So wählen Sie die richtige Sicherung für Ihre Anwendung

Der erste Schritt bei der Auswahl einer Sicherung ist ein genaues Verständnis der in den Datenblättern angegebenen Spezifikationen.

Wichtige Kenngrößen bei der Auswahl einer Sicherung

Der Nennstrom einer Sicherung ist der maximale Strom, der unter den angegebenen Bedingungen (d. h. bei einer Umgebungstemperatur von 25 °C) ohne Auslösen fließen kann. Dieser Wert muss größer sein als der höchste Dauerstrom der Anwendung zuzüglich einer gewissen Sicherheitsmarge. Ein typischer Ausgangspunkt ist eine Nennstromstärke von 125–150 % des Nenndauerstroms; die endgültige Entscheidung hängt jedoch vom jeweiligen Verhalten und den Betriebsbedingungen der Anwendung ab. Durch Auswahl einer Sicherung mit der richtigen Nennstromstärke ist sichergestellt, dass die Sicherung unter normalen Bedingungen zuverlässig funktioniert und gleichzeitig Schutz bei Überstromsituationen bietet. Es ist wichtig, sowohl den Dauerstrom als auch mögliche Spitzenströme zu berücksichtigen, die beispielsweise beim Anlaufen auftreten können.

Der AC- oder DC-Nennwert der Sicherung ist die höchste Spannung, die von der Sicherung sicher unterbrochen werden kann. Dieser Wert muss mindestens der Nennspannung des AC- bzw. DC-Systems entsprechen. Eine Überschreitung dieses Wertes kann zu Lichtbögen führen, die Schäden an Stromkreisen, Brände und andere große Schäden zur Folge haben können.

Wie Sie die passende Geräteschutzsicherung auswählen

Sicherungseinsätze sollen nur im Fehlerfall auslösen, um die Elektronik vor größeren Schäden und ungewollten Ausfallzeiten zu schützen. Wichtig für Lebensdauer und Funktion der Sicherung sind mehrere Einflussfaktoren.

Das Ausschaltvermögen (A bei Nennspannung) stellt den maximalen Fehlerstrom dar, den die Sicherung sicher unterbrechen kann, und wird in der Regel bei der Nennspannung der Sicherung angegeben. Dieser Parameter ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die Sicherung auch im schlimmsten Fall, z. B. bei einem Kurzschluss, funktioniert. Ströme über diesem Wert können potenziell dazu führen, dass die Sicherung bricht, Lichtbögen entstehen oder sie sogar explodiert.

Welche Rolle spielen Bauform und Montageart?

Die Wahl der Montageart wirkt sich auf mehr aus, als man zunächst vermuten würde, u. a. auf das Ausschaltvermögen, die mechanische Robustheit, die einfache Austauschbarkeit und die physische Anordnung der Schaltung. Oberflächenmontierte Gehäuse ermöglichen ein kompaktes Design, können jedoch thermisch empfindlich gegenüber dem PCB-Layout sein, was sich auf den Auslösestrom auswirken kann. Bei vor Ort wartbaren Geräten ist eine Feinsicherung viel einfacher auszutauschen als eine verlötete Sicherung. Das Gehäuse hat auch Auswirkungen auf die mechanische Sicherheit. Für Anwendungen, die starken Stößen und Vibrationen ausgesetzt sind, wie z. B. EV/HEV-Anwendungen, ist eine Sicherung zur Bolzenmontage eine zuverlässige Lösung.

Selbstrückstellender PTC-Schutzschalter statt Einmal-Gerät

Im Betrieb schützen Sicherungen Schaltungen vor Schäden durch Überlast oder Kurzschlussstrom und verhindern so Überhitzung und sogar Brände, wenn ein Fehler auftritt. Herkömmliche Sicherungen müssen ausgewechselt werden, sobald sie zwangsweise auslösen. Eine Alternative ist eine selbstrückstellende PTC-Sicherung.

