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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Die Frage mit der Sicherung :)


Autor: A. N. (netbandit)
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Hi,

so jetzt wirds aber peinlich. Nach meiner Ausbildung als
Informationstechniker bin ich mir jetzt aber gar nicht so sicher was
richtig ist :)

Also eine Schmelzsicherung 250V/2A sollte bei ca. 2A auslösen - logisch
gell?
Aber wenn die gleiche Sicherung bei 12V betrieben wird...?
ich habe im Internet dazu einige Projekte gefunden sie ihre 5V oder 12V
oder was auch immer mit normalen Sicherungen um die 500mA absichern.
500mA ist ja in unserem Bastelbereich völlig ok, aber ist das mit der
Sicherung auch wirklich korrekt?

Wird ein Draht bei einer Belastung von 2A und 250V = 500W genauso heißt
wie bei 2A und 12V = 24W? Oder springt die sicherung wirklich erst ab
500W (41A bei 12V).

Da ich für ein Projekt gerade eine Dokumentation anfertige möchte ich
die Sicherung schon wirklich 100%ig korrekt angeben und nicht lari fari
betreiben.

Also ich bin mal gespannt wie ihr das so seht...

Autor: mmerten (Gast)
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Schau mal bei www.wickmann.de da findest du dann auch entsprechende
Datenblätter.

Autor: Hubert.G (Gast)
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Welche Spannung liegt an der Sicherung bei 2A an? Sicher keine 220V. Wie
heiss der Sicherungsdraht wird ist ausschließlich das Produkt aus R * I.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Die Sicherung begrenzt den Strom, nicht die Spannung. Dazu hat die
Sicherung einen kleinen Widerstand, und wenn nun ein entsprechender
Strom über diesen kleinen Drahtwiderstand fließt, fällt natürlich eine
kleine Spannung ab und es wird etwas Leistung in Wärme umgesetzt.

  P  =  U * I  =  R  I  I  = R * I^2

Wenn nun diese Leistung zu groß wird, weil der Strom zu groß ist, dann
schmilzt der dünne Draht durch.

So funktioniert eine Sicherung. Sprich: Die Spannung spielt
(eigentlich) keine Rolle. (Sie wird jedoch interessant, wenn
Spannungskreis mit 1000 Volt oder mehr abgeschaltet werden sollen,
wegen Lichtbogen und so)

Autor: jmoney (Gast)
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Naja die Sicherung ist im Prinzip ein Ohmscher Widerstand, der bei einer
gewissen Belastung einfach durchbrennt.
Da leuchtet es natürlich auch ein, dass die Versorgungsspannung
nebensächlich ist. Schließlich hängt die Temperatur von der in Wärme
umgesetzten Leistung ab. Und die wiederrum setzt sich aus dem Quadrat
des Stroms mal dem (ohmschen) Widerstand zusammen. Wie du siehst ist es
der Sicherung völlig egal, wie groß die Spannungsquelle und der
Verbraucher hintendran ist, solange die Kombination aus beiden nicht
mehr als den angegebenen Strom für die angegebene Zeit zieht. Eine
230V-Sicherung kann man also auch für jede beliebige kleinere Spannung
benutzen, nicht aber für größere Spannungen, da hier die Gefahr von
Überschlägen besteht und der Sicherungsschutz nicht mehr gegeben wäre.

Autor: Hubert.G (Gast)
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Sollte natürlich heissen R *I²

Autor: A. N. (netbandit)
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Ahh ja hier:
http://www.wickmanngroup.com/download/fuseologydt.pdf

Bemessungspannung
=================

Die Bemessungsspannung der verschiedenen Sicherungstypen ist in Normen
festgelegt. Eine Sicherung kann mit jeder beliebigen Spannung unterhalb
der Bemessungsspannung betrieben werden. Diese Nenngrößen geben an, dass
eine Sicherung Fehlerströme in einem Stromkreis zuverlässig unterbrechen
wird, in dem die Betriebsspannung gleich oder geringer ist als die
Bemessungsspannung der Sicherung. Da Sicherungen lediglich auf
Stromänderungen im Stromkreis reagieren, spielen Bemessungsspannung und
verfügbare Leistung erst eine Rolle, wenn der Schmelzleiter tatsächlich
abgeschmolzen ist. Die Bauweise der Sicherung muss gewährleisten, dass
die Spannung in einem offenen Stromkreis keinen Lichtbogenüberschlag zu
offenen Sicherungsanschlüssen verursachen kann. Die IEC- Normen
schreiben vor, dass eine Fehlerspannung über 30sec. nach Unterbrechung
des Stromflusses angelegt sein muss, ohne dass ein Lichtbogenüberschlag
erfolgt, oder dass der Isolationswiderstand der abgeschmolzenen
Sicherung mindestens 0,1MOhm betragen muss. Deshalb muss die
Bemessungsspannung der Sicherung mindestens gleich oder größer sein als
die Betriebsspannung des Geräts.

