Spannungseinbrüche und Leitungsbrände verhindern: 11 Fragen zu intelligenten, elektronischen Schutzschaltern und Lastschutzschaltern
Intelligente elektronische Schutzschalter werden zur Überwachung sowie zur selektiven Absicherung und Abschaltung von DC-Stromkreisen verwendet. Stromkreise werden so gegen Überstrom und Kurzschluss geschützt, wodurch die Maschinenverfügbarkeit gesichert wird. Elektronische Schutzschalter schützen dabei deutlich besser z.B. vor Kabelbränden als klassische Leitungsschutzschalter. Je nach Gerät überwachen sie Ströme, warnen vor Erreichen von Grenzlasten, erkennen Überschreitungen des eingestellten Stromwertes und bewirken eine Abschaltung des betroffenen Kanals. Die Lastkreisüberwachung bzw. elektronischen Schutzschalter können zudem in Automatisierungslösungen eingebunden werden. Ein elektronischer Schutzschalter wie das MICO 9000-41034-0100400von Murr, SITOP Select 6EP19612BA00 von Siemens bieten also Sicherheit bei Überlast oder Kurzschluss.
1. Wozu braucht man elektronische Schutzschalter und Sicherungen?
Elektrische Sicherungsautomaten wie der 4-Kanalige MICO Lastkreisüberwacher 9000-41034-0401000, ein intelligenter Schutzschalter, schützen wenn Überstromschutzeinrichtung wie klassische Leitungsschutzschalter oder Schmelzsicherungen nicht mehr ansprechen. Gründe dafür können defekte Zuleitungen durch lockere Klemmen oder ein Kabelbruch sein. Insbesondere bei höheren und lange andauernden Betriebsströmen können an der Fehlerstelle hohe Temperaturen auftreten und einen Brand auslösen. Brandschutzschalter sind in Europa für 230 V Betriebsspannung und bis zu 16 A Bemessungsstrom ausgelegt.
2. Was ist ein Brandschutzschalter?
Brandschutzschalter schalten bei Kontaktfehler den Stromkreis ab. Sie verhindern damit Überhitzungen an schlechten Kontaktstellen und können so Brände verhindern. Genau genommen ist der Brandschutzschalter eine Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung und schützt vor Störlichtbögen. Im engeren Sinne ist er ein Schutzschalter gegen Kontaktfehler in der Niederspannungsinstallation.
3. Wodurch sind Störlichtbögen gekennzeichnet?
Störlichtbögen sind dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Fehler benachbarte elektrische Leiter miteinander elektrischen Kontakt bekommen und einen Kurzschluss auslösen. Das kann die Folge eines Schadens an der Kabelisolation sein. In diesem Fall begrenzt die Schleifenimpedanz den Strom der bei bei fehlerhafter Isolation mit der Zeit höher als der Betriebsstrom wird. Es dauert etwas bis es zur Auslösung der Überstromschutzeinrichtung kömmt. Dies geschieht sobald durch die Pyrolyse die Isolation derart geschädigt ist, dass das zurückbleibende Graphit durch die hoher Temperatur niederohmig wird und einen Lichtbogen befördert.
4. Wie funktioniert ein Brandschutzschalter im Gegensatz zu klassischen Leitungsschutzschaltern oder Schmelzsicherungen?
Nur bei einem Erdschluss löst der Fehlerstromschutzschalter (RCCB) klassischer Überstromschutzeinrichtungsofort aus. Eine Brandschutzsicherung oder Arc Fault Detection DeviceAFDD hingegen kann den Fehler bereits dann erkennen, wenn der verbrannte Isolierstoff teilweise zu leiten beginnt. Durch Abschalten vermeidet es hohe Temperaturen und damit Folgeschäden an der Fehlerstelle.(1)
5. Welche Vorteile bieten elektronische Schutzschalter und Lastkreisüberwachungen?
Elektronische Schutzschalter überwachen Ströme, Erkennen Grenzlasten, lösen auch bei hohen Leitungsimpedanzen aus und schalten den betreffenden Kanal ab.
