Elektrische Sicherungen und Leitungsschutzschalter in Europa

Sicherungen sind ältere Schutzvorrichtungen, die in manchen Haushalten noch verwendet werden, aber weitgehend durch Leitungsschutzschalter ersetzt wurden. Eine Sicherung ist ein kleines, zylindrisches Bauteil, das einen Draht oder ein Filament enthält, welches schmilzt, wenn der elektrische Strom einen bestimmten Wert überschreitet. Wenn die Sicherung schmilzt, unterbricht sie den Stromkreis und stoppt den Stromfluss. Sicherungen gibt es in verschiedenen Nennwerten, die den maximalen Strom angeben, der sicher durch sie fließen kann. Wenn eine Sicherung durchbrennt, muss sie durch eine neue mit demselben Nennwert ersetzt werden.

Leitungsschutzschalter hingegen sind modernere Schutzvorrichtungen, die einen elektromechanischen Schalter verwenden, um den Stromkreis zu unterbrechen, wenn der Strom einen bestimmten Wert überschreitet. Im Gegensatz zu Sicherungen können Leitungsschutzschalter nach dem Auslösen zurückgesetzt werden, was ihre Handhabung bequemer macht. Leitungsschutzschalter gibt es in verschiedenen Größen und Nennwerten, die den maximalen Strom angeben, der sicher durch sie fließen kann. Wenn ein Leitungsschutzschalter auslöst, kann er durch Umlegen des Schalters in die "Ein"-Position zurückgesetzt werden.

Im Allgemeinen gelten Leitungsschutzschalter als zuverlässiger und bequemer als Sicherungen, aber beide Geräte erfüllen denselben grundlegenden Zweck, die elektrische Hausverkabelung vor Schäden durch Überlastung oder Kurzschluss zu schützen. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die in deinem Zuhause verwendeten Sicherungen oder Leitungsschutzschalter für die elektrische Last, die sie schützen, entsprechend ausgelegt sind.

Niederspannungssicherungen nach IEC 60269 (früher IEC 269, äquivalent zu EN 60269 und VDE 0636) werden in Verteilungsnetzen, in der Industrie und von Endverbrauchern, zum Beispiel in Sicherungskästen, eingesetzt. Die typische Nennspannung beträgt 230/400 V AC. Für Industrieanlagen sind Ausführungen für bis zu 1000 V DC- oder AC-Spannung verfügbar.

Es gibt verschiedene Arten von Sicherungen (wie Schraubsicherungen, NH-Sicherungen und zylindrische Sicherungen), die in verschiedenen Betriebsklassen (Auslösecharakteristiken) hergestellt werden.

Zeit-Strom-Diagramm für Betriebsklasse gG (gL), Beispiel

Sicherungen werden, wie andere Schutzvorrichtungen auch, durch ihre Auslösecharakteristik gekennzeichnet. Neben dem Nennstrom und dem Ausschaltvermögen ist dies ein wichtiger Parameter.

Die Auslösecharakteristik beschreibt den Bereich der Auslösezeiten für bestimmte relative Überströme in Bezug auf den Nennstrom in einem Zeit-Strom-Diagramm. Die Toleranzen für dieselbe Charakteristik sind relativ groß. Beispielsweise beträgt die Auslösezeit beim 1,5-fachen des Nennstroms etwa eine Stunde, während sie beim 15-fachen des Nennstroms (Kurzschluss) weniger als 50 ms beträgt.

Es ist charakteristisch für alle Zeit-Strom-Diagramme von Schutzgeräten, dass der Toleranzbereich bei niedrigen Überströmen größer ist als bei relativ hohen Überströmen. Wenn enge Auslösetoleranzen erforderlich sind (zum Beispiel zum Schutz eines kleinen Transformators gegen Überlast), ist ein Schmelzsicherungselement oft ungeeignet. Alternativ werden Temperatursicherungen oder Bimetall-Überstromschalter verwendet.

