Abschaltbedingung bei LS Automat

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  1. #1 Catweazle, 28.01.2022
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    Hallo Elektrogemeinde,



    es geht um das Thema Abschaltbedingung.

    Damit ein LS Automat den erforderlichen Abschaltstrom im Fehlerfall

    erhält, um in weniger als 0,4 sec abzuschalten, darf der Schleifenwiderstand

    ja bestimmte Werte nicht unterschreiten.

    Ich habe mich mal gefragt, was passieren würde, wenn dem nicht so wäre.



    Angenommen, dass bei einem C16 Automat durch einen Kurzschluss nur

    ein Strom von ca. 95A zum fließen käme (bedingt durch einen zu hohen

    Schleifenwiderstand).

    Welches Auslösesystem würde in dem Fall auslösen und in welcher Zeit?


    a) Das elektromagnetische Auslösesystem löst sicher bei einem 10-fachen

    Strom aus, also ab ca. 160A (bei der C-Charakteristik).

    Im Beispiel hätte man aber nur den ca.6-fachen Strom, bei dem der

    magnetische Auslöser ja wahrscheinlich dann nicht ansprechen würde.


    b) Das thermische Auslösesystem hingegen löst ja bei einem Überstrom

    von ≥ 1,45 fachen Nennstrom spätestens nach einer Stunde aus.

    Bei dem 6-fachen Strom würde der Bimetallauslöser laut Diagramm

    dann nach ca. 1 sec ansprechen.



    Also würde in dem Fall eines zu hohen Schleifenwiderstands immer noch der

    thermische Auslöser ansprechen, sehe ich das richtig?



    Ich weiß nicht genau, aber müßte man evt. noch die Trägheit des Bimetalls

    mit berücksichtigen, so dass die Auslösung evt. sogar minimal später als 1 sec

    erfolgen könnte?

    Würde die Leitung (1,5mm²) bei 95A und 1 sec Abschaltzeit dauerhaft geschädigt werden?



    Gruß Catweazle
     
  2. EBC41

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    Ja, das ist richtig. Aber für den Personenschutz dauert das zu lange.

    Ohne Einsatz eines RCD (FI) würde in deinem Beispiel am Gehäuse eines Betriebsmittels Schutzklasse I für eine Zeit von etwa 1 sec eine Spannung von ca. 115 Volt gegen Erde anstehen. Das könnte bei Berührung lebensgefährlich werden.


    In der Regel wird eine 1,5mm² Leitung vom thermischen Auslöser 16A so geschützt, dass sie keinen Schaden nimmt.



    Die Trägheit ist in dem Kennlinienfeld abgebildet. Auch die Exemplarabweichungen.
    .


    .
     
  3. #3 s-p-s, 28.01.2022
    Zuletzt bearbeitet: 28.01.2022
    s-p-s

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    Hallo zusammen,
    das passt zu meiner Tabelle Netzinnenwiderstand.
    War nur ein Test bitte auf Richtigkeit überprüfen.
    Faktor für Messfehler müsste nach meiner Meinung 0,5 sein.
    Ich habe aus unbekannter Quelle das diese Formel nur bis 5 Sekunden gilt. Stimmt das?

    Sorry ist wohl bei ZI immer noch Kurzschlussschutz nicht Überlastschutz.
    Beim Überlastschutz über das Bimetall spielt der Messwert der Schleife keine Rolle.
    Dennoch kann die "Beschädigung" der Leitung berechnet werden.
     

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  4. #4 Catweazle, 29.01.2022
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    ..danke euch beiden für die Beiträge..

    @SPS, also wäre die Auslösezeit laut Formel bei den genannten 95A ca. 3,3 sec..

    In einem etwas älteren Hösl habe ich nachgelesen, dass im Kurzschlussfall für max. 5sec die Grenztemperatur für
    PVC Leitungen 160 Grad sein darf.

    Heisst das, dass nach dieser Formel die Auslösezeit so berechnet ist, dass max. die besagten 160 Grad für PVC
    Leitungen auftreten können und damit eine Zerstörung der Leitung weitgehenst verhindert wird?

