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Selbstrückstellende Sicherungen können Schaltungen effizient schützen.


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Selbstrückstellende Sicherungen

Rückstellende Sicherungen werden auch als PTC-Sicherungen, Multifuse, Polyfuse usw. bezeichnet.

Symbol

PTC_Sicherung_Symbol.png
Bild 1: Symbol einer selbstrückstellenden Sicherung
PTC_Symbol.png
Bild 2: Symbol eines PTC-Widerstands

Beide Symbole sind gebräuchlich.

Wirkung

Selbstrückstellende Sicherungen sind spezielle PTC-Widerstände, die

  • bei hohen Strömen hochohmig werden,
  • nach Unterbrechung des Stroms wieder leitend sind und
  • zugesicherte Werte haben:
  • minimal akzeptierter Strom (Haltestrom),
  • maximaler Auslösestrom (Ansprechstrom) und
  • maximale Ansprechzeit.

So funktionieren selbstrückstellende Sicherungen.

Typen

Typ Ih Ia R23 ta It Umax Imax Uk Geh.
MF-R005 50mA 100mA 10Ω 5s 500mA 60V 40A 60V ⌀8mm
RXEF005 50mA 100mA 10Ω 5s 250mA 60V 40A 60V ⌀8mm
MF-R010 100mA 200mA 4s 500mA 60V 40A 60V ⌀7,5mm
RXEF010 100mA 200mA 4s 500mA 60V 40A 60V ⌀7,5mm
PFRA.025 250mA 500mA 2,5s 1,25A 60V 40A 60V ⌀7,5mm
RXEF025 250mA 500mA 2,5s 1,24A 72V 40A 72V ⌀7,5mm
PFRA.110 1,1A 2,2A 0,2Ω 6,6s 5,5A 30V 40A 8V ⌀8,9mm
PFRA.250 2,5A 5A 0,05Ω 10s 12,5A 30V 40A 0,65V ⌀12mm
LF 30R250U 2,5A 5A 0,02Ω 10s 12,5A 30V 40A 0,25V ◻11,4mm
B59606A0110A062 90mA 180mA 27Ω 1s 350mA 30V 0,5A 13V SMD 1210
B59607A0120A062 70mA 130mA 55Ω 1s 300mA 30V 0,4A 22V SMD 1210
B59707A0120A062 50mA 90mA 120Ω 1s 200mA 80V 0,3A 25V SMD 1210
Ih Haltestrom
Ia Ansprechstrom
R23 Widerstand bei 23°C
ta Ansprechzeit
It Strom für ta
Umax Maximale Spannung
Imax Maximaler Strom
Uk Maximale Spannung bei Kurzschluss
Geh. Gehäuse als Scheibe oder SMD
  • der Maximaler Strom Imax wird nicht durch die selbstrückstellende Sicherung gewährleistet.
  • Imax ist der maximale Strom, der im Fehlerfall durch die Sicherung fließen darf, ohne diese zu beschädigen.
  • Imax kann z.B. beim Kurzschluss auftreten.
  • Uk ist maximal zulässige Spannung, bei der die Sicherung durch einen Kurzschluss nicht zerstört wird.
  • Der PFRA.110 ist z.B bei Spannungen unter 8V kurzschlussfest.
  • Die PFRA.250 und LF 30R250U sind nicht kurzschlussfest.

MF-R005 (50mA, 10Ω, 60V, Scheibe) von Bourns

PTC_MF-R005_s.png
Bild 3: Strom-Spannungs-Kennlinie des MF-R005
  • die Kennlinie hängt von dem Einbau des PTC ab: z.B. Drahtlänge
  • Bei etwa 1V beginnt die Wirkung als Sicherung
  • Der maximale Strom der Kennlinie liegt bei 1,5V.
  • Das ist nicht der Strom, der kurzzeitig z.B. beim Kurzschluss auftritt.
PTC_MF-R005-Zeit.png
Bild 4: Ansprechzeit des MF-R005

