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Funktionsweise von Leistungsschaltern

Das Stromverteilungsnetz liefert Strom aus einem Kraftwerk in Ihr Haus. In Ihrem Haus bewegt sich die elektrische Ladung in einem großen Stromkreis, der aus vielen kleineren Stromkreisen besteht. Ein Ende des Stromkreises, der heiße Draht, führt zum Kraftwerk. Das andere Ende, das als Neutralleiter bezeichnet wird, führt zur Erde. Da der heiße Draht mit einer Hochenergiequelle verbunden ist und der Neutralleiter mit einer elektrisch neutralen Quelle (der Erde) verbunden ist, liegt eine Spannung über dem Stromkreis – die Ladung bewegt sich, wenn der Stromkreis geschlossen ist. Der Strom wird als Wechselstrom bezeichnet, da er schnell die Richtung ändert. (Weitere Informationen finden Sie unter Funktionsweise von Stromverteilungsnetzen.Das Stromverteilungsnetz liefert Strom mit einer konstanten Spannung (120 und 240 Volt in den Vereinigten Staaten), aber der Widerstand (und damit der Strom) variiert in einem Haus. Alle verschiedenen Glühbirnen und Elektrogeräte bieten einen gewissen Widerstand, auch als Last bezeichnet. Dieser Widerstand ist es, der das Gerät zum Laufen bringt. Eine Glühbirne zum Beispiel hat ein Filament im Inneren, das sehr widerstandsfähig gegen fließende Ladung ist. Die Ladung muss hart arbeiten, um sich zu bewegen, was das Filament erwärmt und zum Leuchten bringt.

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Bei der Gebäudeverkabelung berühren sich der heiße Draht und der neutrale Draht niemals direkt. Die durch den Stromkreis fließende Ladung durchläuft immer ein Gerät, das als Widerstand wirkt. Auf diese Weise begrenzt der elektrische Widerstand in Geräten, wie viel Ladung durch einen Stromkreis fließen kann (bei konstanter Spannung und konstantem Widerstand muss auch der Strom konstant sein). Geräte sind so ausgelegt, dass sie aus Sicherheitsgründen den Strom auf einem relativ niedrigen Niveau halten. Zu viel Ladung, die zu einem bestimmten Zeitpunkt durch einen Stromkreis fließt, würde die Drähte des Geräts und die Verkabelung des Gebäudes auf unsichere Werte erwärmen und möglicherweise einen Brand verursachen.

Dies sorgt dafür, dass das elektrische System die meiste Zeit reibungslos läuft. Aber gelegentlich, Etwas verbindet den heißen Draht direkt mit dem Neutralleiter oder etwas anderem, das zur Erde führt. Zum Beispiel könnte ein Lüftermotor überhitzen und schmelzen und die heißen und neutralen Drähte miteinander verschmelzen. Oder jemand treibt einen Nagel in die Wand und durchbohrt versehentlich eine der Stromleitungen. Wenn der heiße Draht direkt mit Masse verbunden ist, gibt es einen minimalen Widerstand in der Schaltung, so dass die Spannung eine große Menge an Ladung durch den Draht drückt. Wenn dies so weitergeht, können die Drähte überhitzen und ein Feuer auslösen.

Die Aufgabe des Leistungsschalters besteht darin, den Stromkreis zu unterbrechen, wenn der Strom über ein sicheres Niveau springt. In den folgenden Abschnitten erfahren Sie, wie dies funktioniert.

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