6. Welche Auslösefunktion von Schutzschaltern können unterschieden werden?
Prinzipiell kann zwischen zwei Auslöse-Funktionen unterschieden werden: a.) dem klassischen Leitungsschutzschalter und b.) dem Schutzschalter mit thermomagnetischer Kennlinie. Dabei sind die Schutzschalter mit thermomagnetischer Auslösekennlinie wirtschaftlicher, hängt die Auslösezeit doch von der Höhe des Überstroms ab. Innerhalb weniger Millisekunden wird nämlich der fehlerhafte Stromkeis abgeschalten.
7. Wie funktioniert die aktive Strombegrenzung durch intelligente elektronische Schutzschalter für sensible Verbraucher
Ein wesentlicher Vorteil für die Nutzung eines elektronischen Schutzschaltern wie der MICO Lastkreisüberwachung 9000410340401000 oder Siemens 6EP19612BA00 ist das automatische Abschalten des fehlerhaften Stromkreises bei Überstrom, maximal dem 1,7-fachen des eingestellten Nennstromes. Das Gute, bei einem Überstrom wird nur der fehlerhafte Stromkreis abgeschaltet und ein Spannungseinbruch an nicht betroffenen Stromkreisen zuverlässig unterbunden. Ein weiterer Vorteil der Lastkreisüberwachung durch die konstante Strombegrenzung ist die Möglichkeit besonders hoch-kapazitive Verbraucher zuzuschalten
8. Was ist der wichtigste Unterschied klassischen Leitungsschutzschaltern und elektronischen Schutzschaltern mit thermomagnetischer Kennlinie?
Nur durch eine aktive Strombegrenzung wird ein Spannungseinbruch zuverlässig verhindert. Prinzipiell kann bei beiden Varianten durch einen Kurzschluss die 24VDC - Versorgungsspannung bis zur Abschaltung des fehlerhaften Pfades für Millisekunden einbrechen. Vom Leitungswiderstand und der Überstromfähigkeit des speisenden Netzteils hängt die Höhe des Spannungseinbruchs ab. Durch eine aktive Strombegrenzung wird der Spannungseinbruch zuverlässig verhindert.
9. Wie kommunizieren elektronische Schutzschalter wie SITOP Select von Siemens?
In Kombination mit einer übergeordneten Steuerung bieten intelligente elektronische Schutzschalter die Möglichkeit, über je einen digitalen Ein- und Ausgang jeden beliebigen Ausgangskanal aktiv ein- oder auch auszuschalten, ausgelöste Stromkreise wieder zurück-zusetzen sowie zeitgleich den aktuellen Status jedes Ausgangs abzufragen sowie zeitgleich die aktuellen Betriebs und Fehlerzustände auszulesen. (2)
Das gezielte Steuern von Stromkreisen sowie die Diagnosefähigkeit einzelner Stromkreise sorgen für eine höhere Energieeffizienz und Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen.
10. Wo werden elektronische Schutzschalter verwendet?
Durch die individuelle Nennstromeinstellung pro Kanal sind die elektronischen MICO und SITOP SELECT Schutzschalter universell verwendbar. Der Laststrom wird auf mehrere Stromkreise aufgeteilt, um selbst bei langen Leitungslängen und geringen Querschnitten die angeschlossene Verbraucher und deren Zuleitungen zu schützen
11. Sequentielles Zuschalten, stufenweises kaskadiertes Einschaltverhalten
Bei Bedarf können die integrierten Ausgangskanäle zeitversetzt und lastabhängig zugeschaltet werden. Sobald der eingestellte Auslösestrom eines Ausgangskanals unterschritten ist, wird der nächste zugeschaltet. Dadurch wird der Einschaltstrom der gesamten Anlage auf das gleiche Niveau gebracht, so dass das Netzteil nicht übergroß werden muss. Der digitale Eingang ermöglicht das An-/ Ausschalten auch aus der Ferne und so eine komfortable Bedienung.
