13.10 Ueberstromunterbrecheribn.ch/.../13.10_Ueberstromunterbrecher.pdf · Title:...

TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite 1 13 REGELN DER TECHNIK 10 ÜBERSTROMUNTERBRECHER

Ausgabe: 06. Februar 2017 www.ibn.ch

Auflage 19

Kapitel 13 Regeln der Technik

10 Überstromunterbrecher

Arbeiten an einer NH-Sicherung in einer älteren, industriellen und offenen Schaltgerätekombination

Verfasser: Hans-Rudolf Niederberger Elektroingenieur FH/HTL

Vordergut 1, 8772 Nidfurn

Telefon 055 654 12 87 Telefax 055 654 12 88

E-Mail [email protected]

Ausgabe: Mai 2010

Kurzschluss Ein elektrischer Kurzschluss ist eine nahezu widerstandslose Verbindung der beiden Pole einer elektrischen Spannungsquelle (oder allgemeiner zweier Schaltungspunkte mit normalerweise verschiedenem Potential), durch die eine Spannung zwischen diesen Teilen auf einen Wert nahe null fällt. Der Begriff bezeichnet sowohl die physi-sche Verbindung (ohne Stromfluss) als auch das Ereignis des (extremen) Stromflusses durch diese Verbindung, sobald sie oder die Spannungsquelle aktiviert werden. Erdschluss Erdschluss ist ein Begriff aus der Elektrotechnik und besagt, dass ein elektrischer Leiter eine nicht beabsichtigte elektrisch leitfähige Verbindung zum Erdpotential bekommen hat. Dies stellt in aller Regel eine Störung dar. Je nachdem, wie hoch die Leitfähigkeit dieser Verbindung ist, kann es sich zusätzlich um einen Kurzschluss handeln, wenn der Stromkreis an anderer Stelle regulär geerdet ist.



Auflage 19

Inhaltsverzeichnis

10 UEBERSTROMUNTERBRECHER

10.1 Allgemeines

10.1.1 Aufgabe der Ueberstromunterbrecher 10.1.2 Vorschriften zum Ueberstromunterbrecher 10.1.3 Auslösesysteme

10.1.4 Abschaltcharakteristik

10.1.5 Selektivität 10.1.6 Bimetallheizungsarten

10.2 Schmelzsicherungen

10.2.1 Aufbau der Schmelzsicherung

10.2.2 Aufbau des Sicherungselementes

10.2.3 Unterscheidung der Schmelzsicherung

10.2.4 Wichtige Merkmale der Schmelzsicherungen

10.2.5 Farben der Kennmelder und Passschrauben

10.2.6 Trägheitsgrad und Klassen

10.2.7 Abschmelzcharakteristik

10.3 Leitungsschutzschalter (LS) 10.3.1 Aufbau des Leitungsschutzschalters

10.3.2 Kennlinienvergleich

10.3.3 Auslösebereiche von Leitungsschutzschaltern

10.3.4 Technische Daten von Leitungsschaltern

10.3.5 Kurzschlussströme

10.4 Motorschutzschalter 10.4.1 Spannungen und Ströme

10.4.2 Frequenzen

10.4.3 Aufgabe des Motorschutzes

10.4.4 Schädliche Einflüsse von Motoren

10.4.5 Auslösesystem

10.4.6 Kennzeichnung von Motorschutzschaltern

10.4.7 Bemessung des Motorennennstromes

10.4.8 Bemessung der Vorsicherung

10.4.9 Einsatz von Motorschutzschaltern

10.4.10 Kenlinie Motorschutzschalter 10.4.11 MS mit magnetischem Auslöser

BiVo Probleme umfassend bearbeiten Verstehen und anwenden Erinnern BAF Betriebliche Aufgaben und Funktionen 1.3 Organisation und Zustänmdigkeit 1.3.2 Elektrotechnische Organisationen

- Internationale Organisationen: Internationale Elektrotechnische Kommission

IEC, Internationale Fernmelde Union ITU

- Europäische Organisationen: Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung CENELEC, Europäische Normungsinstitut Fernmeldewe-

sen ETSI

- Schweizerische Organisationen: electrosuisse/SEV, Verband für Elektro-, Energie- und Informati-

onstechnik, Schweizerisches Elektrotechnisches Komitee

CES (Nationalkomitee der IEC), Technische Komitees TK (u. a. TK 64),

Schweizerischer Verband der Telekommuni-kation asut,

Schweizerische Normenvereinigung SNV TD Technische Dokumentation 4.3 Regeln der Technik 4.3.1 Gesetze, Verordnungen, Normen

Die Lernenden erklären die Zusammenhänge zwischen Gesetz, Verordnungen, Normen und ergänzenden Weisungen der Netzbetreiber.

