Was ist ein Miniatur-Sicherungsschalter?

Was ist ein Miniatur-Sicherungsschalter?

Definition des MCB

Ein MCB ist definiert als ein automatisch betriebener Schalter, der Niederspannungsstromkreise vor Überströmen aufgrund von Überlast oder Kurzschluss schützt.

Sicherung vs. MCB

Heutzutage werden Miniatur-Sicherungsschalter (MCBs) in Niederspannungsnetzen viel häufiger verwendet als Sicherungen. Der MCB bietet viele Vorteile im Vergleich zu einer Sicherung:

• Er schaltet den Stromkreis automatisch ab, wenn es zu ungewöhnlichen Netzbedingungen (Überlast und Fehlerbedingungen) kommt. Der MCB ist bei der Erkennung solcher Bedingungen viel zuverlässiger, da er empfindlicher auf Strömungsänderungen reagiert.

• Da der Betriebshebel beim Auslösen in die Aus-Position springt, kann der fehlerhafte Bereich des Stromkreises leicht identifiziert werden. Bei einer Sicherung muss jedoch das Sicherungselement durch Öffnen des Sicherungshalteres oder -auswurfs überprüft werden, um das Durchbrennen festzustellen. Es ist also viel einfacher festzustellen, ob ein MCB ausgelöst wurde, im Vergleich zu einer Sicherung.

• Eine schnelle Wiederherstellung der Versorgung ist bei einer Sicherung nicht möglich, da Sicherungen neu verdrahtet oder ersetzt werden müssen, um die Versorgung wiederherzustellen. Bei einem MCB ist eine schnelle Wiederherstellung durch das Umschalten eines Schalters möglich.

• Die Handhabung eines MCBs ist elektrisch sicherer als die einer Sicherung.

• MCBs können ferngesteuert werden, während dies bei Sicherungen nicht möglich ist.

Aufgrund dieser vielen Vorteile von MCBs gegenüber Sicherungen wird in modernen Niederspannungsnetzen fast immer ein Miniatur-Sicherungsschalter anstelle einer Sicherung verwendet. Der einzige Nachteil des MCBs gegenüber einer Sicherung ist, dass dieses System kostspieliger ist als ein Sicherungssystem.

Funktionsprinzip des Miniatur-Sicherungsschalters

Es gibt zwei Arten, wie ein MCB arbeitet: durch den thermischen Effekt des Überstroms und den elektromagnetischen Effekt des Überstroms. Bei der thermischen Funktion heizt und verbiegt sich ein bimetallischer Streifen, wenn kontinuierlich Überstrom durch den MCB fließt.

Diese Verbiegung des bimetallischen Streifens löst einen mechanischen Riegel aus. Da dieser mechanische Riegel mit dem Betriebsmechanismus verbunden ist, führt dies dazu, dass die Kontakte des Miniatur-Sicherungsschalters geöffnet werden.

Bei Kurzschlüssen verursacht der plötzliche Anstieg der Stromstärke, dass der Plunger im Auslösewickel bewegt wird. Diese Bewegung trifft auf den Auslösehebel, löst sofort den Riegelmechanismus aus und öffnet die Kontakte des Schalters. Dies erklärt das Funktionsprinzip des MCBs.

Konstruktion des Miniatur-Sicherungsschalters

Die Konstruktion eines Miniatur-Sicherungsschalters ist sehr einfach, robust und wartungsfrei. Normalerweise wird ein MCB nicht repariert oder gewartet, sondern bei Bedarf durch ein neues ersetzt. Ein Miniatur-Sicherungsschalter hat normalerweise drei Hauptkonstruktionsteile. Diese sind:

Rahmen des Miniatur-Sicherungsschalters

Der Rahmen eines Miniatur-Sicherungsschalters ist ein formgegossener Gehäuse. Dies ist ein starrer, stabiler, isolierter Behälter, in dem die anderen Komponenten montiert sind.