Die Auslösezeit gibt an, wie schnell die Sicherung auf Überstrom reagiert, und wird im Allgemeinen anhand der Auslösezeit in verzögerte/träge oder flinke Sicherungen unterteilt. Normen wie UL 248 oder IEC 60127 definieren spezifischere Kriterien für die Einteilung von Sicherungen nach ihrer Geschwindigkeit. Träge Sicherungen sind ideal für Geräte wie Motoren und Transformatoren, bei denen während des Startvorgangs Einschaltströme auftreten. Diese Sicherungen können vorübergehende, nicht schädliche Spannungsspitzen aushalten und bieten dennoch einen zuverlässigen Überstromschutz. Flinke Sicherungen bieten einen schnellen Schutz für empfindliche Elektronik und lösen schnell bei unerwarteten Überströmen aus. Solche Sicherungen sind unverzichtbar für empfindliche und sicherheitsrelevante Bauteile, die schon durch kurzzeitige Überströme beschädigt werden können.

Hochwertige Beschichtungsmaterialien wie Gold, Nickel, Palladium, Silber oder Zinn werden verwendet, um die Zuverlässigkeit und Leistung zu verbessern, wobei die jeweiligen Materialien je nach Anwendung unterschiedliche Vorteile bieten. Sicherungen unterliegen einer Reihe internationaler und regionaler Normen und Standards, um eine gleichbleibende Leistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit in unterschiedlichen Anwendungsbereichen sicherzustellen. Werden diese Standards/Normen eingehalten, bestätigt dies, dass eine Sicherung unabhängig auf kritische Parameter wie Ausschaltvermögen, Temperaturanstieg, Langzeitalterung, Vibrationsfestigkeit und Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse geprüft wurde. Zu den wichtigsten Normen und Standards gehören UL 248 für Niederspannungssicherungen in Nordamerika, IEC 60127 für Miniatursicherungen in globalen Anwendungen und der Standard AEC-Q200 für Sicherungen, die in der Automobilindustrie in rauen Umgebungen eingesetzt werden. Durch Auswahl einer Sicherung mit den entsprechenden Zertifizierungen ist sichergestellt, dass sie branchenweit anerkannte Leistungskriterien erfüllt, behördliche Zulassungen für Endprodukte unterstützt und das Risiko von Ausfällen im Einsatz verringert. Für betriebskritische Anwendungen – wie EV/HEV-Systeme, industrielle Automatisierung oder medizinische Geräte – ist die Verwendung vollständig konformer Sicherungen unerlässlich, um die Sicherheit, Zuverlässigkeit und behördliche Zulassung der Systeme aufrechtzuerhalten.

Sicherungssysteme für Batterie-Energiespeicher

Mit den Sicherungen der Serien ABAT und GBAT führt Mersen Produkte für den Überstromschutz bei Batterie-Energiespeichern ein.

Sicherungstypen verstehen

Sicherungen sind wichtige Vorrichtungen für den Schaltungsschutz, die Schäden durch Überstromfehler in einer Vielzahl von elektronischen Systemen verhindern. Die verschiedenen Typen, wie EV/HEV-Sicherungen, Glas- und Keramiksicherungen, SMD-Sicherungen, Chip-Sicherungen und radial bedrahtete Sicherungen, sind so konzipiert, dass sie den besonderen elektrischen, thermischen und mechanischen Anforderungen der jeweiligen Anwendungsbereiche gerecht werden. Die Wahl des richtigen Sicherungstyps ist entscheidend, um die Sicherheit, Leistung und langfristige Zuverlässigkeit des Systems zu gewährleisten.

Die häufig in Hochstrom- und Hochleistungsanwendungen eingesetzten SMD-Sicherungen, auch als Brick Fuses bezeichnet, wurden speziell für einen robusten Überstromschutz in kompakten, thermisch effizienten Gehäusen entwickelt. Ihre solide, rechteckige Bauweise ermöglicht ein ausgezeichnetes Wärmemanagement und eine hohe mechanische Festigkeit, sodass sie anspruchsvollen Betriebsbelastungen wie Vibrationen, Temperaturwechsel und Fehlerenergie standhalten können. SMD-Sicherungen zeichnen sich durch hohes Ausschaltvermögen, minimalen elektrischen Widerstand und präzise Zeit-Strom-Charakteristiken aus, die für den Schutz von Leistungselektronik, industriellen Antrieben und Energiespeichersystemen von entscheidender Bedeutung sind. Ihre fortschrittliche Leistung ist unerlässlich, um die Zuverlässigkeit von Systemen in Umgebungen aufrechtzuerhalten, in denen Platzbedarf, Effizienz und Haltbarkeit kritische Designvorgaben darstellen.

