Was ist ein MCB-Kalibriergerät und wie funktioniert es?

Echte Produktionsprobleme: In der abschließenden Testphase mussten wir Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) des Typs 8% aufgrund von thermischer Auslösedrift aussortieren. Der Grund für das Problem mit dem LS-Schaltkreis lag darin, dass der verwendete Kalibrierstand keinen stabilen Stromfluss über einen Zeitraum von mehr als 30 Minuten gewährleisten konnte. Es war daher nicht möglich, die korrekte Einstellung der Bimetalle anhand unserer vorherigen Kalibrierungen zu überprüfen. – Qualitätsmanager eines mittelständischen Elektrogeräteherstellers

MCB-Kalibriermaschinen Spezialisierte Messgeräte dienen zum Testen und Justieren der thermischen Auslösecharakteristik und der Überlastauslösung von Leitungsschutzschaltern. Kalibrierstände ermöglichen die präzise und stabile Anwendung von Überlasten (typischerweise zwischen 1001 TP3T und 1351 TP3T) und die Messung der Auslösezeit der Leitungsschutzschalter (+/- 0,11 TP3T). Dies hilft, die Bimetallstreifen so einzustellen, dass die Leitungsschutzschalter innerhalb eines sehr kurzen Zeitfensters auslösen (z. B. 45–55 Sekunden bei 1351 TP3T). Diese Anleitung beschreibt die korrekte Verwendung eines MCB-Kalibriergeräts. Sie listet die verschiedenen Gerätetypen (manuell, halbautomatisch, Langzeitkalibrierung) auf und gibt Hinweise zur Auswahl des passenden Geräts für Ihr Produktionslabor oder Ihre Fertigungsanlage.

Dieser Leitfaden behandelt:

• Was ist ein MCB-Kalibriergerät und warum unterscheidet es sich von einem Prüfgerät?
• Funktionsprinzip: Simulation der thermischen Auslösung, Stromregelung und Zeitsteuerung
• Arten von Kalibrierbänken: manuelle, halbautomatische (Typ A/B) und Langzeitkalibrierbänke
• Wichtige Bewertungskriterien (Strombereich, Genauigkeit, Stabilität)
• Wie man eine Kalibriermaschine anhand der Volumen- und Präzisionsanforderungen auswählt
• Häufig gestellte Fragen: MCB-Kalibrierung, Funktionsprüfung und die 80%-Regel

1. Was ist eine MCB-Kalibriermaschine? (Definition und Zweck)

Eine Kalibriermaschine für Leitungsschutzschalter (auch als Kalibrierbank für thermische Auslösungen bezeichnet) dient der Kalibrierung des thermischen Überlastschutzelements eines Leitungsschutzschalters. Jeder Leitungsschutzschalter enthält einen Bimetallstreifen, der sich aufgrund der Erwärmung durch den durchfließenden Überlaststrom verbiegt. Verbiegt sich der Streifen zu früh oder zu spät, löst der Schalter außerhalb seiner normierten Zeit-Strom-Kennlinie aus (gemäß IEC 60898-1). Die Kalibriermaschine legt einen konstanten Strom (1,45-facher Nennstrom für Typ B/C/D) an den zu kalibrierenden Leitungsschutzschalter an und misst die Auslösezeit. Liegt die Auslösezeit außerhalb des zulässigen Bereichs, justiert der Bediener (oder eine automatische Justierstation) die Bimetallstreifenauslenkung mithilfe einer Kalibrierschraube, indem er sie erhöht oder verringert. Nach der Justierung wird die Auslösung erneut geprüft, bis sie innerhalb der Spezifikation liegt. Dieses Verfahren gewährleistet, dass jeder Leitungsschutzschalter ab Werk den gleichen Schutz bietet.

Beispiele für Produkte von Benlong Automation sind: der am besten geeignete (für Neueinsteiger) MCB Manual Thermal Trip Calibration Bench (Einstiegsmodell) und der halbautomatische Bench vom Typ A mit Shift-Mechanismus für verschiedene MCB-Bauarten.

2. Wie funktioniert eine MCB-Kalibriermaschine?

Die grundlegenden Funktionsprinzipien bestehen aus 3 Hauptteilsystemen: Stromerzeugung, Zeitmessung und Halterung.

