Selbstrückstellende Sicherung

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Eine selbstrückstellende Sicherung ist ein elektrisches Bauelement in Form eines Kaltleiters auf Polymerbasis mit einem nichtlinearen Widerstandsverlauf, das sich bei hohen elektrischen Strömen, wie bei einem Kurzschluss, erwärmt und infolgedessen hochohmig wird. Nach Abkühlung wird es von selbst wieder niederohmig, was einer Funktion ähnlich wie einer Sicherung mit selbständiger Wiedereinschaltung gleichkommt.

Im Gegensatz zu anderen Überstromschutzeinrichtungen, wie Schmelzsicherungen, können selbstrückstellende Sicherungen mehrfach verwendet werden. Sie sind in ihrem Schaltverhalten allerdings sehr träge.

Andere übliche Bezeichnungen sind PPTC- oder PTC-Sicherung (englisch polymeric positive temperature coefficient) und rückstellende Sicherung. Diese Bauteile werden von unterschiedlichen Herstellern unter verschiedenen Markennamen angeboten: Polyswitch (Tyco International), Multifuse® (Bourns), Polyfuse oder Everfuse.

Verschiedene rückstellende Sicherungen

Beschreibung[Bearbeiten]

Eine selbstrückstellende Sicherung mit monolithischer Struktur reagiert in Schaltkreisen auf Überstrom ähnlich einer Sicherung. Im Gegensatz zu einer normalen Sicherung, die sich nicht von selbst zurückstellt und auch nicht wiederverwendbar ist, stellt sich diese Sicherung von selbst wieder zurück, sobald der Stromkreis unterbrochen wird. Somit ist ein Austausch des Sicherungselementes nicht mehr notwendig.

Funktionsweise[Bearbeiten]

Rückstellende Sicherungen gehören zur Gruppe der Kaltleiter, welche auch als PTC-Widerstand bezeichnet werden. Das Festkörpermaterial ist ein mit elementarem Kohlenstoff gefülltes und dadurch leitfähiges Polymer, wodurch sich auch die Bezeichnung Polymer PTC für die selbstrückstellende Sicherung ableitet. Der elektrische Widerstand R dieses Materials vergrößert sich mit steigender Temperatur. Der Stromfluss I durch das Element verursacht Joulesche Wärme (proportional I2·R), die zu einer Erhöhung der Temperatur und des Widerstandes führt. Wenn der Strom seinen Normalwert übersteigt, überführt die Joulesche Wärme das Element in einen hochohmigen Zustand, das heißt der Strom im Stromkreis wird gedrosselt auf einen Wert nicht nur in Höhe des Normalwertes, sondern weit darunter, was den äußeren Anschein ergibt: Das Element schaltet ab. In diesem Zustand entspricht der Spannungsabfall am Sicherungselement beinahe der im Stromkreis angelegten Spannung.

elektrische Besonderheiten[Bearbeiten]

Durch ihre bauartbedingten Besonderheiten sind selbstrückstellende Sicherungen nicht für alle Anwendungsfälle geeignet. So waren sie bis vor kurzem nur bis 60 V Nennspannung verfügbar, neuerdings gibt es aber auch Varianten für bis zu 240 V. Die maximal zulässige Stromstärke (Schaltvermögen) darf meist nur 40 A betragen. Daher ist oftmals noch eine zusätzliche Schmelzsicherung zur Absicherung gegen höhere Stromstärken erforderlich.

Auslöseverhalten[Bearbeiten]

Die Ansprechzeit (engl.: Triptime) beträgt bei den meisten Modellen systembedingt mehrere Sekunden und ist daher als extrem träge zu bezeichnen. Auch wird die Funktion durch ungewöhnlich hohe oder tiefe Umgebungstemperaturen beeinträchtigt. Für manche Anwendungen ist die Ansprechzeit zu lange, oder die Temperaturabhängigkeit nicht tolerierbar und es muss auf konventionelle Schmelzsicherungen zurückgegriffen werden.

Kosten[Bearbeiten]

Selbstrückstellende Sicherungen sind meist deutlich teurer als konventionelle Sicherungen und Sicherungswiderstände.

Anwendung[Bearbeiten]

Selbstrückstellende Sicherungen kommen aus den oben genannten Gründen meist in kleineren Elektrogeräten im Niedervoltbereich als preiswerter, wartungsfreier Kurzschlußschutz und Überlastschutz direkt auf den Leiterplatten im Gerät eingebaut zum Einsatz.

Ein häufiger Einsatzfall ist die Absicherung der Versorgungsleitungen für USB-Ports in Computern und einigen hochwertigen USB-Hubs.

Weblinks[Bearbeiten]