Quellen:
(1) Wikipedia (https://de.wikipedia.org/wiki/Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung)
(2) SPS-Magazin 8/2014 (http://www.sps-magazin.de/downloads/Elektronische_Schutzschalter_Teil1.pdf
(3) SPS-Forum (https://www.sps-forum.de/schaltschrankbau/8571-erfahrungen-mit-murr-lastkreiskontrolle-mico.html)
Spannungseinbrüche und Leitungsbrände verhindern: 11 Fragen zu intelligenten, elektronischen Schutzschaltern und Lastschutzschaltern
Intelligente elektronische Schutzschalter werden zur Überwachung sowie zur selektiven Absicherung und Abschaltung von DC-Stromkreisen verwendet. Stromkreise werden so gegen Überstrom und Kurzschluss geschützt, wodurch die Maschinenverfügbarkeit gesichert wird. Elektronische Schutzschalter schützen dabei deutlich besser z.B. vor Kabelbränden als klassische Leitungsschutzschalter. Je nach Gerät überwachen sie Ströme, warnen vor Erreichen von Grenzlasten, erkennen Überschreitungen des eingestellten Stromwertes und bewirken eine Abschaltung des betroffenen Kanals. Die Lastkreisüberwachung bzw. elektronischen Schutzschalter können zudem in Automatisierungslösungen eingebunden werden. Ein elektronischer Schutzschalter wie das MICO 9000-41034-0100400von Murr, SITOP Select 6EP19612BA00 von Siemens bieten also Sicherheit bei Überlast oder Kurzschluss.
1. Wozu braucht man elektronische Schutzschalter und Sicherungen?
Elektrische Sicherungsautomaten wie der 4-Kanalige MICO Lastkreisüberwacher 9000-41034-0401000, ein intelligenter Schutzschalter, schützen wenn Überstromschutzeinrichtung wie klassische Leitungsschutzschalter oder Schmelzsicherungen nicht mehr ansprechen. Gründe dafür können defekte Zuleitungen durch lockere Klemmen oder ein Kabelbruch sein. Insbesondere bei höheren und lange andauernden Betriebsströmen können an der Fehlerstelle hohe Temperaturen auftreten und einen Brand auslösen. Brandschutzschalter sind in Europa für 230 V Betriebsspannung und bis zu 16 A Bemessungsstrom ausgelegt.
2. Was ist ein Brandschutzschalter?
Brandschutzschalter schalten bei Kontaktfehler den Stromkreis ab. Sie verhindern damit Überhitzungen an schlechten Kontaktstellen und können so Brände verhindern. Genau genommen ist der Brandschutzschalter eine Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung und schützt vor Störlichtbögen. Im engeren Sinne ist er ein Schutzschalter gegen Kontaktfehler in der Niederspannungsinstallation.
3. Wodurch sind Störlichtbögen gekennzeichnet?
Störlichtbögen sind dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Fehler benachbarte elektrische Leiter miteinander elektrischen Kontakt bekommen und einen Kurzschluss auslösen. Das kann die Folge eines Schadens an der Kabelisolation sein. In diesem Fall begrenzt die Schleifenimpedanz den Strom der bei bei fehlerhafter Isolation mit der Zeit höher als der Betriebsstrom wird. Es dauert etwas bis es zur Auslösung der Überstromschutzeinrichtung kömmt. Dies geschieht sobald durch die Pyrolyse die Isolation derart geschädigt ist, dass das zurückbleibende Graphit durch die hoher Temperatur niederohmig wird und einen Lichtbogen befördert.
4. Wie funktioniert ein Brandschutzschalter im Gegensatz zu klassischen Leitungsschutzschaltern oder Schmelzsicherungen?
Nur bei einem Erdschluss löst der Fehlerstromschutzschalter (RCCB) klassischer Überstromschutzeinrichtungsofort aus. Eine Brandschutzsicherung oder Arc Fault Detection DeviceAFDD hingegen kann den Fehler bereits dann erkennen, wenn der verbrannte Isolierstoff teilweise zu leiten beginnt. Durch Abschalten vermeidet es hohe Temperaturen und damit Folgeschäden an der Fehlerstelle.(1)
5. Welche Vorteile bieten elektronische Schutzschalter und Lastkreisüberwachungen?
Elektronische Schutzschalter überwachen Ströme, Erkennen Grenzlasten, lösen auch bei hohen Leitungsimpedanzen aus und schalten den betreffenden Kanal ab.