2.1 Stabile, programmierbare Stromquelle

Das Gerät erzeugt je nach Modell einen einstellbaren Wechselstrom zwischen wenigen Ampere und 500 Ampere. Für die Kalibrierung muss der Strom auf 1351 TP3T des Nennstroms des zu kalibrierenden Leitungsschutzschalters (LS-Schalter) eingestellt werden. Der thermische Kalibrierstrom für einen typischen LS-Schalter mit einer Nennstromstärke von 10 Ampere beträgt 13,5 Ampere für die thermische (Langzeit-)Auslösung. Der Strom muss zudem über einen Zeitraum von einer Stunde innerhalb einer Toleranz von ±21 TP3T gehalten werden; andernfalls driftet die Auslösezeit und führt zu ungenauen Ergebnissen. Der Benlong-LS-Schalter-Langzeitkalibrierstand mit einem IGBT- (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder Thyristor-Controller zur Aufrechterhaltung einer konstanten CW-Stabilität (Konstantwellen-)Regelung gewährleistet die erforderliche Stabilität des Kalibrierstroms. Die technischen Leistungsdaten umfassen: Nennleistung pro Station = 1 kVA, maximale Ausgangsleistung = 500 Ampere, maximale Ausgangswellenformverzerrung = < 31 TP3T.

2.2 Hochpräzise Zeitmessung und Auslöseerkennung

Ein integrierter Timer ist Bestandteil der Prüfmaschine. Er beginnt den Countdown, sobald Strom in den zu prüfenden Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) fließt, und läuft, bis alle Kontakte des LS-Schalters auslösen. Die Zeitmessung ist bei Langzeittests (1 bis 60 Minuten) mit einer Genauigkeit von ±0,11 TP3T wichtig, sodass beispielsweise der zulässige Fehler für eine 60-sekündige Auslösung maximal 0,06 Sekunden beträgt. Das Datenblatt für den thermischen Langzeit-Kalibrierstand für LS-Schalter gibt eine Zeitgenauigkeit von ±0,11 TP3T und einen Zeitanzeigebereich von 1 Sekunde bis 9 Stunden und 59 Minuten an. Um den Durchsatz zu erhöhen, werden mehrere Stationen (typischerweise 4 bis 10) gleichzeitig mehrere LS-Schalter testen.

2.3 Befestigungs- und Einstellmechanismus

Bei der Kalibrierung von Leitungsschutzschaltern (LS-Schaltern) verwenden manuelle Prüfstände – wie sie für LS-Schalter mit thermischer Auslösung konzipiert sind – einen Bediener, der den manuellen Auslöser des LS-Schalters einlegt und die Auslösezeit über ein digitales Display erfasst. Anschließend justiert der Bediener die Kalibriereinstellung des LS-Schalters mit einem Schraubendreher, bevor er einen zweiten Test durchführt. Die halbautomatischen Prüfstände Typ A und B verfügen über pneumatische Klemmen und einen motorisierten Kalibriereinsteller. Der Bediener legt den LS-Schalter ein und aus, während die Maschine den Test durchführt, die Auslösezeit durch mehrere Wiederholungstests auf einen akzeptablen Bereich einstellt und die Ergebnisse dem Bediener ohne weiteres Eingreifen anzeigt. Der Prüfstand Typ B ist mit austauschbaren Karten für vielfältige Testmöglichkeiten ausgestattet und kann LS-Schalter verschiedener Herstellerfamilien prüfen.

3. Arten von MCB-Kalibriermaschinen

Je nach Automatisierungsgrad und Testdauer lassen sich drei gängige Typen unterscheiden:

• Manueller Kalibrierstand für thermische Auslösemechanismen: Die kostengünstigste Option liegt zwischen $5.000 und $15.000. Der Bediener liest die Fahrzeit ab, um die Schrauben während der Produktion manuell zu wechseln. Dies eignet sich gut für Forschung und Entwicklung, Kleinserien (bis zu 200 Stück) und den Feldeinsatz.
• Halbautomatischer Kalibrierstand (Typ A / Typ B): Typischer Preisbereich von $15k-35k; beinhaltet in der Regel automatische Stromzufuhr (für die benötigte Strommenge) und Auslöseerkennung (wenn eine Auslösung erfolgt) sowie manchmal motorisierte Anpassung (zur Anpassung an Last/Entlastung); Bedienung durch den Bediener; meist eingesetzt bei mittlerem Volumen (200 – 1500 Produkte/Tag); Typ 'A' beinhaltet einen Verschiebungsmechanismus zur Aufnahme verschiedener Arten von (MCB)-Designs; Typ 'B' verwendet Einsteckkarten für schnellen Wechsel.
• Langzeit-Thermokalibrierbank: Konzipiert für den Dauerbetrieb mit dem Nennstrom 100% (1 bis 8 Stunden). Wird zur Typprüfung (zum Nachweis der Nennleistung) oder zur Überprüfung des thermischen Memory-Effekts eingesetzt. Kann mehrere unabhängige Prüfstationen (4 bis 12) umfassen und Datenprotokollierung ermöglichen.

