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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Warum fliegt keine Sicherung raus, wenn man an den Stromkreis eine Glühbirne anschließt?


Autor: Verständnisfrage (Gast)
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Ja, das ist wahrscheinlich eine ganz doofe Frage, aber ich möchte die 
Zusammenhänge besser verstehen.

Eine Glühbirne ist ja einfach ausgedrückt nichts anderes als ein 
gewendelter Draht, der, wenn man ihn in einen Stromkreis einbaut, 
praktisch ein Kurzschluss darstellt.

Die Sicherung fliegt, so meine Vermutung natürlich nicht, weil der Draht 
aufgrund seiner Länge einen gewissen Widerstand darstellt und wenn ich 
das richtig verstanden habe, dann ist der Widerstand so groß, dass sich 
das Bimetall in der Sicherung nicht stark genug erwärmen kann, dass es 
die Sicherung auslöst.

Kann man das so sagen?
Ist das so richtig?


Wenn ja, dann wäre meine nächste Frage dann die, wie heiß der Draht 
werden muss, bzw. wie stark der Strom sein darf, damit die Sicherung 
nicht fliegt.

Hier würde ich jetzt mal sagen, dass die Sicherung ja mit einer 
definierten Amperezahl definiert ist, mit der der Stromkreis abgesichert 
ist.
Sagen wir mal, die Sicherung hat eine Absicherung von 16 A.

Wenn ich das nun richtig verstanden habe, dann bedeutet dies, dass die 
Sicherung solange nicht fliegt, solange ich unterhalb dieser 16 A 
bleibe.

Wenn dass richtig ist, dann wäre die nächste Überlegung wie sich das mit 
den Verbrauchern und ihrem Strombedarf verhält.

Wenn ich das richtig verstanden habe, dann nimmt sich jeder Verbraucher 
so viel Strom wie er kann, allerdings führt der Widerstandswert im 
Verbraucher nach dem ohmschen Gesetz R=U/I dazu, dass der Strom durch 
den Widerstand und die gegebene Spannung begrenzt wird.

Will man also sicherstellen, dass die Sicherung mit 16 A Absicherung 
nicht fliegt, dann muss der Verbraucher einen Widerstand von
R=230/16 = 14,375 Ohm haben.
(Spannungsschwankungen im Netz mal nicht berücksichtigt.)

D.h. also, die Glühbirne muss mindestens einen Widerstand von 14,375 Ohm 
haben. Ist der Draht zu kurz und somit der Widerstand zu gering, dann 
fliegt die Sicherung.

Ist das so richtig oder habe ich da irgendetwas übersehen?


Zum Schluss noch eine letzte Frage.
Hat die Drahtdicke in der Glühbirne eine Auswirkung auf dessen 
Widerstand?
Das er möglichst dünn sein muss oder zumindest dünner als so ein 
normales 230 V Stromkabel, liegt sicherlich daran, damit er sich so 
stark erhitzen kann, dass er leuchtet.

Autor: Mike B. (Firma: Buchhaltung+Controlling) (mike_b97) Benutzerseite
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bei einer Glühbirne von 40W Leistung fließt, mal ganz einfach mit 
Gleichspannung gerechnet,
ein Strom von
P=U*I
I=P/U=40W/230V=0,174 A
Dementsprechend hat der Draht beim Leuchten einen Widerstandswert von
R = U/I = 230V/0,174A = 1.322,5 Ohm

Die Glühwendel besteht nicht aus Stahl, Kupfer oder Alu wie ein normales 
Kabel sondern aus Wolfram. Dieses Metall hat eine deutlich niedrigere 
elektrische Leitfähigkeit. siehe Wiki zu Wolfram

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Autor: Thomas H. (thoern)
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Beachtet auch, dass eine Glühbirne ein Kaltleiter ist. D.h. im 
Einschaltmoment ist der Widerstand niedrig, und damit der Strom relativ 
hoch. Durch die Erwärmung erhöht sich der Widerstand sehr schnell und 
damit nimmt der Strom rasch ab.

Autor: Klaus R. (klara)
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Verständnisfrage schrieb:
> Ja, das ist wahrscheinlich eine ganz doofe Frage, aber ich möchte
> die
> Zusammenhänge besser verstehen.
>
> Eine Glühbirne ist ja einfach ausgedrückt nichts anderes als ein
> gewendelter Draht, der, wenn man ihn in einen Stromkreis einbaut,
> praktisch ein Kurzschluss darstellt.

Nö, die Glühbirne hat einen Widerstand.