Träge D-Sicherungen wurden um 1930 eingeführt. Um sie von herkömmlichen flinken Sicherungen zu unterscheiden, wurden sie mit einem stilisierten Schneckensymbol oder in der Schweiz mit dem Buchstaben T in einem Kreis gekennzeichnet. 1967/68 wurde die Unterscheidung zwischen trägen und flinken (normalen) Sicherungen für Leitungsschutzsicherungen aufgegeben und die einheitliche Betriebsklasse gL (später gG) eingeführt. Die gL (gG)-Charakteristik ist träge-flink, was bedeutet, dass sie bei niedrigen Kurzschlussströmen träge und bei hohen Strömen flink ist. Das Schneckensymbol als Kennzeichnung wurde für gL D-Sicherungen noch jahrzehntelang beibehalten.

Als Faustregel für Sicherungen der Betriebsklasse gG (gL) gilt: Wenn der Strom das Vierfache des Nennstroms (oder das Fünffache bei gL) überschreitet, löst die Sicherung innerhalb von fünf Sekunden aus; überschreitet er das Neunfache des Nennstroms, beträgt die Auslösezeit 0,2 Sekunden.

Die Betriebsklasse einer Niederspannungssicherung wird durch zwei Buchstaben bezeichnet, wobei der erste Buchstabe die Funktionsklasse und der zweite Buchstabe das Schutzobjekt angibt. Die Funktionsklasse einer Sicherung zeigt ihre Fähigkeit an, bestimmte Ströme ohne Schaden zu leiten und Überströme oberhalb eines bestimmten Bereichs zu unterbrechen.

Es gibt zwei Funktionsklassen:

Hinsichtlich der Schutzobjekte wird unterschieden zwischen:

Kombiniert ergibt dies die folgenden gängigen Betriebsklassen:

Europäische und US-amerikanische Sicherungen unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Nennstromdefinition und Auslösecharakteristik.

Eng mit der Auslösecharakteristik verbunden ist die Selektivität eines elektrischen Verteilungsnetzes: Im Falle eines Kurzschlusses oder einer Überlast sollte nur die Sicherung des betroffenen Stromkreises auslösen, nicht jedoch übergeordnete Sicherungen, die auch andere Stromkreise schützen. Daher müssen die Sicherungen hinsichtlich ihres Ansprechverhaltens aufeinander abgestimmt sein.

Im Falle eines Kurzschlusses oder hohen Einschaltstroms ist die Durchlassenergie I²t (Integral des quadratischen Stroms über die Zeit, auch Schmelzintegral oder Stromintegral genannt) wichtig. Multipliziert mit dem ohmschen Widerstand der Sicherung beschreibt sie den Energiewert, der die Sicherung gerade noch nicht auslösen lässt: Die Verlustleistung (Joule’sche Wärme) am Sicherungselement hängt vom Quadrat des Stroms ab und führt zu einer bestimmten Temperatur, die die Sicherung innerhalb einer bestimmten Zeit auslöst. Die Durchlassenergie sollte bei der Dimensionierung von Sicherungen niemals vollständig ausgenutzt werden, da sie sich über viele solcher Schaltzyklen thermisch verändern und vorzeitig auslösen können.

Ein Schraubsicherungshalter für eine D-Sicherung besteht aus einem festen Sicherungsunterteil mit dem Pass-Element (Passschraube) und einer abnehmbaren Schraubkappe mit Sichtfenster. Der Sicherungseinsatz (Schmelzeinsatz, Sicherungskartusche, Sicherung) verfügt über eine farbige Betriebszustandsanzeige (Kennmelder, auch Schaltzustandsanzeige oder Unterbrechungsanzeiger), die sich bei eingeschraubter Sicherung hinter dem Fenster der Schraubkappe befindet, sowie einen Fußkontakt, der auf den Durchmesser des Passeinsatzes abgestimmt ist. Die Passeinsätze sind oft farbcodiert und identisch mit der Farbe des Kennmelders der Sicherung (siehe Tabelle unten). Der Innendurchmesser des isolierten Kopfes der Passschraube begrenzt den Durchmesser und damit den Nennstrom der verwendbaren Sicherungsgrößen. Die Schraube ist mit einem Spezialwerkzeug festzuziehen, das in zwei Nuten am Zylindermantel des Isolierkörpers greift und entsprechend der Belastbarkeit der installierten Leitung gewählt werden muss.