4. Wichtige Spezifikationen zur Bewertung (mit realen Daten)

Beim Vergleich von MCB-Kalibriermaschinen sollten Sie nach diesen dokumentierten Werten fragen:

• Ausgangsstrombereich und GenauigkeitDer Benlong-Langzeitprüfstand ermöglicht Messungen von 0,01 bis 500 Ampere pro Station mit einer Unsicherheit von 1%. Die berücksichtigbaren MCB-Nennwerte reichen von 1 bis 63 Ampere, in einigen Fällen bis zu 125 Ampere.
• Zeitgenauigkeit±0,1% oder besser. Bei Langzeittests sollte die Drift über 8 Stunden <0,5% betragen.
• Anzahl der Teststationen: 1 bis 12. Mehr Stationen erhöhen den Durchsatz, benötigen aber mehr Stellfläche.
• Wellenformverzerrung: <3% (THD) – höhere Verzerrungen beeinflussen die Erwärmung des Bimetalls.
• Isolationswiderstand: >10 MΩ (Sicherheit).
• Einhaltung der Standards: IEC 60898‐1 (für MCBs) oder kundenspezifische Testpläne.

5. Wie Sie die richtige MCB-Kalibriermaschine für Ihr Werk auswählen

Nutzen Sie diese Entscheidungshilfe basierend auf Ihren täglichen Produktions- und Genauigkeitsanforderungen:

Bei der Bedarfsanalyse sollten Sie überlegen, ob Sie nur thermische oder nur magnetische Auslöser prüfen möchten. Die meisten Kalibrierstände sind ausschließlich für die Prüfung thermischer (Langzeit-)Auslöser ausgelegt. Für magnetische Auslöser benötigen Sie ein zusätzliches Sofortauslösegerät, obwohl es auch fortschrittliche Modelle gibt, die beide Funktionen bieten. Die in diesem Artikel bereits vorgestellten Kalibrierstände eignen sich ideal für die Kalibrierung beider Auslösertypen.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Was ist MCB-Kalibrierung?

MCB-Kalibrierung Die Kalibrierung eines Leitungsschutzschalters (LS-Schalter) beinhaltet die Justierung des thermischen Auslösemechanismus (Bimetallstreifen). Ziel dieser Justierung ist es, sicherzustellen, dass der LS-Schalter bei Überlaststrom innerhalb einer definierten Zeitspanne auslöst. Der Überlaststrom wird gemäß IEC 60898-1 für die Typen B, C und D auf das 1,45-fache des Nennstroms eingestellt (d. h. 1,45 × In). Typischerweise wird für die Kalibrierung des LS-Schalters ein spezielles Kalibriergerät verwendet. Dieses Gerät legt einen präzisen und stabilen Strom an den LS-Schalter an, misst die Auslösezeit und ermöglicht es dem Bediener oder einem automatisierten System, die Auslösekalibrierung in einem Bereich anzupassen, bis die Auslösezeit innerhalb der in den Normen festgelegten Grenzwerte liegt (z. B. sollte die Auslösezeit eines 10-A-LS-Schalters @135% In zwischen 45 s und 55 s liegen). Durch die erfolgreiche Durchführung dieses Prozesses gewährleistet der LS-Schalter einen zuverlässigen Schutz vor anhaltender Überlastung.

Wie kann man prüfen, ob ein Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) ordnungsgemäß funktioniert?

Um die ordnungsgemäße Funktion eines Leitungsschutzschalters (LS-Schalter) zu überprüfen, müssen Sie einen thermischen (Überlast-) und einen magnetischen (Kurzschluss-)Test durchführen. Verwenden Sie für den thermischen Test ein Kalibriergerät oder ein Primärstrom-Einspeisegerät, um den 1,45-fachen Nennstrom anzulegen und die Auslösezeit zu messen. Der LS-Schalter sollte innerhalb einer Stunde (bei Strömen > 10 A) bzw. einer Minute (bei kleineren Nennströmen) auslösen. Legen Sie für den magnetischen Test den 5- bis 10-fachen Nennstrom an (abhängig von der Kennlinie: B, C, D). Der LS-Schalter sollte innerhalb von 100 Millisekunden auslösen. Überprüfen Sie den Kontaktwiderstand (typisch < 5 mΩ) und den Isolationswiderstand (> 100 MΩ bei 500 V), um sicherzustellen, dass der LS-Schalter den ANSI-Normen entspricht. Ein einfacher Feldtest mit einem Auslöseknopf zeigt lediglich die mechanische Verbindung, bestätigt aber nicht die elektrische Kalibrierung.

Was besagt die 80%-Regel für Leistungsschalter?

