Sicherungen & Leitungsschutzschalter

Du hast sicher schon mal im Alltag gehört: „Da ist die Sicherung durchgebrannt“. Und du hast vielleicht auch schon mal im häuslichen Sicherungskasten einen Leitungsschutzschalter ein- bzw. ausgeschaltet.

Doch brennt eine Sicherung wirklich durch? Welchen Zweck erfüllen sie eigentlich und wie sind sie aufgebaut? Was ist der Unterschied zwischen einer Sicherung und einem Leitungsschutzschalter?

simpleclub hilft dir die verschiedenen Begriffe zu ordnen und erklärt dir ihre Funktionen.

Sicherungen & Leitungsschutzschalter einfach erklärt

Du bist in deiner Ausbildung oder im Alltag sicher schon einmal Sicherungen und Leitungsschutzschaltern begegnet. Bei beiden Bauteilen handelt es sich um sogenannte Überstrom-Schutzeinrichtungen. Ihre Aufgabe ist es Leitungen vor Überlastung und Kurzschlüssen zu schützen.

Sicherungen (auch: Schmelzsicherungen) lösen aus, indem ein Schmelzdraht bei zu viel Strom überhitzt und durch schmilzt. Der Stromkreis ist dann unterbrochen. Schmelzsicherungen sind Einmalbauteile.

Leitungsschutzschalter sind üblicherweise in Sicherungskästen von Häusern und Wohnungen zu finden. Ihre Besonderheit ist, dass sie sich durch einen Schalter ein- und ausschalten lassen. Sie müssen nicht nach jedem Auslösen ausgetauscht werden.

Sicherungen und Leitungsschutzschalter Definition

Als Fehlerstrom wird ein Strom bezeichnet, der in einem Stromnetz nicht über den regulären Weg des Nullleiters abfließt. Der Grund ist eine Fehlerstelle oder der Kontakt zu Lebewesen.
Ein RCD (auch: Fehlerstrom-Schutzeinrichtung oder FI-Schalter) schützt Lebewesen vor einem lebensgefährlichen Stromschlag und dient dem Brandschutz. Er erkennt bereits kleinste Fehlerströme und schaltet das Stromnetz innerhalb kürzester Zeit ab.

Sicherungen und Leitungsschutzschalter Erklärung

Schmelzsicherungen

Streng genommen müsste immer von Schmelzsicherungen gesprochen werden, da diese in der Elektrotechnik mit dem einfachen Begriff "Sicherung" gemeint sind. Umgangssprachlich werden jedoch jegliche Überstrom-Schutzeinrichtungen einfach "Sicherung" genannt.

Schmelzsicherungen haben in elektrischen Schaltplänen folgendes Schaltzeichen:

Schraubsicherung

Die Hauptbestandteile einer Schraubsicherung sind der Sicherungssockel, Passeinsatz, Schmelzeinsatz und eine Schraubkappe.
Es gibt sie in zwei Bauformen:

• D0-System (auch: NEOZED)
• D-System (auch: DIAZED)

Die zwei Systeme sind gleich aufgebaut und unterscheiden sich vor allem dadurch, dass das D0-System eine kompaktere Bauform besitzt.

Im Sicherungssockel ist ein Passeinsatz angebracht. Um einen irrtümlichen Austausch durch einen Schmelzeinsatz mit einem höheren Bemessungsstrom zu verhindern, besitzt der Fußkontakt des Schmelzeinsatzes je nach Bemessungsstrom verschiedene Durchmesser. Das heißt ein Schmelzeinsatz mit einem höheren Bemessungsstrom, als der Sockel für ausgelegt ist, lässt sich nicht einschrauben.

NH-Sicherung

Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungen (auch: NH-Sicherungen) zählen zu den Schmelzsicherungen. Sie bestehen aus einem NH-Sicherungsunterteil und dem NH-Schmelzeinsatz. Aufgrund der hohen Stromstärken kommt kein Draht, sondern ein Schmelzband zum Einsatz. Die Bemessungsstromstärken liegen zwischen 2 A und 1250 A.
Anwendung finden NH-Sicherungen in Hausanschlusskästen.

NH-Schmelzeinsätze dürfen nur von Elektrofachkräften gewechselt werden!

Geräteschutz- & Flachstecksicherung

Elektrogeräte werden mit Geräteschutzsicherungen (auch: G-Sicherungen) vor Überstrom geschützt. Der Schmelzeinsatz besteht aus Glas oder Keramik. An seinen Enden befinden sich Metallkappen als Kontaktkappen, im Inneren ein Schmelzdraht.

