Funktionsweise von Leistungsschaltern

Warum sie stolpern und was Sie dagegen tun können

Unterbrecher stolpern zu oft? Erfahren Sie, wie Leistungsschalter funktionieren und wie Sie die sicheren elektrischen Lasten für die Stromkreise in Ihrem Haus berechnen.

Das Problem

Es ist eine dunkle und stürmische Nacht. Du ziehst das Licht in der Halle an, schließst die Kaffeemaschine an und drehst den tragbaren Elektroheizer hoch. Du fängst an, dich wohl zu fühlen, wenn du ein schwaches, aber ominöses Klicken hörst - und alles wird schwarz. Es ist kein Katzeneinbrecher oder ein Poltergeist, der mit deinem elektrischen System Tricks macht. Es ist eine überlastete Schaltung, die durch einen ausgelösten Leistungsschalter geschützt ist. Irgendwie gruselig und geheimnisvoll, was? Nicht, wenn Sie ein paar einfache Dinge wissen.

Abbildung A: A Richtig funktionierende 15-AMP-Schaltung

Diese Schaltung hat Drähte und einen Schutzschalter, der die von den Geräten
benötigte Stromstärke problemlos aufnehmen kann.

Was ist eine Schaltung? Was ist eine Überladung?

Wenn Strom in Ihr Haus eindringt, geht es zu einer Schutzschalterbox (oder Sicherungskasten in älteren Häusern), wo es in eine Anzahl von Stromkreisen aufgeteilt ist. Jeder Stromkreis ist durch einen Unterbrecher oder eine Sicherung geschützt. Schlafzimmer, Wohnzimmer und Familienzimmer, in denen normalerweise nur Lampen, Wecker und andere kleine Elektrogeräte verwendet werden, befinden sich normalerweise auf 15-A-Stromkreisen. Küchen, Waschküchen, Badezimmer und Speiseräume - Orte, an denen Sie eher Toaster, Bügeleisen, Haartrockner und andere Geräte mit hohem Wattverbrauch verwenden - werden normalerweise von stärkeren 20-A-Stromkreisen bedient. Wichtige Geräte wie elektrische 5 000 Watt-Wassererwärmer und elektrische 10 000 Watt-Bereiche erfordern so viel Strom, dass sie ihren eigenen 30 bis 50 Ampere dedizierten Stromkreis (siehe Abb. D in "Zusätzliche Informationen" unten) geschützt verwenden durch große, "zweipolige" Hämmer.

Der Schutzschalter, der Draht und sogar die Kabelisolierung sind so ausgelegt, dass sie als System funktionieren - und dieses System hat Grenzen. Versuchen Sie, mehr Strom durch eine Schaltung zu leiten, als sie eigentlich vorgesehen ist und die Dinge beginnen (Abb. B). Drähte erwärmen sich unter der Belastung, den überschüssigen Strom zu tragen. Wenn dies geschieht, kann die Isolierung um den Draht sich verschlechtern oder sogar schmelzen. Wenn die Isolierung schmilzt, ist der Strom nicht länger im Draht eingeschlossen. Dann fangen Feuer an. Glücklicherweise spürt der Leistungsschalter den Überstrom und "löst" aus, um den Stromfluss zu stoppen, bevor ein Schaden auftritt.

In der Nacht, als die Lichter bei Ihnen zu Hause ausgingen, ging es Ihnen gut, nur die Beleuchtung und die Kaffeemaschine funktionierten. Das eigentliche Problem begann, als du diesen verdammten Raumheizer einsteckte.

Abbildung B: Ein überlasteter Schaltkreis

Dieser Schaltkreis weist zu viele energieaufwendige Geräte auf und versucht, mehr Strom zu führen, als er vorgesehen ist. Die Dinge beginnen sich zu erwärmen. Zum Glück spürt der Leistungsschalter dies, löst aus und "bricht" den Stromkreis.

