Guten Abend,
ich habe eine Verständnisfrage.
Sicherungen sind da, um Schäden elektrischer Komponenten zu vermeiden. Schäden können z.B. durch Leitungen und Bauteile, die aufgrund Überlastung überhitzen oder Feuer fangen.
Diese Aussage dürfte ja stimmen, richtig?
So: Nehmen wir an, ich hab eine Schaltung bestehend aus einem Schaltnetzteil, welches wiederum andere Komponenten wie Mikrocontrollerboards, Magnetschalter, Relais oder ganze Geräte versorgt.
Um die Schaltung sicher zu machen, kann ich Sicherungen verwenden.
Sicherungen dimensionieren sich nach den abzusichernden Komponenten, d.h. nach dem, was die Komponenten wie Leitungen oder Bauteile aushalten.
Was ich nicht verstehe ist, dass ich ja gar nicht alle Leitungen und Bauteile im Blick haben kann. Okay, ich weiß, welche Zuleitung ich zu den Komponenten wie Boards, Relais usw. verwendet habe aber ich kann ja gar nicht wissen, was in diesen Komponenten so drinsteckt. Wie kann ich dann meine Sicherung auslegen? Es kann ja sein, dass dort viel dünnere Leitungen bzw. Leiterbahnen sind, die dadurch schon vorher durchbrennen und möglicherweise Schaden anrichten.
Wie ist die Vorgehensweise? Ist für jede einzelne Komponente eine eigene Sicherung notwendig? Sichere ich die gesamte Schaltung mit einer einzigen Sicherung ab?
Ich hab hier auch schon gelesen, dass manche keine Sicherung einbauen würden. Worauf beruft sich das? Wird hier angenommen, dass ein Restrisiko bleibt, welches überschaubar ist?
Hat jemand eine Idee?
Nö Sicherungen sind keineswegs dazu da Elektronik zu schützen. Die ist um mehrere Zehnerpotenzen schneller im Halbleiterhimmel als jede Sicherung. Eine Sicherung soll lediglich die Auswirkungen des defektes begrenzen. Eine dünne durchgebrannte Leiterbahn hat prima funktioniert. Der Stromfluß liegt ohne weitere Folgen bei 0 Ampere. Die Sicherung ist der Automatische Not aus der wild gewordenen Schaltung. Wenn sie einen Brand verhindert hat,
bekommt sie die volle Punktzahl. Der Rest ist glückssache und eher nicht relevant.
Deshal hilft es nur noch sehr selten bei einem defekten Gerät die Sicherung zu tauschen. Macht man das trozdem so lanfe bis die wesentlich kräftigere hält, kann man in seltenen Fällen sehen, wo nun der magische Dampf entweicht und mit viel Erfahrung versuchen Rückschlüsse zu ziehen, warum die Schaltung oder Teile davon in die ewigen Jagdgründe wollen.
Sicherungen sind da, um Schäden elektrischer Komponenten zu vermeiden.
Schäden können z.B. durch Leitungen und Bauteile, die aufgrund
Überlastung überhitzen oder Feuer fangen.
Diese Aussage dürfte ja stimmen, richtig?
Sicherungen sind für gewöhnlich dazu da, um Folgeschäden zu vermeiden. Damit die Sicherung auslöst, muss bereits ein Fehler oder zumindest ein ungewollter Betriebszustand vorliegen, und diesen zu verhindern, ist nicht die Aufgabe der Sicherung. Aus diesem Grund ist es nicht zwingend notwendig, den exakten Aufbau jeder einzelnen abzusichernden Komponente zu kennen.
Du meinst z.B. im Schaltnetzteil?
Aber würde das genügen? Würde diese auf Kurzschlüsse in Komponenten reagieren, die viel kleinere Leiter haben?
Was ich damit fragen will: kann in dem Fall überhaupt ein so großer Kurzschlusstrom entstehen und die Sicherung auslösen bevor die Komponente abraucht?
Damit die Sicherung auslöst, muss bereits ein Fehler oder zumindest ein
ungewollter Betriebszustand vorliegen, und diesen zu verhindern, ist
nicht die Aufgabe der Sicherung.
Schäden können z.B. durch Leitungen und Bauteile, die aufgrund
Überlastung überhitzen oder Feuer fangen
Richtig.
