Miniatur-Sicherungsschalter [ MCB ]: Was ist das?
Was ist ein MCB?
Ein Miniatur-Sicherungsschalter (MCB) ist ein automatisch arbeitender elektrischer Schalter, der zur Schutz von Niederspannungs-Elektrikleitungen vor Schäden durch Überstrom oder Kurzschluss verwendet wird. MCBs sind in der Regel bis zu einem Strom von 125 A ausgelegt, haben keine einstellbaren Auslösecharakteristiken und können thermisch oder thermomagnetisch arbeiten.
Sicherung vs. MCB
Heutzutage werden Miniatur-Sicherungsschalter (MCBs) in Niederspannungsnetzen viel häufiger eingesetzt als Sicherungen. Der MCB bietet viele Vorteile im Vergleich zu einer Sicherung:
Er schaltet das elektrische Netzwerk automatisch ab, wenn ungewöhnliche Bedingungen (Überlast und Fehlerbedingungen) auftreten. Der MCB ist bei der Erkennung solcher Bedingungen viel zuverlässiger, da er empfindlicher auf Änderungen des Stroms reagiert.
Da der Betriebshebel beim Auslösen in die Aus-Position springt, kann der defekte Bereich des elektrischen Netzes leicht identifiziert werden. Bei einer Sicherung muss jedoch die Sicherungsschiene geöffnet oder aus dem Sicherungsbasis entfernt werden, um den Durchbruch der Sicherung zu bestätigen. Es ist also viel einfacher festzustellen, ob ein MCB betätigt wurde, im Vergleich zu einer Sicherung.
Eine schnelle Wiederherstellung des Stromversorgung 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 möglich, indem man einen Schalter umlegt.
Die Handhabung eines MCBs ist elektrisch sicherer als die einer Sicherung.
MCBs können fernsteuerbar sein, während Sicherungen dies nicht können.
Aufgrund dieser vielen Vorteile des MCB gegenüber Sicherungen wird in modernen Niederspannungsnetzen fast immer ein Miniatur-Sicherungsschalter anstelle einer Sicherung verwendet.
Der einzige Nachteil des MCB gegenüber einer Sicherung ist, dass dieses System teurer ist als ein Sicherungssystem.
Funktionsweise des Miniatur-Sicherungsschalters
Es gibt zwei Arten der Funktionsweise eines Miniatur-Sicherungsschalters. Eine beruht auf dem thermischen Effekt des Überstroms und die andere auf dem elektromagnetischen Effekt des Überstroms. Die thermische Funktion des Miniatur-Sicherungsschalters wird mit einem bimetallischen Streifen erreicht. Wenn kontinuierlich Überstrom durch den MCB fließt, wird der bimetallische Streifen erhitzt und verbiegt sich.
Diese Verbiegung des bimetallischen Streifens löst einen mechanischen Riegel aus. Da dieser mechanische Riegel an dem Betriebsmechanismus angebracht ist, führt dies dazu, dass die Kontakte des Miniatur-Sicherungsschalters geöffnet werden.
Während Kurzschlussbedingungen jedoch der plötzliche Anstieg des Stroms zu einem elektromechanischen Versatz des Stiftes führt, der mit der Trippspule oder dem Solenoid des MCB verbunden ist. Der Stift trifft auf den Auslösehebel, was zum sofortigen Freigeben des Riegels führt und damit die Kontakte des Schalters öffnet. Dies war eine einfache Erklärung des Funktionsprinzips des Miniatur-Sicherungsschalters.
Bauweise des Miniatur-Sicherungsschalters
Die Bauweise des Miniatur-Sicherungsschalters ist sehr einfach, robust und wartungsfrei. In der Regel wird ein MCB nicht repariert oder gewartet, sondern bei Bedarf durch ein neues ersetzt. Ein Miniatur-Sicherungsschalter hat normalerweise drei Hauptbauteile. Diese sind:
Rahmen des Miniatur-Sicherungsschalters
Der Rahmen eines Miniatur-Sicherungsschalters besteht aus einem formgegossenen 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 wurde.
Wenn man den MCB manuell ausschaltet, befindet sich der Schaltriegel in der Position „AUS“. Im geschlossenen Zustand des MCB ist der Schalter in der Position „EIN“. Indem man die Position des Schaltriegels beobachtet, kann man den Zustand des MCB bestimmen, ob er geschlossen, ausgelöst oder manuell ausgeschaltet ist.
Auslöseeinheit des Miniatur-Sicherungsschalters
Die Auslöseeinheit ist der Hauptbestandteil, der für das korrekte Funktionieren des Miniatur-Sicherungsschalters verantwortlich ist. Zwei Haupttypen von Auslösemechanismen sind in einem MCB vorhanden. Ein Bimetall bietet Schutz gegen Überlastströme und ein Elektromagnet bietet Schutz gegen Kurzschlussströme.
Betrieb des Miniatur-Sicherungsschalters
In einem einzelnen Miniatur-Sicherungsschalter sind drei Mechanismen vorgesehen, um ihn abzuschalten. Wenn wir das nebenstehende Bild genau betrachten, finden wir hauptsächlich einen bimetallischen Streifen, eine Trippspule und einen handbetätigten Ein-Aus-Hebel.
Der elektrische Strompfad eines Miniatur-Sicherungsschalters, wie im Bild dargestellt, verläuft wie folgt: Zunächst das linke Leistungsterminal – dann der bimetallische Streifen – dann die Trippspule – dann der bewegliche Kontakt – dann der feste Kontakt – und schließlich das rechte Leistungsterminal. Alle sind in Serie angeordnet.
Wenn das Netzwerk über längere Zeit überlastet ist, wird der bimetallische Streifen überhitzen und verformen. Diese Verformung des bimetallischen Streifens führt zur Verschiebung des Riegelpunkts. Der bewegliche Kontakt des MCBs ist so angeordnet, dass eine kleine Verschiebung des Riegels den Federsprung freisetzt und den beweglichen Kontakt zum Öffnen des MCBs bewegt.
Die Trippspule ist so angeordnet, dass sie bei Kurzschlussfehlern ihr Plunger durch den magnetischen Fluss des Spulenfeldes verschiebt, was den gleichen Riegelpunkt trifft und den Riegel verschiebt. Daher wird der MCB auf die gleiche Weise geöffnet.
Wenn der Betriebshebel des Miniatur-Sicherungsschalters manuell betätigt wird, bedeutet dies, dass wir den MCB manuell in die Aus-Position bringen, wird der gleiche Riegelpunkt verschoben, wodurch der bewegliche Kontakt vom festen Kontakt getrennt wird, auf die gleiche Weise.
Unabhängig vom Betriebsmechanismus – sei es durch die Verformung des bimetallischen Streifens, durch den erhöhten magnetischen Fluss der Trippspule oder durch die manuelle Betätigung – wird der gleiche Riegelpunkt verschoben und die gleiche deformierte Feder freigesetzt. Dies führt letztendlich zur 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 und gelangt in die Bogenzerleger, wo er schließlich gelöscht wird. Wenn wir einen MCB einschalten, setzen wir den verschobenen Betriebsriegel auf seine vorherige EIN-Position zurück und machen den MCB bereit für eine weitere Ausschalt- oder Auslöseoperation.
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