Eine einfache Gleichung hilft Ihnen festzustellen, ob eine Schaltung überlastet ist.

Um mit der Problemlösung zu beginnen, müssen wir eine einfache "Faustregel" -Formel kennen.Diese Formel hilft uns festzustellen, ob alle elektrischen Komponenten in einer bestimmten Schaltung sie überlasten. Diese Formel hilft auch bei der Definition einiger alltäglicher Begriffe und ihrer Beziehung zueinander. Glühbirnen und Raumheizungen sind schließlich in Watt gekennzeichnet; Werkzeuge und Leistungsschalter in Verstärkern; und unser elektrisches Haushaltssystem in Volt: Wie passen sie alle zusammen?

Die einfache Formel (Abb. C) sagt uns, wie: Watt geteilt durch Spannung gleich Ampere ist. Die anderen gezeigten Gleichungen sind nur andere Arten, dasselbe zu sagen.

Die Spannung kann am einfachsten als der Druck beschrieben werden, unter dem sich die Elektrizität - eine Kette von Elektronen - bewegt. Der meiste Haushaltsstrom wird bei 120 Volt gedrückt, obwohl Strom zu großen elektrischen Geräten bei dem höheren Druck von 240 Volt gedrückt wird.

Ampere (oder Ampere) ist ein Maß für die Anzahl der Elektronen, die die Spannung an einem bestimmten Punkt in
eine Sekunde vorbeischiebt.

Watt ist eine Maßeinheit für elektrische Leistung. Es zeigt an, wie viele Elektronen durch ein elektrisches Gerät gedrückt wurden, damit es funktioniert. Es ist, was das Stromunternehmen Ihnen berechnet.

Abbildung C: Die Grundformel

Verwenden Sie diese einfachen Gleichungen, um verschiedene Strommessungen zu konvertieren.

Berechnung, warum der Leistungsschalter ausgelöst hat

Der von Ihnen ausgelöste Stromkreis und Leistungsschalter hat eine Kapazität von 15 Ampere oder 1 800 Watt (15 Ampere x 120 Volt = 1 800 Watt). Die Lichter zeichneten 360 Watt, oder mickrige 3 Ampere (360 Watt geteilt durch 120 Volt = 3 Ampere) - gut innerhalb der Kapazität Ihres 15-Ampere-Systems. Die 800-Watt-Kaffeemaschine (geteilt durch 120 Volt) zog 6. 6 Ampere, wesentlich mehr Leistung als die Lichter, aber ihre kombinierte 9. 6-Ampere-Ziehung ist immer noch innerhalb der Grenzen der 15-Ampere-Schaltung.

Aber als Sie den 1, 200-Watt-Raumheizer eingesteckt haben, haben die 10 Ampere, die er benötigt hat, und die Ziehung der anderen beiden Geräte, 19,6 Ampere durch ein 15-Ampere-System gezogen (Abb. B). Es ist wie eine Python, die ein Schwein schluckt; Das System kann die Last nicht verarbeiten. Der Leistungsschalter tolerierte dies für eine Weile. Aber als der übermäßige Strom und die daraus resultierende Hitze begannen, die beiden Metallstücke im Inneren des Hammers zu verformen, begannen sie "den Abzug zu betätigen. "Und als sich die Metallteile zu einem bestimmten Punkt verbogen hatten, riss der Auslöser zwei Kontaktpunkte auseinander, unterbrach den Stromfluss und unterbrach diesen Stromkreis. Wenn es auf einem Stromkreis einen großen, plötzlichen Strom gibt, kann ein kleiner Elektromagnet im Leistungsschalter die Kontaktpunkte auch auseinander ziehen. Wenn Sie Sicherungen haben, schmilzt die überschüssige Hitze einen Draht innerhalb der Sicherung, die wiederum den Stromfluss stoppt.

