Als zuverlässiger Lieferant von NH-Sicherungen werde ich oft nach der Funktionsweise von NH-Sicherungen gefragt. In diesem Blog werde ich mich mit dem Innenleben von NH-Sicherungen befassen und deren Prinzip, Aufbau und Anwendungen erläutern.
Das Grundprinzip von NH-Sicherungen
NH-Sicherungen, auch Hochleistungssicherungen genannt, funktionieren nach einem einfachen, aber effektiven Prinzip, das auf der Heizwirkung von elektrischem Strom basiert. Wenn ein Stromkreis normal funktioniert, sorgt die Sicherung dafür, dass der Strom ohne Unterbrechung fließen kann. Kommt es jedoch zu einem ungewöhnlichen Stromanstieg, beispielsweise bei einem Kurzschluss oder einer Überlastung, erwärmt sich das Sicherungselement in der NH-Sicherung aufgrund des Joule-Heizeffekts.
Der Joulesche Heizeffekt wird durch die Formel (Q = I^{2}Rt) beschrieben, wobei (Q) die erzeugte Wärme, (I) der durch den Leiter fließende Strom, (R) der Widerstand des Leiters und (t) die Zeit ist. Wenn der Strom (I) deutlich ansteigt, steigt auch die erzeugte Wärme (Q) schnell an. Das Sicherungselement ist so konzipiert, dass es im Vergleich zu anderen Komponenten im Stromkreis einen relativ niedrigen Schmelzpunkt aufweist. Sobald die erzeugte Wärme den Schmelzpunkt des Sicherungselements erreicht, schmilzt es und unterbricht den Stromkreis, wodurch die anderen Komponenten im Stromkreis vor Schäden durch übermäßigen Strom geschützt werden.
Bau von NH-Sicherungen
NH-Sicherungen bestehen typischerweise aus mehreren Schlüsselkomponenten:
- Sicherungselement: Dies ist der wichtigste Teil der NH-Sicherung. Es besteht normalerweise aus einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, beispielsweise Silber oder Kupfer. Form und Größe des Sicherungselements sind sorgfältig ausgelegt, um sicherzustellen, dass es den normalen Betriebsstrom des Stromkreises führen kann, ohne zu schmelzen, bei Auftreten eines Überstroms jedoch schnell schmilzt. Beispielsweise kann das Sicherungselement in der Mitte einen schmalen Abschnitt haben, der den Widerstand an dieser Stelle erhöht. Wenn ein Überstrom durchfließt, erwärmt sich dieser schmale Abschnitt schneller und schmilzt zuerst.
- Sicherungskörper: Der Sicherungskörper ist das äußere Gehäuse, das das Sicherungselement umschließt. Es besteht aus einem hochfesten Isoliermaterial wie Keramik oder glasfaserverstärktem Kunststoff. Der Sicherungskörper bietet mechanischen Schutz für das Sicherungselement und trägt außerdem dazu bei, den Lichtbogen zu isolieren, der beim Schmelzen des Sicherungselements entsteht.
- Endkappen: Die Endkappen werden an beiden Enden des Sicherungskörpers befestigt. Sie bestehen aus einem leitfähigen Material wie Kupfer oder Messing und dienen zum Anschluss der NH-Sicherung an den Stromkreis. Die Endkappen sollen eine gute elektrische Verbindung gewährleisten und auch die Möglichkeit bieten, die Sicherung im Sicherungshalter zu befestigen.
- Abschreckmedium: Im Sicherungskörper befindet sich häufig ein Löschmedium, beispielsweise Quarzsand. Wenn das Sicherungselement schmilzt, entsteht ein Lichtbogen. Das Löschmedium trägt dazu bei, diesen Lichtbogen schnell zu löschen, indem es die Energie des Lichtbogens absorbiert und ihn abkühlt. Dies ist wichtig, denn wenn der Lichtbogen nicht schnell gelöscht wird, kann dies zu weiteren Schäden am Stromkreis führen und möglicherweise sogar das Sicherungselement erneut zünden.
Arten von NH-Sicherungen
Auf dem Markt sind verschiedene Arten von NH-Sicherungen erhältlich, jede mit ihren eigenen spezifischen Eigenschaften und Anwendungen. Einige gängige Typen sind:
- Sicherungseinsatz NT/NH00C: Dieser Sicherungseinsatztyp ist für Anwendungen konzipiert, die einen relativ niedrigen Nennstrom erfordern. Es wird häufig in Steuerkreisen, kleinen Elektrogeräten und einigen Industrieanlagen mit geringem Stromverbrauch verwendet.