>
> Die Sicherung fliegt, so meine Vermutung natürlich nicht, weil der Draht
> aufgrund seiner Länge einen gewissen Widerstand darstellt und wenn ich
> das richtig verstanden habe, dann ist der Widerstand so groß, dass sich
> das Bimetall in der Sicherung nicht stark genug erwärmen kann, dass es
> die Sicherung auslöst.

Meist ist es kein Bimetall. Das wäre ziemlich langsam.

>
> Kann man das so sagen?
> Ist das so richtig?
>
> Wenn ja, dann wäre meine nächste Frage dann die, wie heiß der Draht
> werden muss, bzw. wie stark der Strom sein darf, damit die Sicherung
> nicht fliegt.

Ganz weisser Draht hat ca. 3300°C. Google mal nach Farbtemperaturen.
Durch die Wärme erhöht sich der Widerstand des Drahtes.
>

> Sagen wir mal, die Sicherung hat eine Absicherung von 16 A.
>
> Wenn ich das nun richtig verstanden habe, dann bedeutet dies, dass die
> Sicherung solange nicht fliegt, solange ich unterhalb dieser 16 A
> bleibe.
>
Das ist der Sinn einer Sicherung.

> Wenn ich das richtig verstanden habe, dann nimmt sich jeder Verbraucher
> so viel Strom wie er kann, allerdings führt der Widerstandswert im
> Verbraucher nach dem ohmschen Gesetz R=U/I dazu, dass der Strom durch
> den Widerstand und die gegebene Spannung begrenzt wird.

Ja das sagt schon die Formel aus.
>
> Will man also sicherstellen, dass die Sicherung mit 16 A Absicherung
> nicht fliegt, dann muss der Verbraucher einen Widerstand von
> R=230/16 = 14,375 Ohm haben.
> (Spannungsschwankungen im Netz mal nicht berücksichtigt.)

Das gilt für Dauerstrom.

>
> D.h. also, die Glühbirne muss mindestens einen Widerstand von 14,375 Ohm
> haben. Ist der Draht zu kurz und somit der Widerstand zu gering, dann
> fliegt die Sicherung.
>
Binsenweisheit.

> Zum Schluss noch eine letzte Frage.
> Hat die Drahtdicke in der Glühbirne eine Auswirkung auf dessen
> Widerstand?

Na klar, zumindest bei gleicher Länge.

> Das er möglichst dünn sein muss oder zumindest dünner als so ein
> normales 230 V Stromkabel, liegt sicherlich daran, damit er sich so
> stark erhitzen kann, dass er leuchtet.

Oder er wird wie im Föhn gekühlt und leuchtet dann weniger stark.

mfg klaus

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Autor: Alf (Gast)
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Thomas H. schrieb:
> Beachtet auch, dass eine Glühbirne ein Kaltleiter ist. D.h. im
> Einschaltmoment ist der Widerstand niedrig, und damit der Strom relativ
> hoch. Durch die Erwärmung erhöht sich der Widerstand sehr schnell und
> damit nimmt der Strom rasch ab.

Ist das nicht bei allen Metallen so? Außer bei speziellen Legierungen 
wie Konstantan?

Autor: HildeK (Gast)
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Dein Annahmen waren soweit korrekt. Die theoretische Glühlampe, die du 
da angenommen hast, hat aber schon rund 3kW :-).
Verständnisfrage schrieb:
> Hat die Drahtdicke in der Glühbirne eine Auswirkung auf dessen
> Widerstand?

Ja, und auch das Material und die Drahtlänge der Wendel.

Autor: Werner F. (Gast)
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Hallo,

Glühbirnen mit Wolframdraht sind Kaltleier. Ist der Draht kalt, hat er 
einen kleinen Widerstand. Wenn er warm wird, erhöht sich der Widerstand.

Kleiner Widerstand = hoher Strom, großer Widerstand = kleiner Strom.

Im ungünstigen Fall löst die Sicherung manchmal dann aus, wenn gerade 
beim Einschalten die höchste Wechelspannung anliegt.

MfG. Zeinerling

Autor: Sebastian S. (amateur)
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Die Suche bei Google->Wikipedia Nach "Widerstand Glühlampe" ergab 
(Zitat):

"Aufgrund der positiven Temperatur-Widerstands-Charakteristik 
(Kaltleiter) fließt beim Einschalten einer Metalldraht-Glühlampe ein 
sehr hoher Einschaltstrom (das Fünf- bis Fünfzehnfache des Nennstromes), 
der die Glühwendel schnell auf die Betriebstemperatur aufheizt."