Wäre dies ein 20-A-Schalter gewesen - einer mit einem dickeren Draht Nr. 12, der 2, 400 Watt tragen konnte -, wäre der Unterbrecher nicht ausgelöst worden. Aber sobald der Draht in der Wand ist und der Unterbrecher in der Unterbrecherkasten ist, gibt es nicht viel, was du tun kannst, um eine etablierte Schaltung aufzuwerten. Aber Sie haben andere Möglichkeiten.

240-Volt-Stromkreise

Größere Geräte, wie elektrische Warmwasserbereiter, Trockner und Öfen, benötigen so viel Strom, dass sie über 240-Volt-Stromkreise mit Strom versorgt werden.Denn die Spannung in 240-Volt-Kreisen "pusht" doppelt so stark. Zum Beispiel würde ein elektrisches Flügelhorn mit 6 000 Watt an einer 120-Volt-Schaltung eine Schaltung mit 50 Ampere erfordern (6 000 Watt geteilt durch 120 Volt = 50 Ampere). Das würde Mammutdrähte erfordern. Aber das gleiche 6.000 Watt-Flügelhorn auf einer 240-Volt-Schaltung benötigt nur eine 25-Ampere-Schaltung (6.000 geteilt durch 240 = 25) und einen kleineren Draht und Leistungsschalter.

Zwei Lösungen: Einfach und langfristig

Die einfache Lösung besteht darin, den Heizstrahler an eine Steckdose anzuschließen, die über eine Überkapazität verfügt. Sie können die vorhandene Last auf einem Stromkreis relativ einfach bestimmen: Klicken Sie auf den Leistungsschalter und dann auf Lichtschalter und Testausgänge, um zu sehen, welche nicht mehr funktionieren. Dann addieren Sie die gesamte Wattlast der Geräte in diesem Schaltkreis. Das ist oft leichter gesagt als getan. Manchmal wird ein Stromkreis mit der Bezeichnung "Schlafzimmer" Steckdosen in der Waschküche. Oder die oberen und unteren Ausgänge einer Duplex-Steckdose befinden sich auf unterschiedlichen Stromkreisen. Sobald Sie eine Verbindung hergestellt und die elektrischen Lasten addiert haben, können Sie feststellen, ob Sie weitere Geräte in die Schaltung einstecken können, ohne sie zu überlasten.

Wenn Sie die elektrischen Lasten addieren, beachten Sie, dass ein Kabel mit einer Nennleistung von 15 Ampere den ganzen Tag über 15 Ampere aufnehmen kann. 15-A-Schalter und Sicherungen können jedoch nur 12 A bis 80% ihrer Nennleistung dauern. Eine kontinuierliche Basis wird als eine Schaltung betrachtet, die für drei Stunden oder mehr auf ihre Kapazität geladen ist. Diese 80-Prozent-Regel gilt für alle Schalter und Sicherungen. Weitere Informationen zum Berechnen von Lasten finden Sie unter Vermeiden von elektrischen Überlastungen.

Die beste langfristige Lösung ist die Installation eines neuen dedizierten Stromkreises und einer neuen Steckdose für das Heizgerät. Die meisten Elektriker schlagen eine eigene Schaltung für jedes Gerät vor, das mehr als die Hälfte der Kapazität einer Schaltung beansprucht. Abb. D in "Zusätzliche Informationen" (unten) zeigt die Wattleistung von Geräten, die üblicherweise eigene Schaltkreise haben. Jedes Mal, wenn Sie ein großes elektrisches Gerät installieren - egal, ob es sich um 120 oder 240 Volt handelt - installieren Sie es auf einem eigenen Stromkreis mit der richtigen Drahtstärke und dem richtigen Leistungsschalter.