4.3.2 NIV

Die Lernenden erklären den Inhalt und die Bedeutung der NIV und zeigen deren Ver-wendung auf. Die Lernenden.

4.3.3 Gliederung der NIN

Die Lernenden beschreiben die Gliederung der Niederspannungs-Installations-Norm (NIN) und erläutern im Grundsatz die Bedeu-tung der einzelnen Kapitel in Bezug auf die praktische Tätigkeit.

4.3.4 Bestimmungen Erstellung, Betrieb und

Unterhalt

Die Lernenden erläutern und begründen die wesentlichen Bestimmungen der Niederspan-nungs-Installations-Norm (NIN) für die Erstel-lung und den Unterhalt von elektrischen In-stallationen.

4.3.5 Personen- und Sachenschutz

Die Lernenden erläutern und begründen die Bestimmungen der NIV und der NIN zum Schutz von Personen und Sachen.

4.3.6 Prüfen elektrischert Anlagen

Die Lernenden erläutern die Bestimmungen zum Prüfen von elektrischen Anlagen.

4.3.7 Richtlinien für die Installation von Kommuni-

kationsanlagen (RIT)

Die Lernenden erläutern und begründen Richtlinien, welche bei informations- und kommunikationstechnischen Anlagen ange-wendet werden (RIT).



Auflage 19

BiVo Probleme umfassend bearbeiten Verstehen und anwenden Erinnern BET Bearbeitungstechnik 2.1 Werkstoffe

2.1.2 Thermisches Verhalten

- Schmelzpunkt - Siedepunkt - Hitzebeständigkeit - Wärmekapazität - Wärmeleitfähigkeit

TG Technologische Grundlagen EST Elektrische Systemtechnik KOM Kommunikationstechnik

TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite 4 13 REGELN DER TECHNIK 10 ÜBERSTROMUNTERBRECHER 1 ALLGEMEINES


Auflage 19

10 Ueberstromunterbrecher

10.1 Allgemeines 10.1.1 Aufgabe der Ueberstromunterbrecher Um Leitungen und Apparate vor Kurzschluss und Überlast

zu schützen, werden in den Leitungszug Überstromauslöser eingebaut,

die bei solchen Erscheinungen den Stromkreis unterbrechen und damit

Sachschaden durch Überhitzung von Leitungen und

Apparaten zu verhindern.

Ueberstromauslöser stellen somit das schwächste Glied in einer

Leitung dar.

Ueberstromunterbrecher dürfen niemals überbrückt werden.

Was ist

Überlast? Der Strom übersteigt längere Zeit den zulässigen

Nennstrom der Leitung oder des Verbrauchers!

Was ist Kurz-schluss? Im Stromkreis ist die Leitung, ein Teil der Leitung

oder der Verbraucher kurzgeschlossen!

Generell werden folgende Ueberstromauslöser unterschieden:

Schmelzsicherungen

Leitungsschutzschalter

Motorschutzschalter



Auflage 19

10.1.2 Vorschriften zum Ueberstromunterbrecher Diese Schutzeinrichtungen müssen in der Lage sein, jeden Über-strom bis zum unbeeinflussten (prospektiven bzw. geplanten oder voraussichtlichen) Kurzschlussstrom an ihrer Einbaustelle zu unter-brechen.

NIN 4.3.2.1.1 NIN 4.3.3,2.1 NIN 4.3.4.3.1 (B+E) EN 60947-4

Überlast-Schutzeinrichtungen können nur die nachgeschaltete über-lastete Leitung sowie das dort angeschlossene Verbrauchsmittel (z.B. blockierter Motor) abschalten. Gegen Kurzschlussstrom sind die Leiter zwischen der Kurzschluss-Schutzeinrichtung und dem Verbrauchsmittel durch die vorgeschalte-te Kurzschluss-Schutzeinrichtung zu schützen. Die Kurzschluss-Schutzeinrichtung muss jedoch die Überlast-Schutzeinrichtung des Verbrauchsmittels im Kurzschlussfall nicht schützen, es sei denn, der Schutz wird vom Anlagebesitzer verlangt. Wie der Schutz gegen Kurzschlussstrom von Überlast-Schutzeinrichtungen (z. B. Motorschutzschalter, Geräteschutzschal-tern oder Schützen) mit Überlast-Schutzeinrichtung realisiert werden kann, ist den Unterlagen der Hersteller zu entnehmen.

