Der ultimative Leitfaden zur Auswahl von Sicherungen für industrielle Schaltschränke
Industrielle Schaltschränke sind häufig von ungeplanten Geräteausfällen betroffen. Die meisten dieser Ausfälle sind auf Bedienungsfehler, Überlastung des Stromkreises oder Kurzschlüsse im Schaltschrank zurückzuführen. Darüber hinaus kommt es häufig zu ungeplanten Geräteschäden, beispielsweise durch durchgebrannte Klemmen im Schaltschrank, die teure Komponenten wie SPSen, Schütze und Servoantriebe beschädigen.
Sicherungen bieten aus zwei Gründen eine äußerst sichere und wirtschaftliche Möglichkeit, ein gesamtes Steuerungssystem zu schützen. Erstens verhindern sie in industriellen Schaltschränken Kurzschlüsse sofort und begrenzen den Fehlerstrom, der durch die Leiter fließen und empfindliche Bauteile im Schaltschrank beschädigen könnte. Zweitens schützen Sicherungen die Geräte im Schaltschrank vor Überlastung, die bei dauerhafter Überlastung der Leiter auftritt (indem sie die Stromzufuhr unterbrechen). Die Sicherung schützt die Spule des Magnetventils oder Relais weiterhin vor Beschädigung (durch Überlastung), indem sie die Isolierung des Kabels und des Geräts selbst aufgrund der thermischen Belastung durch die Überlastung zerstört.
Durch die sachgemäße Abstimmung mit anderen Schutzvorrichtungen, wie zum Beispiel Leitungsschutzschalter (MCBs)Es ist möglich, ein umfassendes, mehrstufiges Schutzsystem für die Geräte im Schaltschrank zu realisieren. Durch die sinnvolle Abstimmung der Sicherungen auf Ihre Anlage lässt sich der Wartungsaufwand für den stabilen Betrieb Ihrer automatisierten Produktionslinien erheblich reduzieren und das Risiko unnötiger Ausfallzeiten minimieren.
Arten von Industriesicherungen und ihre jeweiligen Anwendungsbereiche
Die großindustriellen Anwendungen, die Sicherungen in Schaltschränken verwenden, lassen sich in drei Hauptkategorien unterteilen. Diese drei Sicherungskategorien wurden entwickelt, um den spezifischen Lastbedingungen der jeweiligen Anwendungsfälle gerecht zu werden:
Allgemein für alle Anwendungen (gG-Sicherung)
Die gG-Sicherung ist die am häufigsten in der Industrie eingesetzte Sicherung und bietet umfassenden Schutz vor Überlastung und Kurzschluss. Sie wird üblicherweise für die meisten Standard-Stromverteilungskreise, Steuerstromleitungen und die meisten Standard-Hilfsgerätekreise in Schaltschränken verwendet.
Motorspezifisch (aM-Sicherung)
Die aM-Sicherung bietet zwar Überlast- und Kurzschlussschutz, ihr Hauptaugenmerk liegt jedoch auf dem Kurzschlussschutz mit extrem hoher Toleranz gegenüber kurzzeitigen Einschaltströmen. Sie wurde speziell zum Schutz motorbetriebener Verbraucher wie Ventilatoren, Wasserpumpen oder Drehstrom-Induktionsmotoren vor zu hohen Anlaufströmen und den daraus resultierenden unnötigen Auslösungen entwickelt.
Hochgeschwindigkeitssicherung (aAR-Sicherung)
Die aAR-Sicherung ist für schnelles Abschalten ausgelegt, um temperaturempfindliche Leistungselektronikbauteile zu schützen. Sie schützt empfindliche Halbleiterbauteile vor zerstörerischen Überspannungen durch zu hohen Stromfluss, darunter Frequenzumrichter, Servoantriebe und Gleichstromkreise, veranschaulicht dies gut.