Also ist eine 250V 2A Sicherung auch als 12V 2A Sicherung gut zu
gebrauchen :)

Danke dir mmerten.

Für die die später mal danach Suchen:
Dimensonierung Sicherung Strom

(Das dürften genug Keywords sein)

Autor: Marc Meise (bytewood) Benutzerseite
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Hallo André,
Wann eine Sicherung druchbrennt ist eine Frage des Stroms und nicht der
Spannung. Der Stom ist in direkter Abhängigkeit zur Temperatur. Um den
Strom in Beziehung zum Leiter zu setzen, spricht man von der
Stromdichte S. S=I(Strom)/A(Fläche des Leiters in m^2)
z.B. A=5mm^2; I=15A => S=3A/mm^2
Soviel zum 1. Teil!
Mit zunehmendem Strom wird bekanntermaßen der Leiter Heiss aufgrund des
Leitermaterials, wobei der Widerstand immer größer wird (vgl.
Glühlampe).
Bsp.: R(20°C)=150OHM, TkCU=0,004K^-1; Widerstand bei 80°C?
Formel:R(T)=R(20°C)*(1+Temperaturkoeff.*deltaT), d.h.
R(80°C)=150OHM*(1+0,004K(^-1)*(60K))=>186OHM
Bei 1500°C hast Du schon mal gut über 1kOHM.
Fazit: 1. Schmelzsicherungen lösen nicht gleich bei 2A aus, sondern
befördern im Einschaltmoment wesentlich mehr Stom. Sie müssen ja erst
mal heiss werden. Daher auch die 3 Typen: Träge, Flink und Superflink.
2. Geht der Stom nach dem Einschalten wieder zurück, sinkt auch die
Temperatur des Sicherungsfadens und damit auch sein Widerstand.
3. Je höher die Stomdichte, desto heisser der Leiter.
4. Wann der Sicherungsfaden durchbrennt, ist eine Frage der
Querschnittfläche und des verwendeten Materials.
Bsp.: Ein Glühlampenfaden brennt beim Einschalten durch; wegen der
Beziehung (Kalt=Hoher Stom und niedrige Spannung), und weil sich der
Glühfaden im Laufe der Zeit verbraucht, d.h. die Querschnittsfläche
sich verkleinert.
Hoffe, ich konnte Dir weiterhelfen!
Gruß
Marc

Autor: Hegy (Gast)
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Und vielleicht noch ein kleiner NAchschlag. Irgendwo habe ich mal
gelesen, dass der Nennstrom einer Sicherung dann erreicht ist, wenn 60
mV an/ueber der Sicherung abfallen. Bei der 2A Sicherung werden also am
Sicherungsdraht 120 mW "verbraten", durchbrennen innerhalb einer
Sekunde aber -je nach Typ- bei doppelten/dreifachen Strom.

Autor: Marc Meise (bytewood) Benutzerseite
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Sorry für das Doppelposting! Hab' mich verklickt!

Autor: A. N. (netbandit)
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@Marc

Ja ich hatte einfach einen Denkfehler. Logisch ist die Leistung für das
Durchbrennen wichtig. Jedoch nicht die Leistungsaufnahme der Schaltung
sondern der Leistungsabfall an der Sicherung. Die Sicherung besitzt ja
einen kleinen Widerstand.

Also wichtig ist die Spannung die über die Sicherung abfällt.
Wie oben schonmal erwähnt folgende Beispielrechnung:

Uf = Spannungsabfall der Sicherung
Ug = Gesamtspannung der Reihenschaltung als Rf und Rl
Ig = Gesamtwiderstand der Reihenschaltung als Rf und Rl
Rf = Widerstand der Sicherung
Rl = Widerstand der (Last-)Schaltung
Pf = Leistungsabfall über die Sicherung

nehmen wir an:
Ig = 2A
Rf = 0,01Ohm

Uf = Rf * Ig = 0,01Ohm * 2A = 0,02V

Pf = Uf * Ig = 0,02V * 2A = 0,04V

Also Ug oder Rl spielen überhaupt keine Rolle :)

Nochmal ein Danke an alle, die geholfen haben meine geistige Verwirrung
zu beseitigen ohne sich darüber lustig zu machen :)

Autor: A. N. (netbandit)
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Ähm meine Beispielrechnung ist natürlich nur eine statische Beobachtung
in der Umgebungstemperatur, Widerstandsschwankungen aufgrund von
Bauteilerwärmungen und weiteres keine Rolle spielt. Sie soll ja nur
zeigen, daß Ug und Rl gar keine Rolle spielen...

