Warum MCCB-Auslöseeinstellungen wichtig sind: Das Fundament des elektrischen Schutzes
Moderne elektrische Verteilungssysteme erfordern einen präzisen, zuverlässigen Schutz gegen Überlastungen und Kurzschlüsse. Das Herzstück dieses Schutzes ist der molded case circuit breaker (MCCB) Auslöser – das “Gehirn”, das bestimmt, wann und wie schnell ein Leistungsschalter auf Fehlerzustände reagiert. Im Gegensatz zu Miniatur-Leistungsschaltern mit fester Auslösung sind, MCCBs mit einstellbaren Auslösern ausgestattet, bieten Ingenieuren die Flexibilität, die Schutzeigenschaften an spezifische Anwendungen anzupassen, die Koordination zwischen Schutzgeräten zu optimieren und unnötige Ausfallzeiten durch Fehlauslösungen zu vermeiden.
Das Verständnis der vier grundlegenden Auslöseparameter –Ir (Langzeitschutz), Im (Kurzzeitschutz), Isd (Kurzzeit-Ansprechwert) und Ii (Momentanauslösung) – ist für jeden, der an der Planung elektrischer Anlagen, dem Schaltschrankbau oder der Anlagenwartung beteiligt ist, unerlässlich. Falsche Einstellungen können zu unzureichendem Schutz, Koordinationsfehlern oder häufigen Fehlauslösungen führen, die den Betrieb stören. Dieser umfassende Leitfaden erklärt jeden Parameter, bietet praktische Berechnungsmethoden und zeigt, wie VIOX MCCB-Auslöser für optimale Leistung und Sicherheit konfiguriert werden.
Thermisch-magnetische vs. elektronische Auslöser: Die Technologie verstehen
Bevor wir uns mit spezifischen Parametern befassen, ist es wichtig, die beiden wichtigsten Arten von Leistungsschalter- Auslösetechnologien und wie sie sich in Funktionalität und Einstellbarkeit unterscheiden, zu verstehen.
Tabelle 1: Vergleich thermisch-magnetischer vs. elektronischer Auslöser
| Feature | Thermisch-magnetischer Auslöser | Elektronischer Auslöser |
|---|---|---|
| Funktionsprinzip | Bimetallstreifen (thermisch) + elektromagnetische Spule (magnetisch) | Stromwandler (CTs) + Mikroprozessor |
| Ir-Einstellung | Begrenzt oder fest (typischerweise 0,7-1,0 × In) | Großer Bereich (typischerweise 0,4-1,0 × In) |
| Isd-Einstellung | Nicht verfügbar (kombiniert mit Ii) | Vollständig einstellbar (1,5-10 × Ir) |
| Ii-Einstellung | Fester oder begrenzter Bereich (typischerweise 5-10 × In) | Großer Bereich (2-15 × Ir oder höher) |
| Zeiteinstellung | Feste inverse Kennlinie | Einstellbare tsd (typischerweise 0,05-0,5 s) |
| I²t-Schutz | Nicht verfügbar | Verfügbar bei erweiterten Einheiten |
| Genauigkeit | ±20% typisch | ±5-10% typisch |
| Temperatur-Empfindlichkeit | Beeinflusst von der Umgebungstemperatur | Elektronisch kompensiert |
| Erdschlussschutz | Benötigt separates Modul | Oft integriert (Ig-Einstellung) |
| Anzeige/Diagnose | Keiner | LCD-Anzeige, Ereignisprotokollierung, Kommunikation |
| Kosten | Unter | Höher |
| Typische Anwendungen | Einfache Abzweige, feste Lasten | Motoren, Generatoren, komplexe Koordination |
Wesentliche Erkenntnis: Elektronische Auslöser bieten eine weitaus größere Flexibilität und Präzision und sind daher unerlässlich für Anwendungen, die eine enge Koordination, einen Motorschutz oder die Integration in Gebäudeleitsysteme erfordern. VIOX bietet beide Technologien an, wobei elektronische Einheiten für Installationen empfohlen werden, die erweiterte Schutzfunktionen erfordern.