NIN 4.3.3.1.1



Auflage 19

10.1.3 Auslösesysteme Folgende Auslösesysteme werden normalerweise in Überstromunterbrechern eingesetzt:

Thermische Auslöser für Überlastschutz

Elektromagnetische Auslöser für Kurzschlussschutz

10.1.3.1 Thermische Auslöser Man unterscheidet zwischen zwei thermischen Auslö-sesystemen:

a) Schmelzleiter

b) Bimetall

Sicherungsschmelzleiter in Band- und Drahtform aus Feinsilber, versilbertem Kupfer, Blankkupfer, Silber-Kupfer-Legierungen.

a) Schmelzleiter Die Schmelzleiter bestehen meist aus Silber oder Silberlegierungen

Der durchfliessende Strom erwärmt den Leiter im Überstromunterbrecher. Übersteigt die zugeführte Wärmeenergie die zulässige Grenze so schmilzt der Draht durch.



Auflage 19

b) Bimetalle Das Bimetall besteht aus zwei Metallen. Die beiden Metalle dehnen sich bei Erwärmung unterschiedlich aus.

Symbol:

Metall mit kleinerer Metall mit grösserer Wärmeausdehnung Wärmeausdehnung

Stromfluss

Durchbiegung

Die Differenz der Längenausdehnung führt zu einer Durchbiegung

des Bimetalles. Durch die Biegung wird eine mechanische

Auslösung eingeleitet.

10.1.3.2 Elektromagnetischer Auslöser

Prinzipdarstellung der elektromagnetischen Auslösung in einem Überstromunterbrecher

Symbol:

Der Eisenkern wird bei

einer grossen Strom-

änderung in die Spule

hineingezogen.

Der Strom durch die Spule verursacht ein Magnetfeld. Das

Magnetfeld bewirkt eine mechanische Auslösung.



Auflage 19

10.1.4 Abschaltcharakteristik Die Abschaltcharakteristik ist eine Strom-Zeit-Grafik welche die

Zeit angibt, in welcher der Überstromunterbrecher ansbricht.

Beispiel: Der Kurzschlussstrom in einer Leitung sei 100 A. In welcher Zeit sprechen die Überstromunterbrecher an?

Abschmelzkurven von trägen Schmelzeinsätzen:

Lösung:

Strom 6 15 25 40 60 [A]

Auslösezeit min. 0,005 [s]

max. 0,01 [s]



Auflage 19

10.1.5 Selektivität In Anlagen (z.B. Wohnung) sind immer mehrere Stromkreise vor-handen, die einzeln abgesichert werden. 4) Verbraucher- oder Gruppenlei-

tung Am Anfang der Verteilerzuleitung zu der Wohnung wird ebenfalls abgesichert. 3) Bezügerleitung 2) Hausleitung Mehrere Verteilerzuleitungen wer-den in der Hauptleitung zusam-mengefasst und abgesichert. 1) Anschlussleitung Durch diese gestufte Absicherung erreicht man eine Selektivität.

10A 10A 10A 10A 16A

40A

100A

25A 32A 25A

kWh

1

2

3

4

Merke: Von Selektivität spricht man, wenn bei einem

Fehlerfall nur die Sicherung anspricht, welche

vor der Fehlerstelle eingebaut ist!



Auflage 19

10.1.6 Bimetallheizungsarten Bimetalle werden nach drei Arten beheizt:

1. Direkt beheizte

Bimetalle

2. Indirekt beheizte

Bimetalle

3. Transformatorisch

beheizte Bimetalle

TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite 11 13 REGELN DER TECHNIK 10 ÜBERSTROMUNTERBRECHER 2 SCHMELZSICHERUNGEN


Auflage 19

10.2 Schmelzsicherungen 10.2.1 Aufbau der Schmelzsicherung

D-Sicherungspatrone (Typ DI)

D= Diazed-System = diametral abgestuftes zweiteiliges Edisongewinde

1. Kontaktkappe

2. Sicherungskörper

aus Porzellan

3. Sicherungsboden

4. Schmelzleiter aus Silber,

Silberlegierung, Kupfer

5. Quarzsand für

Funkenlöschung

6. Sicherungskopf

7. Kennmelder

10.2.2 Aufbau des Sicherungselementes

D-Sicherungselement mit Sicherungspatrone Typ DII

1. Schraubkopf aus

Porzellan (KII)

2. Sicherungssockel

3. Passschraube

4. Gewindering

5. Fusskontakt

6. Anschlussklemme

7. Abgangsklemme

8. Schmelzsicherung

9. Fenster

10. Gehäuse aus

Aminoplast



Auflage 19

10.2.3 Unterscheidung der Schmelzsicherung Unterscheidung der verschiedenen Schmelzsicherungen hinsichtlich ihres Schaltvermögens:

Name Symbol Mindestschalt-vermögen

1. Kleinleistungs-

KLS

1,5 kA

sicherung

bei 250 V

2. Normalleistungs-

NLS

10 kA sicherung DI bei 250 V

3. Normalleistungs-

NLS

50 kA sicherung DII uns DIII bei 500 V

4.