6. Welche Auslösefunktion von Schutzschaltern können unterschieden werden?
Prinzipiell kann zwischen zwei Auslöse-Funktionen unterschieden werden: a.) dem klassischen Leitungsschutzschalter und b.) dem Schutzschalter mit thermomagnetischer Kennlinie. Dabei sind die Schutzschalter mit thermomagnetischer Auslösekennlinie wirtschaftlicher, hängt die Auslösezeit doch von der Höhe des Überstroms ab. Innerhalb weniger Millisekunden wird nämlich der fehlerhafte Stromkeis abgeschalten.
7. Wie funktioniert die aktive Strombegrenzung durch intelligente elektronische Schutzschalter für sensible Verbraucher
Ein wesentlicher Vorteil für die Nutzung eines elektronischen Schutzschaltern wie der MICO Lastkreisüberwachung 9000410340401000 oder Siemens 6EP19612BA00 ist das automatische Abschalten des fehlerhaften Stromkreises bei Überstrom, maximal dem 1,7-fachen des eingestellten Nennstromes. Das Gute, bei einem Überstrom wird nur der fehlerhafte Stromkreis abgeschaltet und ein Spannungseinbruch an nicht betroffenen Stromkreisen zuverlässig unterbunden. Ein weiterer Vorteil der Lastkreisüberwachung durch die konstante Strombegrenzung ist die Möglichkeit besonders hoch-kapazitive Verbraucher zuzuschalten
8. Was ist der wichtigste Unterschied klassischen Leitungsschutzschaltern und elektronischen Schutzschaltern mit thermomagnetischer Kennlinie?
Nur durch eine aktive Strombegrenzung wird ein Spannungseinbruch zuverlässig verhindert. Prinzipiell kann bei beiden Varianten durch einen Kurzschluss die 24VDC - Versorgungsspannung bis zur Abschaltung des fehlerhaften Pfades für Millisekunden einbrechen. Vom Leitungswiderstand und der Überstromfähigkeit des speisenden Netzteils hängt die Höhe des Spannungseinbruchs ab. Durch eine aktive Strombegrenzung wird der Spannungseinbruch zuverlässig verhindert.
9. Wie kommunizieren elektronische Schutzschalter wie SITOP Select von Siemens?
In Kombination mit einer übergeordneten Steuerung bieten intelligente elektronische Schutzschalter die Möglichkeit, über je einen digitalen Ein- und Ausgang jeden beliebigen Ausgangskanal aktiv ein- oder auch auszuschalten, ausgelöste Stromkreise wieder zurück-zusetzen sowie zeitgleich den aktuellen Status jedes Ausgangs abzufragen sowie zeitgleich die aktuellen Betriebs und Fehlerzustände auszulesen. (2)
Das gezielte Steuern von Stromkreisen sowie die Diagnosefähigkeit einzelner Stromkreise sorgen für eine höhere Energieeffizienz und Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen.
10. Wo werden elektronische Schutzschalter verwendet?
Durch die individuelle Nennstromeinstellung pro Kanal sind die elektronischen MICO und SITOP SELECT Schutzschalter universell verwendbar. Der Laststrom wird auf mehrere Stromkreise aufgeteilt, um selbst bei langen Leitungslängen und geringen Querschnitten die angeschlossene Verbraucher und deren Zuleitungen zu schützen
11. Sequentielles Zuschalten, stufenweises kaskadiertes Einschaltverhalten
Bei Bedarf können die integrierten Ausgangskanäle zeitversetzt und lastabhängig zugeschaltet werden. Sobald der eingestellte Auslösestrom eines Ausgangskanals unterschritten ist, wird der nächste zugeschaltet. Dadurch wird der Einschaltstrom der gesamten Anlage auf das gleiche Niveau gebracht, so dass das Netzteil nicht übergroß werden muss. Der digitale Eingang ermöglicht das An-/ Ausschalten auch aus der Ferne und so eine komfortable Bedienung.
Quellen:
(1) Wikipedia (https://de.wikipedia.org/wiki/Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung)
(2) SPS-Magazin 8/2014 (http://www.sps-magazin.de/downloads/Elektronische_Schutzschalter_Teil1.pdf
(3) SPS-Forum (https://www.sps-forum.de/schaltschrankbau/8571-erfahrungen-mit-murr-lastkreiskontrolle-mico.html)