Die vier Kernschutzparameter: Ir, Im, Isd und Ii erklärt
Tabelle 2: Kurzübersicht der Auslöseparameter
| Parameter | Voller Name | Schutzfunktion | Typische Reichweite | Zeitcharakteristik | Hauptzweck |
|---|---|---|---|---|---|
| Ir | Langzeit-Ansprechstrom | Thermischer/Überlastschutz | 0,4-1,0 × In | Inverse Zeit (tr) | Schützt Leiter vor anhaltenden Überlastungen |
| Im | Kurzzeitschutz | N/A (kombiniert mit Isd) | K.A. | K.A. | Veralteter Begriff, siehe Isd |
| Isd | Kurzzeit-Ansprechstrom | Kurzschlussschutz mit Verzögerung | 1,5-10 × Ir | Feste Zeit (tsd) | Ermöglicht es nachgeschalteten Geräten, Fehler zuerst zu beheben |
| Ii | Ansprechstrom bei Kurzschluss | Sofortiger Kurzschlussschutz | 2-15 × Ir (oder höher) | Keine Verzögerung (<0,05s) | Schützt vor schweren Fehlern |
| tr | Langzeitverzögerung | Überlastauslösezeit | Feste inverse Kennlinie | Invers (I²t) | Entspricht der thermischen Kapazität des Leiters |
| tsd | Kurzzeitverzögerung | Kurzschlussverzögerung | 0,05-0,5s | Feste Zeit | Ermöglicht Selektivität |
Hinweis zur Terminologie: Der Begriff “Im” wird in älterer Literatur manchmal synonym mit “Isd” verwendet, aber moderne Normen IEC 60947-2 und UL 489 beziehen sich hauptsächlich auf Isd für Kurzzeit-Ansprechwert und Ii für Sofort-Ansprechwert. Dieser Leitfaden verwendet die aktuelle Standardterminologie.
Ir (Langzeitschutz): Einstellen des Dauerstroms
Ir stellt den Dauerstrom des Auslösers dar – den maximalen Strom, den der Schutzschalter auf unbestimmte Zeit führen kann, ohne auszulösen. Dies ist die grundlegendste Einstellung und muss sorgfältig an die Last und die Strombelastbarkeit des Leiters angepasst werden.
Funktionsweise von Ir
Die Langzeitschutzfunktion verwendet entweder einen Bimetallstreifen (thermisch-magnetisch) oder eine elektronische Erfassung (elektronische Auslöser), um den Laststrom zu überwachen. Wenn der Strom die Ir-Einstellung überschreitet, beginnt eine invers-zeitliche Charakteristik: Je höher die Überlast, desto schneller die Auslösung. Dies ahmt das thermische Verhalten von Leitern und angeschlossenen Geräten nach und bietet Zeit für vorübergehende Überlasten (Motoranlauf, Transformator-Einschaltstrom), während gleichzeitig vor anhaltenden Überlasten geschützt wird, die die Isolierung beschädigen könnten.
Berechnung von Ir
Grundlegende Formel:
Ir = Laststrom (IL) ÷ Belastungsfaktor
Standardverfahren:
- Für Dauerlasten:
Ir = IL ÷ 0,8(80% Belastung gemäß NEC/IEC) - Für nicht-kontinuierliche Lasten:
Ir = IL ÷ 0,9(90% Belastung akzeptabel)
Beispiel:
Eine kontinuierliche Last von 100 A erfordert: Ir = 100A ÷ 0,8 = 125A
Wenn Ihr MCCB In = 160A hat, stellen Sie den Ir-Regler auf: 125A ÷ 160A = 0,78 (auf die nächste verfügbare Einstellung runden, typischerweise 0,8)
Überlegungen zur Ir-Einstellung
- Leiterstrombelastbarkeit: Ir darf die Strombelastbarkeit des kleinsten Leiters im Stromkreis nicht überschreiten
- Temperatur in der Umgebung: Elektronische Auslöser kompensieren automatisch; thermisch-magnetische Auslöser erfordern möglicherweise Reduzierung
- Motorlasten: Berücksichtigen Sie den Servicefaktor und die Anlaufstromdauer
- Künftige Expansion: Einige Ingenieure stellen Ir etwas höher ein, um dem Lastwachstum Rechnung zu tragen, dies darf jedoch den Leiterschutz nicht beeinträchtigen
Isd (Kurzzeit-Ansprechwert): Koordinierter Kurzschlussschutz
Isd definiert den Strompegel, bei dem der Kurzzeitschutz aktiviert wird. Im Gegensatz zum Sofortschutz beinhaltet der Kurzzeitschutz eine absichtliche Verzögerung (tsd), damit nachgeschaltete Schutzgeräte Fehler zuerst beheben können – das Wesen von Selektivität.
Funktionsweise von Isd
Wenn der Fehlerstrom den Isd-Schwellenwert überschreitet, startet der Auslöser einen Timer (tsd). Wenn der Fehler über die tsd-Verzögerung hinaus besteht, löst der Schutzschalter aus. Wenn ein nachgeschalteter Schutzschalter den Fehler vor Ablauf von tsd behebt, bleibt der vorgeschaltete Schutzschalter geschlossen, wodurch sich der Ausfall auf den fehlerhaften Zweig beschränkt.