    Gruß Catweazle
     
  5. #5 s-p-s, 29.01.2022
    Zuletzt bearbeitet: 29.01.2022
    s-p-s

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    Hallo Catweazle,
    ich habe die Tabelle aufgrund des De Beitrags erstellt. So wie ich es verstanden habe.
    Der Beitrag ist auch noch Online zu kaufen. Für den der es genauer wissen möchte.
    160 Grad wird in dem Beitrag nicht erwähnt. Ob das im K Faktor enthalten ist?

    Die ca. 3,3 Sekunden kommen nur beim Messfehler Faktor 1 heraus.
    Die Messgeräte und die Temperaturfehler müssten eigentlich noch abgezogen werden.
    Das bedeutet der Ik ist im ungünstigen Fall kleiner als der angezeigte Messwert und die Zeit länger.
    Dann komme ich auf deutlich über 10 Sekunden.
    Ob ich mit 0,5 als Faktor richtig liege?

    Stelle die Tabelle nur zur Diskussion.
     
  6. #6 Drehfeld, 29.01.2022
    Zuletzt bearbeitet: 29.01.2022
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    Ja, die 160°C für PVC sind im „K-Faktor“ enthalten.

    Die fünf Sekunden kann ich nicht genau einschätzen, aber wie soll das gehen, dass die Leitung (schnell) auf 160°C erhitzt und dann nach fünf Sekunden abgeschaltet wird?
    Sie darf sich halt bis zur Abschaltung nicht auf mehr als 160°C erhitzen. Wird der Wert vor Ablauf der fünf Sekunden erreicht, muss entsprechend früher abgeschaltet werden. Die Leitung würde sich doch sonst weiter erwärmen und damit die 160°C überschreiten.

    Ich habe die fünf Sekunden bisher immer so verstanden, dass die angegebenen Näherungsformeln nur bis ca. 5 Sekunden gelten. Man geht dabei ja davon aus, dass keine Wärme an die Umgebung abgeführt wird und diese Annahme wird umso ungenauer je länger die Situation besteht.

    Andererseits müsste es schon eine Obergrenze für die Zeit geben, sonst wäre ja eine Situation denkbar, in der durch falsche Absicherung die Leitung eine Betriebstemperatur von beispielsweise 150°C stabil annimmt, damit den Grenzwert nicht überschreitet, aber dennoch Schaden nimmt.

    Edit: Diese maximale Zeit bis zur Abschaltung ist in den Auslösecharakteristiken der LSS berücksichtigt. Bei korrekter Wahl des LSS schützt der thermische Auslöser also die Leitung, egal wie hoch die Auslösezeit ist!
    Es sollte aber mMn möglichst vermieden werden, dass die Strombelastbarkeit der Leitung unter dem großen Prüfstrom des LSS liegt. Je nach Verlegeart ist eine Absicherung von 1,5mm2 Cu mit B16 daher zu hinterfragen.
     
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  7. #7 Drehfeld, 02.02.2022
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    Die Normkennlinien der LSS kann ich irgendwie nicht nachvollziehen. Die obere Toleranzgrenze für die Auslösezeit liegt teilweise deutlich über der zulässigen Abschaltzeit, obwohl der LSS richtig dimensioniert ist. Reale Automaten werden sicherlich deutlich unter dieser Grenz bleiben, aber merkwürdig ist das schon.
     
  8. #8 Pumukel, 02.02.2022
    Zuletzt bearbeitet: 02.02.2022
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    Die Kennlinie des Bimetallauslösers unter liegt Fertigungstoleranzen . Deshalb gibt es da auch Grenzwerte nach unten und nach oben. Der magnetische Schnellauslöser muss unter 0,1s beim 5 fachem Nennstrom auslösen.
    Edit : bei der Abschaltzeit war eine 0 zu viel.
    Leitungsschutzschalter (LSS) – Development & Administration
     
  9. #9 Drehfeld, 02.02.2022
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    Ja, das ist klar. Aber betrachte beispielsweise mal die obere Toleranzgrenze eines C16-Automaten, wenn der 6fache Nennstrom (also 96A) fließt. Die Abschaltung sollte dann in 3,2s erfolgen, die obere Toleranzgrenze des thermischen Auslösers liegt aber darüber.
     