Betriebsmechanismus des Miniatur-Sicherungsschalters

Der Betriebsmechanismus eines Miniatur-Sicherungsschalters ermöglicht die manuelle Öffnung und Schließung des Schalters. Er hat drei Positionen: „EIN“, „AUS“ und „AUSGELÖST“. Der externe Schaltriegel kann in der Position „AUSGELÖST“ sein, wenn der MCB aufgrund von Überstrom ausgelöst wird.

Wenn der MCB manuell ausgeschaltet wird, befindet sich der Schaltriegel in der Position „AUS“. In der geschlossenen Position des MCBs ist der Schalter auf „EIN“ gestellt. Durch Beobachten der Position des Schaltriegels kann man den Zustand des MCBs bestimmen, ob er geschlossen, ausgelöst oder manuell ausgeschaltet ist.

Auslöseeinheit des Miniatur-Sicherungsschalters

Die Auslöseeinheit ist der Hauptteil, der für das korrekte Funktionieren des Miniatur-Sicherungsschalters verantwortlich ist. Zwei Haupttypen von Auslösemechanismen sind in MCBs vorgesehen. Ein Bimetall bietet Schutz gegen Überlastströme und ein Elektromagneten bietet Schutz gegen Kurzschlussströme.

Funktion des Miniatur-Sicherungsschalters

In einem einzelnen Miniatur-Sicherungsschalter sind drei Mechanismen vorhanden, die dafür sorgen, dass er ausgeschaltet wird. Wenn wir das nebenstehende Bild genau betrachten, finden wir hauptsächlich einen bimetallischen Streifen, einen Auslösewickel und einen handbetätigten Ein-Aus-Hebel.

Der elektrische Strompfad eines Miniatur-Sicherungsschalters, wie im Bild dargestellt, verläuft wie folgt: Erst der linke Leistungskontakt – dann der bimetallische Streifen – dann der Auslösewickel – dann der bewegliche Kontakt – dann der feste Kontakt – und schließlich der rechte Leistungskontakt. Alle sind in Serie angeordnet.

Wenn der Stromkreis über längere Zeit überlastet ist, wird der bimetallische Streifen über erhitzt und verformt. Diese Verformung des bimetallischen Streifens verursacht eine Verschiebung des Riegelpunkts. Der bewegliche Kontakt des MCBs ist so angeordnet, dass eine kleine Verschiebung des Riegelpunkts die Feder freigibt und den beweglichen Kontakt zum Öffnen des MCBs bewegt.

Der Auslösewickel ist so positioniert, dass bei Kurzschlussfehlern das magnetische Feld des Wickels den Plunger bewegt, sodass derselbe Riegelpunkt verschoben wird und die Feder freigegeben wird. Daher wird der MCB auf dieselbe Weise geöffnet.

Wird der Betriebshebel des Miniatur-Sicherungsschalters manuell bedient, was bedeutet, dass wir den MCB manuell in die AUS-Position bringen, wird der gleiche Riegelpunkt verschoben, wodurch der bewegliche Kontakt vom festen Kontakt getrennt wird.

Unabhängig vom Betriebsmechanismus – sei es durch die Verformung des bimetallischen Streifens, durch die Erhöhung des magnetischen Feldes des Auslösewickels oder durch manuelle Bedienung – wird der gleiche Riegelpunkt verschoben und die gleiche verformte Feder freigegeben. Dies ist letztendlich verantwortlich für die Bewegung des beweglichen Kontakts. Wenn der bewegliche Kontakt vom festen Kontakt getrennt wird, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen Bogen.

Dieser Bogen steigt dann durch den Bogenleiter, gelangt in die Bogenzerleger und wird schließlich gelöscht. Wenn wir einen MCB einschalten, setzen wir den verschobenen Betriebsriegel auf seine vorherige EIN-Position zurück und machen den MCB bereit für eine weitere Ausschaltung oder Auslösung.