Die Sicherung schützt nicht davor, dass ein Bauteil und damit das Getät kaputt geht, aber sie soll davor schützen, dass dann was Schlimmes passiert, ein Brand dein Haus abfackelt.
Sicherungen sind also erst dann nötig, wenn die zugelieferte elektrische Energie ausreicht, um einen Brand zu entfachen.
Dein 9V Blockbatteriegerät hat keine Sicherung.
Ein Gerät an 230V~ schon.
Ein Laptop-Akku auch, obwohl er nur 19V hat, aber er bringt viel Strom.
Die genaue Grenze, ab wann eine Sicherung notwendig ist, kenne ich nicht, vermutlich auch EU vs. US verschieden.
Etwas anders sieht es aus bei der (Fein)Sicherung im Dimmer bzw. Funksteckdose: Wenn NACH dem Teil ein Kurzschluss auftritt, dann löst der 16A Automat als Leitungsschutz aus. Aber der erlaubt kurz (bis er auslöst) deutlich mehr Strom als die Elektronik (TRIAC oder Relaiskontakt) im Gerät aushält. Das Gerät wäre also kaputt, wenn nicht es selbst, sondern etwas dran angeschlossenes kaputt geht. Hier baut der Hersteller nun eine viel flinkere und geringer dimensionierte Feinsicherung ein, damit Dimmer/Funksteckdose nicht mit kaputt gehen, wenn das daran angeschlossene kaputt ging. Hier ist die Sicherung Geräteschutz.
Was ich damit fragen will: kann in dem Fall überhaupt ein so großer
Kurzschlusstrom entstehen und die Sicherung auslösen bevor die
Komponente abraucht?
Kommt drauf an. Wir machen hier EX-Schutz. Da werden die Bauteile so dimensioniert, dass eins ausfallen kann, ohne dass es zu einer Überhitzung kommt. Es darf sich selber nicht auslöten und auch keine anderen beschädigen.
Das Netzteil ist so ausgelegt, dass es die defekte Schaltung versorgen kann. Ein Bereich, der dauerhaft keine Hitze verträgt, ist so zu bauen, dass er sich abschaltet. Das kann z.B. eine lokale Sicherung sein, die dadurch ausgelöst wird, dass bei einem Stromanstieg, oder Spannungsanstieg, aber auch einem Spannungsverlust durch Kurschluss, eine OP-Schaltung das erkennt und den Strom erhöht. D.h die Schutzschaltung erkennt den Fehler und lässt die Sicherung druchbrennen.
Normalerweise reicht die 2/3 Auslegung, d.h. alles was auf 315V laufen kann, wird auf 450 ausgelegt. Auch Leiterbahnabstände und so. Da gibt es genaue Vorschriften für die Abstände in Lagen und gegen Luft, um Lichtbögen zu verhindern. PCBs werden auch lackiert, gegen Kriechströme.
Wenn dann wirklich was kaputt geht, dann geht der Strom meistens runter und es passiert nichts. Geht er hoch, aber wenig, ist es egal. Geht es viel hoch, sieht es das Netzteil und löst Alarm aus und die Strombegrenzung sorgt fürs Limit, bis einer kommt und das Teil aus dem Schaltschrank zieht.
Sicherungen sind also erst dann nötig, wenn die zugelieferte elektrische
Energie ausreicht, um einen Brand zu entfachen.
Gibt es hier eine Norm zur Höhe der Energie? Habe noch keine dazu
gefunden
UL war mal "Wenn P < 15W" -> die Leistung ist zu gering um irgendetwas so stark zu erhitzen, dass es zu brennen anfangen könnte.
IEC/EN hatte früher immer nur Grenzen für max. Temperaturerhöhung im Fehlerfall definiert. Keine 15W Klausel. Man musste also alles, auch in Bereichen mit kleinerer Leistung, nachmessen bzw. bewerten. In den neueren IECs (?), sicher aber in der EN 62368-1 steht nun auch was von Leistungsklasse < 15W (PS1) -> kann nichts anzünden. Außer ev. in EX Umgebung oder wenn brennbare Stoffe in der Nähe sind oder .... Diese EN darf man getrost auswendig lernen :-). Die muss man einhalten, wenn man ein Gerät der "Audio/Video, Informations- oder Kommunikationstechnik" in Verkehr bringt.