Berechnung von Isd
Grundlegende Formel:
Isd = (1,5 bis 10) × Ir
Auswahlkriterien:
- Minimale Einstellung: Muss die maximal erwarteten transienten Ströme (Motoranlauf, Transformator-Einschaltstrom) überschreiten
- Maximale Einstellung: Muss unter dem verfügbaren Fehlerstrom am Standort des Schutzschalters liegen
- Koordinationsanforderung: Muss höher sein als die Ii-Einstellung des nachgeschalteten Schutzschalters
Beispiel:
Für Ir = 400A:
- Minimales Isd:
1,5 × 400A = 600A(vermeidet Fehlauslösungen durch Einschaltstrom) - Typisches Isd:
6 × 400A = 2.400A(üblich für Zuleitungsschutz) - Maximaler Isd: Begrenzt durch den Kurzschlussstrom der Leistungsschalter (Icu/Ics)
Isd vs. Ii: Wann man was verwendet
- Isd verwenden (mit tsd-Verzögerung): An Haupt- und Zuleitungsschutzschaltern, wo Selektivität mit nachgeschalteten Geräten erforderlich ist
- Ii verwenden (keine Verzögerung): In Endstromkreisen, wo sofortiges Auslösen akzeptabel ist und keine nachgeschaltete Koordination erforderlich ist
- Isd deaktivieren: In einigen Anwendungen wird Isd auf “OFF” gesetzt und nur Ii zur Vereinfachung verwendet
Ii (Momentanschutz): Sofortiger Schutz bei hohen Fehlerströmen
Ii bietet sofortiges Auslösen (typischerweise <50ms, oft <20ms), wenn der Fehlerstrom extrem hohe Werte erreicht. Dies ist die letzte Verteidigungslinie gegen katastrophale Fehler, die Lichtbögen, Brände oder die Zerstörung von Geräten verursachen könnten.
Wie Ii funktioniert
Wenn der Strom den Ii-Schwellenwert überschreitet, sendet die Auslöseeinheit sofort ein Auslösesignal an den Schaltermechanismus ohne absichtliche Verzögerung. Diese schnelle Reaktion minimiert die Lichtbogenenergie und begrenzt Schäden bei schweren Fehlern wie z.B. Kurzschlüssen.
Berechnung von Ii
Grundlegende Formel:
Ii ≥ 1,5 × Isd
Auswahlkriterien:
- Minimale Einstellung: Muss mindestens 1,5x höher sein als Isd, um Überlappungen zu vermeiden
- Motoranwendungen: Muss den Anlaufstrom überschreiten (typischerweise 8-12 × FLA)
- Koordinierung: Muss niedriger sein als der Isd des vorgeschalteten Schalters, um die Selektivität aufrechtzuerhalten
- Verfügbarer Fehlerstrom: Muss unter dem prospektiven Kurzschlussstrom am Installationsort liegen
Beispiel:
Für Isd = 2.400A:
- Minimaler Ii:
1,5 × 2.400A = 3.600A - Typischer Ii:
12 × Ir = 12 × 400A = 4.800A(übliche Einstellung)
Besondere Überlegungen für Ii
- Transformator-Einschaltstrom: Ii muss den Magnetisierungsstrom überschreiten (typischerweise 8-12× Nennstrom für 0,1s)
- Motorstart: Für Motorschutzanwendungen, muss Ii den Anlaufstrom überschreiten
- Lichtbogenreduzierung: Niedrigere Ii-Einstellungen (sofern zulässig) reduzieren die Lichtbogenenergie
- Fehlauslösungen: Eine zu niedrige Einstellung von Ii verursacht Fehlauslösungen bei normalen Schaltvorgängen
Zeitverzögerungen: tr und tsd erklärt
tr (Langzeitverzögerung)
Die tr Der Parameter definiert die invers-zeitliche Charakteristik des Langzeitschutzes. In den meisten elektronischen Auslöseeinheiten ist tr nicht direkt einstellbar, sondern folgt einer standardisierten I²t-Kurve. Die Kurve stellt sicher, dass die Auslösezeit mit zunehmender Überlastgröße abnimmt:
- Bei 1,05 × Ir: Keine Auslösung (Toleranzband)
- Bei 1,2 × Ir: Auslösung in <2 Stunden (elektronisch) oder <1 Stunde (thermisch-magnetisch)
- Bei 6 × Ir: Auslösung in Sekunden (Übergang zur Kurzzeitzone)
Kernpunkt: Die tr-Kurve ist werkseitig kalibriert, um den thermischen Grenzwerten der Leiter gemäß IEC 60947-2 und UL 489 zu entsprechen. Ingenieure passen tr in der Regel nicht direkt an, sondern wählen sie durch die Wahl des entsprechenden Auslöseeinheitsmodells aus.
tsd (Kurzzeitverzögerung)
Die tsd Der Parameter ist die definierte Zeitverzögerung für den Kurzzeitschutz. Übliche Einstellungen sind:
- 0,05s: Minimale Verzögerung für die grundlegende Koordination
- 0.1s: Standardeinstellung für die meisten Anwendungen
- 0,2s: Verbesserte Koordination in komplexen Systemen
- 0,4s: Maximale Verzögerung für tiefe Koordination (erfordert hohe Icw-Bewertung)
Koordinationsregel: Der vorgeschaltete tsd sollte mindestens 0,1-0,2s länger sein als die gesamte Ausschaltzeit des nachgeschalteten Schalters, um die Selektivität zu gewährleisten.