Schon in der Bibel steht: Suchet, so werdet ihr finden.

Aber natürlich funktioniert der Mikrocontrollersuchservice praktisch 
immer.

Autor: A. K. (prx)
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Verständnisfrage schrieb:
> Wenn ich das nun richtig verstanden habe, dann bedeutet dies, dass die
> Sicherung solange nicht fliegt, solange ich unterhalb dieser 16 A
> bleibe.

Für das Auslösen einer elektromechanischen Sicherung oder einer 
Schmelzsicherung ist der Strom nicht das einzige Kriterium. Die Zeit 
spielt ebenso eine Rolle. Je kürzer die Zeit desto höher der mögliche 
Strom ohne dass sie auslöst.

Da der Widerstand eines Glühdrahts recht stark mit der Temperatur 
steigt, wird beim Einschalten der Birne auch erheblich mehr Strom 
fliessen als die Leistungsdaten hergeben. Umgekehrt ausgedrückt: Der 
messbare Kaltwiderstand des Glühdrahts hat mit der Nennleistung der 
Birne nichts zu tun.

: Bearbeitet durch User
Autor: Verständnisfrage (Gast)
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A. K. schrieb:
> Verständnisfrage schrieb:
>> Wenn ich das nun richtig verstanden habe, dann bedeutet dies, dass die
>> Sicherung solange nicht fliegt, solange ich unterhalb dieser 16 A
>> bleibe.
>
> Für das Auslösen einer elektromechanischen Sicherung oder einer
> Schmelzsicherung ist der Strom nicht das einzige Kriterium. Die Zeit
> spielt ebenso eine Rolle. Je kürzer die Zeit desto höher der mögliche
> Strom ohne dass sie auslöst.
>
> Da der Widerstand eines Glühdrahts recht stark mit der Temperatur
> steigt, wird beim Einschalten der Birne auch erheblich mehr Strom
> fliessen als die Leistungsdaten hergeben. Umgekehrt ausgedrückt: Der
> messbare Kaltwiderstand des Glühdrahts hat mit der Nennleistung der
> Birne nichts zu tun.

Das ist die bis jetzt beste Erklärung.

D.h. der Widerstand ist im kalten Zustand gering.
Beim Einschalten fließt ein super Starker Strom, weit über 16 A bei der 
gedachten 3 kW Glühlampe :).
Nun erwärmt sich die Glühlampe sehr schnell und der Widerstand steigt, 
so dass der Strom unter 16 A fällt.
Ebenso erwärmt sich nach dem Einschalten der Bimetalldraht, kann aber 
nicht schnell genug warm werden um die Sicherung auslösen, also bleibt 
die Sicherung drin und die Lampe leuchtet?

So richtig?

Autor: Verständnisfrage (Gast)
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Verständnisfrage schrieb:
> bei der
> gedachten 3 kW Glühlampe :).

Korrektur 3,680 kW.

Autor: Heinz V. (heinz_v)
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Klaus R. schrieb:
> Meist ist es kein Bimetall. Das wäre ziemlich langsam.

Da guckst Du: https://de.wikipedia.org/wiki/Leitungsschutzschalter

Autor: A. K. (prx)
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Verständnisfrage schrieb:
> So richtig?

Im Prinzip ja. Wobei elektromechanische Haushaltssicherungen mehrere 
technisch verschiedene Auslöser haben, nicht nur per Bimetall, weshalb 
man diese Auslöser getrennt betrachten muss.

: Bearbeitet durch User
Autor: Homo Habilis (Gast)
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Verständnisfrage schrieb:
> D.h. der Widerstand ist im kalten Zustand gering.
> Beim Einschalten fließt ein super Starker Strom, weit über 16 A bei der
> gedachten 3 kW Glühlampe :).
> Nun erwärmt sich die Glühlampe sehr schnell und der Widerstand steigt,
> so dass der Strom unter 16 A fällt.
> Ebenso erwärmt sich nach dem Einschalten der Bimetalldraht, kann aber
> nicht schnell genug warm werden um die Sicherung auslösen, also bleibt
> die Sicherung drin und die Lampe leuchtet?