Vergleichstabelle für Schnellsicherungstypen
| Typ | Schutzart | Anwendung | Besonderheit |
|---|---|---|---|
| gG | Überlastung + Kurzschluss | Stromverteilung | Vollständiger grundlegender Schaltungsschutz |
| Bin | Hauptsächlich Kurzschluss | Motoren, Pumpen und Ventilatoren | Hohen Anlaufströmen des Motors standhalten |
| aR | Ultraschneller Kurzschluss | Wechselrichter, Servos und Halbleiterschaltungen | Extrem schnelle Reaktionszeit für empfindliche Elektronik |
Wichtige Punkte, die vor der Auswahl zu überprüfen sind
1. Die Nennspannung korrekt anpassen
Wählen Sie stets eine Nennspannung, die mindestens der tatsächlichen Betriebsspannung des Stromkreises entspricht, und verwenden Sie niemals Wechsel- und Gleichstromsicherungen in unterschiedlichen Ausführungen. Nur durch die korrekte Spannungsanpassung kann eine zuverlässige Lichtbogenunterdrückung nach dem Durchbrennen der Sicherung erreicht werden.Ja Sichern und beseitigen Sie potenzielle Gefahren für Ihren Stromkreis.
2. Korrekten Nennstrom berechnen
Die Bestimmung des Nennstroms ist der mit Abstand wichtigste Faktor bei der Auswahl der richtigen Sicherung. Setzen Sie niemals einfach den Nennstrom der Sicherung mit dem Nennstrom Ihrer Last gleich. Zum Beispiel:
- Bei ohmschen Lasten: Wählen Sie eine Sicherung, deren Nennstrom dem 1,1- bis 1,25-Fachen des normalen Betriebsstroms der Last entspricht.
- Bei mäßigen Impulslasten: Wählen Sie eine Sicherung mit einer Nennstromstärke zwischen dem 1,5- und 2-Fachen der Laststromstärke.
- Bei Motoren mit hohem Anlaufstrom: Wählen Sie eine Sicherung, die mindestens das 2,5- bis 3,5-fache des Anlaufstroms des Motors beträgt.
Durch die Reservierung einer angemessenen Stromkapazität basierend auf den tatsächlichen Anlaufeigenschaften können Sie unnötige Sicherungswechsel erheblich reduzieren.
3. Wählen Sie die geeignete Bremskraft.
Wählen Sie das Abschaltvermögen anhand der zu erwartenden Kurzschlussströme am Aufstellungsort Ihrer Geräte. Für typische Schaltschränke in Innenräumen sind Standardmodelle in der Regel ausreichend, während für Hauptverteilerschränke in Werkshallen höherwertige Leistungsschalter benötigt werden, um hohe Fehlerströme zuverlässig auszulösen und sicher zu unterbrechen.
4. Zeit-Strom-Charakteristik berücksichtigen
Bei der Entwicklung eines Gesamtverkabelungssystems muss die zeitliche Abfolge der verschiedenen Schutzgeräte zur Überstromabsicherung berücksichtigt werden. Es ist sicherzustellen, dass die vorgelagerten Schutzgeräte vor den nachgelagerten auslösen, um einen abgestuften Schutz zu gewährleisten. Ein abgestufter Schutz ermöglicht die gezielte Koordination und verhindert großflächige Stromausfälle durch Fehlerpunkte innerhalb eines Verteilungssystems.
Praktischer Auswahlprozess Schritt für Schritt
- Klassifizieren Sie alle Ihre internen Stromkreise (Hauptstromkreise, Motoransteuerkreise, Signalsteuerkreise und Hilfsstromkreise), sodass sie klar voneinander getrennt sind.
- Überprüfen Sie die tatsächliche Spannung, Frequenz und Betriebscharakteristik aller an das Stromversorgungssystem vor Ort angeschlossenen Verbraucher.
- Wählen Sie Sicherungen, die für den Lasttyp (gG, aM oder aR) geeignet sind.
- Ermitteln Sie genaue aktuelle Kennwerte unter Berücksichtigung einer angemessenen Betriebsmarge.
- Prüfen Sie die physischen Abmessungen des Einbauorts und des Innenraums des Schranks, um eine einfache Montage und einen späteren Austausch zu gewährleisten.
- Prüfen Sie die vorgelagerten und nachgelagerten Schutzeinrichtungen auf selektive Koordination (SchutzschalterS).
Empfohlene passende Lösungen für gängige Anwendungsszenarien
- Hochstrom-gG-Sicherungen für allgemeine Anwendungen in den Hauptstromkreisen von Schaltschränken.
- Professionelle AM-Sicherungen für unabhängige Motoransteuerkreise.
- Miniatur-Frischsicherungen für schwache Stromregelkreise (z. B. SPS und Sensor).