I²t-Schutz: Thermischer Speicher für verbesserte Koordination
Fortschrittliche elektronische Auslöseeinheiten beinhalten I²t-Schutz, der die kumulative Erwärmungswirkung von wiederholten Überlasten oder Fehlern berücksichtigt. Dieser “thermische Speicher” verhindert Fehlauslösungen durch kurze, harmlose Stromspitzen und schützt gleichzeitig vor anhaltender thermischer Belastung.
Wann I²t aktivieren:
- Motorkreise mit häufigen Starts
- Transformatorkreise mit wiederholtem Einschaltstrom
- Systeme mit hohen transienten Lasten
- Koordination mit vorgeschalteten Sicherungen
Wann I²t deaktivieren:
- Generatorschutz (sofortige Reaktion erforderlich)
- Kritische Lasten, bei denen jede Verzögerung inakzeptabel ist
- Einfache radiale Systeme ohne komplexe Koordinationsanforderungen
Praktische Einstellungsbeispiele nach Anwendung
Tabelle 3: Typische Auslöseeinstellungen nach Anwendung
| Anwendung | Laststrom (IL) | Ir-Einstellung | Isd-Einstellung | Ii-Einstellung | tsd-Einstellung | Notes |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Hauptschalter (1600A) | 1280A | 1.0 × In = 1600A | 10 × Ir = 16.000A | 15 × Ir = 24.000A | 0,4s | Maximale Selektivität mit Abgängen |
| Abgang (400A) | 320A | 0.8 × In = 320A | 6 × Ir = 1.920A | 12 × Ir = 3.840A | 0,2s | Koordiniert mit Haupt- und Zweigstromkreisen |
| Motorabzweig (100A) | 75A FLA | 0.9 × In = 90A | 8 × Ir = 720A | 12 × Ir = 1.080A | AUS (nur Ii) | Nimmt 6× LRA auf |
| Beleuchtung/Steckdose (63A) | 50A | 0.8 × In = 50A | AUS | 10 × Ir = 500A | K.A. | Einfacher Schutz, keine Koordination erforderlich |
| Transformatorprimärseite (250A) | 200A | 0.8 × In = 200A | 10 × Ir = 2.000A | 12 × Ir = 2.400A | 0.1s | Hält dem 10-fachen Einschaltstrom für 0,1 s stand |
| Generator (800A) | 640A | 0.8 × In = 640A | 3 × Ir = 1.920A | 6 × Ir = 3.840A | 0,05s | Schnelle Abschaltung zum Schutz des Generators |
| USV-Ausgang (160A) | 128A | 0.8 × In = 128A | AUS | 8 × Ir = 1.024A | K.A. | Nur unverzögert, keine Batterieschäden |
Schrittweise Beispiele zur Berechnung der Einstellungen
Tabelle 4: Beispiele zur Berechnung der Einstellungen
| Schritt | Beispiel 1: 400A Abgang | Beispiel 2: 100A Motorabzweig | Beispiel 3: 1600A Hauptschalter |
|---|---|---|---|
| 1. Last bestimmen | 320A Dauerlast | 75A Motor (FLA), 450A LRA | 1280A Gesamtlast |
| 2. Ir berechnen | 320A ÷ 0.8 = 400A Ir = 1.0 × 400A = 400A einstellen |
75A ÷ 0.9 = 83A Auf 100A Rahmen aufrunden Ir = 0.9 × 100A = 90A einstellen |
1280A ÷ 0.8 = 1600A Setze Ir = 1,0 × 1600A = 1600A |
| 3. Berechne Isd | Benötigt Koordination mit 100A-Abzweigen Setze Isd = 6 × 400A = 2.400A |
Motoranlauf: 450A LRA Setze Isd = 8 × 90A = 720A (Überschreitet 450A LRA) |
Koordiniere mit 400A-Zuleitungen Setze Isd = 10 × 1600A = 16.000A |
| 4. Berechne Ii | Muss Isd um das 1,5-fache übersteigen Setze Ii = 12 × 400A = 4.800A (2× Isd, gute Marge) |
Muss LRA übersteigen Setze Ii = 12 × 90A = 1.080A (2,4× LRA, ausreichend) |
Muss Zuleitungs-Ii übersteigen Setze Ii = 15 × 1600A = 24.000A (5× Zuleitungs-Ii) |
| 5. Setze Zeitverzögerungen | tsd = 0,2s (Ermöglicht 100A-Abzweigen 0,1s zum Auslösen) |
tsd = AUS (Verwende Ii nur zur Vereinfachung) |
tsd = 0,4s (Maximale Selektivität) |
| 6. Überprüfe Koordination | ✓ Isd (2.400A) > Abzweig-Ii (1.080A) ✓ tsd (0,2s) > Abzweig-Auslösezeit |
✓ Ii (1.080A) < Zuleitungs-Isd (2.400A) ✓ Keine Upstream-Koordination erforderlich |
✓ Isd (16.000A) > Zuleitungs-Ii (4.800A) ✓ tsd (0,4s) > Zuleitungs-tsd + 0,2s |
Selektivität und Koordination: Die kritische Beziehung
Die ordnungsgemäße Koordination zwischen vorgeschalteten und nachgeschalteten Schutzeinrichtungen ist unerlässlich, um den Umfang von Ausfällen bei Störungen zu minimieren. Das Ziel: Nur der dem Fehler am nächsten gelegene Schutzschalter soll auslösen, während der Rest des Systems unter Spannung bleibt.