Das stimmt nur "so ungefähr". (Wie meine Vorredner schon bemerkten.) 
Wenn Du Schriften zu "Leitungsschutzschalter" auch wirklich durchliest

- deren Aufbau (eine Kombination aus schnellerem Magnet-Auslöser für 
Kurzschlüsse, mit einem Bimetall-Auslöser für längere Überlastungen), 
verschiedene Typen haben unterschiedliche Auslösecharakteristik, etc. -

dann wird klar, daß beim im deutschen Haushalt für gewöhnlich verbauten 
Typ "B" [ und dieser für 16A ] der Einschaltstrom (ca. I (nenn) x 10) 
einer Glühbirne mit 3,68kW Nennleistung zur Auslösung führen würde.

Es geht nur, weil real mehrere verschiedene Lasten dran hängen, die - 
sogar, wenn angenommen alle einen prozentual vergleichbar hohen oder 
höheren Einschaltstrom ziehen - meist zu (völlig) unterschiedlichen 
Zeiten, und nicht synchronisiert, eingeschaltet werden.

Autor: Axel R. (Gast)
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immer die gleiche Kaltleier mit der Amperezahl.
Eure Sorgen möcht ich einen Tag lang haben... (und die Zeit,mich 
ausjiebich damit zu beschäftichen) Viel Spaß noch ;)

StromTuner

Autor: Jupp (Gast)
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@OP:

Google "auslösekennlinie b16" und versuche zu verstehen.

Autor: Joachim B. (jar)
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weil die Glühbirne schneller leuchtet als die Sicherung.

Autor: Thomas (Gast)
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dämliche Antwoten Teilweise hier...einer hat eine Frage dann beantwortet 
die gefälligst und verweist nicht auf google...oder haltet einfach die 
Füße still! selten sowas dämliches gelesen..für manche besteht die Welt 
scheinbar nur noch aus Google!!
Da kann man wohl nur bestätigen..eine verlorene Generation :-(

"weil die Glühbirne schneller leuchtet als die Sicherung."

Ist doch recht einfach erklärt...
Anstelle eines Sicherungsautomaten kannst Du die ja auchzwei 
Streifensicherungen vorstellen..
Eine mit sehr träger Kennlinie und eine Flinke version..Die Flinke 
Version ist dir Glühlampe...

Beides in Reihe geklemmt, wird dazu führen das die Flinke kurz aufblitzt 
und kaputt geht, wärend die Träge heile bleibt..
Würdest Du nun die flinke Sicherung in ein Vakum packen, würde sie nicht 
nur kurz aufblitzen sondenr sogar einige zeit leuchten..und tadaaaa 
schon sollte das Prinzip der flinken Lampe gegenüber der Trägen 
Sicherung kalr werden..
HAst Du aber eine sehr flinke Sicherung, so kann diese in der Tat VOR 
der LAmpe aktiviert werden..was in der Realität oft genug vorkommt wie 
bei hochleistungsschaltnetzteilen aus China auch..
Dort werden die Elkos hart über den Gleichrichter angeklemmt..nicht 
selten sind die Elkos nicht schnell genug geladen bis die Sicherung 
bereits ausgelöst hat

Autor: Klaus R. (klara)
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Heinz V. schrieb:
> Klaus R. schrieb:
>> Meist ist es kein Bimetall. Das wäre ziemlich langsam.
>
> Da guckst Du: https://de.wikipedia.org/wiki/Leitungsschutzschalter

Zitat:
Tritt in einer Anlage ein Kurzschluss auf, erfolgt die Abschaltung 
innerhalb weniger Millisekunden durch einen vom Strom durchflossenen 
Elektromagneten.

mfg klaus

Autor: Heinz V. (heinz_v)
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Dann zitiere doch komplett:

Auslösung bei Überlast
    Wenn der vorgegebene Nennwert des durch den Leitungsschutzschalter 
fließenden Stromes längere Zeit erheblich überschritten wird, erfolgt 
die Abschaltung. Die Zeit bis zur Auslösung hängt von der Stärke des 
Überstroms ab; bei hohem Überstrom ist sie kürzer als bei geringer 
Überschreitung des Nennstromes. Zur Auslösung wird ein Bimetall 
verwendet, das sich bei Erwärmung durch den durchfließenden Strom 
verbiegt und den Abschaltmechanismus auslöst (thermische Auslösung).
Elektromagnetische Auslösung bei Kurzschluss
    Tritt in einer Anlage ein Kurzschluss auf, erfolgt die Abschaltung 
innerhalb weniger Millisekunden durch einen vom Strom durchflossenen 
Elektromagneten.

Autor: Homo Habilis (Gast)
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Thomas schrieb:
> schon sollte das Prinzip der flinken Lampe gegenüber der Trägen
> Sicherung kalr werden..

