Warum befinden sich in einer Schmelzsicherung zwei Drähte? Weshalb verlaufen sie manchmal schräg? Und was passiert eigentlich im Inneren, wenn eine Sicherung auslöst? In diesem Beitrag schauen wir uns den Aufbau und die Funktion von DIAZED- und NEOZED-Sicherungen genauer an – mit einem Video, das die einzelnen Bauteile und den Stromfluss anschaulich zeigt. [English version below]

1. Wie ist eine Schmelzsicherung aufgebaut?

Eine Schraub-Schmelzsicherung besteht im Wesentlichen aus vier Teilen:

Sicherungssockel: Er stellt die elektrischen Anschlüsse bereit und nimmt die übrigen Bauteile auf.

Passhülse bzw. Passschraube: Sie verhindert, dass ein Schmelzeinsatz mit einem unzulässig hohen Nennstrom eingesetzt wird. Bei NEOZED-Sicherungen wird eine Passhülse verwendet, bei DIAZED-Sicherungen eine Passschraube. Beide erfüllen denselben grundlegenden Zweck.

Schmelzeinsatz: Er enthält den eigentlichen Schmelzleiter, der bei zu hohen Strömen schmilzt und damit den Abschaltvorgang einleitet.

Schraubkappe: Sie hält den Schmelzeinsatz im Sockel und stellt den elektrischen Kontakt her.

Der Sicherungssockel: Wie fließt der Strom?

Der Sockel besteht aus einem isolierenden Gehäuse, in dem sich zwei elektrische Kontakte befinden: der Fußkontakt und der Gewindekontakt. Im zusammengebauten Zustand fließt der Strom vom Fußkontakt durch den Schmelzeinsatz und anschließend über die Schraubkappe zum Gewindekontakt des Sockels.

Achtung: Beim Anschluss sollte die Netzseite am Fußkontakt liegen und die Verbraucherseite am Gewindekontakt. Der Grund ist die Berührungssicherheit: Der tiefer liegende Fußkontakt ist weniger leicht versehentlich zu berühren als das Gewinde.

Wozu dient die Passhülse oder Passschraube?

Eine wichtige Besonderheit der DIAZED- und NEOZED-Systeme ist der mechanische Schutz gegen das Einsetzen zu großer Sicherungen. Je nach Nennstrom unterscheiden sich die Schmelzeinsätze im Durchmesser ihres vorderen Kontaktbereichs (je größer der Nennstrom, desto größer der Durchmesser). Die Passhülse beziehungsweise Passschraube begrenzt durch ihren Innendurchmesser, welcher Schmelzeinsatz eingeschraubt werden kann.

Dadurch lässt sich beispielsweise verhindern, dass eine Leitung, die für einen bestimmten Sicherungsnennstrom ausgelegt wurde, später versehentlich mit einer größeren Sicherung abgesichert wird.

Was befindet sich im Inneren eines Schmelzeinsatzes?

Der Schmelzeinsatz besitzt einen isolierenden Porzellankörper und zwei metallische Kontaktkappen. Im Inneren befinden sich mehrere Bauteile.

Schmelzleiter: Ein dünner metallischer Leiter, durch den im normalen Betrieb der Strom fließt. Quarzsand: Er umgibt den Schmelzleiter und unterstützt das Löschen des Lichtbogens beim Abschalten. Haltedraht: Ein zusätzlicher dünner Draht, der den Kennmelder in seiner Ausgangsposition hält. Kennmelder mit Feder: Er zeigt von außen an, wenn der Schmelzeinsatz ausgelöst hat.

Der Schmelzleiter und der Haltedraht haben also unterschiedliche Aufgaben. Der eine ist für die elektrische Funktion entscheidend, der andere für die mechanische Auslöseanzeige.

Wie funktioniert eine Schmelzsicherung bei Überlast oder Kurzschluss?

Im normalen Betrieb fließt der Strom durch den Schmelzleiter. Dieser erwärmt sich aufgrund seines elektrischen Widerstands. Wird der Strom zu groß, beispielsweise durch eine Überlast oder einen Kurzschluss, steigt die Temperatur so weit an, dass der Schmelzleiter schmilzt.

Das Schmelzen allein bedeutet allerdings noch nicht, dass der Strom sofort unterbrochen ist.

Bei hohen Kurzschlussströmen entstehen im Inneren des Porzellankörpers Metalldampf, ionisiertes Gas und ein elektrischer Lichtbogen. Durch diesen kann zunächst weiterhin Strom fließen.

