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Wann löst der Leitungsschutzschalter aus? Simulator für Überlast und Kurzschluss

Ein Leitungsschutzschalter schaltet nicht in dem Moment ab, in dem der Strom den Bemessungsstrom überschreitet. Spielen Sie fünf Szenarien durch, vom Wasserkocher bis zum Kurzschluss, und verfolgen Sie Bimetall, Elektromagnet und Leitungstemperatur im Zeit-Strom-Diagramm.

Wann löst der LS-Schalter aus? Probieren Sie es aus

Ein Wasserkocher hängt an einem B16, die Leitung hat 2,5 mm². Löst der LS-Schalter aus?

Eingeschaltet

Schutzschalter, Leitung und GeräteDer Schalthebel des LS-Schalters, eine vergrößerte Ansicht von Bimetall und Spule, die nach ihrer Temperatur eingefärbte Leitung und die angeschlossenen Geräte.MCBOB16
Strom
8,7 A
0,54 × In
Leitung
30 °C

PVC-Grenze 70 °C

Verstrichene Zeit
0:00
×500
Thermischer Auslöser (Bimetall)
Erwärmung bis zur Auslösung: 0 %
Magnetischer Auslöser
Bereich laut Norm: B16 48⁠–⁠80 A
Beispielschalter: 64 A
Zeit-Strom-DiagrammLogarithmisches Diagramm der Auslösezeit über dem Strom: das Toleranzband nach IEC/EN, die Kennlinie des Beispielschalters, die Prüfpunkte nach IEC/EN und der Strom des gewählten Szenarios.1101001.00010 ms1 s1 min1 hStrom, AZeitIn
  • Beispielschalter
  • Toleranzband IEC/EN
  • Prüfpunkte IEC/EN
  • Bemessungsstrom In
  • löst evtl. nicht aus
  • Strom
Dieselben Daten als Tabelle
Strom, × InStromFrühestensSpätestensBeispielschalter
0,5 × In8 A≥ 1 hlöst evtl. nicht auslöst nicht aus
0,8 × In12,8 A≥ 1 hlöst evtl. nicht auslöst nicht aus
1 × In16 A≥ 1 hlöst evtl. nicht auslöst nicht aus
1,13 × In18,1 A≥ 1 hlöst evtl. nicht auslöst nicht aus
1,3 × In20,8 A6,4 slöst evtl. nicht auslöst nicht aus
1,45 × In23,2 A4,3 s1 h1,6 min
1,7 × In27,2 A2,7 s3,3 min53 s
2 × In32 A1,8 s1,9 min33 s
2,55 × In40,8 A1 s60 s18 s
3 × In48 A0,7 s41 s12 s
4 × In64 A5 ms22 s10 ms
5 × In80 A5 ms0,1 s10 ms
7,5 × In120 A5 ms0,1 s10 ms
10 × In160 A5 ms0,1 s10 ms
15 × In240 A5 ms0,1 s10 ms
20 × In320 A5 ms0,1 s10 ms
25 × In400 A5 ms0,1 s10 ms

Ergebnis

Schutzschalter:
bleibt eingeschaltet
Norm — muss halten:
≥ 1 h
Leitung im Dauerbetrieb:
38 °C

Der Strom liegt deutlich unter dem Bemessungsstrom, also bleibt der LS-Schalter eingeschaltet, solange der Wasserkocher läuft. Die Leitung wird kaum warm.

Selbst ausprobieren
Geräte
8,7 A, 0,54 × In
Charakteristik
Leitungsquerschnitt

Leitung und Schutzschalter: passen zusammen

Lernmodell. Das Band verläuft durch die Prüfpunkte der IEC/EN 60898-1 bei 30 °C; dazwischen ist es interpoliert. Der „Beispielschalter“ ist ein fiktives Gerät: Seine thermische Zeitkonstante ist aus Prüfberichten geschätzt und stammt nicht aus der Norm. Die Auslösezeit Ihres eigenen Schutzschalters entnehmen Sie der Herstellerkennlinie. In einem warmen Verteiler löst ein LS-Schalter früher aus: Der Auslösestrom sinkt um etwa 5 % je 10 °C über 30 °C. Die Erwärmung der Leitung ist nur der Größenordnung nach dargestellt, mit einer einzigen Zeitkonstante aus Versuchen an Leitungen in Wärmedämmung, Verlegeart A1, 30 °C. Das ist keine Brandprognose. Der Kurzschlussstrom ist für eine 20 m lange Leitung bei einer angenommenen Netzimpedanz von 0,35 Ω berechnet. Der tatsächliche Strom hängt von Ihrem Netz ab; eine Elektrofachkraft ermittelt ihn durch Messung von Zs.

