Physikalische Größen
I²t-Wert
Auch bekannt als: I²t, Schmelzintegral, Joule-Integral, Durchlassenergie
Symbol
I²t A²·s
Kurzantwort
Energie, die das Schutzorgan beim Auslösen durch den geschützten Stromkreis fließen lässt, gemessen als Zeitintegral des Stromquadrats — bestimmt die thermische Belastung der Leitung im Fehlerfall.
Grundlage: Kategorie: Physikalische Größen
Formel-Referenz
Ausführliche Definition
Der I²t-Wert (gesprochen 'I-Quadrat-t') ist eine charakteristische Kenngröße für Schmelzsicherungen und Leitungsschutzschalter. Er gibt an, wie viel Joule-Integral durch das Schutzorgan und die geschützte Leitung im Kurzschluss-Fall fließt, bevor der Stromkreis unterbrochen wird. Multipliziert mit dem Leitungswiderstand R ergibt sich die im Leiter freigesetzte Energie W = I²t · R, die zur Erwärmung der Aderisolierung führt. Damit das Kabel den Kurzschluss übersteht, muss gelten: I²t,Schutzorgan ≤ k² · A² (mit k als Material-Faktor: 115 für Cu+PVC, 76 für Cu+Gummi, 143 für Cu+EPR/XLPE; A in mm²). Hersteller geben für ihre Schalter zwei I²t-Werte an: das Strombegrenzungs-Integral (das durchgelassene I²t bei sofortiger Auslösung) und das Schmelzintegral (das I²t bei verzögerter Auslösung). Beide werden in DIN EN 60898-1 normativ erfasst.
Typische Werte und Bandbreite
| Typischer Bereich | 10⁴ – 10⁶ A²·s je nach Schutzorgan und Fehler |
|---|---|
| Untergrenze | wenige hundert A²·s (kleiner B-Schalter) |
| Obergrenze | über 10⁷ A²·s (NH-Sicherungen über 100 A) |
Anwendung in unseren Rechnern
Beispiel B16-Charakteristik bei I_k = 5 kA: Das Strombegrenzungs-Integral liegt typisch bei 1,5·10⁴ A²·s. Geschützte Leitung 2,5 mm² Cu+PVC: zulässig wäre 115² · 2,5² = 8,3·10⁴ A²·s. Reserve also Faktor 5 — die Leitung übersteht den Kurzschluss thermisch. Bei einer Reduzierung auf 1,5 mm² wäre die Reserve nur noch Faktor 2 (3,0·10⁴ A²·s zulässig).
Häufige Missverständnisse
I²t ist nicht die Energie in Joule, sondern eine Energie geteilt durch Widerstand (Einheit A²·s). Der Material-Faktor k unterscheidet sich für Aluminium-Leiter (74 für Al+PVC) und ist nicht gleich dem k aus der DIN EN 60898-1 Schalter-Klassifizierung. Auch nicht zu verwechseln mit dem Ein-Aus-Verhältnis bei zyklischer Last — I²t bezieht sich ausschließlich auf den Kurzschluss-Fall, nicht auf den Normalbetrieb.
Häufige Fragen
Fachliche Details zu dieser Parameter-Kombination
Wo finde ich den I²t-Wert eines Leitungsschutzschalters?
Im Datenblatt des Herstellers — meist als Diagramm 'Durchlass-I²t-Kennlinie' in Abhängigkeit vom prospektiven Kurzschlussstrom I_k. ABB, Hager, Siemens und Eaton geben für jede ihrer LS-Serien diese Kurven aus. Für überschlägige Auslegung kann der Wert bei I_k = 6 kA als Daumen-Wert genutzt werden.
Was passiert, wenn I²t,Schalter > k²·A²?
Die Aderisolierung erreicht ihre Grenztemperatur (160 °C bei PVC) und wird thermisch beschädigt — Folge: Isolationsfehler, Kurzschluss zwischen Adern, Erdschluss durch verkohltes Material. Die Leitung muss nach so einem Fehler gewechselt werden, auch wenn äußerlich unversehrt.
Warum ist k bei XLPE höher als bei PVC?
XLPE (vernetztes PE) verträgt im Kurzschluss eine höhere Grenztemperatur (250 °C statt 160 °C bei PVC). Die zulässige Erwärmung ist größer, das zulässige Joule-Integral steigt entsprechend — XLPE-Kabel ertragen rund 50 % mehr Kurzschluss-Energie als baugleiche PVC-Kabel.
Siehe auch
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