Erst wenn der Lichtbogen gelöscht ist, wird der Strom endgültig unterbrochen. Hier kommt der Quarzsand ins Spiel: Er unterstützt die Abkühlung und Löschung des Lichtbogens.

Bei hohen Kurzschlussströmen kann der gesamte Abschaltvorgang innerhalb weniger Millisekunden abgeschlossen sein.

Außerdem interessant ist, dass strombegrenzende Schmelzsicherungen einen Kurzschlussstrom unterbrechen können, bevor dieser seinen unbeeinflussten Scheitelwert erreicht. Wie das funktioniert und welche Rolle dabei die Lichtbogenspannung spielt, ist ein eigenes Thema, zu dem ich ebenfalls einen Artikel und ein Video plane.

Wie funktioniert der Kennmelder einer Schmelzsicherung?

Der Kennmelder ist die kleine farbige Anzeige, die durch das Sichtfenster der Schraubkappe erkennbar ist. Im intakten Zustand wird er durch einen dünnen Haltedraht zurückgehalten. Eine kleine Feder steht dabei unter Spannung.

Beim Auslösen verliert der Haltedraht seine Haltefunktion. Die Feder bewegt den Kennmelder daraufhin nach außen, sodass er herausfallen kann. So lässt sich erkennen, dass die Sicherung ausgelöst hat.

Allerdings funktioniert das nicht immer zuverlässig. Bei älteren Schmelzeinsätzen kann der Kennmelder beispielsweise festsitzen oder die Feder ihre Spannkraft verloren haben. Ein nicht herausgetretener Kennmelder ist deshalb kein sicherer Beweis dafür, dass der Schmelzeinsatz noch intakt ist. Im Zweifelsfall muss der Schmelzeinsatz mit einem Messgerät geprüft werden.

Warum hat eine Schmelzsicherung zwei Drähte?

Im Inneren vieler DIAZED- und NEOZED-Schmelzeinsätze sind zwei Drähte zu erkennen. Das kann zunächst verwundern, denn für den Stromfluss scheint doch ein einziger Leiter auszureichen. Der Grund liegt in den unterschiedlichen Funktionen:

Der Schmelzleiter soll den Betriebsstrom führen und bei entsprechend hoher thermischer Belastung aufschmelzen. Seine Eigenschaften werden auf das gewünschte Schutzverhalten abgestimmt.

Der Haltedraht soll dagegen den Kennmelder mechanisch zurückhalten und beim Auslösen freigeben.

Eine Kombination beider Funktionen in einem einzigen Draht würde zusätzliche Anforderungen an dessen elektrische und mechanische Eigenschaften stellen. Die getrennte Ausführung ermöglicht es, beide Funktionen weitgehend unabhängig voneinander zu gestalten.

Warum verläuft der Schmelzdraht manchmal schräg?

Wer einen aufgeschnittenen Schmelzeinsatz betrachtet, stellt häufig fest, dass der Schmelzleiter nicht genau mittig oder parallel zur Längsachse des Porzellankörpers verläuft. Dafür gibt es mehrere mögliche Gründe.

1. Einfachere Herstellung: Ein exakt mittiger Verlauf ist konstruktiv und fertigungstechnisch nicht immer notwendig. Eine leicht schräge Anordnung kann die Herstellung vereinfachen.

2. Anpassung der Leiterlänge: Ein schräg verlaufender Leiter ist bei gleichem axialem Abstand länger als ein gerader Leiter. Dadurch verändert sich auch sein elektrischer Widerstand. Die Leiterführung kann somit eine Möglichkeit sein, bestimmte Eigenschaften konstruktiv zu beeinflussen.

3. Platz für den Haltedraht (wichtigste Ursache): An der Kontaktkappe auf der Seite des Kennmelders befindet sich häufig mittig die Durchführung des Haltedrahts. Der Schmelzleiter kann deshalb nicht an derselben Stelle befestigt werden und wird entsprechend versetzt angeordnet.

Eine schräge Leiterführung ist also nicht grundsätzlich erforderlich, damit eine Schmelzsicherung funktioniert. Entscheidend ist die gesamte konstruktive Auslegung des Schmelzeinsatzes.

Darf man eine ausgelöste Schmelzsicherung öffnen?

Davon ist grundsätzlich abzuraten. Schmelzeinsätze sind nicht dafür vorgesehen, vom Anwender geöffnet zu werden. Insbesondere bei älteren oder unbekannten Bauarten lässt sich nicht ohne Weiteres beurteilen, welche Materialien im Inneren verwendet wurden. Bei großen Sicherungen (NH und HH) älteren Baujahres wurde beispielsweise mit unter sogar Asbest als Dichtungsmaterial verwendet.