Was im Leitungsschutzschalter passiert

01

Bimetall: Überlast

Der Strom erwärmt einen Streifen aus zwei Metallen, die sich unterschiedlich stark ausdehnen, sodass er sich biegt. Je größer die Überlast, desto früher entriegelt er das Schaltschloss. Bei kleiner Überlast kann das Minuten oder Stunden dauern; ein bereits warmer Streifen löst früher aus.

02

Spule und Schlaganker: Kurzschluss

Ein hoher Strom magnetisiert die Spule; sie zieht den Schlaganker an, der das Schaltschloss innerhalb von Millisekunden entriegelt. Der Kennbuchstabe legt fest, ab welchem Strom das geschieht: B bei 3–5 × In, C bei 5–10 × In, D bei 10–20 × In.

03

Leitung: was geschützt wird

Eine Leitung erwärmt sich allmählich und kühlt ebenso langsam ab. PVC-Isolierung ist für 70 °C im Dauerbetrieb ausgelegt. Der Schutzschalter muss abschalten, bevor die Leitung diese Temperatur erreicht; deshalb muss sein Bemessungsstrom zum Querschnitt passen.

So lesen Sie das Zeit-Strom-Diagramm

Der Strom in Ampere nimmt von links nach rechts zu, die Zeit von unten nach oben; beide Skalen sind logarithmisch. Das schattierte Band zeigt, wo die Norm einem Schutzschalter dieser Charakteristik und dieses Bemessungsstroms die Auslösung erlaubt: Für jeden Strom ist die Unterkante die früheste zulässige Auslösezeit, die Oberkante die späteste. Die durchgezogene Linie ist ein Beispielschalter innerhalb des Bands. Die senkrechte Linie markiert den Strom des gewählten Szenarios; der Punkt steigt mit der Zeit und bleibt stehen, sobald er die Kennlinie erreicht. Ringe markieren die IEC-Prüfpunkte.

Prüfpunkte nach IEC/EN 60898-1 (a–e)

Die Norm schreibt keine einzelne Kennlinie vor. Sie legt einige Prüfpunkte fest, die jeder Schutzschalter bestehen muss; die Kennlinien realer Geräte verlaufen irgendwo dazwischen. Die Tabelle zeigt jede Anforderung und wie der Beispielschalter sie erfüllt.

PunktStromAusgangszustandAnforderungBeispielschalter B16Beispielschalter C16Beispielschalter D16
a1,13 × Inkaltdarf nicht auslösen · ≥ 1 hlöst nicht auslöst nicht auslöst nicht aus
b1,45 × Invorgewärmt, direkt nach amuss auslösen · < 1 h42 s42 s42 s
c2,55 × Inkaltmuss auslösen · 1 s – 1 min18 s18 s18 s
dB 3 · C 5 · D 10 × Inkaltdarf nicht auslösen · ≥ 0,1 sEN 60898-1 — Auslösung spätestens nach: B 45 s · C 15 s · D 4 s12 s4,2 s1 s
eB 5 · C 10 · D 20 × Inkaltmuss auslösen · < 0,1 s10 ms10 ms10 ms

Punkt b beginnt mit einem Schalter, der bereits durch den Strom von Punkt a erwärmt ist, wie bei der Prüfung selbst. In Punkt c sind 1–60 s bei In ≤ 32 A und 1–120 s darüber zulässig. Die Punkte d und e hängen vom Kennbuchstaben ab; die oberen Zeitgrenzen von Punkt d stammen aus EN 60898-1 und sind nicht Teil der IEC 60898-1. Die Zeiten gelten für eine Umgebungstemperatur von 30 °C.

Durchgerechnete Szenarien

Die fünf Szenarien des Simulators mit den Zahlen aus dem Modell. Geschützt wird mit B16 an einer Kupferleitung mit 2,5 mm², sofern in der Zeile nichts anderes steht; der Kurzschluss liegt am Ende einer 20 m langen Leitung.