Der Sicherungseinsatz ist das reaktive, austauschbare Teil einer Sicherung.

Schraubsicherungen haben Fußkontakte mit Durchmesserabstufungen je nach Nennstrom. Das Unterteil des Sicherungshalters enthält ein entsprechendes farbiges Pass-Element (Passschraube, Passeinsatz), das verhindert, dass Sicherungen mit einem höheren Nennstrom als vorgesehen verwendet werden. Traditionell gibt es eine Ausnahme für Diazed DII-Sicherungen, die es erlaubt, eine 10 A-Sicherung mit einer 6 A-Passschraube auszustatten. Der Sondertyp wird als 10A/6F, 10/6A oder 10R/6 bezeichnet.

In der Mitte des Kopfkontakts des Sicherungseinsatzes befindet sich eine farbige Metallplatte, der Kennmelder, als Schaltzustandsanzeige. Sie ist mit einer Feder unterlegt und wird von einem Draht mit hohem Widerstand gehalten, der am Fußkontakt des Sicherungseinsatzes befestigt ist. Nach dem Schmelzen des Schmelzleiters schmilzt auch der Haltedraht des Kennmelders, wodurch dieser ausgeworfen wird. Eine Glasscheibe in der Schraubkappe verhindert, dass der Kennmelder herausfällt, und ermöglicht die Sichtprüfung der ausgelösten Sicherung.

Kennmelder und Passeinsätze sind je nach Nennstrom farbcodiert. Bei der Entwicklung von D-Sicherungen im Jahr 1906 wurden die Farben der Germania-Briefmarkenserie von 1900 als Gedächtnisstütze gewählt. Diese und spätere Briefmarken hatten folgende Farben: 5-Pfennig-Marke grün, 10-Pfennig-Marke rot, 15-Pfennig-Marke grau, 20-Pfennig-Marke blau, 25-Pfennig-Marke gelb.

Der Hauptunterschied zwischen D- und D0-Sicherungen ist neben ihren unterschiedlichen Abmessungen die zulässige Betriebsspannung: Während D-Sicherungen für eine Spannung von bis zu 500 V, Sondertypen bis zu 750 V (sowohl AC als auch DC) geeignet sind, ist das D0-System nur für eine Spannung von bis zu 400 V AC und 250 V DC vorgesehen.

Heute werden Schraubsicherungen der Betriebsklasse gG (früher bis 1998 gL) als Leitungsschutzsicherungen verwendet, zum Beispiel zum Schutz von Leitungen zu Verteilern. Schraubsicherungen werden gelegentlich noch in Verbindung mit Motorschutzschaltern zum Schutz von Motoren verwendet, wenn Maschinen mit besonders hohen Anlaufströmen betrieben werden.

Schraubsicherungen (D, D0) dürfen unter Last nur unter folgenden Bedingungen betrieben werden:

• Nur durch geschultes Personal
  • AC-Spannung über 400 V, Nennstrom maximal 16 A
  • DC-Spannung 25-60 V, Nennstrom maximal 6 A
  • DC-Spannung 60-120 V, Nennstrom maximal 2 A
  • DC-Spannung 120-750 V, Nennstrom maximal 1 A
• Auch durch Laien
  • AC-Spannung max. 400 V, Nennstrom bis zu 63 A
  • DC-Spannung max. 25 V