Wer den inneren Aufbau kennenlernen möchte, sollte deshalb lieber auf geeignete Schnittmodelle, technische Zeichnungen oder entsprechende Lehrvideos zurückgreifen.

Recycling von Schmelzsicherungen

Auch ausgelöste Schmelzsicherungen enthalten wertvolle Rohstoffe, darunter beispielsweise Kupfer und Silber. Der gemeinnützige Verein NH-HH-Recycling, der auch die Entstehung des oben verlinkten Videos unterstützt hat, setzt sich dafür ein, diese Materialien zurückzugewinnen und die Erlöse gemeinnützigen Zwecken zuzuführen. So können ausgediente Sicherungen sinnvoll verwertet werden, statt dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. In 30 Jahren hat der Verein auf diese Weise 5.000 Tonnen alter Sicherungen recycelt. Mehr dazu gibt es hier.

Fazit

DIAZED- und NEOZED-Schmelzsicherungen sind vergleichsweise einfach aufgebaut. In ihrem Inneren arbeiten jedoch mehrere Bauteile zusammen, um bei Überlast oder Kurzschluss den Stromkreis sicher zu unterbrechen. Der Schmelzleiter übernimmt die eigentliche Schutzfunktion, der Quarzsand unterstützt die Lichtbogenlöschung und ein zusätzlicher Haltedraht betätigt den Kennmelder.

Die manchmal schräge Anordnung der Drähte lässt sich durch konstruktive und fertigungstechnische Anforderungen erklären. Dies gilt ebenfalls für die Anzahl der Drähte.

Über den Autor: Dipl.-Ing. Andreas Nies erstellt hauptberuflich Fachbücher im Bereich Elektrotechnik. Er hat Elektrotechnik und Kommunikationswissenschaften studiert und arbeitete vorher als Lehrer, als Fachdozent und zu Beginn seiner Berufslaufbahn auch als Elektroniker.

ENGLISH SUMMARY

How Do DIAZED and NEOZED Fuses Work? – Design and Operating Principles

DIAZED and NEOZED fuses are widely used electrical protection devices designed to interrupt excessive currents caused by overloads or short circuits. But how exactly do they work, what happens inside a fuse when it operates, and why do some fuse links contain two wires, often arranged at an angle?

Construction of DIAZED and NEOZED Fuses

Both fuse systems consist of four main components: a fuse base, a gauge element, a fuse link (cartridge), and a screw cap. DIAZED fuses use a gauge screw, while NEOZED fuses use a gauge ring. These components prevent the installation of fuse links with a higher rated current than what the wiring is made for.

Inside the ceramic fuse body, a metallic fuse element connects the two contact caps. It is surrounded by quartz sand, which plays an essential role in extinguishing the electric arc during interruption. An additional thin wire operates a spring-loaded indicator, making it possible to identify a blown fuse.

What Happens When a Fuse Blows?

During normal operation, current flows through the fuse element. If the current becomes excessive, the element heats up and eventually melts. However, melting does not immediately interrupt the current. At high fault currents, an electric arc forms between the remaining conductive parts. The quartz sand helps cool and extinguish this arc, allowing the fuse to interrupt the circuit safely.

Under high short-circuit conditions, the entire interruption process may take only a few milliseconds. Current-limiting fuses can even interrupt the fault current before it reaches its prospective peak value.

Why Are There Two Wires Inside a Fuse?

The two wires perform different functions. The main fuse element carries the operating current and melts when necessary. The thinner indicator wire mechanically holds the spring-loaded indicator in position.

When the fuse operates, the indicator wire releases the mechanism, allowing the indicator to protrude. However, indicators can occasionally become stuck, so their position alone does not always reliably establish whether a fuse is intact.

Why Is the Fuse Element Sometimes Inclined?

The fuse element does not always run straight through the centre of the ceramic body. An inclined arrangement may simplify manufacturing, allow adjustments to the conductor length, or provide space for the indicator wire near the contact cap.

The inclination itself is not essential to the basic operating principle, although the conductor geometry can influence its electrical and thermal characteristics.

Conclusion

DIAZED and NEOZED fuses combine a relatively simple mechanical design with a sophisticated interruption process. The interaction between the melting fuse element, quartz sand, and indicator mechanism provides reliable overcurrent protection and a visible indication of operation.

The accompanying video illustrates the internal components, current path, and operating sequence in detail.

About the author: Andreas Nies, Dipl.-Ing., writes specialist books on electrical engineering as his main occupation. He studied electrical engineering and communications and previously worked as a teacher, a lecturer and, at the start of his career, as an electronics technician.