Sicherung

Im Netzteil des Verstärkers steckt ein kleines Glasröhrchen in einem Halter. Im Auto sitzen bunte Kunststoffstecker im Sicherungskasten. Auf der Platine des Laptops findest du ein unscheinbares SMD-Bauteil mit „F1“ im Bestückungsdruck. Alle drei sind Schmelzsicherungen. Sie tun nichts, solange alles in Ordnung ist. Erst wenn ein Kurzschluss oder eine Überlast auftritt, unterbrechen sie den Stromkreis, bevor eine Leitung glüht, ein Transformator abraucht oder ein Akku Feuer fängt.

Aufbau und Funktionsweise

Eine Schmelzsicherung ist ein absichtlich schwaches Glied im Stromkreis: ein dünner Leiter, der Schmelzleiter, zwischen zwei Kontaktkappen. Der Strom erwärmt ihn nach P = I² · R (siehe elektrische Leistung). Bei Nennstrom bleibt er unter seinem Schmelzpunkt. Steigt der Strom deutlich darüber, schmilzt der Leiter an seiner dünnsten oder heißesten Stelle, und es entsteht für einen Moment ein Lichtbogen. Erst wenn der erloschen ist, ist der Stromkreis wirklich getrennt.

Wie schnell das geht, legt der Aufbau des Schmelzleiters fest:

• Flinke Sicherungen haben einen gleichmäßig dünnen Draht. Er erwärmt sich schnell und brennt bei Überstrom rasch durch.
• Träge Sicherungen haben mehr Masse im Schmelzleiter, etwa einen auf einen Kern gewickelten Draht, ein angelötetes Lotkügelchen oder eine Wendel. Kurze Stromspitzen beim Einschalten nehmen sie hin, eine anhaltende Überlast nicht.

Glasröhrchen lassen erkennen, ob die Sicherung ausgelöst hat. Keramikröhrchen mit Quarzsand löschen den Lichtbogen besser, weil der Sand die Energie aufnimmt und das verdampfte Metall bindet – sie sind für hohe Kurzschlussströme gebaut.

Schaltzeichen

Nach IEC 60617 ist die Sicherung ein schmales Rechteck mit einer durchgehenden Linie in Längsrichtung. Das unterscheidet sie vom Widerstand, der als leeres Rechteck gezeichnet wird. Im Schaltplan steht daneben der Name (F1, F2 …) und meist Nennstrom und Charakteristik, etwa „T 1 A“. Mehr Symbole unter Schaltzeichen.

Kennwerte und Auslösekennlinie

Wichtig ist: Eine Sicherung löst nicht bei ihrem Nennstrom aus. Feinsicherungen nach IEC 60127 halten das 1,5-Fache des Nennstroms mindestens eine Stunde lang aus. Erst deutlich darüber wird es schnell. Die Norm legt für jede Charakteristik Zeitfenster fest:

Neben F und T gibt es superflink (FF), mittelträge (M) und superträge (TT). In der Kennlinie siehst du das als zwei fallende Kurven: Je größer der Strom, desto kürzer die Zeit; die träge Kurve liegt bei mittleren Überströmen weit rechts über der flinken.

Die weiteren Kennwerte:

• Nennspannung: die höchste Spannung, bei der die Sicherung einen Lichtbogen sicher löschen kann. Eine 32-V-Kfz-Sicherung gehört nicht ans Netz. Eine 250-V-Sicherung darfst du an 12 V verwenden.
• Schaltvermögen (Ausschaltvermögen): der größte Kurzschlussstrom, den die Sicherung noch sicher unterbricht. Glassicherungen 5 × 20 mm schaffen oft nur 35 A oder das Zehnfache des Nennstroms (Kennung L), sandgefüllte Keramiksicherungen 1500 A (Kennung H).
• Schmelzintegral I^2t: die Energie, die nötig ist, um den Schmelzleiter zu schmelzen. Mit ihm prüfst du, ob kurze Einschaltspitzen die Sicherung auslösen.
• Temperatur-Derating: In warmer Umgebung braucht der Draht weniger Strom zum Schmelzen. Hersteller empfehlen, die Sicherung bei Raumtemperatur nur mit etwa 75 % ihres Nennstroms dauernd zu belasten, bei höheren Temperaturen mit noch weniger.