Das D-System (auch DIAZED; diametral abgestufter zweiteiliger Edison-Schmelzstöpsel) wurde von Siemens-Schuckertwerke entwickelt, anfänglich in der heute gebräuchlichen Größe DⅡ. DIAZED ist eine Marke, daher ist die neutrale Normbezeichnung D-System oder D-Sicherung. Es ersetzte die früher üblichen einteiligen Schmelzstöpsel, die heute in den USA noch als "Plug Fuses" verwendet werden. Neu an diesem System war die Trennung von Schraubkappe und Sicherungseinsatz ("Kartusche"). D-Sicherungen sind in fünf Größen erhältlich. Die Bezeichnung besteht aus dem Buchstaben D und einer römischen Ziffer. Träge Typen werden auch als DT bezeichnet.

¹Gewinde der Schraubkappe: E = Edison-Gewinde, G = Rohrgewinde, gerade, R = Rohrgewinde, Außengewinde konisch

Die NDz-Sicherungen (seltener ND oder DⅠ genannt) mit kleinerem Durchmesser wurden Ende der 1920er Jahre eingeführt und werden auch als "Sparschmelzeinsätze" bezeichnet, da sie mit einer Reduzierhülse in DⅡ-Sockeln installiert werden können. Heute finden sie in alten Anlagen kaum noch Verwendung, obwohl die kurze DⅠ-Bauform mit SE 21-Schraubkappengewinde in der Schweiz weit verbreitet ist. Die gebräuchlichste Diazed-Sicherung ist wahrscheinlich die Größe DⅡ. Sie kann auch mit einer Haltefeder in DⅢ-Sockeln bestückt werden. Die Größen DⅢ, DⅣ und DⅤ werden noch heute in älteren Hauptverteilungen verwendet. Die Größen DⅣ und DⅤ werden seit Jahrzehnten nicht mehr in neuen Anlagen verbaut, da NH-Sicherungen für derart hohe Ströme und für den Betrieb unter Last besser geeignet sind. Die Größen DⅡ und DⅢ sind auch in normalen oder verlängerten Ausführungen für höhere Nennspannungen erhältlich. Typische Beispiele sind 690 V Drehstrom in Industrie und Kraftwerken sowie für Bahnstromnetze und Oberleitungsbusse bis 750 V oder bis 1200 V.

¹Gewinde der Schraubkappe: E = Edison-Gewinde

Das D0-System (auch NEOZED; neuartiger DIAZED-Sicherungstyp, neo: "neu") wurde 1967 von Siemens und Lindner als Weiterentwicklung des bisher dominierenden D-Systems (DIAZED) eingeführt und hat es in Neuanlagen, soweit noch Sicherungsschutz verwendet wird, ersetzt. Die Vorteile gegenüber dem D-System sind geringere Abmessungen und eine niedrigere Verlustleistung (geringere Wärmeentwicklung) bei gleichem Nennstrom. NEOZED ist eine Marke, daher ist die neutrale Normbezeichnung D0-System oder D0-Sicherung (ausgesprochen D null). D0-Sicherungen werden in drei Größen hergestellt.

Die Bezeichnung einer Größe besteht aus "D0" und einer weiteren arabischen Ziffer:

¹Gewinde der Schraubkappe: E = Edison-Gewinde, M = metrisches Gewinde

D01-Sicherungen passen auch in DL-Sockel und können in D02-Schraubsockeln mit einer speziellen Haltefeder verwendet werden. Die D03-Bauform wird nur sehr selten verwendet, da sich NH-Sicherungen für hohe Nennströme als zuverlässiger erwiesen haben. D03-Sicherungen dürfen in neuen Systemen nicht mehr installiert werden.

Für D- und D0-Sicherungen gibt es Sockel für Schraubmontage, für Hutschiene und für Sammelschienenmontage ("Reitersockel"). Zusätzlich gibt es für D0-Sicherungen Sicherungstrennschalter als Sicherungssockel mit integriertem Trennschalter. Vor jedem Sicherungswechsel muss der Sockel durch eine vor den Sicherungen befindliche Klappe abgeschaltet werden. Dieser spannungs- und lastfreie Wechsel erhöht die Betriebssicherheit und die Sicherheit für den Benutzer, da dieser keinesfalls mit unter Spannung stehenden Bauteilen in Berührung kommen kann. Bei neueren Versionen dieser Trennschalter werden die Sicherungskartuschen nicht mehr geschraubt, sondern durch Federkraft kontaktiert.