Wie Sie in Abb. E sehen können, kann ein 20-A-Trennschalter mit dickerem Draht Nr. 12 mehr Strom führen als ein 15-A-Stromkreis mit Draht Nr. 14. Wenn Sie eine Küche, einen Waschraum, ein Badezimmer oder ein Esszimmer verkabeln oder neu verkabeln, müssen Sie im National Electrical Code 20-Ampere-Stromkreise installieren, die mehr Strom führen können. Wenn Sie viele Elektrowerkzeuge verwenden, ist es sinnvoll, 20-Ampere-Schaltungen für Ihre Garage, Werkstatt und Keller zu verwenden.

Informationen zum Verkabeln einer neuen Schaltung finden Sie unter Anschließen einer neuen Schaltung.

Abbildung E: Drahtgrößen

Der größere 12-Gauge-Draht kann sicher mehr Strom führen als der kleinere 14-Gauge-Draht - ohne zu überhitzen.

Keine Manipulation erlaubt

Hausbesitzer, die einen "Penny in den Sicherungskasten" stecken, um das Durchbrennen der Sicherungen zu verhindern, haben einen Kurzschluss im Gehirn. Ohne eine Sicherung, um den Stromfluss zu unterbrechen, wenn zu viele Ampere durch einen Stromkreis gedrückt werden, Drähte überhitzen, Drahtisolierung schmilzt und Feuer ausbrechen.Und Sie können nicht einfach einen 15-A-Schalter durch einen 20-A-Schalter ersetzen; Das ist das moderne Äquivalent, einen Pfennig in den Sicherungskasten zu stecken. Denken Sie daran, dass der Schutzschalter, die Kabel- und Kabelisolierung alle so ausgelegt und dimensioniert sind, dass sie sicher zusammenarbeiten.

Zusatzinformation

Bild D: Gemeinsame Dedizierte Kreise

FAQ - 💬

❓ Was ist der Unterschied zwischen Lasttrennschalter und Leistungsschalter?

👉 Der größte Unterschied besteht also in der Höhe des Stroms, den Lasttrennschalter und Leistungsschalter jeweils ohne Probleme schalten können. Zudem werden im Gegensatz zu den Lasttrennschaltern neben den Handantrieben auch Kraftantriebe für die Leistungsschalter verwendet.

❓ Wann löst ein Lasttrennschalter aus?

👉 Wenn kein Kurzschluss abgeschaltet werden muss, kann anstelle dieser beiden einzelnen Schalter auch ein Lastschalter mit Trennfunktion, also ein Lasttrennschalter verwendet werden. Im geöffneten (abgeschalteten) Zustand haben diese Schalter die erforderliche sichtbare Trennstrecke.

❓ Warum Leistungsschalter?

👉 Zu den Vorteilen der Leistungsschalter, spe- ziell gegenüber Schmelzsicherungen, zählt das allpolige Abschalten, die Möglichkeit, dif- ferenzierte Meldungen über den Grund der Auslösung (Kurzschluss oder Überlast) abzu- geben und sich, je nach Art der Störung, aus der Ferne auch wieder einschalten zu lassen.

❓ Ist ein Lasttrennschalter eine Sicherung?

👉 Ein Sicherungslasttrennschalter ist ein Schaltgerät mit einer Schutzeinrichtung um zu schützen, zu schalten und zu trennen. Der Begriff setzt sich aus den zwei Komponenten Lasttrennschalter und Sicherung zusammen. Ein Lasttrennschalter hat die Aufgabe als Lastschalter und Trenner zu wirken.

❓ Wann schaltet ein Leistungsschalter?

👉 Grundlegend hat ein Leistungsschalter, neben der Aufgabe hohe Ströme zu schalten, die Aufgabe vor Überlast und Kurzschluss zu schützen. Dabei ist der Überlastbereich zeitabhängig, mit einem geduldeten Überstrom und der Kurzschlussbereich zeitunabhängig, mit einer sofortigen Auslösung bei einer Überschreitung.

❓ Wo werden Leistungsschalter eingesetzt?