  10. #10 Pumukel, 02.02.2022
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    LS C 16 Grenzwerte für den Schnellauslöser liegen zwischen 5*16A = 80 A und 10*16A = 160 A das bedeutet bei 80 A kann der Schnellauslöser auslösen und bei 160 A muss er auslösen. Die Forderung das der Mindestkurzschlusstrom über 160A+50% = 240A betragen muss trägt der Toleranz und dem Messfehler Rechnung.
    Bei einem B 16 wären das mindestens 120A (80A+50%)
    Für den Bimetallauslöser gilt 16A *1,45 = 23,2 A diesen Strom darf der LS max 60 min führen.
     
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  11. #11 Drehfeld, 02.02.2022
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    Wie lange darf der C16 einen Strom von 96A maximal führen?
     
  12. #12 Octavian1977, 02.02.2022
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    Naja von der Schnellauslösung sind die Toleranzen ja ziemlich weit gefasst.
    bei Typ C von 5-10 fachem Nennstrom, also kann es prinzipiell sein, daß ein C16 Automat auch schon bei 80A innerhalb von 0,1s auslöst.
    Die Wahrheit liegt vermutilich bei 90% aller Automaten in der Mitte.
     
  13. #13 Pumukel, 02.02.2022
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    96A entspricht dem 6 Fachem Nennstrom eines C16 und die oberste Grenze der Abschaltzeit liegt bei 5 s die untere bei 2 s.
     
  14. #14 Octavian1977, 02.02.2022
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    Octavian1977 Moderator

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    das liegt schon oberhalb der 5fach Schwelle also ist eine Abschaltung in 0,1s schon möglich.
     
  15. #15 Drehfeld, 02.02.2022
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    Eben, und die Abschaltung soll in unter 3,22s erfolgen, damit sich die Leitung nicht unzulässig erwärmt. Die obere Grenze liegt also zu hoch, um die Leitung sicher zu schützen.
     
  16. #16 Pumukel, 02.02.2022
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    Eben da liegt dein Denkfehler, denn das I²t der Sicherung liegt noch unter dem I²t der Leitung. Wäre das nicht so könnte eine Sicherung die Leitung nicht schützen. I²t der Leitung hängt unter anderem auch von der Verlegeart und damit von der Wärmeabgabe der Leitung ab. Ob sich die Leitung in der Stromflußzeit zu hoch erwärmt hängt also hauptsächlich von mehreren Faktoren ab. Die max zulässige Temperatur hängt auch vom Aufbau der Leitung ab.
     
  17. #17 Drehfeld, 02.02.2022
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    I²t der Sicherung bei 96A und 5s Auslösezeit: (96A)² * 5s = 46080A²s
    I²t der NYM mit 1,5mm²: k²S² = 29756A²s
     
  18. s-p-s

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  19. #19 s-p-s, 02.02.2022
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    Auf die hohen werte komme ich nicht.
    Hast du Simaris curves? Da kannst du das schön darstellen. Kostenlos.

    Je länger die Zeit, umso kleiner wird der Strom, der nötig ist. Damit sinkt auch der I²t

    Bild aus Simaris Curves

    SIMARIS® curves
     

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  20. #20 Drehfeld, 02.02.2022
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    Klar kommst du nicht auf die hohen Werte, in deinem Diagramm spricht ja auch der Schnellauslöser an.
    Ich bin vom Worst-Case - thermischer Auslöser mit maximaler Auslösezeit von 5s - ausgegangen. Wenn du in deine Excel-Tabelle 96A für 1,5mm2-NYM einsetzt, kommst du auf eine Auslösezeit von 3,23s. Der LSS löst eventuell erst nach 5s aus.
     
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