Als Ersatz für das D-System wurde in der DDR das platzsparende DL-System für 380 V AC eingeführt. Die Bauform ähnelt der von D01-Sicherungen, ist aber für bis zu 20 A ausgelegt. Für Altanlagen mit Bestandsschutz werden DL-Sicherungen weiterhin mit der Betriebsklasse gG und einer Nennspannung von 400 V AC hergestellt.

D01-Sicherungen (NEOZED) bis 16 A passen auch in DL-Sockel, umgekehrt jedoch nicht.

¹Gewinde der Schraubkappe: E = Edison-Gewinde

Niederspannungs-Hochleistungssicherungen, kurz NH-Sicherungen, werden auch als Messersicherungen, Schwertsicherungen oder (im Zusammenhang mit Hausanschlusskästen) als Panzersicherungen bezeichnet. Charakteristisch ist die deutlich größere Bauweise im Vergleich zu Schraubsicherungen sowie die massiven Kontaktmesser an beiden Enden zur Führung und Trennung größerer Ströme. Gängige Ausführungen von NH-Sicherungen ermöglichen eine sichere Abschaltung von Kurzschlussströmen bis zu 120 kA (Nenn-Ausschaltvermögen), wobei der genormte Nennstrom bis zu 1.250 A (Nennstrom) beträgt. Außerhalb der Norm sind Sicherungen mit einem Nennstrom von bis zu 1.600 A erhältlich. NH-Sicherungen verfügen über einen Kennmelder, der eine defekte Sicherung anzeigt. Je nach Ausführung ist er als Klappkennmelder an der Stirnseite (oben) oder als Mittenkennmelder konzipiert, der bei eingesetzter Sicherung von vorne sichtbar ist. NH-Sicherungen mit zweifacher Kennzeichnung (Kombikennmelder) sind ebenfalls erhältlich. NH-Sicherungen sind mit unterschiedlichen Auslösecharakteristiken erhältlich, die im Abschnitt Betriebsklassen beschrieben sind.

NH-Sicherungen werden in verschiedenen Größen für unterschiedliche Nennstrombereiche gefertigt. Die Größe 0 ist in Neuanlagen nicht mehr zulässig.

NH-Sicherungen werden im Hochstrombereich von Niederspannungsnetzen verwendet und sind in Industrieanlagen weit verbreitet. Sie finden auch in öffentlichen Stromnetzen Anwendung, etwa in Transformatorstationen, Hauptverteilungen oder im Zählerschrank von Gebäuden sowie als Zählersicherung.

Im Vorzählerbereich von Kundenanlagen fordern die TAB 2007 (Technische Anschlussbedingungen der Netzbetreiber) eine Trennvorrichtung pro Zähler. Zitat:

"Eine Trennvorrichtung ist eine für den Kunden (elektrischer Laie) bedienbare Vorrichtung zum Trennen der Kundenanlage vom Verteilungsnetz (z. B. HAK)."

Selektive Leitungsschutzschalter oder Neozed-Lasttrennschalter erfüllen beispielsweise diese Anforderung, NH-Sicherungen jedoch nicht. Daher werden NH-Sicherungen in Neuanlagen nur dann als Zählersicherung eingesetzt, wenn eine weitere durch Laien bedienbare Trennvorrichtung (z. B. in Form einer Zählervorsicherung mit Neozed-Lasttrennschalter) vorhanden ist.

In Großbritannien sind Verbrauchereinheiten in älteren Installationen mit Sicherungshaltern ausgestattet, die mit geschlossenen Sicherungseinsätzen oder halb offenen, wiederverdrahtbaren Sicherungen bestückt werden können.