👉 Leistungsschalter haben ebenso wie Lasttrennschalter die Aufgabe, Objekte wie Generatoren, Transformatoren, Kuppeln von Sammelschienen sowie Kabel und Freileitungen zu schalten. Leistungsschalter sind gegenüber Lasttrennschaltern in der Lage, auch im Störfall (z. B. Kurzschluss) sicher schalten zu können.

❓ Wann löst ein Leistungsschalter aus?

❓ Warum dürfen Trennschalter nicht unter Last betätigt werden?

👉 Ein Trenner muss einen Schaltfehlerschutz haben, der ein irrtümliches Öffnen und Schließen unter hoher Belastung verhindert. Bei einem Trennvorgang unter Last würde ein Trenner aufgrund des dabei auftretenden Störlichtbogens zerstört werden.

❓ Welche Arten von Leistungsschalter gibt es?

👉 Hier unterscheidet man vier Gruppen:

offene Leistungsschalter (Air Circuit Breaker – ACB)
Kompaktleistungsschalter (Moulded Case Circuit Breakers – MCCB)
Lasttrennschalter (Load Break Switches – LBS), Ausführungen mit/ohne Sicherungen.
Leitungsschutzschalter (Miniatur Circuit Breaker – MCB)

❓ Wann 4 polig schalten?

👉 Das 4 polige Schalten gilt auch für die öffentlichen Ladesäulen. Wenn man einen Neutralleiter benötigt muss er auch mit dem Hauptschalter geschaltet werden.

❓ Warum 4 polig schalten?

👉 Trotzdem muss in der Wallbox 4 polig geschaltet werden, falls mal ein Fahrzeug, das konstruktionsbedingt nur einphasig laden kann (L1 und N), an die Wallbox angeschlossen wird. Das 4 polige Schalten gilt auch für die öffentlichen Ladesäulen.

❓ Was ist ein Leistungsschalter?

👉 Leistungsschalter. Leistungsschalter sind Schutzschalter die für das Schalten von hohen Strömen ausgelegt sind. Im Gegensatz zu Lastschaltern können Leistungsschalter nicht nur reguläre Betriebsströme und geringe Überlastströme schalten, sondern auch bei Fehlern hohe Überlastströme und Kurzschlussströme (Generatorleistungsschalter bis 800 kA)...

❓ Was ist der Unterschied zwischen einem offenen Leistungsschalter und einem kompaktleistungsschalter?

👉 Im Vergleich dazu besitzen offene Leistungsschalter in den meisten Fällen ein metallisches Gehäuse, sind luftisoliert und haben eine Bauform die größer ist als die von Kompaktleistungsschaltern. Die Einsatzgebiete sind Bemessungsströme ab 630A bis 6300A sowie bei Hauptkontakten die über eine längere Zeit geschlossen sind.

❓ Was ist der Unterschied zwischen einem Leistungsschalter und einersicherung?

👉 Ein grundlegender Unterschied liegt in der Funktionsweise. Ein Leistungsschalter arbeitet mit dem Elektromagnetismus- und Schaltprinzip. Eine Sicherung macht sich die thermischen und elektrischen Eigenschaften der jeweils leitenden Materialien zu nutze. Wie der Name schon sagt, hat der Leistungsschalter außerdem schaltende Eigenschaften.

❓ Was ist der Unterschied zwischen einem Leitungsschutzschalter und einem Leistungsschalter?

👉 Leistungsschalter mit der Auslösecharakteristik Leitungsschutz, besitzen entsprechende Anforderungen wie für den Anlagen- und Leitungsschutz, nur ist hierbei der Überstrom- und Kurzschlussschutz fest vorgegeben und die Ansprechwerte für kleine Stromstöße ausgelegt. Dieser Leistungsschalter ist vergleichbar mit einem Leitungsschutzschalter.

Autor Des Artikels: Alexander Schulz. Unabhängiger Konstrukteur und technischer Experte. Arbeitserfahrung in der Baubranche seit 1980. Fachkompetenz in den Richtungen: Bau, Architektur, Design, Hausbau.