Tabelle 5: Selektivitäts-Koordinationsregeln
| Koordinationsanforderung | Regel | Beispiel |
|---|---|---|
| Upstream-Ir vs. Downstream-Ir | Upstream-Ir ≥ 2× Downstream-Ir | Hauptleitung 1600A, Zuleitung 400A (4× Verhältnis) |
| Upstream-Isd vs. Downstream-Ii | Upstream-Isd > Downstream-Ii | Hauptleitung Isd 16.000A > Zuleitung Ii 4.800A |
| Upstream-tsd vs. Downstream-Auslösezeit | Upstream-tsd ≥ Downstream-Gesamtauslösung + 0,1-0,2s | Hauptleitung tsd 0,4s > Zuleitung (0,2s + 0,1s Auslösung) |
| Upstream-Ii vs. Downstream-Ii | Upstream-Ii ≥ 2× Downstream-Ii | Hauptleitung Ii 24.000A > Zuleitung Ii 4.800A (5× Verhältnis) |
| I²t-Koordination | Upstream-I²t > Downstream-I²t | Hauptleitung I²t EIN, Zuleitung I²t EIN oder AUS |
Wichtigstes Koordinationsprinzip: Jede vorgeschaltete Einrichtung muss höhere Ansprechwerte und längere Zeitverzögerungen aufweisen als die nachgeschaltete Einrichtung, die sie schützt. Dies erzeugt eine “Kaskade” des Schutzes, bei der zuerst der kleinste Schutzschalter auslöst, dann der nächstgrößere usw.
Erweiterte Koordination: Verwenden Sie für komplexe Systeme eine Software zur Analyse von Zeit-Strom-Kennlinien (viele Hersteller bieten kostenlose Tools an), um die Koordination über alle Fehlerstrompegel hinweg zu überprüfen. Der technische Support von VIOX kann bei der Auswahl von Schutzschaltern und bei Koordinationsstudien behilflich sein.
Häufige Einstellungsfehler und Lösungen
Tabelle 6: Häufige Einstellungsfehler und Lösungen
| Fehler | Folge | Korrekte Vorgehensweise | Prävention |
|---|---|---|---|
| Ir zu hoch eingestellt | Leiterüberhitzung, Isolationsschäden | Berechnen Sie Ir basierend auf der Leiterbelastbarkeit, nicht auf der Baugröße des Schutzschalters | Überprüfen Sie immer, ob Ir ≤ Leiterbelastbarkeit |
| Ir zu niedrig eingestellt | Unerwünschte Auslösungen während des normalen Betriebs | Kontinuierliche Last + Sicherheitsmarge berücksichtigen (80%-Regel) | Tatsächlichen Laststrom vor der Einstellung messen |
| Isd = Ii (keine Trennung) | Verlust der Selektivität, beide Funktionen lösen gleichzeitig aus | Sicherstellen, dass Ii ≥ 1,5 × Isd | Vom Hersteller empfohlene Verhältnisse verwenden |
| tsd zu kurz | Vorgelagerter Schutzschalter löst vor nachgelagertem Fehler aus | 0,1-0,2 s Marge zur nachgelagerten Abschaltzeit hinzufügen | Gesamte Abschaltzeit einschließlich Lichtbogenzeit berechnen |
| tsd zu lang | Übermäßige Fehlerstromdauer, Geräteschaden | Koordination mit den Standfestigkeitswerten der Geräte in Einklang bringen | Überprüfen, ob der Icw-Wert des Schutzschalters die tsd-Dauer unterstützt |
| Ii unterhalb des Motor-LRA eingestellt | Schutzschalter löst beim Anlassen des Motors aus | Ii ≥ 1,2 × Anlaufstrom einstellen | Motortypenschilddaten vor der Einstellung einholen |
| I²t wird ignoriert | Vorzeitiges Auslösen durch harmlose Transienten | I²t für Lasten mit häufigem Einschaltstrom aktivieren | Lastcharakteristiken verstehen |
| Keine Koordinationsstudie | Zufällige Auslösemuster, große Ausfälle | Zeit-Strom-Kurvenanalyse durchführen | Koordinationssoftware verwenden oder Hersteller konsultieren |
| Umgebungstemperatur vergessen | Thermisch-magnetische Einheiten lösen in heißen Umgebungen frühzeitig aus | Reduzierungsfaktoren anwenden oder elektronische Auslöseeinheiten verwenden | Tatsächliche Temperatur im Schaltschrankinneren messen |
Profi-Tipp: Alle Einstellungen der Auslöseeinheit auf den Schaltschrankplänen dokumentieren und eine Einstellungsdatenbank pflegen. Viele elektronische Auslöseeinheiten ermöglichen das Hoch-/Herunterladen von Einstellungen per Software, was die Inbetriebnahme und Fehlersuche erheblich erleichtert.