Bei diesem System, das von Firmen wie Wylex produziert wird, kann der Benutzer den Sicherungsdraht im Sicherungselement austauschen. Lose Sicherungsdrähte können in Supermärkten, an Tankstellen und in Baumärkten erworben werden. Der wiederverdrahtbare Sicherungshalter ist in der British Standard BS 3036 spezifiziert und kann mit Sicherungsdrähten für Ströme von 5 A, 15 A, 20 A oder 30 A bestückt werden.

Gemäß BS 7671 darf der Nennstrom solcher Sicherungen das 0,725-fache des Dauerstroms des Stromkreises nicht überschreiten. Leitungsschutzschalter können als Ersatz für diese Sicherungen verwendet werden.

Mögliche Gefahren dieses Systems beinhalten nicht geschulte Personen, die an elektrischen Systemen arbeiten, das absichtliche oder versehentliche Überbrücken von Stromkreisen (Über-Sicherung) sowie die Verwendung von ungeeignetem, leitfähigem "Sicherungsmaterial" wie Münzen, Nägeln, Haarnadeln, Drahtresten oder Büroklammern. Die Art des verwendeten Sicherungsmaterials lässt sich ohne Entfernen der Sicherung nicht bestimmen. Zudem ist das Ausschaltvermögen von wiederverdrahtbaren Sicherungen wesentlich geringer als das von sandgefüllten Sicherungen, was Lichtbogenfehler in benachbarten Anlagen verursachen kann.

Leitungsschutzschalter können, genau wie Sicherungseinsätze oder Leistungsschalter, einen Stromkreis bei Überlast oder Kurzschluss automatisch unterbrechen. Für Deutschland gelten für Neuanlagen folgende Regeln (gemäß den Technischen Anschlussbedingungen in Verbindung mit DIN 18015-1):

• In Wohnungsverteilern dürfen für Beleuchtungs- und Steckdosenstromkreise nur Leitungsschutzschalter verwendet werden, die von Laien bedient werden können. Sicherungseinsätze sind nur für fest angeschlossene Geräte (wie Durchlauferhitzer) oder als Vorsicherung für Unterverteilungen zulässig.
• Selektive Leitungsschutzschalter (SLS) werden zur Absicherung im Vorzählerbereich verwendet. NH-Sicherungen sind in diesem Anwendungsbereich nur zulässig, wenn eine weitere "nicht professionelle Trennmöglichkeit für die Kundenanlage" vorhanden ist, etwa ein Neozed-Lasttrennschalter für nach dem Zähler.

In Wohn- oder Büroräumen werden typischerweise Leitungsschutzschalter mit B-Charakteristik verwendet. Die C-Charakteristik wird zum Schutz von Leitungen und Geräten bei Verbrauchern mit hohen Einschaltströmen verwendet, da die B-Charakteristik beim Anlaufen Fehlfunktionen verursachen kann. Beim Schutz von Stromkreisen mit elektronischen Geräten (elektronische Vorschaltgeräte, Schaltnetzteile) mit Leitungsschutzschaltern muss besonders auf deren hohe Einschaltströme geachtet werden.

Leitungsschutzschalter mit B-Charakteristik sind gemäß der Renard-Reihe für folgende Nennströme erhältlich: 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50 und 63 Ampere. Andere Werte sind je nach Hersteller möglich. Typ C, D, K und Z Leitungsschutzschalter sind in einer größeren Typenvielfalt mit Werten bis unter 1 A erhältlich. In Wohnräumen in Deutschland werden einzelne Stromkreise typischerweise mit B-16 Leitungsschutzschaltern (16 A) geschützt.