B59707A0120A062 (50mA, 120Ω, 80V, SMD) von EPCOS

PTC_B59707A0120A062-R-T.png
Bild 5: Widerstands-Temperatur-Kennlinie des B59707A0120A062
  • Der Widerstand des B59707A0120A062 fällt zwischen 20°C und 80°C, wie ein NTC
  • und steigt ab 100°C steil an: PTC.
PTC_B59707A0120A062_s.png
Bild 6: Strom-Spannungs-Kennlinie des B59707A0120A062
  • Die Strom-Spannungs-Kennlinie des B59707A0120A062 ist bis etwa 5V nicht gerade, sondern steigt stärker als bei einem ohmschen Widerstand.
  • Dieses ist die Folge des fallenden Widerstands unter 80°C.
  • Ab 7V zeigt sich die Wirkung als Sicherung.
  • Dieses ist eine Folge des steigenden Widerstands ab 100°C.
PTC_B59707A0120A062-I-t.png
Bild 7: Ansprechzeit des B59707A0120A062

Die Ansprechzeit des B59707A0120A062 ist

  • bei geringem Überstrom (6s bei 100mA) ziemlich langsam und
  • bei hohem Überstrom (0,1s bei 500mA) auch relativ träge.

PTC mit NTC-Verhalten

Die Widerstands-Temperatur-Kennlinie des B59707A0120A062 ist typisch für PTC-Widerstände.

  • Bei niedrigen Temperaturen bis 60°C oder 90°C fällt der Widerstand mit der Temperatur
  • wie beim NTC-Widerstand
  • Oberhalb 60°C bis 90°C steigt der Widerstand steil mit der Temperatur
  • PTC-Verhalten
  • Aufgrund dieses Verhaltens sind
  • PTC-Widerstände nicht gut für Temperaturmessungen geeignet, aber
  • PTC-Widerstände sind gut zur Überwachung von Übertemperatur und
  • als selbstrückstellende Sicherungen geeignet.
Attention >

Verwendung als Sicherung

  • Im normalen Betrieb sollte der Strom nicht größer als der Haltestrom Ih sein.
  • Die Sicherung löst bei einem Strom über dem Ansprechstrom Ia aus.
  • Die Sicherung schaltet nach dem Ansprechen nicht ab, sondern
  • begrenzt den Strom auf maximal den Ansprechstrom Ia,
  • meistens ist der Strom nach dem Auslösen der Sicherung geringer als der Haltestrom Ih.
  • Die PTC-Sicherung löst verzögert aus,
  • je nach Strom bis zu mehreren Sekunden.
  • Wird der Strom reduziert oder der Stromkreis unterbrochen, ist die Sicherung wieder eingeschaltet.

Gehäuse

Selbstrückstellende Sicherungen gibt es als bedrahtete Bauelemente und als SMD-Bauelemente.

PTC-Sicherungen-Gehaeuse.png
Bild 8: Gehäuse rückstellender Sicherungen

Regeln

  • Selbstrückstellende Sicherungen sind spezielle PTC-Widerstände,
  • haben einen garantierten Haltestrom, bei dem sie nicht auslösen,
  • haben einen garantierten Auslösestrom, bei dem sie auslösen,
  • benötigen eine Ansprechzeit, um bei Überlastung auszulösen ( bei 5 bis 10-fachem Haltestrom),
  • können nur bis zu einer maximalen Spannung eingesetzt werden,
  • dürfen nur mit einem maximalen Strom belastet werden,
  • manche sind nicht kurzschlussfest (ab etwa 1A),
  • manche sind nur bis zu einer reduzierten Spannung kurzschlussfest,
  • müssen frei eingebaut werden,
  • keine Berührung,
  • sind von der Umgebungstemperatur abhängig,
  • der Halte- und Ansprechstrom sind bei unter 23°C höher als angegeben,
  • der Halte- und Ansprechstrom sind bei über 23°C geringer als angegeben.