Niederspannungs-Hochleistungs-

NHS

50 kA sicherung NH00 - NH6 bei 500 V

NIN Merke:

Hochleistungssicherungen und Kleinleistungssicherungen

dürfen nur durch instruierte Personen bedient werden



Auflage 19

10.2.4 Wichtige Merkmale der Schmelzsicherungen

10.2.4.1 Geräteschutzsicherungen

( Miniatursicherung )

Aufbau Durchsichtig, ohne Sandgefüllung

Grösse 5x20mm, 6x32mm

Schaltvermögen kleines Schaltvermögen, 32A (Ampère)

Anwendungs-bereich

Überlastschutz von Geräten

10.2.4.2 Kleinleistungssicherungen (KLS)

( Miniatursicherung )

Aufbau

Undurchsichtig, sandge-füllt

Grösse 5x20mm, 6x32mm

Anwendungs-bereich

Kurzschlussschutz von Steuerleitungen, 1,5 kA

10.2.4.3 Normalleistungssicherungen (NLS), Dia-zed

Anwendungs-bereich

Überlast- und Kurz-schlussschutz

Wer darf NLS-Sicherungen auswechseln?

Auch Laien, wegen der unverwechselbarkeit

Köpfe Grösse Nennströme der Patronen

[[[[A]]]] Gewinde

KI DI

2 4 6 10 16 SE21

KII DII

2 4 6 10 13 16 20 25 E27

KIII

40

DIII

32 40 50 63 E33

DIAZED DIAmetrisch abgestufter Zweistufiges-Edisongewinde



Auflage 19

10.2.4.4 Normalleistungssicherungen (NLS), Neozed

Grösse Nennströme der Patronen

[[[[A]]]] Gewinde

D01 2 4 6 10 16 E14

D02 20 25 32 35 40 50 63 E18

D03 80 100 M 30x2

NEOZED-System = NEO (neu) abgestuftes Zweiteili-ges Edisongewinde

10.2.4.5 Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungen (NHS) Anwendungsbereich

Verteilnetz und Installationen

Abschaltung von Überlast- und Kurzschluss

in grösseren Energieverteilungsanlagen

Norm SNV 24482

Nennströme der Patronen [[[[A]]]]

G2

25 40 63 80

100

125

160

200

250

G4

40 63 80

100

125

160

200

250

315

355

400

G6

160

200

250

315

355

400

500

630

Norm CEI 269 VDE 0636

Nennströme der Patronen [[[[A]]]]

NH00 16

20

25

32 40

50

63

80

100

125

160

NH 1

25

32 40

50

63 80

100

125

160

200

224

250

NH 2

63 80

100

125

160

200

224

250

315

355

400

NH 3

315

355

400

500

630



Auflage 19

10.2.5 Farben der Kennmelder und Passschrauben

2 rosa 16 grau 50 weiss 4 braun 20 blau 63 Kupfer 6 grün 25 gelb 80 silber

10 rot 40 schwarz 100 rot Ab 63 A werden in der Regel NH-Sicherungen verwendet!

Passring (farblos)

10.2.6 Trägheitsgrad und Klassen

Bezeichnung Anwendung

gL1 Ganzbereichs-Leitungsschutz flink

seit 1993 vom ESTI nicht mehr zugelassen

gL (alt:gL2, gG)

Ganzbereichs-Leitungsschutz träge

Leitungen, Motoren, Trafo

aM Teilbereichsschutz Kurzschlussschutz Motoren

Überlastschutz separat vorsehen (MS)

aR Teilbereichsschutz Kurzschluss Elektronik

Halbleiter, kein Überlastschutz

gR (alt:ff) Superflink Last- und Kurzschluss

Halbleiter

g: Ganzbereichssicherungen schützen gegen Überlast- und Kurzschluss a: Teilbereichssicherungen schützen gegen Kurzschluss



Auflage 19

10.2.7 Abschmelzcharakteristik Allgemein:

Bei einem 1,75-fachen Überstrom halt eine träge oder flinke Sicherung etwa

2 Stunden

Bei einem 3,5-fachen Überstrom halt eine träge (flinke) Sicherung etwa

5 (0,5) Sekunden Für die Sicherungen sind entsprechend den Belastungen die Abschaltzeiten zu bestimmen.