Chip-Sicherungen – oder oberflächenmontierte Sicherungen – wurden entwickelt, um präzisen Überstromschutz in kompakten elektronischen Baugruppen mit begrenztem Platz zu bieten. Chip-Sicherungen sind für die automatisierte Massenfertigung konzipiert und lösen schnell bei Überlastbedingungen aus, während sie gleichzeitig eine ausgezeichnete thermische und elektrische Stabilität auf dicht bestückten Leiterplatten (PCB) bieten. Dank ihrer flachen Bauweise und ihrem standardisierten Gehäuse lassen sie sich leicht in moderne miniaturisierte Geräte wie Smartphones, Tablets, IoT-Geräte und Automobilelektronik integrieren. Chip-Sicherungen sind entscheidend für den Überstromschutz von empfindlichen Komponenten, ohne die Belastung oder Komplexität der Leiterplatte erheblich zu vergrößern, und gewährleisten so eine dauerhafte Zuverlässigkeit sowohl in betriebskritischen Anwendungen als auch in solchen für Verbraucher.

Die rasante Zunahme von Elektrofahrzeugen (EV) und Ladesystemen hat die Sicherungstechnologie vor besondere Herausforderungen gestellt. Für die höheren Spannungs- und Strompegel, die mit EV-Anwendungen einhergehen, werden Sicherungen mit außergewöhnlichem Ausschaltvermögen und präzisen Auslösekapazitäten benötigt. Um diesen besonderen Anforderungen gerecht zu werden, wurden Hochspannungs-EV-Sicherungen speziell für EV-Anwendungen entwickelt. Diese Sicherungen sind so konstruiert, dass sie eine schnelle Fehlerisolierung ermöglichen und ihre thermische Stabilität auch unter hohen Belastungen erhalten bleibt. Die fortschrittliche Funktionalität von EV-Sicherungen ist entscheidend, um die Betriebssicherheit und Fehlertoleranz von Elektromobilitätssystemen sicherzustellen.

AEC-Q200-qualifizierte Sicherungen in der Automobilumgebung

Um in Elektro-Fahrzeugen elektronische Komponenten, Geräte und Verkabelung und vor allem die Fahrzeuginsassen zu schützen, spielen Sicherungen eine enrscheidende Rolle. Umso wichtiger ist, dass diese Komponenten einen einheitlichen Standard erfüllen.

Glas- und Keramiksicherungen sind nach wie vor grundlegende Elemente im Schutz elektronischer Schaltkreise und verfügen jeweils über einzigartige Vorteile, die auf bestimmte Umgebungen zugeschnitten sind. Bei Glassicherungen ist der Sicherungsstatus deutlich sichtbar, was die Diagnose und Wartung vereinfacht. Sie sind jedoch auf ein niedrigeres Ausschaltvermögen beschränkt. Im Gegensatz dazu bieten Keramiksicherungen eine bessere Lichtbogenlöschung, ein höheres Ausschaltvermögen und eine bessere thermische Belastbarkeit, wodurch sie sich für anspruchsvollere Anwendungen eignen. Diese Sicherungen wurden konzipiert, um empfindliche Geräte vor Überströmen zu schützen und gleichzeitig die Integrität der Schaltung unter Fehlerbedingungen aufrechtzuerhalten. Keramikversionen werden dabei besonders in Anwendungen bevorzugt, die erhöhte Sicherheitsmargen und eine hohe Fehlerabschaltfähigkeit erfordern.