- Standardmäßige aR-Halbleitersicherungen zum Schutz von Regelkreisen von Wechselrichtern und Servos.
- Hochtemperaturbeständige, gekapselte Industriesicherungen für Schaltschränke in rauen Außenumgebungen.
Die häufigsten Fehler bei der Sicherungsauswahl, die Sie vermeiden sollten
Einer der größten Fehler, den man begehen kann, ist die Verwendung einer zu großen Sicherung für die jeweilige Last. Eine überdimensionierte Sicherung hebt den Überlastschutz vollständig auf und kann somit Geräte beschädigen. Dies ist ein häufiger Fehler, der Servicetechnikern im Arbeitsalltag unterläuft. Zu kleine Sicherungen in einzelnen Stromkreisen führen zu übermäßigem Durchbrennen der Sicherungen und stören den Produktionsablauf.
Außerdem sollten Sie gewerbliche Motorsicherungen niemals durch handelsübliche Universalsicherungen ersetzen und aus Kostengründen keine billigen, nicht genormten Sicherungen kaufen. Die unzuverlässige Funktion minderwertiger Sicherungen kann erhebliche, unerkannte Risiken für das gesamte Stromverteilungssystem bergen. Ebenso führt die Missachtung einer abgestuften Schutzlogik zu chaotischem Schutzverhalten und vermeidbaren Betriebsverlusten aufgrund unzureichenden Schutzes.
Abschließende Schlussfolgerung
Die Auswahl von Sicherungen ist wesentlich komplexer als die bloße Übereinstimmung numerischer Werte. Sie erfordert einen umfassenden Konstruktionsprozess, der alle Aspekte von Industriestandards, Lastcharakteristika, Systemeigenschaften und tatsächlichen Anwendungsumgebungen berücksichtigt.
Sobald Sie mit der IEC 60269-Spezifikation vertraut sind, die funktionalen Unterschiede zwischen verschiedenen Sicherungstypen verstehen und effektive Stromberechnungsmethoden erlernen, werden Sie in der Lage sein, die interne Sicherheitskonfiguration jedes industriellen Schaltschranks präzise zu optimieren.
Dies wird zu einer insgesamt verbesserten Sicherheitsleistung aller elektrischen Geräte führen und die langfristigen Betriebs- und Wartungskosten aller elektrischen Systeme erheblich senken.
Häufig gestellte Fragen
F: Kann ich AM-Motorsicherungen für normale Stromverteilungskreise verwenden?
A: Nein, das sollten Sie nicht. AM-Sicherungen bieten keinen ausreichenden Überlastschutz, um die Verschlechterung elektrischer Schaltkreise im Laufe der Zeit aufgrund von Betriebsbedingungen zu verhindern, die zu einem dauerhaften Überlasten über lange Zeiträume führen.
F: Wie lange halten industrielle Sicherungen normalerweise in Schaltschränken?
A: Bei sachgemäßer Verwendung können qualifizierte Industriesicherungen 5 bis 8 Jahre lang einwandfrei funktionieren. Regelmäßige Inspektionen und ein rechtzeitiger Austausch werden dringend empfohlen, insbesondere bei Anwendungen, bei denen Geräte häufig Stoßbelastungen ausgesetzt sind.
F: Bedeutet eine höhere Abschaltleistung, dass eine Sicherung zuverlässiger ist?
A: Nicht unbedingt. Anwender müssen alle Systemfaktoren sorgfältig prüfen, um die passende Sicherungsausschaltleistung für ihre jeweilige Anwendung auszuwählen. Die Wahl übermäßig hoher Parameter erhöht lediglich die Anschaffungskosten, ohne einen wirklichen Nutzen zu bringen.
F: Wie lassen sich Sicherungen und Leitungsschutzschalter am besten aufeinander abstimmen, um eine gute Koordination des abgestuften Schutzes zu erreichen?
A: Koordinieren Sie die einzelnen Schutzfunktionen anhand der Betriebsreihenfolge der Geräte. Stellen Sie den vorgelagerten Schutz so ein, dass er zuerst auslöst. Dadurch kann bei einem Stromkreisausfall der betroffene Bereich systematisch isoliert werden, bis der Fehler genau identifiziert ist, während die Stromversorgung aller anderen, nicht betroffenen Teile des Stromverteilungssystems vollständig gewährleistet bleibt.