selbstrückstellbare Sicherung
Englisch: resettable fuse
Eine passive elektronische Komponente zum Schutz vor Überstromfehlern in Schaltkreisen.
Wiederherstellbare Sicherung: ein Polymer-Thermistor, der den Strom bei Hitze unterbricht
Eine wiederherstellbare Sicherung ist ein selbstschützendes Bauelement aus leitendem Polymer, das auf Überstrom reagiert, indem es seinen Widerstand dramatisch erhöht. Anders als eine herkömmliche Sicherung, die durchbrennt und ausgetauscht werden muss, kehrt eine wiederherstellbare Sicherung zu niedriger Widerstand zurück, sobald die Überstromsituation vorüber ist und das Bauelement abkühlt. Das Bauteil wird in Serie mit dem zu schützenden Stromkreis geschaltet, sodass der gesamte Strom hindurchfließt.
Der Schutzmechanismus nutzt die Eigenschaft des positiven Temperaturkoeffizienten (PTC) eines speziell entwickelten Polymer-Verbundwerkstoffs. Bei normalen Temperaturen leitet das Polymer Strom frei mit nur wenigen Ohm Widerstand. Wenn Überstrom hindurchfließt, erzeugt die innere Wärmeerzeugung eine Ausdehnung des Polymers und eine Verschiebung seiner kristallinen Struktur. Diese Phasenänderung treibt den Widerstand innerhalb von Sekunden auf Tausende von Ohm, was den Strom wirksam auf ein sicheres Niveau drosselt. Sobald der Fehler behoben und die Stromversorgung unterbrochen ist, kühlt das Polymer ab und kehrt in seinen ursprünglichen Zustand mit niedrigem Widerstand zurück.
Wiederherstellbare Sicherungen werden nach ihrem Haltestrom (der höchste Dauerstrom, den sie ohne Auslösen durchlassen) und ihrem Auslösestrom (die Spannung, bei der sie den Stromkreis unterbrechen) bewertet. Übliche Halteströme reichen von 0,1 Ampere bis 30 Ampere, Ausläseströme liegen typischerweise 1,25 bis 2 Mal höher. Die Spannungsbeständigkeit variiert stark, von 6 Volt für stromsparende Unterhaltungselektronik bis 600 Volt für Industrieanwendungen. Das Bauelement hat auch eine maximale Schaltverstärkung, über die hinaus es den Fehler nicht sicher begrenzen kann.
Feldleistung und Grenzen
Die Hauptschwäche wiederherstellbarer Sicherungen ist das Einrasten: Wenn die Quelle des Überstroms nach dem Abkühlen und Zurücksetzen des Bauelements fortbesteht, wiederholt sich der Zyklus. In manchen Stromkreisen entsteht dadurch ein oszillierender Zustand, bei dem das Bauelement wiederholt auslöst und zurückgesetzt wird. Sie reagieren auch langsamer als herkömmliche Sicherungen, typischerweise dauert es 0,1 bis 10 Sekunden, bis sie ihre volle Widerstände erreichen, je nach Fehlerstrom und Polymer-Zusammensetzung. Das macht sie besser geeignet zum Schutz vor weichen Fehlern wie Kurzschlüssen in niederohmigen Lasten als zum Schutz vor Lichtbogenbedingungen mit hohem Fehlerstrom.
Wiederherstellbare Sicherungen werden auch als Kunststoff-Bauelemente mit positivem Temperaturkoeffizienten (PPTC) oder Polysicherungen bezeichnet. Sie finden sich häufig zum Schutz von USB-Anschlüssen, Batterieladeschaltungen, Stromversorgungen und Telekommunikationsgeräten. Da sie keinen Austausch benötigen und sich automatisch zurücksetzen, senken sie die Felddienstkosten und Ausfallzeiten in Unterhaltungs- und Industriegeräten, können aber nicht die Geschwindigkeit schneller Sicherungen in Stromverteilungsanlagen mit hohem Strom erreichen.