Fehlersuche bei Problemen mit Auslöseeinheiten
- Symptom: Häufiges unerwünschtes Auslösen
- Prüfen, ob Ir zu niedrig für die tatsächliche Last eingestellt ist
- Überprüfen, ob Ii nicht unterhalb des Motoranlauf- oder Transformator-Einschaltstroms liegt
- Bestätigen, dass die Umgebungstemperatur innerhalb der Schutzschalter-Nennwerte liegt
- Auf lose Verbindungen prüfen, die Spannungsabfall und Stromspitzen verursachen
- Symptom: Schutzschalter löst bei Überlast nicht aus
- Überprüfen, ob die Ir-Einstellung den Lastanforderungen entspricht
- Prüfen, ob die thermisch-magnetische Einheit temperaturkompensiert ist
- Funktion der Auslöseeinheit gemäß den Herstellerverfahren testen
- Bestätigen, dass der Schutzschalter das Ende seiner elektrischen Lebensdauer noch nicht erreicht hat
- Symptom: Verlust der Selektivität (falscher Schutzschalter löst aus)
- Koordinationsstudie überprüfen – vorgelagerter Isd kann zu niedrig sein
- Überprüfen, ob die tsd-Einstellungen eine angemessene Zeitmarge bieten
- Prüfen, ob der nachgelagerte Schutzschalter-Ii den vorgelagerten Isd überschreitet
- Bestätigen, dass die Fehlerstrompegel den Designannahmen entsprechen
- Symptom: Gewünschter Ir-Wert kann nicht eingestellt werden
- Prüfen, ob der Nennstecker (falls vorhanden) den Einstellbereich begrenzt
- Überprüfen, ob das Auslöseeinheitenmodell den erforderlichen Ir-Bereich unterstützt
- Wechsel zu einer anderen Baugröße oder einem anderen Auslöseeinheitenmodell in Betracht ziehen
Bei anhaltenden Problemen kann der technische Support von VIOX eine Ferndiagnose für elektronische Auslöseeinheiten mit Kommunikationsfunktionen anbieten oder Sie durch systematische Testverfahren führen.
Integration mit modernen Systemen
Fortschrittliche elektronische Auslöseeinheiten von VIOX bieten Funktionen, die über den grundlegenden LSI-Schutz hinausgehen:
- Kommunikationsprotokolle: Modbus RTU, Profibus, Ethernet zur Integration mit SCADA/BMS
- Ereignisprotokollierung: Erfasst Auslöseereignisse, Lastprofile und Alarmbedingungen
- Vorausschauende Wartung: Überwacht Kontaktverschleiß, Betriebszahl und thermische Belastung
- Ferneinstellung: Parameter per Software anpassen, ohne den Schaltschrank zu öffnen
- Erdschlussschutz: Integrierte Ig-Einstellung für Personen- und Geräteschutz
- Lichtbogenreduzierung: Wartungsmodus senkt vorübergehend Ii, um die Störlichtbogenenergie zu reduzieren
Diese Funktionen sind besonders wertvoll in Kommerzielle Ladestationen für Elektrofahrzeuge, Rechenzentren und kritische Infrastrukturen, wo Ausfallzeiten hohe Kosten verursachen und proaktive Wartung unerlässlich ist.
FAQ: MCCB-Auslöseeinstellungen
F: Was bedeutet Ir auf einem MCCB-Auslöser?