Die H-Charakteristik wurde seit den 1950er Jahren für Haushaltsstromkreise verwendet, um eine zuverlässige schnelle Abschaltung bei hochohmigen Netzen oder Erdschlüssen bei Kurzschlüssen zu erreichen. Unter den heutigen Netzbedingungen kann die empfindliche Kurzschlussauslösung jedoch unerwünscht auslösen und Geräte mit Schaltnetzteilen (wie Computer, Fernseher) oder Motoren (wie Staubsauger) beeinträchtigen. In solchen Fällen wird empfohlen, H-Leitungsschutzschalter durch B-Leitungsschutzschalter zu ersetzen. Ein H10 Leitungsschutzschalter kann in der Regel durch einen B13 Leitungsschutzschalter ersetzt werden, da sie die gleiche Überlastcharakteristik besitzen.

Leitungsschutzschalter werden nicht nur nach ihrem Nennstrom und ihrer Bauform, sondern auch nach ihrer Auslösecharakteristik klassifiziert. Die aktuell genormten Charakteristik-Typen sind B, C, D, E, K und Z, die in der Tabelle hervorgehoben sind. Die beiden Werte für die Überstromauslösung bezeichnen den Nichtauslösestrom (kleiner Prüfstrom) und den Auslösestrom (großer Prüfstrom). Die maximale Auslösezeit gilt für den Auslösestrom. Einige Hersteller geben engere Toleranzen für die Auslöseströme für Überlast- und Kurzschlussschutz an.

Leitungsschutzschalter müssen hohe Kurzschlussströme abschalten können. Das Ausschaltvermögen, als Bemessungskurzschlussausschaltvermögen I_cn bezeichnet, ist normativ wie folgt klassifiziert:

Darüber hinaus gibt es Anforderungen an die Kurzschlussstrombegrenzung. In Deutschland ist gemäß den technischen Anschlussbedingungen für Leitungsschutzschalter bis 32 A nur die Energiebegrenzungsklasse 3 (Selektivitätsklasse 3, "hohe Anforderungen") zulässig, die die höchste Kurzschlussstrombegrenzung gemäß VDE 0641 aufweist.

Im Falle eines Kurzschlusses ist der Strom (prospektiver Kurzschlussstrom) sehr hoch und wird nur durch die Netzimpedanz (Innenwiderstand) bestimmt. Der Leitungsschutzschalter begrenzt den Kurzschlussstrom bauartbedingt auf einen niedrigeren Wert. Eine hohe Energiebegrenzung sorgt für eine hohe Selektivität zu vorgeschalteten Sicherungen und schützt die Anlage vor elektromagnetischen Auswirkungen.

Leitungsschutzschalter haben ein Kunststoffgehäuse. Ältere Ausführungen waren zylindrisch und wurden statt der früher üblichen Schraubsicherungen in Edison-Gewinden verwendet oder mit einem dünnen Metallstreifen verschraubt. Moderne Leitungsschutzschalter haben rechteckige Gehäuse und können eng nebeneinander auf einer Montageschiene (Hutschiene) montiert werden.

Einpolige Leitungsschutzschalter sind heute meist ein Modul (1 TE) breit. Die Breite eines Moduls beträgt 18 mm. Gemäß der Norm DIN 43880:1988-12 sollte die Baubreite der Geräte zwischen 17,5 und 18,0 mm liegen. Zweipolige Ausführungen werden mit Breiten von 2 TE, 1,5 TE oder 1 TE hergestellt. Drei- und vierpolige Leitungsschutzschalter sind entsprechend breiter. Es gibt auch Leitungsschutzschalter mit einer Breite von 1,5 TE pro Pol. Diese sind meist für Nennströme von 80 A bis 125 A und/oder mit sehr hohem Ausschaltvermögen ausgelegt. Ein selektiver Leitungsschutzschalter ist 1,5 TE breit, ältere Typen waren 2 TE breit. Sie werden auf einer Sammelschiene mit einem Mittenabstand von 40 mm montiert. Alternativ werden die selektiven Leitungsschutzschalter auch auf normalen Hutschienen montiert, sie passen jedoch nicht in konventionelle Kleinverteiler.

