Sicherungen (Fuses) verstehen: Typen, Kennwerte, Auswahl & Anwendung

Was ist eine Sicherung (Fuse)?

Eine Sicherung ist ein einmaliges Schutzorgan: Ein Leiter (Schmelzleiter) schmilzt bei Überstrom → trennt Stromkreis. In Reihe mit der zu schützenden Last geschaltet. Parallele Zweige werden nicht beeinflusst.

Schmelzleiter in Sicherheitshülse (Glas, Keramik, Sand) → verhindert Lichtbogen (Electric Arc) bei hohem Kurzschlussstrom. Kenndaten: Nennstrom, Nennspannung, Auslösecharakteristik (Zeit-Strom), Schaltvermögen (Breaking Capacity).

Funktionsweise

Schmelzleiter hat definierten Widerstand → Spannungsabfall & Wärme (I²R). Normalstrom: Temperatur < Schmelzpunkt. Überstrom: Temperatur > Schmelzpunkt → Leiter schmilzt → Lichtbogen → durch Füllmedium (Quarzsand) gelöscht. Material: Cu, Ag, Zn, Legierungen (vorhersagbar, korrosionsbeständig). Leitergeometrie (Länge, Querschnitt) definiert Nennstrom.

Wichtige Kenngrößen

Auslösecharakteristik (Zeit-Strom-Kennlinie)

• Konventioneller Nicht-Auslöse-Strom (I_nf): Max. Strom, den Sicherung nicht schmilzt (z. B. 1,25×I_n für 1 h).
• Konventioneller Auslöse-Strom (I_f): Strom, der Sicherung innerhalb konventioneller Zeit schmilzt (z. B. 2×I_n für 1 h).

Selektivität

Mehrere Sicherungen in Reihe (z. B. Hauptsicherung → Gruppensicherung → Gerätesicherung). Nur die der fehlerhaften Strecke soll auslösen. Erfordert abgestufte Kennlinien (Zeit/Strom).

Nennstrom (I_n) & Nennspannung (U_n)

Max. Dauerstrom ohne Auslösung. Nennspannung = max. Spannung, bei der Sicherung sicher löscht. Kennzeichnung: Zwei Buchstaben (z. B. gG, aM).

Einsatzbereich (Betriebszone)

Zeit-Strom-Kennfeld (log/log) → Auslösezeit bei gegebenem Überstrom. Für Selektivitätsberechnung nötig.

Schaltvermögen (Breaking Capacity)

Max. Kurzschlussstrom, den Sicherung sicher abschalten kann. Hochleistungs-Sicherungen (HRC): bis 100 kA RMS.

Sicherungstypen (Übersicht)

Nach Spannungsart

• AC-Sicherungen: Lichtbogen erlischt bei Nulldurchgang → kleiner, günstiger.
• DC-Sicherungen: Kein Nulldurchgang → längerer Lichtbogen → größer, aufwendiger Löschmedium.

DC-Sicherungen

• Patronensicherungen (Cartridge): Glaskolben, Metalldeckel → Sichtprüfung möglich.
• Selbstrückstellend (Polyfuse / PPTC): Polymer + Carbon-Black. Überhitzung → Expansion → hoher Widerstand → Strom begrenzt. Kühlt ab → zurücksetzen. Kein Austausch nötig.
• Überspannungsschutz-Kombination: MOV / NTC parallel zur Sicherung (Spannungsspitzen).
• Kfz-Sicherungen (Blade / Mini / Maxi / Bolt-down): Farbcodiert nach Nennstrom (ISO 8820). Bis 32 V / 42 V.
• Halbleitersicherungen (aR, gR): Ultraschnell (µs), schützen Thyristoren, IGBTs, Dioden. Hohe dI/dt-Festigkeit.

AC-Sicherungen (Hochspannung / Leistung)

• Hochspannungssicherungen (> 100 kV): Freileitungen, Transformatoren.
• HRC-Sicherungen (High Rupturing Capacity): Keramikkörper (Steatit), Quarzsand-Füllung, hoher Löscherfolg. Für hohe Fehlerströme.
• Auswurfsicherungen (Expulsion Fuse): Borax/Borsäure → Gasentwicklung bei Lichtbogen → Löschung. Freileitungen.
• D-Sicherungen (Diazed / Neozed): Schraubsockel, Farbkodierung (Größe). Hausinstallation (Alt/Neu).
• NH-Sicherungen (Niederspannung Hochleistungs): Messerkontakte, 3 Größen (00, 1, 2, 3), bis 1250 A, 500/690 V. Industriestandard.
• Zeitverzögerte Sicherungen (Time Delay / Slow Blow): Erdolchen Einschaltspitzen (Motoren, Transformatoren).

Symbole (Normen)

Vor- & Nachteile

Vorteile	Nachteile
Günstigstes Schutzorgan	Einmalig (Ausnahme PPTC) → Austausch nötig
Einfaches Prinzip, wartungsfrei	Reihenschaltung schwer selektiv (außer durch Abstufung)
Schneller als LS-Schalter (Miniature Circuit Breaker)
Kein Gas, Flamme, Rauch, Lärm bei Kurzschluss (HRC)
Strombegrenzung (Current Limiting) bei HRC

Typische Anwendungen

• Motoren & Transformatoren (Zeitverzögert)
• Netzteile, Laptops, Drucker, Kameras, Handys
• Kfz-Elektrik (Blade, Mega, Midi)
• Hausinstallation (NH, D, LS-Schalter)
• Industrieanlagen (NH, HRC)
• Halbleiter-Schutz (aR, gR)
• Beleuchtung, Spielkonsolen, Klimaanlagen

Sicherung richtig auswählen (5 Schritte)

1. Spannungsart & -höhe: AC oder DC? Nennspannung ≥ Schaltungsspannung.
2. Nennstrom (I_n): I_n ≥ Betriebsstrom der Last. Typ. 1,25–1,5× Laststrom (bei 25 °C). Umgebungstemperatur beachten (Derating).
3. Auslösecharakteristik: Schnell (F, FF) für Halbleiter, träge (T) für Motoren/Transformatoren, mittel (M) universell.
4. Schaltvermögen: ≥ max. möglicher Kurzschlussstrom an Einbauort.
5. Bauform & Montage: Passend zum Halter (PCB, Sockel, Flachstecker, Schraube). Sichtfenster für schnelle Prüfung?

Prüfung & Wartung

• Ohmmeter: Sicherung ausgebaut messen. 0 Ω → OK, ∞ → defekt.
• Sichtfenster: Draht durchgebrannt? → Defekt.
• Thermografie: Heiße Sicherung → Übergangswiderstand / Alterung.

Fazit

Sicherungen sind das Rückgrat des Überstromschutzes. Richtige Auswahl (Spannung, Strom, Charakteristik, Schaltvermögen, Bauform) schützt zuverlässig & kostengünstig. Für wiederkehrende Überlast: PPTC (Polyfuse) oder Leitungsschutzschalter (LS). Immer: Sicherung vor Messung ausbauen!

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