Wenn alle Geräte und das Stromnetz selbst normal funktionieren, wird in ihnen ein normaler Stromfluss beobachtet. Dieses Phänomen trifft vollständig auf den Leistungsschalter zu. Wenn der Strom jedoch aus irgendeinem Grund seinen Nennwert überschreitet, wird die Schutzeinrichtung ausgelöst und der Stromkreis geöffnet. Der Parameter eines solchen Betriebs wird als Zeit-Strom-Kennlinie des Leistungsschalters bezeichnet. Sie stellt die Abhängigkeit der Reaktionszeit der Maschine und das Verhältnis zwischen dem tatsächlich durch die Maschine fließenden Strom und dem Nennstrom des Geräts dar.
Warum wird die Zeit-Strom-Kennlinie benötigt?
Die Schwierigkeiten bei der praktischen Anwendung dieses Parameters hängen in erster Linie mit den Diagrammen zusammen, die in der Praxis richtig gelesen und angewendet werden müssen. Das Abschalten von Maschinen gleicher Leistung erfolgt bei unterschiedlichen Überströmen nicht auf die gleiche Weise. Daher wird für jeden Schaltertyp eine eigene Kurve im Diagramm angezeigt. Dies ermöglicht den Einsatz von Leistungsschaltern mit unterschiedlichen Eigenschaften für eine bestimmte Lastart.
Dadurch übernimmt der Leistungsschalter eine Schutzstromfunktion und minimiert gleichzeitig Fehlauslösungen. Genau darin liegt die wesentliche praktische Bedeutung der Zeit-Strom-Kennlinie.
Im Energiebereich kommt es häufig zu Situationen, in denen ein kurzzeitiger Stromanstieg nicht mit dem Eintreten eines Notbetriebs verbunden ist. In diesen Fällen dürfen die Schutzeinrichtungen nicht auf solche Veränderungen reagieren. Dies geschieht beim Einschalten von Elektromotoren, wenn ein erheblicher Stromstoß beobachtet wird, der um ein Vielfaches über dem Nennwert liegt. Wenn Sie den logischen Schlussfolgerungen folgen, muss sich die Maschine unbedingt ausschalten. Wenn das Gerät beispielsweise auf 10 A eingestellt ist und der Einschaltstrom 12 A beträgt, löst dies zwangsläufig den Schutz aus. Um dies zu verhindern, ist es notwendig, die Ansprechschwelle beispielsweise auf 16 Ampere zu erhöhen. In diesem Fall schaltet sich das Gerät jedoch möglicherweise nicht aus.
Ein zu niedriger Auslösepegel führt dazu, dass die Maschine bereits auf kleine Sprünge reagiert. Dieses Problem kann durch die Zeit-Strom-Kennlinie gelöst werden, die die Hauptbetriebsart jedes Schutzgerätes bestimmt.
Zeit-Strom-Eigenschaften von Maschinen
Der Betrieb von automatischen Leistungsschaltern erfolgt durch die Wirkung ihrer Hauptelemente – thermische und elektromagnetische Auslöser. Die Konstruktion des Thermoauslösers besteht aus einer Bimetallplatte, die sich unter dem Einfluss des fließenden Stroms erwärmt. Dadurch verbiegt es sich und aktiviert den Auslösemechanismus. Für den Betrieb ist eine Langzeitbelastung erforderlich, die umgekehrt proportional zur Zeitverzögerung ist. Der Grad der Überlastung wirkt sich direkt auf die Erwärmung der Platte und die Reaktionszeit des thermischen Auslösers aus.
Die Hauptbestandteile eines elektromagnetischen Auslösers sind eine Spule und ein Kern. Wenn der Strom einen bestimmten Wert erreicht, zieht das Magnetfeld der Spule den Kern an, unter dessen Einfluss der Auslösemechanismus aktiviert wird. Das Gerät reagiert bei Kurzschlüssen sofort, ohne auf das Aufheizen des Thermoauslösers zu warten. Die Betriebszeit der Maschine hängt von der Stärke des Stroms ab, der durch den Leistungsschalter fließt. Diese Abhängigkeit ist genau die Zeit-Strom-Kennlinie des Schutzgeräts.
Auf dem Gehäuse jedes Geräts sind die lateinischen Symbole B, C und D angegeben. Jedes von ihnen entspricht dem Vielfachen der Einstellung des elektromagnetischen Auslösers zum Nennwert der Maschine. Das heißt, mit Hilfe dieser Buchstaben wird der momentane Auslösestrom des Auslösers bzw. die Empfindlichkeit des Leistungsschalters angezeigt. Dieser Parameter gibt den Mindeststrom an, bei dem die Schutzeinrichtung sofort abschaltet. Daher wird die Zeit-Strom-Kennlinie jeder einzelnen Maschine in lateinischen Buchstaben angegeben. Das Symbol „B“ entspricht den Merkmalen 3-5 x ln, „C“ – 5-10 x ln und „D“ – 10-20 x ln.