A: Ir steht für “Langzeit-Ansprechstrom” oder “Bemessungsstromeinstellung”. Er stellt den Dauerstrom dar, den der Schutzschalter ohne Auslösung führen kann, und ist typischerweise von 0,4 bis 1,0 mal der Nennstromstärke (In) des Schutzschalters einstellbar. Wenn Sie beispielsweise einen 400-A-Schutzschalter (In = 400 A) haben und Ir auf 0,8 einstellen, beträgt die effektive Dauerstromstärke 320 A. Ir schützt vor anhaltenden Überlasten mit einer inversen Zeitcharakteristik – je höher die Überlast, desto schneller die Auslösung.
F: Wie berechne ich die korrekte Ir-Einstellung für meine Last?
A: Verwenden Sie die Formel: Ir = Laststrom ÷ 0,8 (für Dauerlasten gemäß NEC/IEC 80%-Regel). Beispielsweise benötigt eine 100-A-Dauerlast Ir = 100 A ÷ 0,8 = 125 A. Wenn Ihr Schutzschalter In = 160 A hat, stellen Sie den Ir-Regler auf 125 A ÷ 160 A = 0,78 ein (runden Sie auf 0,8, wenn dies die nächste Einstellung ist). Stellen Sie immer sicher, dass Ir die Strombelastbarkeit des kleinsten Leiters im Stromkreis nicht überschreitet, und berücksichtigen Sie dies Derating aufgrund der Umgebungstemperatur falls erforderlich.
F: Was ist der Unterschied zwischen Isd und Ii?
A: Isd (Kurzzeit-Ansprechwert) und Ii (unverzögerter Ansprechwert) schützen beide vor Kurzschlüssen, jedoch mit unterschiedlichen Reaktionszeiten. Isd beinhaltet eine absichtliche Zeitverzögerung (tsd, typischerweise 0,05-0,4 s), damit nachgeschaltete Schutzschalter zuerst Fehler beseitigen können, was Selektivität ermöglicht. Ii bietet eine sofortige Auslösung (<50 ms) ohne Verzögerung bei schweren Fehlern. Betrachten Sie Isd als “koordinierter Schutz” und Ii als “letzter Schutz”. In einem ordnungsgemäß koordinierten System sollte Ii mindestens 1,5× höher als Isd eingestellt werden, um Überschneidungen zu vermeiden.
F: Warum benötige ich eine Kurzzeitverzögerung (tsd) anstelle einer unverzögerten Auslösung?
A: Die Kurzzeitverzögerung ermöglicht Selektivität– die Fähigkeit, nur den fehlerhaften Stromkreis zu isolieren, während der Rest des Systems mit Strom versorgt bleibt. Ohne tsd könnte ein Fehler irgendwo im System den Hauptschalter auslösen und einen vollständigen Stromausfall verursachen. Durch Hinzufügen einer Verzögerung von 0,1-0,4 s zu vorgeschalteten Schutzschaltern geben Sie nachgeschalteten Schutzschaltern Zeit, Fehler zuerst zu beseitigen. Dies minimiert den Umfang des Ausfalls und verbessert die Systemzuverlässigkeit. Tsd erfordert jedoch, dass der Schutzschalter dem Fehlerstrom für die Dauer der Verzögerung standhalten kann (prüfen Sie die Icw-Nennleistung).
F: Kann ich Ii niedriger als Isd einstellen?
A: Nein, dies ist ein häufiger Fehler, der den Zweck von zwei separaten Schutzzonen zunichte macht. Ii muss immer höher als Isd sein (typischerweise 1,5-2× höher), um eine ordnungsgemäße Koordination aufrechtzuerhalten. Wenn Ii ≤ Isd, würden beide Funktionen während eines Fehlers gleichzeitig aktiviert, wodurch der Vorteil des zeitverzögerten Kurzzeitschutzes entfällt. Die meisten modernen Auslöser verhindern diesen Fehler, indem sie Ii automatisch anpassen, wenn Sie versuchen, ihn unter Isd einzustellen, aber überprüfen Sie Ihre Einstellungen immer nach der Anpassung.
F: Was ist I²t-Schutz und wann sollte ich ihn verwenden?
A: I²t-Schutz (auch “thermischer Speicher” genannt) berücksichtigt den kumulativen Erwärmungseffekt des Stroms über die Zeit. Er verhindert Fehlauslösungen durch kurze, harmlose Stromspitzen (Motorstart, Transformator-Einschaltstrom) und schützt gleichzeitig vor anhaltender thermischer Belastung. Aktivieren Sie I²t für: Motorkreise mit häufigen Starts, Transformatorprimärseiten oder jede Last mit sich wiederholenden hohen Einschaltströmen. Deaktivieren Sie I²t für: Generatorschutz (wo eine sofortige Reaktion entscheidend ist), einfache Radialsysteme oder Anwendungen, bei denen jede Verzögerung inakzeptabel ist. I²t ist besonders nützlich, um eine Koordination mit vorgeschalteten Sicherungen zu erreichen.
F: Wie koordiniere ich die Auslöseeinstellungen zwischen vorgeschalteten und nachgeschalteten Schutzschaltern?
