Schalten von Strom als Herausforderung

Abbildung von Auslösekennlinie. Auslösekennlinie S 200 M UC B-Charakteristik.

Auslösekennlinie S 200 M UC B-Charakteristik. (Quelle: ABB)

Abbildung vom schematischen Aufbau. Schematischer Aufbau S 200 M UC mit Permanentmagnet.

Schematischer Aufbau S 200 M UC mit Permanentmagnet. (Quelle: ABB)

Um Strom ein- oder auszuschalten, müssen Stromkreise verbunden oder getrennt werden. Das klingt relativ einfach, ist es aber nicht, wenn man genauer hinschaut. Bei Wechselstrom kann das Schalten relativ einfach realisiert werden. Denn beim Schalten entsteht ein Lichtbogen, der mit dem Erreichen des Nulldurchgangs der sinusförmigen Stromkurve erlischt. An diesem Punkt lässt sich der Stromkreis leicht trennen. Geräte, die den Stromkreis mit Erreichen des Nulldurchgangs trennen, nennt man Nullpunktlöscher.

Besonders an unseren strombegrenzenden Automaten der Reihe S 200 mit der Energiebegrenzungsklasse 3 ist, dass sie den Lichtbogen lange vor dem Nulldurchgang löschen. Damit reduzieren sie die Belastung der angeschlossenen Leitungen und Geräte und sorgen für deren längere Lebensdauer.

Diese grundlegende Fähigkeit, einen Stromkreis vor dem Nulldurchgang zu trennen, ermöglicht es, diese Geräte auch in DC-Anwendungen einzusetzen.

Warum kann man dann nicht mit jedem beliebigen Automaten Gleichstrom schalten?

Für Gleichspannungsanwendungen gibt es keinen Nulldurchgang und der beim Öffnen der Kontakte entstehende Lichtbogen verlischt nicht automatisch. Man muss sich also für die Löschung des Lichtbogens etwas einfallen lassen.

Im Fehlerfall steigen die hohen Ströme steil an. Dieser steile Anstieg erzeugt das benötigte Magnetfeld, das den Lichtbogen schnell in die Löschkammer lenkt. Im Gegensatz dazu reicht bei niedrigen Strömen bis circa 500A das selbsterzeugte Magnetfeld unter Umständen nicht aus, um den Lichtbogen in die Löschkammer zu lenken. Für AC-Ströme lässt sich diese Gefahr leicht umgehen, denn es kommt in jedem Fall zu einem Nulldurchgang, der ein Trennen ermöglicht.

Diese Möglichkeit ist bei DC-Strömen aufgrund des fehlenden Nulldurchgangs nicht gegeben. Dort sorgt aber ein Permanentmagnet dafür, den Lichtbogen zuverlässig und in jeder Situation in die Löschkammer zu leiten. Basis dafür ist die Lorentzkraft.

Wenn man auf das Gehäuse eines AC/DC-Automaten schaut, fällt im Vergleich zu einem AC-Automaten noch etwas Weiteres auf: Die Anschlüsse sind mit plus (+) und minus (-) gekennzeichnet. Denn damit die Lorentzkraft den Lichtbogen in Richtung der Löschkammer lenkt, muss bei Gleichstrom die korrekte Stromrichtung beachtet werden.

Wie innovativ diese Geräte sind, und welche komplexen Vorgänge in dieser kompakten Bauform stattfinden können, lässt sich von außen nicht erahnen. Und das ist das, was mich begeistert: schlichte Bauform – geniale Funktion.

b&a Redaktion
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