TA45

Allgemeine Informationen Geräteschutzschalter

Abb. 1 Thermischer CBE

Abb. 2 Kontaktkraft in Funktion der Bimetallausbiegung

1. Verklinkungsmechanismus

2. Sprungmechanismus

Geräteschutzschalter, kurz «CBEs» genannt, sind dazu bestimmt, Schutz vor den Gefahren der Elektrizität in Maschinen und Geräten zu gewährleisten. Für die TA45 Linie beinhaltet der Begriff «Schutz» sowohl den Schutz vor den schädlichen thermischen Auswirkungen von Überströmen als auch den Schutz vor Unfällen, die auf unerwartete Wirkungen der Elektrizität zurückzuführen sind.

Überstromschutz wird erreicht durch die automatische Unterbrechung eines längere Zeit anhaltenden Überstromes mittels eines thermischen Auslösers, der die Abschaltung bewirkt, wenn die Dauer des Überstromes den zulässigen Wert übersteigt. Der wesentliche Teil dieses Auslösers ist ein Thermobimetall (Abb. 1, Abb. 6a).

Dieses mechanische Element kann den Wärmeeffekt des Stromes im Leiter simulieren, kann elektrische Energie in eine Bewegung umwandeln (Ausbiegung) und einen Mechanismus auslösen, der den Strom automatisch abschaltet.

Die Verwendung des Bimetalles bietet einen grossen Vorteil, weil nicht der Strom selbst, sondern die durch ihn erzeugte Erwärmung und deren Einwirk-Dauer die zulässige Belastung der Isolation des Leiters bestimmen.

CBEs mit thermischer Auslösung absorbieren, wie der Leiter auch, die beim Einschalten und Hochlaufen von Motoren auftretende Überschuss-Energie. Sie vertragen hohe Einschalt-Stromspitzen, die in Stromversorgungs-Geräten, Transformatoren, Wolframfadenlampen etc. auftreten, und vermeiden störende Auslösungen, die durch solche Überströme entstehen.

Bimetalle vertragen auch Frequenzen in einem ziemlich grossen Bereich, z.B. von DC zu 400 Hz, ohne dass Änderungen der Nennwerte oder Charakteristika notwendig werden.

Die CBEs der TA45 Linie verwenden Auslösemechanismen mit Verklinkung. Sie gewährleisten daher eine konstante Kontaktkraft bis zur Unterbrechung. Dadurch wird eine einwandfreie elektrische Verbindung bis zum Auslösemoment sichergestellt. Bei Feder-Mechanismen nimmt die Kontaktkraft mit der Ausbiegung des Bimetalles ab. Dies kann zu einer unsauberen Kontaktgabe (Rauschen) und zur Kontakterhitzung resp. Kontaktverschweissung führen (Abb. 2).

CBEs mit thermischen Auslösern reagieren auf eine Veränderung der Umgebungstemperatur. Dies ist in den meisten Anwendungen von Vorteil, weil die Belastbarkeit der zu schützenden Komponenten in den meisten Fällen auch von der Umgebungstemperatur abhängig ist.

Thermo-magnetische Geräteschutzschalter haben zwei Auslöser, um einen Überstrom automatisch zu unterbrechen (Abb. 7).

1. Ein Thermo-Bimetall für Überstrom

2. Ein Elektromagnet für Kurzschluss-Strom

Folglich setzt sich auch die Auslösekennlinie vor allem aus 2 Zonen zusammen, die durch eine dritte Zone verbunden sind, in der entweder die eine oder die andere Art der Auslösung wirksam werden kann (Abb. 8).

Der Elektromagnet sollte so dimensioniert sein, dass er nicht bei Anlaufströmen, wie sie in der beabsichtigten Anwendung vorkommen, auslöst. Dies bestimmt den zulässigen Strom unter welchem eine sofortige Auslösung nicht vorkommen sollte.

Der obere Wert des Stromes bei dem eine sofortige Auslösung erfolgen soll, ist vor allem für die Gewährleistung eines selektiven Schutzes von Bedeutung.

Bei Kurzschluss-Strömen (oberhalb 8...12 x In), ist die schnellere Auslösung, die mit den magnetischen Auslösern erzielt wird, von Vorteil. Sie kann die Heizwicklung von indirekt beheizten Bimetallen vor Überhitzung bewahren und auch die Abschaltleistung des CBE verbessern. Die Geräteschutzschalter, die vor allem für Überstromschutz konzipiert sind, können meist ohne back-up Unterstützung Ströme von 100 bis 300 Ampère unterbrechen, ohne dabei Schaden zu nehmen. Das Verhalten bei höheren Kurzschluss-Strömen ist vom back-up Schutz mit Sicherungen abhängig.