A: Befolgen Sie diese Regeln: (1) Upstream-Ir ≥ 2× Downstream-Ir um kombinierte Lasten zu bewältigen; (2) Upstream-Isd > Downstream-Ii damit der unverzögerte Schutz des nachgeschalteten Schutzschalters sich nicht mit dem kurzzeitigen Schutz des vorgeschalteten Schutzschalters überschneidet; (3) Vorgeschaltete tsd ≥ Nachgeschaltete Gesamtausschaltzeit + 0,1-0,2 s Spielraum um sicherzustellen, dass der nachgeschaltete Schutzschalter zuerst auslöst; (4) Upstream-Ii ≥ 2× Downstream-Ii für die endgültige Sicherung. Verwenden Sie eine Zeit-Strom-Kurvenanalyse-Software, um die Koordination über alle Fehlerstrompegel hinweg zu überprüfen. VIOX bietet kostenlose Koordinationsunterstützung – wenden Sie sich mit Ihrem einpoligen Systemdiagramm an unser technisches Team.
Wichtigste Erkenntnisse
- Ir (Langzeitschutz) legt die Dauerstromstärke fest und muss basierend auf dem tatsächlichen Laststrom dividiert durch 0,8 (80%-Belastungsregel) berechnet werden, wobei die Leiterstrombelastbarkeit niemals überschritten werden darf.
- Isd (Kurzzeit-Ansprechwert) ermöglicht Selektivität durch Hinzufügen einer absichtlichen Verzögerung (tsd) vor dem Auslösen, wodurch nachgeschaltete Schutzschalter zuerst Fehler beseitigen können – unerlässlich, um den Umfang von Ausfällen in koordinierten Systemen zu minimieren.
- Ii (unverzögerter Schutz) bietet eine sofortige Auslösung bei schweren Fehlern und muss mindestens 1,5× höher als Isd eingestellt werden, um eine ordnungsgemäße Trennung zwischen den Schutzzonen aufrechtzuerhalten.
- Elektronische Auslöser bieten eine weitaus größere Flexibilität und Präzision als thermisch-magnetische Einheiten, mit einstellbaren Ir- (0,4-1,0 × In), Isd- (1,5-10 × Ir) und Ii- (2-15 × Ir) Bereichen sowie erweiterten Funktionen wie I²t-Schutz und Kommunikation.
- Koordination erfordert systematische Planung: vorgeschaltete Schutzschalter müssen höhere Ansprechwerte und längere Zeitverzögerungen als nachgeschaltete Geräte aufweisen, wobei die Regeln Vorgeschaltete Isd > Nachgeschaltete Ii und Vorgeschaltete tsd ≥ Nachgeschaltete Ausschaltzeit + Spielraum gelten.
- I²t-Schutz (thermischer Speicher) verhindert Fehlauslösungen durch kurze Einschaltströme und schützt gleichzeitig vor anhaltenden Überlasten – aktivieren Sie ihn für Motor- und Transformatoranwendungen, deaktivieren Sie ihn für Generatoren und einfache Systeme.
- Häufige Fehler sind das Einstellen von Ir zu hoch (Risiko von Leiterschäden), das Einstellen von Ii ≤ Isd (Verlust der Selektivität) und das Ignorieren von Motoranlaufströmen (Verursachen von Fehlauslösungen) – überprüfen Sie die Einstellungen immer anhand der Lastcharakteristiken und Koordinationsanforderungen.
- Zeit-Strom-Kurvenanalyse ist für komplexe Systeme unerlässlich – verwenden Sie die vom Hersteller bereitgestellte Software oder wenden Sie sich an den technischen Support von VIOX, um die Koordination über alle Fehlerstrompegel hinweg zu überprüfen und eine ordnungsgemäße Selektivität sicherzustellen.
- Dokumentation und Tests sind entscheidend: notieren Sie alle Auslöseeinstellungen auf den Schalttafelplänen, führen Sie Inbetriebnahmetests durch, um den Betrieb zu überprüfen, und führen Sie eine Einstellungsdatenbank für zukünftige Fehlerbehebung und Änderungen.
Für einen zuverlässigen, präzise konfigurierten Leitungsschutz erkunden Sie die komplette Produktlinie von VIOX MCCBs mit fortschrittlichen elektronischen Auslösern. Unser Engineering-Team bietet umfassende Unterstützung bei der Auswahl des Auslösers, bei Koordinationsstudien und bei der Unterstützung bei der Inbetriebnahme, um sicherzustellen, dass Ihr elektrisches Verteilungssystem sicher und effizient arbeitet. Kontaktieren Sie uns für anwendungsspezifische Anleitungen zur Optimierung der Ir-, Isd- und Ii-Einstellungen für Ihre individuellen Anforderungen.