Flinke Sicherungen

Träge Sicherungen

Nenn-strom

[[[[A]]]]

Belastung

[[[[A]]]]

Abschal-tzeit [[[[s]]]]

Nenn-strom

[[[[A]]]]

Belastung

[[[[A]]]]

Abschalt-zeit [[[[s]]]]

10 20 150 6 15

10 40 16 100

10 15 16 200



Auflage 19

Kennlinien NH-Sicherungen

TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite 18 13 REGELN DER TECHNIK 10 ÜBERSTROMUNTERBRECHER 3 LEITUNGSSCHUTZSCHALTER


Auflage 19

10.3 Leitungsschutzschalter (LS) 10.3.1 Aufbau des Leitungsschutzschalters

Leitungsschutzschalter dienen wie auch die Schmelzsicherungen dem

Überlastschutz und dem Kurzschlussschutz.

In Leitungsschutz-Schaltern sind zwei Arten von Auslösern eingebaut:

- Elektromagnetischer Auslöser

- Thermischer Auslöser

1 Anschlussklemme

2 Kontakt

3 Löschkammer

4 Bimetallauslöser

5 Elektromagnetischer

Auslöser

6 Kipphebelkopf

7 Befestigungssystem

8 Anschlussklemmen

8

7

4

536

2

1

Die Funktion der Auslösesysteme sind unter Position 10.1.3 beschrieben.



Auflage 19

10.3.2 Kennlinienvergleich Nachfolgend sind die verschiedenen Kurven und Kennlinien von Leiter, Lei-tungsschutzschalter und Sicherung dargestellt.

1 Gefahrenkennlinie des

Drahtes

2 Auslösekennlinie des

Leitungsschutzschalters

3 Vorsicherung flink unzulässig

4 Maximale Vorsicherung

träg Leiter können während einer gewissen Zeit stärker als mit ihrem Nennstrom belastet werden. Aus der Kurve 1 für Leiter sind die Ströme herauszulesen, die ein Leiter während einer gewissen Zeit aushält:

Zeit

Leiter

[[[[A]]]]

LS

[[[[A]]]]

Sicherung flink [[[[A]]]]

Sicherung träg [[[[A]]]]

1 Stunde 2xIN Siehe 10.3.3

1,5xIN 1,75xIN

1 Minute 3xIN 1,5xIN 2xIN

1 Sekunde 18xIN 2,25xIN 4,5xIN



Auflage 19

10.3.3 Auslösebereiche von Leitungsschutzschaltern Die Kurven zeigen den Auslösebereich von drei LS-Typen (B, C, D). Nachfolgend sind die Auslösebereiche und Anwendungen zu den Leitungs-schutzschaltern aufgeführt – dabei gilt:

Eine Stunde (3600s) Belastung

entspricht Dauerbetrieb.

10,01

1,5 2 3 104 5 6 8 15 20 30

0,1

1

10

100

1000

10000

3600

0,4

5

0,02

2

0,040,06

0,2

Typ Auslösung Zeit Bereich xIN

Anwendung Beispiele

B thermisch 1h 1,13..1,45 normale Ein-schaltströme

Kochherd, Boiler, Licht ( ohmisch)

elektromagnetisch 1s 3..5

C thermisch 1h 1,13..1,45 hohe Einschalt-ströme

Motoren, PC, FL, Steckdosen


D thermisch 1h 1,13..1,45 sehr hohe Ein-schaltströme

Bezügerautomat, Trafo


Übung: Bestimmen Sie für die nachfolgenden Typen von Leitungsschutz-schaltern die Stromwerte für Dauerlast- und Kurzschlussauslösung

Stromstärke üblicher LS für Auslösung [[[[A]]]]

Nennwert 10 13 16 20 25 32 40 50 63

Dauerlast 11,3

Kurzschluss- B 50

Auslösung C 100

D 200

NIN 4.3.3.2 Bereich 1,45 IN



Auflage 19

10.3.4 Technische Daten von Leitungsschaltern

NIN

10.3.4.1 Leistungsschalter Es werden folgende Leistungsschalter unterschieden:

Geräteschutz-Charakteristik Leitungsschutz-

Charakteristik Motorschutz-Charakteristik

Das Schaltvermögen wird bei Leistungsschaltern wie folgt angegeben:

Nennschaltvermögen ICU

Betriebsschaltvermögen ICS

Merke: NIN

1. Der Kurzschlussstrom darf nicht höher sein als ICU

2. Der Kurzschlussstrom ICU muss zweimal geschaltet

werden können

3. Ist das Schaltvermögen mit ICS angegeben, so muss

er nach dreimaligem Abschalten noch voll einsatz-

fähig sein

4. Die Durchlassenergie des Schalters darf den Leiter

nicht gefährden



Auflage 19

10.3.4.2 Leitungsschutzschalter

Da Leitungsschutzschalter nur einen begrenzten Kurzschlussstrom sicher abschalten können, müssen sie allen-falls mit einem vorgeschalteten Über-stromunterbrecher geschützt werden. Symbol: Leitungsschutzschalters

Wie gross ist das Nennschaltvermögen des oberen LS?