Geräteschutzsicherungen werden üblicherweise für eine Bemessungsspannung von 250 V und einer Bemessungsstromstärke von 0,032 A bis 20 A hergestellt.

Im Kfz-Bereich kommen Flachstecksicherungen zum Einsatz. Sie bestehen ebenso aus zwei Kontakten aus Metall und einem Schmelzdraht.

Betriebsklassen

Niederspannungssicherungen werden mithilfe von zwei Buchstaben in Betriebsklassen eingeteilt.

Buchstabe 1: Funktionsklasse

• a: Teilbereichsschutz
• g: Ganzbereichssschutz

Buchstabe 2: Schutzobjekt

• B: Bergbau- und Anlagenschutz
• G: Kabel und Leitungen
• M: Motoren
• PV: PV-Anlagen
• R: Halbleiter
• Tr: Transformatoren

Die Funktionsklasse a können nur Ströme oberhalb eines Vielfachen ihres Bemessungsstroms schalten. Daher sind sie nur für Kurzschlussschutz geeignet.
Ganzbereichssicherungen schützen Geräte und Anlagen gegen Überlasung und Kurzschluss.

Wann löst eine Sicherung aus?

Die Bemessungsstromstärke ist die Stromstärke, für die eine Sicherung ausgelegt ist. Diese Stromstärke kann die Sicherung dauerhaft führen. Erst bei höheren Strömen schaltet die Sicherung ab, bzw. der Schmelzdraht schmilzt durch.

Wie lange eine Sicherung einen höheren Strom als die Bemessungsstromstärke aushält, kann einer Auslösekennlinie entnommen werden.
Dort ist die Auslösezeit t_v$t_v$ in Abhängigkeit von der Auslösestromstärke I_p$I_p$ aufgetragen.
Jede Sicherung ist durch ein Toleranzband angegeben. Es gibt an, wann eine Sicherung frühestens auslösen darf und ab wann es spätestens auslösen muss.

Leitungsschutzschalter

Leitungsschutzschalter (auch: LS-Schalter) schützen wie Schmelzsicherungen vor Überlast und Kurzschluss.
Sie sind üblicherweise in Sicherungskästen in Häusern eingebaut und werden fälschlicherweise oft als Sicherung bezeichnet. Der Begriff "Sicherung" bezeichnet in der Fachsprache lediglich Schmelzsicherungen.

Leitungsschutzschalter haben in elektrischen Schaltplänen folgendes Zeichen:

Anders als bei Schmelzsicherungen müssen Leitungsschutzschalter nach dem Auslösen nicht ersetzt werden, sondern können wieder eingeschaltet werden.

In einem Leitungsschutzschalter gibt es zwei Auslöseeinrichtungen.

Thermischer Auslöser gegen Überlastung

Der thermische Auslöser besteht aus einem Bimetall. Bei Überlastung durch Überstrom erwärmt sich das Metall und biegt sich. Dadurch wird mechanisch der Kontakt getrennt und der Stromkreis unterbrochen.

Elektromagnetische Auslösung gegen Kurzschluss

Bei einem Kurzschluss fließt kurzfristig ein sehr hoher Strom. Dieser fließt innerhalb des Leitungsschutzschalters durch eine Spule. Durch den hohen Strom entsteht ein starkes Magnetfeld, das einen Schlaganker aus Eisen aus der Spule schießt. Dieser unterbricht mechanisch den Kontakt des Stromkreises.
In dieser kurzen Zeit hätte sich das Bimetall noch nicht gebogen und den Stromkreis unterbrochen. Bei einem Kurzschluss ist ein schneller Auslösemechanismus aber essenziell, um die Leitungen zu schützen.
Deshalb spricht man von einer Elektromagentischen Schnellauslösung.

Wann löst ein Leitungsschutzschalter aus?

Ähnlich wie bei Sicherungen gibt es für Leitungsschutzschalter Auslösekennlinien. Aus ihnen kann entnommen werden, wann ein LS-Schalter frühestens und spätestens auslöst.

Achtung: In diesem Diagramm ist die Auslösezeit t_v$t_v$ über der n-fachen Bemessungestromstärke aufgetragen. Die Stromstärke auf der x-Achse ist nicht in absoluten Zahlen, sondern in Vielfaches der Bemessungsstromstärke angegeben.

