Was ist der Unterschied zwischen einer elektromagnetischen und einer thermischen Auslösevorrichtung in einem Schaltgerät?

Unterschiede zwischen magnetischen und thermomagnetischen Auslöseeinheiten in Schaltgeräten

In Schaltgeräten sind magnetische Auslöseeinheiten (Magnetic Trip Unit) und thermomagnetische Auslöseeinheiten (Thermomagnetic Trip Unit) zwei verschiedene Schutzmechanismen, die Überstrombedingungen auf unterschiedliche Weise erkennen und darauf reagieren. Im Folgenden sind die Hauptunterschiede zwischen ihnen aufgeführt:

1. Funktionsprinzip

Magnetische Auslöseeinheit

Funktionsprinzip: Eine magnetische Auslöseeinheit erkennt Kurzschlüsse oder plötzlich hohe Ströme durch elektromagnetische Induktion. Wenn der Strom einen voreingestellten Schwellwert überschreitet, erzeugt das Elektromagneten genug Kraft, um den Auslösemechanismus zu aktivieren und den Stromkreis schnell zu trennen.

• Reaktionszeit: Die magnetische Auslöseeinheit ist sehr empfindlich gegenüber plötzlich hohen Strömen und kann innerhalb weniger Millisekunden reagieren, was sie ideal für Kurzschluss-Schutz macht.

• Strombereich: Sie wird typischerweise verwendet, um Kurzschlussströme zu erkennen, die erheblich höher als der Nennstrom liegen.

• Temperaturbeeinflussung: Die magnetische Auslöseeinheit wird von Temperaturänderungen nicht beeinflusst, da ihr Betrieb auf elektromagnetischer Induktion basiert, nicht auf Temperatur.

Thermomagnetische Auslöseeinheit

• Funktionsprinzip: Eine thermomagnetische Auslöseeinheit kombiniert sowohl thermische als auch magnetische Effekte. Sie verwendet eine bimetallische Streifen (bestehend aus zwei Metallen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten), um anhaltende Überlastströme zu erkennen. Wenn der Strom den Nennwert übersteigt, dehnt sich der bimetallische Streifen durch Wärme aus und löst den Auslösemechanismus aus. Zusätzlich enthält sie eine magnetische Komponente, um plötzlich hohe Ströme zu erkennen.

• Reaktionszeit: Für Überlastströme reagiert die thermomagnetische Auslöseeinheit langsamer, da sie auf die thermische Ausdehnung des bimetallischen Streifens angewiesen ist. Dies dauert normalerweise mehrere Sekunden bis wenige Minuten. Für Kurzschlussströme kann die magnetische Komponente der thermomagnetischen Auslöseeinheit schnell reagieren.

• Strombereich: Die thermomagnetische Auslöseeinheit bietet Schutz sowohl gegen Überlast- als auch Kurzschlussströme und deckt einen breiteren Bereich von Stromwerten ab, insbesondere für anhaltende Überlastbedingungen.

• Temperaturbeeinflussung: Der thermische Teil der thermomagnetischen Einheit wird erheblich von der Umgebungstemperatur beeinflusst, da er auf der thermischen Ausdehnung des bimetallischen Streifens basiert. Daher berücksichtigt die Konstruktion von thermomagnetischen Auslöseeinheiten oft Temperaturschwankungen, um unter verschiedenen Bedingungen ein genaues Funktionieren sicherzustellen.

2. Anwendungsszenarien

Magnetische Auslöseeinheit

• Anwendungsgebiete: Hauptsächlich für Kurzschluss-Schutz in Anwendungen, die eine schnelle Reaktion auf plötzlich hohe Ströme erfordern. Beispiele sind industrielle Geräte, Energieverteilungssysteme und Motoren.

• Vorteile: Schnelle Reaktionszeit, wirksam zur Trennung von Kurzschlussströmen, um Geräteschäden zu verhindern.

• Nachteile: Nur geeignet für Kurzschluss-Schutz und kann anhaltende Überlastströme nicht effektiv handhaben.

Thermomagnetische Auslöseeinheit

• Anwendungsgebiete: Geeignet sowohl für Überlast- als auch Kurzschluss-Schutz, insbesondere in Situationen, in denen beide Arten von Überstrom bedacht werden müssen. Beispiele sind Haushaltsstromkreise, gewerbliche Gebäude und kleine industrielle Geräte.

• Vorteile: Kann sowohl Überlast- als auch Kurzschlussströme handhaben und bietet einen breiteren Schutzbereich. Bei Überlastströmen bietet sie eine verzögerte Reaktion, um Störungen durch kurze Stromspitzen zu vermeiden.

• Nachteile: Langsamere Reaktion auf Kurzschlussströme im Vergleich zu einer rein magnetischen Auslöseeinheit.

3. Struktur und Design

Magnetische Auslöseeinheit

• Einfache Struktur: Die magnetische Auslöseeinheit hat eine relativ einfache Struktur, bestehend hauptsächlich aus einem Elektromagneten und einem Auslösemechanismus. Sie verfügt nicht über komplexe mechanische Komponenten, was die Zuverlässigkeit erhöht.

• Unabhängigkeit: Die magnetische Auslöseeinheit arbeitet normalerweise als unabhängiges Schutzelement, speziell für Kurzschluss-Schutz.

Thermomagnetische Auslöseeinheit

• Komplexe Struktur: Die thermomagnetische Auslöseeinheit kombiniert einen bimetallischen Streifen und einen Elektromagneten, was zu einer komplexeren Struktur führt. Sie verfügt sowohl über einen thermischen als auch einen magnetischen Auslöseteil, wodurch sie sowohl Überlast- als auch Kurzschlussbedingungen handhaben kann.

• Integration: Die thermomagnetische Auslöseeinheit ist normalerweise in das Schaltgerät als ein einzelnes Schutzelement integriert und eignet sich für mehrere Schutzanforderungen.

4. Kosten und Wartung

Magnetische Auslöseeinheit

• Niedrigere Kosten: Aufgrund ihrer einfachen Struktur ist die magnetische Auslöseeinheit im Allgemeinen günstiger und erfordert nur minimale Wartung.

• Einfache Wartung: Die Wartung der magnetischen Auslöseeinheit ist einfach und besteht hauptsächlich darin, den Zustand des Elektromagneten und des Auslösemechanismus zu prüfen.

Thermomagnetische Auslöseeinheit

• Höhere Kosten: Die komplexere Struktur der thermomagnetischen Auslöseeinheit macht sie relativ teurer, insbesondere bei hochwertigen Einheiten.

• Komplexe Wartung: Die Wartung der thermomagnetischen Auslöseeinheit ist umfangreicher und erfordert regelmäßige Inspektionen des bimetallischen Streifens, um eine korrekte Funktion bei wechselnden Temperaturen sicherzustellen.

Zusammenfassung

• Magnetische Auslöseeinheit: Am besten geeignet für Kurzschluss-Schutz, bietet schnelle Reaktionszeiten, eine einfache Struktur und niedrigere Kosten. Jedoch handhabt sie nur plötzlich hohe Ströme.

• Thermomagnetische Auslöseeinheit: Geeignet sowohl für Überlast- als auch Kurzschluss-Schutz, mit langsamerer Reaktion auf Überlastströme, aber breiterem Anwendungsbereich. Sie ist komplexer und kostspieliger, bietet jedoch umfassenden Schutz.