15´000 A

Strombegrenzungsklasse 3 (siehe 10.3.5.2)

Hinweis:

Leitungsschutzschalter werden für AC (Wechselstrom)

und DC (Gleichstrom) gebaut.



Auflage 19

10.3.5 Kurzschlussströme

10.3.5.1 Einfluss des Kurzschlussstromes Die Höhe eines Kurzschlussstromes ist abhängig von:

Leistung und Aufbau der Stromquelle.

Länge und Querschnitt der Leiter zwischen Stromquelle

und Ort des Kurzschlusses.

Kurzschlusssituation, d.h. Kurzschluss zwischen drei oder

zwei Polleitern oder zwischen einem Polleiter und dem

Neutral-, PEN- oder PE-Leiter. Wo tritt der grösstmögliche Kurzschlussstrom auf?

Der grösstmögliche Kurzschlussstrom tritt beim Kurz-

schluss zwischen drei Polleitern auf.

Achtung!

Zur Dimensionierung des Überstromunterbrechers kann

auch der kleinste Kurzschlussstrom massgebend sein.

Dies kann zur Einhaltung der Nullungsbedingungen (Personen-

Schutz) der Fall sein.

Nullungsbedingungen:

Übersteigt die Fehlerspannung 50V, darf sie bei allen

Stromkreisen maximal 0,4 s bestehen bleiben

(Auslösung des Überstromunterbrechers)!



Auflage 19

10.3.5.2 Begrenzung der Kurzschlussströme

Die beim Abschalten eines Kurzschlussstromes fliessende Energie darf die zu schützende Leiter nicht gefährden. Dies ist gewährleistet, wenn:

zum Schutz gegen Kurzschlussströme Schmelzeinsätze oder

Leitungsschutzschalter der Strombegrenzungsklasse 3 verwendet

werden.

1 Der Nulldurchgang hilft mit, den

Lichtbogen nach spätestens 10 ms zu löschen (Nullpunktlöschung). Vorgeschaltete Sicherungen und Leitungen sind stark belastet.

2 Der Lichtbogen wird vor dem Null- durchgang gelöscht. Apparate und Leitungen sind unter Umständen ge- fährdet. Um grosse Kurzschluss- ströme sicher abschalten zu können, müssen entsprechende Überstrom- unterbrecher vorgeschaltet werden.

3 Der Lichtbogen wird ebenfalls vor dem Nulldurchgang gelöscht. Dies

geschieht jedoch äusserst schnell. Die zum Abschalten eines Kurzschlusses fliessende Durchlassenergie gefährdet die vorgeschaltete Sicherung und den zu schützenden Leiter in der Praxis nicht. Ausserdem sind diese LS stark selektiv.



Auflage 19

10.3.5.3 Kurzschlussschaltvermögen

Leitungsschutzschalter Wenn das Schaltvermögen eines Leitungsschutzschalters kleiner ist als der an dessen Ein-gangsklemmen auftretende Kurzschlussstrom, kann eine der folgenden Massnahmen getrof-fen werden. Dabei ist zu beachten, dass weder die Leiter noch vorgeschaltete Elemente im Kurzschlussfall schaden nehmen.

Vorschalten eines Überstromunterbrechers mit genügend Schaltvermögen

für gesamten Kurzschlussstrom.

Vorschalten eines Überstromunterbrechers mit Schaltvermögen für

Teilkurzschlussstrom.

Vorschalten eines strombegrenzenden Elementes.

In der Praxis wird diese Anordnung

„Back-up“ – Schutz von Schutzelementen genannt!

Abgangsleitung IK = 25 kA

LS 16A 10 kA

Normalleistungssicherung DIII, IK = 50 kA

63 A gL2

Schmelzsicherungen Merke

Schmelzeinsätze mit zu geringem Schaltvermögen können nicht

durch vorgeschaltete Überstromuterbrecher geschützt werden!

TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite 26 13 REGELN DER TECHNIK 10 ÜBERSTROMUNTERBRECHER 4 MOTORSCHUTZSCHALTER


Auflage 19

10.4 Motorschutzschalter Überlast-Schutzeinrichtungen sind Einrichtungen, die Überlastströme, aber keine Kurzschlussströme abschalten können. Ihr Bemessungsschaltver-mögen beträgt in der Regel das 10-fache ihres Bemessungsstromes, wo-bei gewisse Minimalwerte festgelegt sind. Überlast-Schutzeinrichtungen sind: • Motorschutzschalter ohne Magnetauslösesystem • Schütze in Kombination mit einem Überlastauslöser • Geräteschutzschalter • Miniatursicherungssysteme (Geräteschutzschmelzeinsatz), Schmelzlei-

ter sichtbar, zylindrisch, 5 x 20 mm oder 6 x 32 mm

NIN 1.3.3.2.1.1 EN 60664-1

10.4.1 Spannungen und Ströme Elektrische Betriebsmittel müssen für die maximale Spannung und maxi-malen Dauerstrom (bei Wechselspannung und Wechselstrom der Effektiv-wert) geeignet sein, die erwartungsgemäss dauernd auftreten kann.