Soll ein Leitungsschutzschalter auch den Neutralleiter schalten, müssen spezielle Leitungsschutzschalter verwendet werden, da der Kontakt für den Neutralleiter nacheilend öffnen und voreilend schließen muss. Dadurch wird sichergestellt, dass die Phase niemals ohne Neutralleiter durchgeschaltet wird.

1. Schalthebel für manuelle Ein-/Aus-Betätigung. Beinhaltet auch die visuelle Anzeige des Schaltzustands.
2. Auslösemechanismus zum Freigeben des Leitungsschutzschalters bei Fehlerbedingungen.
3. Schaltkontakt zum Schließen oder Unterbrechen der elektrischen Verbindung.
4. Anschlussklemmen für elektrische Verbindung.
5. Bimetallstreifen für thermisch ausgelösten Überlastschutz.
6. Kalibrierungsschraube, mit der der Hersteller das thermische Auslöseverhalten (Teil der Kennlinie) einstellt.
7. Elektromagnet-Auslösespule für hohe Ströme, typischerweise Kurzschlussströme.
8. Lichtbogenlöschkammer zum Löschen des Lichtbogens bei Unterbrechung eines Kurzschlussstroms. Der Lichtbogen wandert vom öffnenden Schaltkontakt (3) in den Bereich der Lichtbogenlöschkammer, wo er durch Aufspaltung und Kühlung gelöscht wird.

Der Abschaltmechanismus kann auf vier Arten ausgelöst werden:

• Abschaltung bei Überlast
  • Wenn der festgelegte Nennwert des durch den Leitungsschutzschalter fließenden Stroms für längere Zeit deutlich überschritten wird, erfolgt eine Abschaltung. Die Zeit bis zur Abschaltung hängt von der Stärke des Überstroms ab; sie ist bei hohen Überströmen kürzer als bei leichten Abweichungen vom Nennstrom. Ein Bimetall dient dazu, den Abschaltmechanismus durch Verbiegen bei Erwärmung durch den fließenden Strom auszulösen (thermische Abschaltung).
• Elektromagnetische Abschaltung bei Kurzschluss
  • Tritt ein Kurzschluss in einem System auf, erfolgt die Abschaltung innerhalb weniger Millisekunden durch einen Elektromagnet, der vom Stromfluss gespeist wird.
• Manuelle Abschaltung
  • Stromkreise können für Wartungsarbeiten oder zur vorübergehenden Abschaltung manuell am Leitungsschutzschalter abgeschaltet werden. Dazu befindet sich an der Vorderseite ein Kippschalter oder eine Auslösetaste.
• Abschaltung durch Zusatzmodule
  • Für die meisten Leitungsschutzschalter renommierter Hersteller gibt es anbaubare Hilfsschalter, Unterspannungs- und Überstromauslöser, Fehlerstrom-Schutzschalter (RCDs), Lichtbogen-Fehlererkennungseinrichtungen (AFDDs) und Motorantriebe (automatische Wiedereinschalter), mit denen der Leitungsschutzschalter bedient werden kann. Die Zusatzmodule werden rechts oder links an den Leitungsschutzschalter angebaut oder entsprechend im Verteiler verdrahtet, je nach Leitungsschutzschalter.

Ein wichtiges Merkmal von Leitungsschutzschaltern ist die freie Auslösung. Sie stellt sicher, dass bei einem Kurzschluss eine sofortige Auslösung erfolgt, auch wenn der Betätigungshebel manipuliert oder in der "Ein"-Position festgehalten wird.

Nach einer Überlastauslösung muss der Bimetallstreifen erst abkühlen, bevor eine Rücksetzung erfolgen kann. Die manuelle Rücksetzung, die für einen Neustart erforderlich ist, alarmiert den Benutzer auf ein mögliches Problem und verhindert eine automatische Rücksetzung (ausfallsicher). Dies verhindert unkontrollierte Neustarts von überlasteten Geräten oder die unkontrollierte Wiedereinschaltung defekter Geräte/Installationen.