Es können mehrere Kategorien von LS-Schaltern unterschieden werden. Sie unterscheiden sich dadurch, wann sie bei Kurzschluss auslösen:

• Typ B: beim 3- bis 5-fachen Bemessungsstrom
• Typ C: beim 5- bis 10-fachen Bemessungsstrom
• Typ D: beim 10- bis 20-fachen Bemessungsstrom

Sicherungen & Leitungsschutzschalter Beispiel

Anwendungsbereiche von Sicherungen & Leitungsschutzschaltern

Schmelzsicherungen und Leitungsschutzschalter kommen überall dort zur Anwendung, wo Leitungen und Geräte vor Überlastung und Kurzschluss geschützt werden sollen.

Schmelzsicherungen (auch: Sicherungen) haben ihre Anwendung oft im Geräteschutz, z.b. Haushaltsgeräten. Aber auch im Kfz kommen Schmelzsicherungen in der Form von Flachstecksicherungen viel zum Einsatz.
Großanlagen werden ebenfalls teilweise mit Schmelzsicherungen abgesichert.

Leitungsschutzschalter besitzen den Vorteil gegenüber Schmelzsicherungen, dass sie nach dem Auslösen wieder eingeschaltet werden können. Deshalb sind sie im Stromnetz von Gebäuden in den Schaltschränken zu finden. Wenn durch ein fehlerhaftes Gerät der LS-Schalter auslöst, kann er nach dem Beseitigen des Problems einfach wieder eingeschaltet werden.

Auslösezeit von Schmelzsicherungen mithilfe der Auslösekennlinie bestimmen

Um die Auslösekennlinie für Schmelzsicherungen etwas besser zu verstehen, kannst du sie dir anhand des folgenden Beispiels nochmal anschauen:

Wir haben eine 6 A Sicherung und wollen wissen, nach welcher Zeit sie auslöst, wenn sie mit einem Überstrom von 20 A belastet wird.

Schritt 1:
Wir suchen auf der x-Achse (Auslösestromstärke I_p$I_p$) nach 20 A und ziehen eine Linie senkrecht nach oben, bis wir auf die untere Toleranzlinie der 6 A Sicherung treffen.
Wenn wir nun eine weitere Linie waagerecht nach links ziehen, können wir die Auslösezeit t_v$t_v$ ablesen, bei der die Sicherung frühestens auslösen darf.
Ergebnis: Bei einem Überstrom von 20 A löst eine 6A-Sicherung frühestens nach 1 s aus.

Schritt 2:
Wir ziehen die senkrechte Linie aus Schritt 1 weiter senkrecht nach oben, bis wir auf die obere Toleranzlinie der 6 A Sicherung treffen.
Von diesem Punkt gehen wir wieder waagerecht nach links und können ablesen, nach welcher Zeit die Sicherung spätestens ausgelöst haben muss.
Ergebnis: Bei einem Überstrom von 20 A löst eine 6A-Sicherung spätestens nach 20 s aus.

Sicherungen & Leitungsschutzschalter Zusammenfassung

Sicherungen und Leitungsschutzschalter schützen Leitungen vor Überlastung und Kurzschlüssen. Es handelt sich um Überstromschutzorgane.

Als Sicherung werden in der Fachsprache nur Schmelzsicherungen bezeichnet. Leitungsschutzschalter, wie sie im "Sicherungskasten" eines Hauses zu finden sind, werden umgangssprachlich oft als "Sicherung" bezeichnet, obwohl sie kein Schmelzelement besitzen.
Schmelzsicherungen lösen aus, indem sich ein Schmelzdraht- oder band bei Überstrom erhitzt und schließlich durchschmilzt. Dadurch wird der Stromkreis unterbrochen. Schmelzeinsätze sind Einmalbauteile.
Im Gegensatz dazu können Leitungsschutzschalter nachdem Auslösen wiederverwendet werden, indem sie wieder eingeschaltet werden. Leitungsschutzschalter bieten durch den thermischen Auslöser (Bimetall) einen Überlastschutz und durch die elektromagnetische Auslösung einen Schutz gegen Kurzschluss.

Der Bemessungsstrom gibt an, für welche Stromstärke eine Sicherung oder ein Leitungsschutzschalter ausgelegt ist. Dieser Strom kann dauerhaft durchgeschleust werden. Wird der Bemessungsstrom überschritten, kann mithilfe einer Auslösekennlinie bestimmt werden, in welchem Zeitbereich das Schutzorgan auslöst.