NIN 1.3.3.2.1.1 EN 60664-1

10.4.2 Frequenzen Wenn die Frequenz einen Einfluss auf die Kenngrössen elektrischer Be-triebsmittel hat, so muss die Bemessungsfrequenz der Betriebsmittel der Frequenz entsprechen, die wahrscheinlich in dem Stromkreis auftritt.

NIN 1.3.3.2.3.1

10.4.3 Aufgabe des Motorschutzes Motorschutzschalter haben die Aufgabe, den gefährdeten, blockierten

Motor abzuschalten, bevor die Wicklung beschädigt wird

(Überlastschutz).

Ursachen für die Überlastung:

1. Hohe Umgebungstemperatur

2. Motor überlastet, Motor blockiert

3. Lager defekt

4. Defekt einer Sicherung bei Drehstrommotoren

kann zur Überlastung der noch wirksamen

Wicklungen führen

5. Lange Anlaufzeit oder Bremsung

Isolationsklassen der Wicklungen

Isolati-ons-

klasse

max. Motor-

tempera-tur

max. Umge-bungs-

temperatur

Y 90°C 40°C

A 105°C 40°C

E 120°C 40°C

B 130°C 40°C

F 155°C 40°C

H 180°C 60°C

C >180°C 60°C



Auflage 19

10.4.4 Schädliche Einflüsse von Motoren

Alle elektrischen Betriebsmittel müssen so ausgewählt werden, dass sie keine nachteiligen Einflüsse auf andere Betriebsmittel verursachen oder die Stromversorgung in normalem Betrieb, ein-schliesslich Schaltvorgänge, beeinträchtigen.

In diesem Zusammenhang sind Kenngrössen, die einen Einfluss haben können:

• Leistungsfaktor; • Einschalt- oder Anlaufstrom; • unsymmetrische Last; • Oberschwingungen und • transiente Überspannungen, die durch Betriebsmittel in der

Anlage erzeugt werden.

NIN 1.3.3.4.1

Symbol für eien

Motorschutzschalte

10.4.5 Auslösesystem Im Motorschutzschalter ist ein Bimetallauslöser eingebaut.

Kleine Ströme Mittlere Ströme Grosse Ströme

einstellbar

10.4.6 Kennzeichnung von Motorschutzschaltern

Betriebsschaltvermögen ICS

25 A

Nennschaltvermögen ICU

15 kA

Nenn-Wechselspannung

690 V

Sicherheitszeichen des SEV

Thermischer Auslösestrom

einstellbar von 16 - 20 A



Auflage 19

10.4.7 Bemessung des Motorennennstromes

Der Motorschutzschalter muss auf den Nennstrom (thermischen Auslösestrom) des zu schüt-zenden Motores eingestellt werden. Für die Bestimmung des Motor-Nennstromes (IN) können folgende Berechnungsgrundlagen verwendet werden.

Beispiel Beschreibung Technische Daten

Berechnungs-Grundlage

Ventilator

Ein-phasiger Asynchronmotor

kWP 2,12

= 84,o=η

83,cos o=ϕ VxU 2301=

ϕη cos

2

⋅⋅=

U

PI

N

Pumpe

Drei-phasiger Asynchronmotor

kWP 0,42

= 87,o=η

82,cos o=ϕ VxU 4003=

ϕη cos3

2

⋅⋅⋅=

U

PI

N

Kompressor

Drei-phasiger Asynchronmotor Der Leistungsfaktor und der Wirkungsgrad sind unbekannt

kWP 0,42

= VxU 4003=

Faustformel

22 PI

N⋅=



Auflage 19

10.4.8 Bemessung der Vorsicherung Werden Leiter durch Schutzeinrichtungen mit einstellbarem Auslösestrom geschützt, gilt für die Bemessung der Leiter der eingestellte Auslösestrom oder der Bemessungsstrom des nachgeschalteten Verbrauchsmittels, wobei der grössere der beiden Werte massgebend ist.

NIN 4.3.2.1.2

Überstrom-Schutzeinrichtungen sind so zu bemessen bzw. einzustellen, dass sie

1. weder im ungestörten Betrieb noch während normaler Anlaufvorgänge abschalten; (B+E)

2. bei Überstrom womöglich nur den gestörten Anlageteil abschalten.

