Ein thermischer Entkoppler ist einer der wichtigsten Teile eines Leistungsschalters, der zum Schutz von Stromnetzen vor erhöhter thermischer Belastung verwendet wird. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Verhinderung von Bränden und anderen Notfällen.
Die Hauptaufgabe des thermischen Entkopplers besteht darin, die Temperatur der Leiter im elektrischen System zu überwachen. Wenn die Temperatur einen bestimmten Grenzwert erreicht, schaltet der thermische Entkoppler den Stromkreis automatisch ab, um ein Feuer und andere negative Auswirkungen zu verhindern.
Ein thermischer Entkoppler besteht aus einem speziellen Element, das als thermisches Element oder Bimetallelement bezeichnet wird. Es besteht aus zwei Schichten verschiedener Metalle, die sich beim Aufwärmen unterschiedlich ausdehnen. Als Ergebnis dieser Erweiterung tritt eine mechanische Einwirkung auf die Entkopplungskontakte auf und es tritt ein Bruch des elektrischen Stromkreises auf.
Das Funktionsprinzip eines thermischen Elements basiert auf dem thermodynamischen Effekt - dem Unterschied in den Temperaturausdehnungskoeffizienten von Metallen. Wenn die Temperatur den Grenzwert erreicht, löst das thermische Element eine Abschaltung des Leistungsschalters aus und schützt das elektrische System zuverlässig.
Die Haupteigenschaften des thermischen Auslösers umfassen die Nennstromleistung, die maximale Betriebstemperatur und die maximale Belastung. Die Nennstromkennlinie bestimmt, unter welcher Stromlast der thermische Entkoppler ausgelöst werden soll. Die maximale Betriebstemperatur gibt die Heizgrenze an, bei der das thermische Element aktiviert wird. Die Grenzlast bestimmt den maximalen Energiewert, der mit einem thermischen Entkoppler verarbeitet werden kann.
Thermische Entkoppler werden häufig in elektrischen Netzen verschiedener Maßstäbe eingesetzt, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Systemen zu gewährleisten. Das Prinzip ihrer Arbeit basiert auf einem einfachen physikalischen Phänomen, aber ihre Bedeutung auf dem Gebiet der elektrischen Sicherheit kann nicht überbewertet werden.
Hauptmerkmale des thermischen Auslösers des Leistungsschalters
Zu den Hauptmerkmalen des thermischen Entkopplers gehören:
| Eigenschaft | Die Beschreibung |
|---|---|
| Nennstrom | Der Stromwert, bei dem der thermische Entkoppler ausgelöst werden muss, um den Stromkreis vor Überlastung zu schützen. Wird in Ampere (A) gemessen. |
| Thermische Verzögerungszeit | Die Zeit, in der der thermische Entkoppler ausgelöst werden muss, wenn der Nennstrom überschritten wird. Wird in Sekunden (s) gemessen. |
| Nennwärmeleistung | Maximale Leistung, die ein thermischer Entkoppler ohne Betätigung aushalten kann, wenn der Nennstrom überschritten wird. Gemessen in Watt (W). |
| Überlastbarkeit | Der maximale Stromwert, den der thermische Entkoppler für eine bestimmte Zeit ohne Betätigung aushalten kann. Gemessen als Prozentsatz des Nennstroms. |
Das Funktionsprinzip des Wärmeentkopplers basiert auf der Verwendung eines thermischen Schutzes. Im Inneren des Entkopplers befindet sich ein Bimetallelement, das seine Form unter Einwirkung von Wärme verändert. Wenn der Nennstrom überschritten wird und die thermische Last erhöht wird, erwärmt sich das Bimetallelement und biegt sich, was zu einer Trennung der Kontakte und einem Bruch des elektrischen Stromkreises führt.
Der thermische Trennschalter des Leistungsschalters ist ein zuverlässiges Mittel, um elektrische Stromkreise vor Überlastung zu schützen. Seine Hauptmerkmale müssen unter Berücksichtigung der Anforderungen und Parameter eines bestimmten elektrischen Systems ausgewählt werden.
Arbeitsprinzip
Das Funktionsprinzip des Wärmeentkopplers basiert auf der Verwendung einer Bimetallplatte. Eine Bimetallplatte besteht aus zwei Metallschichten mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Wenn der Strom im Stromkreis einen Sollwert überschreitet oder die Temperatur über den zulässigen Wert ansteigt, verursacht dies eine Erwärmung der Platte. Wenn eine bestimmte Temperatur erreicht ist, beginnt sich die Bimetallplatte zu biegen und schaltet den Leistungsschalter aus.
