Hallo! Als Lieferant offener Leistungsschalter beschäftige ich mich schon seit geraumer Zeit mit diesen raffinierten Geräten. Offene Leistungsschalter sind in elektrischen Systemen äußerst wichtig, da sie Geräte und Personen vor elektrischen Störungen schützen. Schauen wir uns also die Hauptkomponenten eines offenen Leistungsschalters an.
Kontaktsystem
Das Kontaktsystem ist wie das Herzstück eines offenen Leistungsschalters. Es besteht aus festen Kontakten und beweglichen Kontakten. Wenn sich der Leistungsschalter in der geschlossenen Position befindet, berühren sich diese Kontakte, sodass der elektrische Strom durch den Stromkreis fließen kann. Tritt ein Fehler auf, trennen sich die beweglichen Kontakte von den festen Kontakten und unterbrechen so den Strom.
Die Kontakte bestehen aus Materialien, die hohen Temperaturen und Lichtbögen standhalten. Üblicherweise werden Kupfer oder Kupferlegierungen verwendet, da diese über eine gute elektrische Leitfähigkeit verfügen. Sie müssen aber auch mit der Hitze umgehen können, die beim Öffnen und Schließen der Kontakte entsteht. Deshalb werden sie oft mit speziellen Materialien beschichtet, um ihre Leistung zu verbessern.
Lichtbogenrutsche
Wenn sich nun die Kontakte trennen, entsteht ein Lichtbogen. Dieser Lichtbogen ist im Grunde ein Strom ionisierten Gases, der großen Schaden anrichten kann, wenn er nicht kontrolliert wird. Hier kommt die Lichtbogenkammer ins Spiel. Sie ist darauf ausgelegt, den Lichtbogen schnell und sicher zu löschen.
Die Lichtbogenkammer besteht aus einer Reihe von Metallplatten oder -gittern. Wenn der Lichtbogen in die Lichtbogenkammer eintritt, wird er durch diese Platten in kleinere Bögen aufgeteilt. Die kleineren Lichtbögen haben einen höheren Widerstand, wodurch sie leichter abgekühlt werden können. Wenn die Lichtbögen abkühlen, verlieren sie ihre Leitfähigkeit und erlöschen schließlich.
Betriebsmechanismus
Der Betätigungsmechanismus sorgt dafür, dass sich der Leistungsschalter öffnet und schließt. Es gibt verschiedene Arten von Antriebsmechanismen, die gebräuchlichsten sind jedoch federbetriebene und motorbetriebene.
Ein federbetriebener Mechanismus nutzt Federn zur Energiespeicherung. Wenn der Leistungsschalter öffnen oder schließen muss, wird die in den Federn gespeicherte Energie freigesetzt und die Kontakte bewegt. Diese Art von Mechanismus ist schnell und zuverlässig und kann auch bei einem Stromausfall funktionieren.
Ein motorbetriebener Mechanismus hingegen nutzt einen Elektromotor zum Antrieb der Kontakte. Es wird häufig in größeren Leistungsschaltern verwendet, bei denen mehr Kraft zum Betätigen der Kontakte erforderlich ist. Der Motor kann ferngesteuert werden, was bei manchen Anwendungen sehr praktisch ist.
Auslöseeinheit
Die Auslöseeinheit ist das Gehirn des offenen Leistungsschalters. Es überwacht den elektrischen Strom, der durch den Leistungsschalter fließt, und entscheidet, wann der Leistungsschalter auslöst (öffnet). Es gibt zwei Haupttypen von Auslösern: thermisch-magnetische und elektronische.
Thermisch-magnetische Auslöser verwenden eine Kombination aus thermischen und magnetischen Elementen. Das Thermoelement reagiert auf Überströme, die relativ lange anhalten, beispielsweise wenn eine Überlastung im Stromkreis vorliegt. Das magnetische Element hingegen reagiert auf Kurzschlussströme, die sehr hoch sind und plötzlich auftreten.
Elektronische Auslöser sind fortschrittlicher. Sie überwachen den Strom mithilfe von Mikroprozessoren und können so programmiert werden, dass sie unterschiedliche Auslöseeinstellungen haben. Dies ermöglicht einen präziseren Schutz und kann an die spezifischen Anforderungen des elektrischen Systems angepasst werden.