SzenarioSchutzLastStromSchutzschalterLeitung
1. WasserkocherB16 · 2,5 mm²Wasserkocher8,7 A · 0,54 × Inbleibt eingeschaltetNorm — muss halten: ≥ 1 hLeitung im Dauerbetrieb: 38 °C
2. + HeizgerätB16 · 2,5 mm²Wasserkocher + Heizgerät17,4 A · 1,09 × Inbleibt eingeschaltetNorm — muss halten: ≥ 1 hLeitung im Dauerbetrieb: 62 °C
3. + BackofenB16 · 2,5 mm²Wasserkocher + Heizgerät + Backofen30,4 A · 1,9 × InAusgelöst · thermisch · 38 sNorm — muss auslösen nach: 2 s – 2,2 minLeitung bei Auslösung: 35 °C · Ohne Schutzschalter: > 120 °C
4. Kurzschluss in 20 mB16 · 2,5 mm²Kurzschluss am Leitungsende310 A · 19,4 × InAusgelöst · magnetisch · 10 msNorm — muss auslösen nach: 5 ms – 0,1 sErwärmung der Leitung: +0,8 °C · Leitung würde standhalten (ab Betriebstemperatur 70 °C): ≈ 0,86 s
5. B16 an 1,5 mm²B16 · 1,5 mm²Wasserkocher + Heizgerät17,4 A · 1,09 × Inbleibt eingeschaltetNorm — muss halten: ≥ 1 hLeitung im Dauerbetrieb: 88 °C
B10 einsetzen und startenB10 · 1,5 mm²Wasserkocher + Heizgerät17,4 A · 1,74 × InAusgelöst · thermisch · 49 sNorm — muss auslösen nach: 2,5 s – 3 minLeitung bei Auslösung: 36 °C · Ohne Schutzschalter: > 80 °C

Die Zahlen stammen aus dem oben beschriebenen Lernmodell, nicht von einem bestimmten Produkt; die tatsächliche Auslösezeit Ihres Schutzschalters zeigt die Herstellerkennlinie. Die Strombelastbarkeit folgt IEC 60364-5-52, Tabelle B.52.2 (Verlegeart A1, 30 °C); nationale Tabellen können abweichen, in Deutschland etwa 15,5 A für 1,5 mm². Die zulässige Kurzschlussdauer ist mit k = 115 nach IEC 60364-4-43, Tabelle 43A, ab der Betriebstemperatur von 70 °C berechnet.

Häufige Fragen

Warum löst ein LS-Schalter nicht aus, obwohl die Last über seinem Bemessungsstrom liegt?

Ein Schutzschalter darf eine kleine Überlast führen. Bis 1,13 × In darf er innerhalb einer Stunde nicht auslösen; zwischen 1,13 und 1,45 × In kann er auslösen oder auch nicht, und bei 1,45 × In muss er in weniger als einer Stunde auslösen. Deshalb muss der Schutzschalter zur Leitung passen: Die Leitung muss dieselbe Überlast überstehen.

Was unterscheidet Bimetall und Elektromagnet?

Das Bimetall reagiert auf Wärme und schaltet eine Überlast deshalb verzögert ab, und zwar umso schneller, je höher der Strom ist. Der Elektromagnet reagiert direkt auf den Strom und löst nahezu sofort aus, sobald der Strom die Schwelle des Kennbuchstabens überschreitet. Ein gewöhnlicher LS-Schalter hat beides.

Löst C16 später aus als B16?

Bei Überlast erfüllen beide dieselben thermischen Anforderungen, die Verzögerung ist also ähnlich. Der Unterschied liegt in der Sofortauslösung: C braucht 5–10 × In statt 3–5 × In. Einen mäßigen Kurzschluss, den B16 sofort abschaltet, schaltet C16 unter Umständen nur über den langsameren thermischen Auslöser ab.

Zeigt der Simulator die genaue Auslösezeit meines LS-Schalters?

Nein. Es ist ein Lernmodell: Das Band folgt den IEC-Prüfpunkten, und der Beispielschalter ist ein plausibles Gerät darin. Reale Geräte unterscheiden sich je nach Hersteller und hängen von Temperatur und Vorbelastung ab. Für die Planung nutzen Sie die Herstellerkennlinie und lassen den Stromkreis von einer Elektrofachkraft prüfen.

Quellen und weitere Informationen

PlanMyPanel ist eine Planungshilfe und ersetzt keine Fachkraft. Aufbau und Anschluss müssen von einer Elektrofachkraft geprüft und freigegeben werden.

Basiert auf der EU-Normenreihe HD 60364 und den GUS-Errichtungsbestimmungen (PUE).

PlanMyPanel ist ein nicht kommerzielles Projekt: kostenlos, ohne Werbung und ohne kostenpflichtige Funktionen.

Fragen oder eine Ungenauigkeit in den Berechnungen entdeckt? — wir prüfen das und korrigieren es.

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