Autor: Marc Meise (bytewood) Benutzerseite
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@André
so ganz richtig ist das mit Rl nicht: Wenn Rl durch, dagen wir mal,
einen Kurzen ganz klein wird, dann wird Ug auch klein und der Stom in
der Schaltung ganz groß => die Sicherung soll das schwächste Glied in
der Kette sein, damit SIE durchbrennt und nicht die Leiterbahnen in
Deiner Schaltung. Der Spannungsabfall am Sicherungsfaden ist völlig
vernachlässigbar. Was das Teil an Strom durchschleifen muss allerdings
nicht. Ich denke, mit P=U*I und R=U/I kommen wir hier nicht allzu weit,
weil R direkt von der Temperatur abhängt, und die Temperatur von
Material und Stom. Die Leistung, die der Faden im Kurzschlussfall
verheizt (bis er durchbrennt) ist damit enorm groß, weil U gegen 0 geht
und I gegen unendlich (theorethisch). Nach R=U/I folgt, dass R auch
gegen 0 geht, tut's aber nicht. Wegen der großen Stromdichte S wird
die Temperatur sehr groß und damit auch R -> bis der Faden durchbrennt,
also I²*R.
Greetings
Marc

Autor: A. N. (netbandit)
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@Mark

darum geht es aber nicht :) Es geht ja nur darum ob Ug bei der
Dimensonierung einer Sicherung eine Rolle spielt oder nicht.
Meine Beispielrechnung beweist, daß Ug keine Rolle spielt. Bei dieser
Überlegung sind eventuelle Widerstandänderungen beim durchbrennen der
Sicherung völlig irrelevant.

Jedoch teile ich deine Auffassung, daß der Spannungsabfall keine Rolle
spielt, nicht. Denn: Der Spannungsabfall ist grundsätzlich für die
Funktion einer Sicherung verantwortlich. Würde keine Spannung an der
Sicherung abfallen, würde auch keine Leistung an der Sicherung in Wärme
umgesetzt, wodurch sich die Sicherung nicht erwärmen würde und somit
niemals schmelzen würde.

Im Kurzschlußfall geht Rl gegen 0 wodurch Uf nicht gegen 0 geht sondern
sprunghaft ansteigt, durch den plötzlich verringerten Rg der Schaltung
steigt auch gleichzeitig Ig sprunghaft an und womit Pf, was schließlich
zur zerstörung der Sicherung führt.

Mit steigender Tepmeratur des Sicherungsfadens nimmt zwar Rf zu, was
jedoch im Umkehrschluß dazu führt, daß Uf zumindest gleich bleibt (bei
theoretischen Rl = 0Ohm ) oder weiter ansteigt (bei realen Rl > 0 Ohm).
Jedoch führt dies zu einer absenkung von Ig diese Absenkung reicht
allerdings nicht aus um Pf unterhalb von Pf-tot zu halten.

Autor: Marc Meise (bytewood) Benutzerseite
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Hi André,
Jep, Du hast Recht, und ich mich falsch ausgedrückt! Ich meinte, dass
der Spannungsabfall im normalen Betrieb unwesentlich ist, es sei denn,
es passiert ein Unglück in der Schaltung ;-)

Gruß
Marc

Autor: A. N. (netbandit)
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Ja das stimmt natürlich :)
Wäre ja auch schlimm, wenn die Sicherung in einer Schaltung einen
relevanten Spannungsteiler aufbaut ;)

Autor: Conlost (Gast)
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Hallo,

der Vollständigkeit halber möchte ich aber erwähnen,
dass der Spannungsfall (Spannungsabfall) über der Sicherung
bei niedrigen Bemessungsströmen (50mA und darunter),
bei niedrigen Betriebsspannungen zum Problem werden kann,
weil es vorkommen kann ,dass die Sicherung dann nicht mehr
anspricht.

Es grüsst,
Conlost

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