Gehäuse
Das Gehäuse ist der äußere Teil des offenen Leistungsschalters. Es erfüllt mehrere wichtige Funktionen. Erstens bietet es mechanischen Schutz für die internen Komponenten des Leistungsschalters. Es trägt auch dazu bei, zu verhindern, dass Personen versehentlich die stromführenden Teile des Leistungsschalters berühren, was ein wichtiges Sicherheitsmerkmal darstellt.
Das Gehäuse besteht normalerweise aus einem starken und langlebigen Material wie Stahl oder Kunststoff. Es ist staubdicht und wasserdicht konzipiert und kann daher in verschiedenen Umgebungen verwendet werden. Einige Gehäuse verfügen außerdem über Belüftungslöcher, damit die Wärme aus dem Leistungsschalter entweichen kann.
Hilfskontakte
Hilfskontakte sind Zusatzkontakte, die zu Steuer- und Meldezwecken dienen. Sie können verwendet werden, um den Status des Leistungsschalters anzuzeigen (ob offen oder geschlossen), um andere Geräte im elektrischen System zu steuern oder um ein Signal an ein Überwachungssystem zu senden.
Diese Kontakte sind normalerweise kleiner als die Hauptkontakte und für geringere Ströme ausgelegt. Sie sind häufig mit dem Betätigungsmechanismus des Leistungsschalters verbunden und ändern daher ihren Zustand, wann immer der Leistungsschalter öffnet oder schließt.
Überstromschutz
Der Überstromschutz ist eine entscheidende Funktion eines offenen Leistungsschalters. Es schützt das elektrische System vor Schäden durch zu hohen Strom. Es gibt zwei Hauptarten von Überstrom: Überlast und Kurzschluss.
Eine Überlastung liegt vor, wenn der Strom im Stromkreis über einen längeren Zeitraum höher als der Nennstrom ist. Dies kann beispielsweise dadurch verursacht werden, dass zu viele Geräte an den Stromkreis angeschlossen sind oder dass ein Gerät nicht richtig funktioniert. Die Auslöseeinheit des Leistungsschalters erkennt die Überlastung und löst den Leistungsschalter aus, um Schäden an der Ausrüstung zu verhindern.
Ein Kurzschluss hingegen ist ein Fehler mit sehr hohem Strom, der auftritt, wenn eine direkte Verbindung zwischen zwei Leitern mit unterschiedlichen Spannungen besteht. Dies kann dazu führen, dass eine große Strommenge durch den Stromkreis fließt, was zu Schäden am Gerät und sogar zu einem Brand führen kann. Das magnetische Element in der Auslöseeinheit reagiert schnell auf Kurzschlussströme und löst den Leistungsschalter nahezu augenblicklich aus.
Unterspannungsschutz
Der Unterspannungsschutz ist ein weiteres wichtiges Merkmal einiger offener Leistungsschalter. Es schützt das elektrische System vor Schäden durch Unterspannung. Wenn die Spannung im Stromkreis unter einen bestimmten Wert fällt, kann der Leistungsschalter auslösen, um zu verhindern, dass das Gerät unter anormalen Bedingungen funktioniert.
Dies ist besonders wichtig für empfindliche Geräte, die möglicherweise nicht richtig funktionieren oder durch Unterspannung beschädigt werden können. Der Unterspannungsschutz kann auf einen bestimmten Spannungswert eingestellt werden und der Leistungsschalter löst aus, wenn die Spannung unter diesen Wert fällt.
Erdschlussschutz
Der Erdschlussschutz dient der Erkennung und dem Schutz vor Erdschlüssen. Ein Erdschluss entsteht, wenn zwischen einem elektrischen Leiter und der Erde eine unbeabsichtigte Verbindung besteht. Dies kann gefährlich sein, da es zu Stromschlägen oder einem Brand kommen kann.
Das Erdschlussschutzsystem des Leistungsschalters überwacht den durch den Stromkreis fließenden Strom und vergleicht ihn mit dem zurückfließenden Strom. Wenn es einen Unterschied gibt, bedeutet dies, dass etwas Strom zur Erde fließt, was auf einen Erdschluss hindeutet. Der Leistungsschalter löst dann aus, um das System zu schützen.
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Referenzen
- Handbuch der Elektrotechnik, 3. Auflage
- Stromnetzschutz und Schaltanlagen von AJ Chapman