EN 62368-1 steht nun auch was von Leistungsklasse < 15W (PS1) -> kann
nichts anzünden.
Interessant.
Okay, also nochmal zusammengefasst, weil diese Frage geht mir schon länger durch den Kopf
Wenn ich ein Hobbyprojekt entwickle (bestehend aus mehreren wie oben angesprochenener Komponenten), dann kann ich wie folgt vorgehen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei, dass nichts vor sich hinkokeln kann.
bei Versorgung durch Netzteil: ich verwende nirgends eine zusätzliche Sicherung, wenn ich die Verbindungsleitungen zu den einzelnen Komponenten nach der Sicherung des Netzteils dimensioniere. Falls was in einer Komponente kaputt geht, fliegt entweder die Sicherung der Komponente (wenn es diese gibt) oder der Strom wird durch den Defekt unterbrochen. Die Sicherung im Netzteil ist in erster Linie nur für die Verbindungsleitungen gedacht und KANN (muss aber nicht) auch fliegen
bei Versorgung durch Batterien: ich verwende gar keine Sicherung und dimensioniere die Verbindungsleitungen nach dem maximalen Strom der Batterien
Klar, es gibts wahrscheinlich immer ein Restrisiko, dass mal ein Stromkreis nicht unterbrochen wird und anfängt zu kokeln aber 100% Sicherheit ist denk ich nie gegeben
Das sind meine Gedankengänge zu dem Thema.
Verbessert mich bitte, wenn ich wo falsch liege.
Wie Du in dem Artikel gelesen hast, bewirkt eine TVS-Diode bei Überspannung einen Kurzschluss, den man mit einer Sicherung irgendwo abfangen muss. Ich kann mir gut vorstellen dass es Schaltungen gibt, die sich hierbei auf das Netzteil verlassen. Eine solche Schaltung würde ich nicht ohne Sicherung mit einer Batterie betreiben.
bewirkt eine TVS-Diode bei Überspannung einen Kurzschluss, den man mit
einer Sicherung irgendwo abfangen muss
Ah verstehe.
Aber woher weiß ich sowas als - sagen wir mal - Bastler? Also woher weiß ich, dass mein verwendetes Gerät diese Technik verwendet? Weil dann muss ich ja im Endeffekt eine Sicherung bzw. ein Netzteil nach diesem Kurzschlussstrom auslegen
Wenn Du ein paar Fotos teilen könntest, kann man bestimmt mehr dazu
sagen.
Es gibt kein konkretes Projekt. Die Frage kommt aus Hobbybasteleien und für den Fall, dass ich z.B. mal was betreibe, was auch unbeaufsichtigt läuft.
Mir geht's nur um eine "Richtlinie" wie ich an eine Absicherungsgeschichte rangeh.
Weil manche sagen "nehm keine Sicherung", "lege die Sicherung nach dem Leiterquerschnitt zu den Komponenten aus", "dimensioniere die Sicherung nach der Gesamtstromaufnahme", "verwende bei Batterien gar keine Sicherung". Ich werde daraus nicht ganz schlau, wie es richtig ist
Wenn Du von Knopfzellen redest benötigst Du natürlich keine Sicherung. Bei ner Autobatterie brauchst Du auf jeden Fall eine. Für Li-Ion Akkus gibt's auch einiges zu beachten.
Wenn Du der Entwickler bist dann orientiere Dich am Datenblatt und den Application Notes.
Bevor man sich mit Sicherheitselementen vertut, sollte man sich den Fehlerfall ueberlegen.
Welches ist der Fehlerfall ?
Was tue ich dagegen ?
Was erreiche ich mit der Massnahme ?
Einfach Sicherungen, Ueberspannungsableiter, usw ist eher nicht zielfuhrend.
Eine Sicherung sollte man verstanden haben. Eine Sicherung loest nicht einfach so aus.
Wie lange muss eine Sicherung Nennstom aushalten ? Dauernd, aber nicht unendlich .. oder so.
Wie schnell loest sie bei doppeltem .. zehnfachem Nennstrom aus. Dafuer gibt's dann flinke, normale, traege.