Gemäß NEC 210.20 verbietet die 80%-Regel die dauerhafte Belastung eines Leitungsschutzschalters über 80% seiner Nennstromstärke. Beispielsweise kann ein Leitungsschutzschalter mit einer Strombelastbarkeit von 20 A aufgrund der thermischen Überhitzung nur 16 A über einen Zeitraum von mehr als 3 Stunden führen. Es wird davon ausgegangen, dass es bei dauerhaft überlasteten Stromkreisen zu Fehlauslösungen aufgrund thermischer Überhitzung kommt. Die Kalibrierung steht zwar nicht in direktem Zusammenhang mit der 80%-Regel, das Kalibrierungsverfahren stellt jedoch sicher, dass der Schutzschalter bei Überlastung (135% der Nennstromstärke) korrekt auslöst, selbst wenn er in einem Stromkreis, der gegen die 80%-Regel verstößt, dauerhaft mit 100% belastet wurde. Mit der Zeit kann es aufgrund der Ausdehnung des Bimetalls zu Fehlauslösungen des Schutzschalters kommen. Daher ist es sehr wichtig, dass die Kalibrierung bestätigt, dass die Auslösung innerhalb des Standardzeitraums erfolgt. Einige Hersteller machen eine Ausnahme von diesem Standard, indem sie Leistungsschalter mit der gleichen Strombelastbarkeit für spezielle Anwendungen wie andere Hersteller herstellen.

Was ist ein MCB und welche Funktion hat er?

Der Hauptzweck eines Leitungsschutzschalters (LS-Schalter) besteht darin, Niederspannungsstromkreise mit einer Nennstromstärke bis 125 A vor Schäden durch Überlastung (längerfristiger hoher Stromfluss) oder Kurzschluss (extrem hoher Stromfluss) zu schützen. Ein LS-Schalter verfügt über eine thermische Einheit (Bimetall), die eine Überlastung erkennt, und eine elektromagnetische Einheit, die einen Kurzschluss erkennt. Ein Kurzschluss ist im Wesentlichen ein Fehler im Stromkreis, der durch Überstrom verursacht wird. Tritt ein Fehler im Stromkreis auf, an den ein LS-Schalter angeschlossen ist, löst dieser automatisch aus und unterbricht die Stromzufuhr zum fehlerhaften Stromkreis. Dadurch werden Brände verhindert und Schäden an den angeschlossenen Geräten vermieden. Im Gegensatz zu einer Sicherung, die nach dem Durchbrennen ersetzt werden muss, kann ein LS-Schalter nach Behebung des Fehlers zurückgesetzt werden. Die Prüfung oder Kalibrierung des LS-Schalters dient dazu, sicherzustellen, dass die thermische Einheit bei dem in IEC 60898-1 festgelegten Strom und innerhalb des definierten Zeitrahmens auslöst.

MCB-Kalibriergeräte werden von Herstellern, Prüf- und Kalibrierlaboren sowie Instandhaltungsabteilungen eingesetzt, um den thermischen Überlastschutz von Leitungsschutzschaltern (MCBs) zu überprüfen und gegebenenfalls anzupassen. Die Geräte arbeiten, indem sie einen konstanten, präzisen Strom (üblicherweise 1351 TP3T des MCB-Nennstroms) an den MCB/Leitungsschutzschalter anlegen und die Auslösezeit (mit sehr hoher Genauigkeit, ±0,11 TP3T) messen.

MCB-Kalibriermaschinen gibt es in verschiedenen Ausführungen; manuelle Maschinen werden eingesetzt, wenn ein geringes Arbeitsvolumen erforderlich ist (z. B. Forschung und Entwicklung); halbautomatische Maschinen (Typ A und Typ B) sind darauf ausgelegt, die Produktivität durch die Bearbeitung mittlerer Arbeitsvolumina zu steigern; und Maschinen mit langer Laufzeit, die automatisch laufen, werden große Volumina bearbeiten.

Bei der Auswahl des für Ihre Bedürfnisse geeigneten MCB-Kalibriergeräts sollten Sie die folgenden Spezifikationen berücksichtigen: Zu den wichtigsten Spezifikationen gehören: Maximaler Strombereich (max. 500 A), sehr genaue Zeitmessung beim Auslösen, Anzahl der MCBs/Kalibriervorgänge, die Sie pro Tag durchführen möchten, und die Einhaltung der Norm IEC 60898-1.

Bei der Auswahl MCB-Kalibriermaschinen, Berücksichtigen Sie Ihr tägliches Produktionsvolumen, Ihr Budget und den benötigten Automatisierungsgrad. Die korrekte Kalibrierung eines Leitungsschutzschalters (LS-Schalter) trägt dazu bei, dass dieser bei Überlastung auslöst. Eine korrekte Kalibrierung schützt sowohl Anlagen als auch Personal.