Abb. 7 Thermisch-magnetischer Geräteschutzschalter

1. Thermo-Bimetall

2. Elektromagnet

Abb. 8 Auslösezonen thermisch-magnetischer CBEs

1. Thermische Auslösung

2. Magnetische Auslösung

3. Thermische oder magnetische Auslösung

Die Verhinderung elektrisch bedingter Unfälle kann auf verschiedene Arten erreicht werden. Um Personen vor den Risiken zu schützen, die mit einem völlig unerwarteten Anlauf elektrisch betriebener Geräte verbunden sein können, setzt man Unterspannungs-Auslöser ein. Diese Auslöser bewirken eine sofortige Abschaltung des Gerätes, wenn die Spannung unter einen bestimmten Schwellwert sinkt. Das tritt z.B. bei einem kurzzeitigen Netzausfall ein. Wenn die Netzspannung wieder zur Verfügung steht, würde ein ungeschütztes Gerät anlaufen, weil es eingeschaltet blieb. Das geschützte Gerät hingegen wurde und bleibt ausgeschaltet, bis eine manuelle Einschaltung erfolgt.

Abb. 3 Unterspannungs-Auslösung

Abb. 4 Mechanische Schaltsperre

Beim TA45 können Überstrom- und Unterspannungsauslöser kombiniert werden. Der dabei verwendete Unterspannungsauslöser ist eine spezielle Ausführung, wie in Abb. 3 gezeigt. Sie unterscheidet sich von konventionellen U-Auslösern dadurch, dass eine zusätzliche Verklinkung verwendet wird, die es gestattet, die erforderliche Auslösekraft erheblich zu reduzieren. Der Auslöser kann daher mit geringerer Leistung betrieben werden und gleichgerichteten Wechselstrom verwenden. Brummgeräusche, wie sie bei konventionellen U-Auslösern in der EIN-Stellung häufig entstehen, werden dadurch vermieden. Abb. 6b zeigt das zugehörige Schaltschema.

Typische Beispiele für Anwendungen von U-Auslösern sind schwere Bodenreinigungsgeräte, Hochdruckreiniger etc.

Um Verletzungen zu vermeiden, die beim Fehlen einer Schutzabdeckung zugefügt werden können, kann die Grundausführung des TA45 durch eine mechanische Schaltsperre ergänzt werden. Ein unter Federspannung stehender Auslösestift bewirkt eine sofortige Auslösung, sobald die Schutzabdeckung für gefährliche Teile, z.B. von Messern eines Häckslers, entfernt wird. Der Schutzschalter kann nicht wieder eingeschaltet werden, solange die Schutzabdeckung nicht auf ihrem vorgesehenen Platz ist. Abb. 4 zeigt das Funktionsprinzip, Abb. 6c das zugehörige Schaltschema.

Ein Schutz kann auch erforderlich werden, falls an einem abgelegenen Ort eine gefährliche Situation entsteht, welche eskalieren könnte, falls der CBE eingeschaltet bleibt. Um solch ein Risiko zu vermeiden, kann der TA45 mit einem Fernauslöser ausgestattet werden. Mit Hilfe dieses anbaubaren Fernauslösers kann der TA45 durch einen Sensor am gefährdeten Ort ausgelöst werden.

Das Funktionsprinzip wird in Abb. 5 erläutert, das Schaltschema ist aus Fig. 6d ersichtlich.

Fig. 5 Fernauslösung

Die vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten zeigt die Übersicht der Schaltschemata (Abb. 6).

• Abb. 6a zeigt die Grundausführung des TA45 mit einem geschützten Pol. Der CBE ist auf Wunsch auch mit zwei geschützten Polen erhältlich. Diese Ausführung bietet Vorteile bei einem allfälligen Erdschluss.

• Abb. 6e zeigt ein erweitertes Schema mit einem Nebenanschluss (P1-5) und einem Hilfskontakt (Wechsler).

• Die Schemata für CBEs mit Unterspannungs-Auslösern, Fernauslösern und der Schaltsperre werden in Abb. 6b, d und c gezeigt.

Geräteschutzschalter der TA45 Linie sind mit Wippen- oder Drucktastenbetätigung lieferbar und mit diversen Schutzabdeckungen, um den verschiedenartigsten Bedürfnissen gerecht zu werden.

CBEs of the TA45-line are available with rocker or push button actuators and protective covers to obtain the desired degree of protection.

Die Stärken der TA45 Linie:

• Thermischer Überstromschutz

• Unterspannungsauslösung

• Fernauslösung

• Mechanische Schaltsperre

• 3polige Ausführung

• 2 Betätigungsarten

• Hilfskontakt

• Nebenanschluss

Vorteilhafte Eigenschaften:

• Gute Simulation des thermischen Verhaltens der zu schützenden Komponenten

• Unempfindlichkeit gegen Einschalt-Spitzen

• Eignung für einen grossen Frequenzbereich

• Einfachheit / Zuverlässigkeit

• Vorteilhafter Preis

• Approbationen