Na klar. Und weil 1. für jede einzelne Birne exakt solche Automaten 
verbaut sind, die - perfekt auf die Glühbirne abgestimmt - deren 
10fachen Kaltleitstrom aushalten, und bei mehr auslösen würden, haben 
alle bis auf Dich bisher Quatsch geschrieben, und 2. waren wir für Deine 
hochwissenschaftliche und äußerst zutreffende Antwort einfach zu faul. 
Noch dazu sind 3. ein gerüttelt Maß von uns finanziell, fetischistisch 
oder sonstwie mit Google im Bett. Hast ja so recht.

Autor: Bastler (Gast)
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Hallo

alles schon irgendwie beantwortet aber mal kurz zusammengefasst:

Die üblichen Sicherungsautomaten und erst recht die manchmal noch 
verbauten Schraubsicherungen (z.B. Diazed) sind träge.
Es muss sich erst mal etwas erwärmen bevor der Automat bzw. die 
Sicherung auslöst.
16A (10A selten auch 6A) Strom bewirken erst nach einer recht langen 
Zeiteinwirkung das die Sicherung auslöst:
siehe z.B. 
http://www.schupa.de/html/pdf/schupa-technik/Technischer_Anhang_Leitungsschutzschalter_Lasttrennschalter.pdf
Die bei den Sicherungsautomaten zusätzlich vorhandene "sofortige" 
magnetische  Auslösung beträgt selbst bei der empfindlichsten (im 
Haushalt "nie" angewendeten Sorte) 2*I Nenn also bei 16A schon 32A - 
üblich ist bei der Hausverdrahtung aber wohl Typ C (?) mit I>5*I.

Man beachte auch mal ganz genau die Bezeichnung: Leitungsschutzschalter 
(nicht Leistungsschutzschalter...) - diese sollen die Leitungen 
(Verkabelung) schützen - und eine z.B. 1,5mm² Leitung bleibt nicht bei 
16A eiskalt und brennt bei 17A direkt durch oder wird direkt gefährlich 
heiß (thermische Masse).

Glühlampen zur Beleuchtung gehören zum Glück zur aussterbenden Rasse :-) 
aber das "Problem" mit den Einschaltstromstoß hat trotzdem in den 
letzten 20 Jahren zugenommen:
Schaltnetzteile richten erst mal die Netzwechselspannung gleich und 
glätten diese Spannung und speichern somit eine gewisse (recht 
beachtliche) Energiemenge in "großen" Kondensatoren - diese 
Kondensatoren kommen im ungeladenen zustand einen  Kurzschluss schon 
recht nah.
Leistungsstarke (z.B Computer) Schaltnetzteile die "billig" konstruiert 
wurden können schon mal dafür sorgen das der Leitungsschutzschalter 
auslöst.

mfg

Bastler

Autor: A. K. (prx)
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Bastler schrieb:
> Schaltnetzteile richten erst mal die Netzwechselspannung gleich und
> glätten diese Spannung und speichern somit eine gewisse (recht
> beachtliche) Energiemenge in "großen" Kondensatoren

Wobei bei den üblichen PC-SNTs mit aktiver PFC der Einschaltvorgang 
mehrstufig erfolgt. Mit Herstellung der Verbindung zum Stromnetz wird 
zunächst der Zwischenkreis-Kondensator fast lastfrei (nur 
Standby-Versorgung aktiv) auf die gleichgerichtete Spannung aufgeladen. 
Erst später wird die PFC eingeschaltet, hebt die Zwischenkreisspannung 
auf Betriebsniveau an und der Rest vom Netzteil wird aktiv.

Autor: Elektrofan (Gast)
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@Bastler (Gast):
> Die bei den Sicherungsautomaten zusätzlich vorhandene "sofortige"
> magnetische  Auslösung beträgt selbst bei der empfindlichsten (im
> Haushalt "nie" angewendeten Sorte) 2*I Nenn also bei 16A schon 32A -
> üblich ist bei der Hausverdrahtung aber wohl Typ C (?) mit I>5*I.

Schon länger sind B16-Automaten üblich.
Deren "Sofort"abschaltung erfolgt bei höchstens 80 A (=5*In).
(Kurzzeitig halten sie wenigstens 48 A aus, sonst würden sie viel öfter 
fliegen ...)

http://www.elektrikforen.de/attachments/grundlagen-der-elektroinstallation/702d1205524459-ls-schalter-b16-und-l-16-unterschied-kennlinien.jpg

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