Nachdem die Temperatur auf einen sicheren Wert gesenkt wurde, kehrt die Bimetallplatte in die Ausgangsposition zurück und der Leistungsschalter wird wieder eingeschaltet. Dieser Überlast- und Kurzschlussschutzprozess erfolgt automatisch und gewährleistet einen sicheren Betrieb der elektrischen Netze.
Reaktion auf Überlastung
Der thermische Entkoppler reagiert auf einen Temperaturanstieg der elektrischen Verdrahtung, der durch einen hohen Strom verursacht wird. Wenn die Temperatur den Grenzwert erreicht, dehnt sich das innere Bimetallelement aus und aktiviert den Ausschaltmechanismus.
Das Funktionsprinzip eines thermischen Entkopplers basiert auf den thermodynamischen Eigenschaften der Materialien, aus denen seine Arbeitsvorrichtung hergestellt wird. Ein Bimetallelement besteht aus zwei Schichten verschiedener Metalle, die unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Bei Überlastung des elektrischen Stromkreises wird die Metallschicht mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten stärker erwärmt.
Dies führt zu einer Krümmung des Bimetallelements und zur Aktivierung des Entkopplers.
Die Überlastreaktion ist eine der wichtigsten Eigenschaften der thermischen Entkoppler von Leistungsschaltern. Dank dieser Funktion schützen thermische Entkoppler die elektrischen Netze vor Überlastung und verhindern mögliche Unfälle und Schäden an Geräten.
Reaktion auf Kurzschluss
Der thermische Trennschalter des Leistungsschalters reagiert auf einen Kurzschluss, indem ein Mechanismus ausgelöst wird, der den elektrischen Stromkreis schnell abschaltet. Wenn ein Kurzschluss auftritt, steigt der elektrische Strom dramatisch an und verursacht eine Erwärmung der Leiter. Ein thermischer Entkoppler erkennt das Auftreten dieser Erwärmung und reagiert darauf.
Wenn ein Kurzschluss auftritt, spürt der thermische Entkoppler einen Anstieg des Stroms und beginnt sich zu erwärmen. Dies liegt an einem passiven Element - einer Bimetallplatte, die aus zwei Schichten mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht. Beim Erhitzen der Platten führen verschiedene Koeffizienten zu einer Krümmung der Platten und verursachen eine Abschaltung des Leistungsschalters.
Neben der thermischen Reaktion kann der thermische Entkoppler auch eine magnetische Kurzschlussreaktion haben. In diesem Fall wird ein elektromagnetischer Mechanismus innerhalb des Entkopplers verwendet, der auf eine Änderung des Magnetfeldes in der Schaltung reagiert, wenn ein Kurzschluss auftritt. Dieser Mechanismus ermöglicht eine schnellere Reaktion des thermischen Entkopplers auf einen Kurzschluss und ermöglicht eine schnelle und sichere Abschaltung des elektrischen Stromkreises.
| 1 | Schnelle Kurzschlussreaktion |
| 2 | Schutz vor Überlast und Überhitzung des elektrischen Stromkreises |
| 3 | Einfache Installation und Bedienung |
| 4 | Sicherheit für elektrische Systeme und Geräte |
Gerichtete Stabilität
Die Richtungsstabilität bedeutet, dass der Entkoppler nur effektiv auf einen Strom ansprechen kann, der die zulässigen Werte überschreitet. Es bleibt jedoch stabil und löst bei kurzen Impulsen oder geringfügigen Überlastungen, die während des normalen Betriebs des Stromnetzes auftreten können, nicht aus.
| Strom-Eigenschaften | Lösen ausgelöst |
|---|---|
| Strom unterhalb des Sollwerts | Der Entkoppler bleibt stabil und funktioniert nicht |
| Strom über Sollwert | Der Entkoppler löst aus und schaltet den Stromkreis aus |
Dieses Verhalten des Wärmeentkopplers schützt das Stromnetz vor Kurzschlüssen und Überlastungen, verhindert jedoch eine versehentliche Abschaltung während des normalen Betriebs des Systems. Dies ist sehr wichtig, um den zuverlässigen und sicheren Betrieb von elektrischen Geräten zu gewährleisten, insbesondere unter stark belasteten Bedingungen.