- NT/NH00-Sicherungseinsatz: NT/NH00-Sicherungseinsätze haben im Vergleich zu NT/NH00C-Sicherungseinsätzen eine etwas höhere Strombelastbarkeit. Sie eignen sich für Anwendungen mittlerer Leistung, wie z. B. Beleuchtungskreise, kleine Motoren und einige elektrische Verteilertafeln.
- NT/NH0-Sicherungsverknüpfung: NT/NH0-Sicherungsverbindungen werden für Anwendungen mit höherer Leistung verwendet. Es kann größere Ströme verarbeiten und wird häufig in Industriemaschinen, Leistungstransformatoren und großen Stromverteilungssystemen eingesetzt.
Anwendungen von NH-Sicherungen
NH-Sicherungen werden aufgrund ihrer zuverlässigen Überstromschutzfunktionen häufig in verschiedenen elektrischen und elektronischen Systemen eingesetzt. Hier sind einige häufige Anwendungen:
- Industrielle elektrische Systeme: In industriellen Umgebungen werden NH-Sicherungen zum Schutz von Motoren, Generatoren, Transformatoren und anderen elektrischen Hochleistungsgeräten verwendet. In einer Produktionsanlage werden beispielsweise NH-Sicherungen in den elektrischen Verteilertafeln installiert, um die verschiedenen Produktionslinien vor Kurzschlüssen und Überlastungen zu schützen. Tritt in einer der Produktionslinien ein Kurzschluss auf, unterbricht die NH-Sicherung den Stromkreis schnell und verhindert so Schäden an den teuren Maschinen und verringert die Brandgefahr.
- Gewerbebauten: In Gewerbegebäuden wie Büros, Einkaufszentren und Hotels werden NH-Sicherungen in den elektrischen Systemen zum Schutz von Beleuchtungskreisen, Klimaanlagen und anderen Elektrogeräten eingesetzt. In einem großen Einkaufszentrum werden beispielsweise NH-Sicherungen in den Beleuchtungsverteilerkästen installiert, um sicherzustellen, dass bei einem Fehler im Beleuchtungsstromkreis die Stromversorgung in diesem Bereich schnell unterbrochen werden kann, wodurch die Auswirkungen auf die Käufer minimiert und das Risiko elektrischer Gefahren verringert werden.
- Erneuerbare Energiesysteme: Mit der zunehmenden Beliebtheit erneuerbarer Energiequellen wie Solar- und Windkraft werden in diesen Systemen auch NH-Sicherungen eingesetzt. In einem Solarkraftwerk werden NH-Sicherungen eingesetzt, um die Photovoltaikmodule, Wechselrichter und andere Komponenten vor Überstrom zu schützen. Ebenso werden in einem Windkraftpark NH-Sicherungen in die elektrischen Steuerungssysteme eingebaut, um die Generatoren und andere Geräte zu schützen.
Auswahl der richtigen NH-Sicherung
Bei der Auswahl einer NH-Sicherung für eine bestimmte Anwendung müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden:
- Aktuelle Bewertung: Der Nennstrom der NH-Sicherung sollte auf der Grundlage des normalen Betriebsstroms des Stromkreises ausgewählt werden. Es sollte in der Lage sein, den normalen Strom zu führen, ohne zu schmelzen, aber bei Auftreten eines Überstroms schnell schmelzen. Wenn beispielsweise der normale Betriebsstrom eines Stromkreises 10 A beträgt, kann eine NH-Sicherung mit einem Nennstrom von etwas mehr als 10 A, beispielsweise 12 A oder 15 A, ausgewählt werden.
- Nennspannung: Die Nennspannung der NH-Sicherung sollte gleich oder höher als die Spannung des Stromkreises sein. Die Verwendung einer NH-Sicherung mit einer niedrigeren Nennspannung als der Stromkreisspannung kann zu einem vorzeitigen Ausfall der Sicherung führen oder sogar ein Sicherheitsrisiko darstellen.
- Bruchkapazität: Das Ausschaltvermögen der NH-Sicherung ist der maximale Strom, den die Sicherung sicher unterbrechen kann, ohne dass es zu übermäßiger Lichtbogenbildung oder Beschädigung der Sicherung selbst kommt. Es ist wichtig, eine NH-Sicherung auszuwählen, deren Ausschaltvermögen für den Kurzschlussstrom des Stromkreises geeignet ist. Für Hochleistungsstromkreise mit großem Kurzschlussstrom sollte eine NH-Sicherung mit hohem Ausschaltvermögen verwendet werden.
Kontakt für die Beschaffung von NH-Sicherungen
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Referenzen
- „Electrical Engineering Handbook“, dritte Auflage, herausgegeben von Richard C. Dorf
- „Power System Protection and Switchgear“, von AJ Phadke und JS Thorp
- Technische Handbücher des Herstellers für NH-Sicherungen.