Funktionsweise eines Thermischen Schutzschalters

Der Hauptmechanismus, der in thermischen Schutzschaltern zum Einsatz kommt, ist die Biegung eines Bimetallstreifens. Ein Bimetall besteht aus zwei oder mehr Metallen, die unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten haben. Bei einem Temperaturanstieg dehnt sich die Seite mit dem höheren Ausdehnungskoeffizienten stärker aus als die Seite mit dem niedrigeren. Diese ungleiche Ausdehnung führt zur Biegung des Bimetalls und somit zur Trennung des Stromkreises. Die Erwärmung des Bimetallelements wird größtenteils durch den Strom verursacht, der durch den Schutzschalter fließt. Dies sorgt für eine automatische Abschaltung des Stromkreises, wenn der Strom zu hoch wird und das System sich dadurch zu stark erhitzt.

Um eine optimale Funktionsweise zu gewährleisten, werden verschiedene Faktoren berücksichtigt. Die Größe, Konfiguration und Bauform des thermischen Elements sowie sein elektrischer Widerstand sind entscheidend für die Strombelastbarkeit des Schutzschalters. Besonders in Schaltern mit niedrigen Nennwerten, unter fünf Ampere, kann zusätzlich eine Heizspule in den Schaltkreis integriert sein. Diese ist in Reihe mit dem Thermoelement geschaltet und unterstützt die Erwärmung des Bimetallelements, um eine schnelle und präzise Auslösung zu ermöglichen.

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Nutzen von Thermischen Schutzschaltern

Der primäre Nutzen von thermischen Schutzschaltern liegt im Schutz vor Überhitzung und damit verbundenen Risiken wie Bränden oder der Beschädigung von elektrischen Geräten. Sie reagieren nicht nur auf Überlastungen durch den Strom, sondern berücksichtigen auch die Umgebungsbedingungen, wie etwa äußere Hitzequellen oder Kühlung, die die Temperatur des Sensorelements beeinflussen könnten.

Dank ihrer einfachen Bauweise und ihrer zuverlässigen Funktion sind thermische Schutzschalter weit verbreitet in einer Vielzahl von Anwendungen, insbesondere in Haushaltsgeräten, Automobilen und industriellen Anlagen. Sie sorgen für eine erhöhte Betriebssicherheit, indem sie automatisch abschalten, bevor gefährliche Temperaturen erreicht werden.

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Aufbau des Bimetallelements

Das thermische Element, das am häufigsten verwendet wird, besteht aus einer Kombination verschiedener Metalle, die je nach Anwendungsbereich und gewünschter Charakteristik variiert. Ein typisches Bimetallelement könnte aus drei Schichten bestehen. Eine der Seiten besteht aus einem Material mit geringer Wärmeausdehnung, wie etwa Invar, einer Nickelstahllegierung. Die mittlere Schicht kann aus Kupfer bestehen, das einen geringen elektrischen Widerstand bietet, oder aus Nickel, das einen höheren Widerstand aufweist. Die Seite mit hoher Wärmeausdehnung kann aus verschiedenen Metallen bestehen, je nach den spezifischen Anforderungen.