Radial bedrahtete Sicherungen bieten vielseitigen Schaltungsschutz für Anwendungen, die eine Durchsteckmontage und mechanische Beständigkeit erfordern. Sie verfügen über zwei Drähte, die von einem zentralen Sicherungskörper ausgehen und eine sichere Verankerung auf Leiterplatten sowie eine effektive Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen und mechanische Stöße ermöglichen. Radial bedrahtete Sicherungen sind sowohl in flinken als auch in verzögerten Ausführungen erhältlich, sodass Entwickler das optimale Auslösen für eine Vielzahl von Strom- und Signalanwendungen auswählen können. Dank ihrer Kombination aus einfacher Installation, stabiler thermischer Leistung und hohem Ausschaltvermögen eignen sie sich ideal für industrielle Steuerungen, Haushaltsgeräte, Beleuchtungssysteme und Automobil-Subsysteme.

Wie e-Fuses Systemausfälle vermeiden und Design vereinfachen

Steigende Komplexität in der industriellen Stromverteilung verlangt neue Schutzkonzepte. e-Fuses verbinden selektiven Schutz, Diagnosefähigkeit und einfache Integration – und sichern damit Verfügbarkeit, Effizienz und Flexibilität aktueller Automatisierungssysteme.

Zeit-Strom-Kennlinien richtig lesen

Zeit-Strom-Charakteristiken, die häufig in Datenblättern zu finden sind, veranschaulichen die Zeit, die eine Sicherung benötigt, um den Stromkreis unter verschiedenen Strombedingungen zu unterbrechen. Diese Diagramme helfen bei der Analyse der Leistung und Abstimmung der Sicherung auf die besonderen Anforderungen der jeweiligen Anwendung.

Die senkrechte Achse stellt die Zeit bis zum Auslösen dar (in der Regel in Sekunden, auf einer logarithmischen Skala), während die waagerechte Achse den angelegten Strom zeigt (ebenfalls logarithmisch, in Ampere). Anhand dieses Formats kann man schnell beurteilen, wie eine Sicherung bei verschiedenen Stromüberlastungen reagiert.

Beispielsweise kann eine flinke Sicherung mit einem Nennstrom von 5 A bei 20 A in weniger als 10 Millisekunden auslösen, bei 5,5 A jedoch unbegrenzt lange intakt bleiben. Im Gegensatz dazu kann eine verzögerte (träge) Sicherung mit demselben Nennstrom bei moderaten Überlastungen mehrere Sekunden oder sogar Minuten lang halten, bevor sie auslöst – ideal für Stromkreise mit Einschaltströmen wie bei Motoren oder Transformatoren.

Parametrische Suche

Die Auswahl der richtigen Sicherung kann eine komplexe Aufgabe sein, aber das fortschrittliche Parametrische Suchwerkzeug von Bel vereinfacht den Prozess, da es Entwicklern ermöglicht, die Optionen anhand kritischer Konstruktionskriterien zu filtern. Mit diesem Werkzeug können Entwickler die verfügbaren Sicherungsoptionen schnell anhand kritischer Parameter wie Nennspannung, Nennstrom, Ausschaltvermögen, Auslösezeit, Montageart, Konformitätsstandards und mehr filtern. Mit den umfangreichen parametrischen Suchfunktionen von Bel können Sie die besten Optionen für Ihre jeweilige Anwendung effizient eingrenzen, wertvolle Konstruktionszeit sparen und gleichzeitig für optimalen Schutz und hohe Zuverlässigkeit sorgen.

Sicherheit und Effizienz sicherstellen

Wenn Sie die richtige Sicherung wählen, schützt dies Ihre Geräte und Systeme, bietet Ihnen Sicherheit und verhindert kostspielige Schäden. Eine gut ausgewählte Sicherung ist eine wichtige Komponente, um die Sicherheit und Funktionalität elektrischer Anlagen aufrechtzuerhalten. Mit dem vorliegenden umfassenden Leitfaden können Sie fundierte Entscheidungen treffen und damit die Lebensdauer Ihrer Geräte verlängern.

Bereit, die perfekte Sicherung für Ihre Anwendung zu finden? Entdecken Sie das Parametrische Suchwerkzeug von Bel und filtern Sie ganz einfach nach Spannung, Stromstärke, Auslösezeit und mehr. (bs)

Dieser Beitrag basiert auf Unterlagen von Bel Fuse.