Bauformen

• Feinsicherungen 5 × 20 mm: der Standard in Geräten mit Netzanschluss, von 32 mA bis etwa 10 A, in Glas oder Keramik. In Nordamerika ist 6,3 × 32 mm verbreitet.
• Kleinstsicherungen: runde Bauformen mit Drahtbeinen (z. B. TR5) zum Einlöten oder Stecken.
• SMD-Sicherungen: in Chip-Bauformen von 0402 bis 2410 für 32–125 V auf Platinen, zum Beispiel an USB-Buchsen. Sie werden nicht getauscht, sondern sollen nur einen Brand verhindern, wenn sonst etwas ausfällt.
• Kfz-Flachsicherungen: in den Größen Micro, Mini, Standard und Maxi mit Farbcode für den Nennstrom (etwa rot 10 A, blau 15 A, gelb 20 A), für 32 V.
• Haushaltssicherungen: Neozed- und Diazed-Schraubsicherungen; heute schützen meist Leitungsschutzschalter die Installation (siehe Schutzmaßnahmen).

Halter gibt es als Clips für die Platine, als Einbauhalter mit Schraubkappe für die Gehäuserückwand und als Kombination mit Kaltgerätebuchse und Schalter.

Sicherung auswählen

Die Grundregel: Die Sicherung muss den Normalbetrieb samt Einschaltspitzen aushalten und darf trotzdem nicht größer sein als das, was die schwächste Leitung dahinter verträgt (siehe Leitungen dimensionieren).

Die Strombelastbarkeit deiner Leitung findest du hier:

Geräte mit Transformator, großen Siebkondensatoren oder Motoren ziehen beim Einschalten ein Vielfaches ihres Nennstroms. Hier nimmst du eine träge Sicherung. Flinke Sicherungen sind für Messgeräte und Halbleiterschaltungen ohne nennenswerte Einschaltspitze gedacht. Die Eingänge eines Multimeters schützen sogar spezielle Hochleistungssicherungen mit 10 kA Schaltvermögen und 1000 V – ersetze sie nur durch den gleichen Typ.

Weitere Schutzbauteile

Eine Schmelzsicherung schützt einmal und muss dann getauscht werden. Wo Überlast öfter vorkommen kann, etwa an einer USB-Buchse, nimmst du eine rückstellende Sicherung. Gegen Überspannung hilft keine Sicherung, sondern ein Varistor oder eine TVS-Diode – oft in Kombination: Der Ableiter schließt kurz, die Sicherung davor trennt (siehe Überspannungsableiter). Gegen Übertemperatur gibt es Thermosicherungen, die etwa in Wasserkochern bei einer festen Temperatur dauerhaft öffnen.

Praxistipps

Häufige Fehler:

• Größere Sicherung eingesetzt, weil die alte „immer durchbrennt“: Die Ursache bleibt, und nun ist die Leitung nicht mehr geschützt.
• Flink statt träge: Die Sicherung löst bei jedem Einschalten aus.
• Kfz-Sicherung im Netzteil: Ihre 32 V Nennspannung reichen nicht, um einen Lichtbogen bei 230 V zu löschen.
• Sicherung hinter dem Verbraucher: Die Sicherung gehört an den Anfang der Leitung, die sie schützen soll, direkt hinter die Quelle. Am Netz gehört sie in den Außenleiter.
• Sicherung überbrückt oder „geflickt“: Ein Stück Draht hat keine definierte Auslösung – im Fehlerfall brennt die Leitung statt der Sicherung.

Selbsttest