NIN 4.3.2.1.3

Für die Vorsicherung von Motorschutzschaltern sind die Angaben des Herstellers massge-bend. Liegen keine Angaben vor, so können die folgenden Faustformeln verwendet werden.

Direktanlauf Y-∆∆∆∆-Anlauf

ITräg= ≈≈≈≈2xIN ITräg= ≈≈≈≈1,5xIN

Motoren (Asynchron mit Käfiganker) nehmen bei Direktanlauf etwa einen

5 bis 10 mal grösseren Strom auf als im Betrieb. Die Vorsicherung muss deshalb grös-ser gewählt werden als der Motoren-nennstrom.

Nennstrom I2 = 2xP

I2 = 9,2 A

Direktanlauf I1 = 2xI2

I1 = 18,4 A (20 A)

A1 = 2,5 mm2

A2 = 1,5 mm2 Die Querschnitte sind nach NIN

Tabelle, Seite 47

5.2.3.1.1.15.2.2

bestimmt.

25

I1

I2

F1

Motorschutz-schalter

12,5 A 9 A

11 A

3-Phasen Wechselstrom-Motor

Direktanlauf 4,6kW

A1

A2

F2



Auflage 19

10.4.9 Einsatz von Motorschutzschaltern

Diese Schutzeinrichtungen müssen in der Lage sein, jeden Über-strom bis zum unbeeinflussten (prospektiven bzw. geplanten oder voraussichtlichen) Kurzschlussstrom an ihrer Einbaustelle zu unter-brechen.

NIN 4.3.2.1.1 NIN 4.3.3.1.1 NIN 4.3.3.2.1 NIN 4.3.3.3.2.1 NIN 4.3.4.3.1 (B+E) EN 60947-4

Überlast-Schutzeinrichtungen können nur die nachgeschaltete überlastete Leitung sowie das dort angeschlossene Verbrauchsmittel (z.B. blockierter Motor) abschalten.

Gegen Kurzschlussstrom sind die Leiter zwischen der Kurzschluss-Schutzeinrichtung und dem Verbrauchsmittel durch die vorgeschaltete Kurzschluss-Schutzeinrichtung zu schützen.

Die Kurzschluss-Schutzeinrichtung muss jedoch die Überlast-Schutzeinrichtung des Ver-brauchsmittels im Kurzschlussfall nicht schützen, es sei denn, der Schutz wird vom Anlage-besitzer verlangt. Wie der Schutz gegen Kurzschlussstrom von Überlast-Schutzeinrichtungen (z. B. Motorschutzschalter, Geräteschutzschaltern oder Schützen) mit Überlast-Schutzeinrichtung realisiert werden kann, ist den Unterlagen der Hersteller zu entnehmen.

Die nachfolgende Tabelle soll eine Übersicht geben, an welchen Orten ortsfest montierte Motoren mit Motorschutzschaltern gegen Überlast geschützt werden müssen:

beaufsichtigter Motor unbeaufsichtigter Motor

< 500 W ≥ 500 W < 500 W ≥ 500 W

Explosionsgefahr NIN __________

Ja Ja Ja Ja

feuergefährdete Räume NIN __________

Nein Ja Ja Ja

alle anderen Räume NIN __________

Nein Ja Nein Ja

blockierfeste Motoren NIN __________

Nein Nein Nein Nein

Merke:

Blockierfeste Motoren darf man nach NIN 4.3.3.3.2.5 nicht grösser als

das 5-fache des Motorennennstromes absichern! Der Bemessungsstrom der

vorgeschalteten Überstrom-Schutzeinrichtung muss aber nicht kleiner sein als

10 A. Von dieser Regelung kann bzw. muss abgewichen werden, wenn auf dem

Motor für die Überstrom-Schutzeinrichtung ein grösserer oder kleinerer

Bemessungsstrom angegeben ist.



Auflage 19

10.4.10 Kenlinie Motorschutzschalter Der thermische Auslöser muss den Strom aus-schalten, bevor der Motor eine schädliche Über-temperatur er-reicht hat.

1 Gefahrenkennlinie des

Motors

2 Kennlinie des

Motorschutzschalters

3 Motorenanlaufkurve

4 Träge Sicherung min.

5 Flinke Sicherung min.

6 Flinke Sicherung max.

6

5

4

3

2

1



Auflage 19

10.4.11 MS mit magnetischem Auslöser

Wegen der elektromagnetischen Aus-lösung ist dieser MS für Anwendungen in sicherungslosen Verteilungen prä-distiniert.

13.10 Ueberstromunterbrecheribn.ch/.../13.10_Ueberstromunterbrecher.pdf · Title:...

Documents

Transcript of 13.10 Ueberstromunterbrecheribn.ch/.../13.10_Ueberstromunterbrecher.pdf · Title:...