Die Bedeutung dieser Zahlen muss am Beispiel zweier Maschinen gleicher Leistung, also mit gleichem Nennstrom, betrachtet werden, beispielsweise der Modelle B16 und C16. Für Schalter B16 beträgt der Arbeitsbereich des elektromagnetischen Auslösers 16 x (3-5) = 48-80 A. Dementsprechend liegt dieser Bereich für den Leistungsschalter C16 im Bereich von 16 x (5-10) = 80-160 Ampere . Bei einem Strom von 100 A schaltet sich das B16-Modell sofort aus, und das C16-Gerät schaltet sich nur wenige Sekunden nach dem Erhitzen der Bimetallplatte aus.
Für Wohn- und Verwaltungsgebäude gelten die mit B und C gekennzeichneten Automaten als am besten geeignet. Dies ist auf das Fehlen großer Anlaufströme und das äußerst seltene Einschalten von Hochleistungselektromotoren zurückzuführen. Maschinen der Kategorie D werden hauptsächlich in Anlagen eingesetzt, in denen leistungsstarke Elektromotoren und andere Geräte mit hohen Anlaufströmen vorhanden sind.
Die Zeit-Strom-Kennlinie berücksichtigt zwangsläufig die Temperatur des Schutzgerätes selbst. Bei der ersten Auslösung dauert das Ausschalten länger, da der Bimetallstreifen kalt ist. Bei erneuter Auslösung, wenn die Platte bereits zuvor erhitzt wurde, erfolgt die Abschaltung schneller.
Zeit-Strom-Kennliniendiagramm
Dieses Diagramm zeigt die Zeit- und Stromcharakteristik für verschiedene Leistungsschaltertypen – B, C und D. Der Hauptparameter ist der Wert des durch das Schutzgerät fließenden Stroms, der sich direkt auf die Auslösezeit auswirkt. Auf der X-Achse wird das Verhältnis aus dem im Stromkreis fließenden Strom und dem Nennstrom der Maschine als l/ln angezeigt. Auf der Y-Achse wird die Reaktionszeit des Geräts, gemessen in Sekunden, aufgezeichnet
Da jede Maschine aus einem elektromagnetischen und einem thermischen Auslöser besteht, ist die dargestellte Grafik bedingt in zwei Abschnitte unterteilt. Der steile Abschnitt spiegelt die Wirkungsweise des thermischen Auslösers wider, der vor Überlastungen schützt, und der flachere Abschnitt zeigt die Wirkungsweise des elektromagnetischen Auslösers, der bei Kurzschlüssen abschaltet.
Die Grafik zeigt deutlich, dass sich bei unterschiedlicher Belastung auch die Abschaltzeit des Geräts ändert. Die Abschaltzeit bei gleicher Last ist bei einer kalten und einer heißen Maschine unterschiedlich. Somit ermöglicht Ihnen das Zeit-Strom-Kennliniendiagramm, alle notwendigen Berechnungen im Voraus durchzuführen und das am besten geeignete Schutzgerät für bestimmte Betriebsbedingungen auszuwählen.
Wählen Sie eine Maschine für Ihr Zuhause
Für die meisten Wohnungen werden Schutzschalter der Kategorie B empfohlen, die über eine erhöhte Empfindlichkeit verfügen. Der Betrieb bei Überlast erfolgt auf die gleiche Weise wie bei einer Maschine vom Typ C. Im Kurzschlussfall können sich ihre Wirkungen jedoch unterscheiden.
Zu den idealen Voraussetzungen gehören das Vorhandensein eines neuen Hauses, ein guter Netzzustand und der Standort einer Umspannstation in der Nähe der Anlage. Die Qualität aller Verbindungen ist von großer Bedeutung. In einer solchen Situation kann im Falle eines Kurzschlusses sogar der Eingangsschutzschalter auslösen.
In alten Häusern sind die Verhältnisse völlig anders. Sie verfügen in der Regel über sehr alte Elektroleitungen mit hohem Widerstand. Der Strom reicht möglicherweise nicht aus und im Falle eines Kurzschlusses funktioniert die Maschine nicht. Bei solchen Anlagen muss die Zeit-Strom-Kennlinie des Leistungsschalters unbedingt der Kategorie B entsprechen. Diese Bedingung gilt nicht nur für Wohnungen, sondern auch für Datschen und alte Landhäuser.