie mehr über Sicherungen erfahren möchten, besuchen Sie bitte diese Seite.

Häufig gestellte Fragen

Wie viele Arten von AC-Sicherungen gibt es?

Es gibt zwei Hauptkategorien von Wechselstromsicherungen: Niederspannungssicherungen und Hochspannungssicherungen.

Welche dann in 11 oder mehr verschiedene Typen unterteilt werden können.

Wie viele Arten von Sicherungen gibt es in der Elektrotechnik?

In elektrischen Systemen werden mehr als 11 Arten von Sicherungen verwendet, die in Hauptkategorien von AC- und DC-Sicherungen unterteilt sind. Sicherungen werden auch in Unterkategorien für Hoch- und Niederspannung eingeteilt.