Grundsätzliches zum Schutz bei Überstrom

Eine Schutzeinrichtung für den Schutz bei Überstrom ist an der Einspeisung des betreffenden Stromkreises zu errichten (siehe Abb. G3 und Abb. G4).

• Diese Einrichtung muss den Strom innerhalb einer Zeit abschalten, die kürzer ist als die Zeit, in der der Leiter unzulässig hoch erwärmt wird.
• Die Schutzeinrichtung muss jedoch den unbegrenzten Durchfluss des maximalen Betriebsstromes I_b zulassen.

Abb. G3 – Schutz eines Stromkreises durch Leistungsschalter

Abb. G4 – Schutz eines Stromkreises durch Sicherungen

Der notwendige Querschnitt von Aderleitungen beim Auftreten von Kurzschlussströmen für eine Zeitdauer von bis zu 5 s nach Kurzschlusseintritt können annäherungsweise mit folgender Formel bestimmt werden:

I²t = k²S². Die Formel zeigt, dass die zulässige Erwärmung proportional zum Quadrat des Leiterquerschnittes ist, wobei gilt:

t = Dauer des Kurzschlussstromes (Abschaltzeit)(s)
S = Querschnitt der Leiter (mm²)
I = Kurzschlussstrom (A_eff)
k² = Konstante der Aderleitung (Abb. G51 enthält einige k²-Werte)

Für eine gegebene Aderleitung variiert der maximal zulässige Strom gemäß den Umgebungsbedingungen. Bei einer hohen Umgebungstemperatur (θ_a1 > θ_a2) ist I_z1 z. B. geringer als I_z2) (siehe Abb. G5). θ bedeutet „Temperatur”.

Abb. G5 – I2t-Kennlinie eines Kabels bei zwei verschiedenen Umgebungstemperaturen

Hinweis:

I_b = maximaler Betriebsstrom des Stromkreises
I_r = einstellbarer Überlastschutz: Bei einem Leistungsschalter mit einem Nennstrom von 50 A kann z. B. der Schutzbereich so eingestellt werden, dass der Überstromauslösewert (siehe Abb. G6) in etwa dem eines 30 A-Leistungsschalters entspricht.
I_z = maximale Strombelastbarkeit des Leiters
I_kmax = maximaler Kurzschlussstrom
I_cs = Bemessungsbetriebskurzschlussausschaltstrom (3-phasig) des Leistungsschalters
I_cu = Bemessungsgrenzkurzschlussausschaltvermögen