Arbeitsstromprinzip

Der Druckknopffeuermelder arbeitet nach dem Ruhestromprinzip

Das Ruhestromprinzip beschreibt die Arbeitsweise elektrisch betriebener Anlagen oder Anlagenteile, bei der in Ruhestellung ständig ein definierter, meist relativ kleiner Strom, der Ruhestrom fließt. Erst wenn der Stromfluss unterbrochen wird, oder aus dem Toleranzbereich nach unten oder oben heraustritt, wird eine Aktion veranlasst.

Das Gegenteil dieser Betriebsform ist das Arbeitsstromprinzip, bei dem Strom fließt, wenn ein Signal aktiv ist oder ein Element betätigt wird. Signale für Zustandsmeldungen elektrischer Geräte und Anlagen und elektrisch betriebene Aktoren (auch Alarme) arbeiten häufig hiernach. Für sicherheitsgerichtete Schaltkreise ist das Arbeitsstromprinzip nicht erlaubt.

Das Ruhestromprinzip kann gewährleisten, dass bei Störungen, insbesondere an sicherheitsrelevanten Komponenten, das System immer zur sicheren, oder zumindest zur weniger gefährlicheren Seite hin kippt. Die Verallgemeinerung dieses Prinzips in den Ingenieurswissenschaften wird unter dem Begriff Fail-Safe beschrieben. Ein historisches Beispiel aus dem Maschinenbau ist die Westinghousebremse, die aktiviert wird, wenn die Luft aus der Bremsleitung entweicht.

Der Begriff Ruhestromprinzip geht über den Begriff Drahtbruchsicherheit hinaus, denn neben einem Drahtbruch wird generell der „Ausfall der Hilfsenergie“ berücksichtigt.

Technisch versierte Personen können bei Kenntnis der Schaltung eine Drahtbrücke so installieren, dass die gewünschte Funktionssicherheit aufgehoben wird. Ein solches Vorgehen ist eine fahrlässige Gefährdung oder eine Sabotage.

Ruhestromprinzip in der Aktorik

Beispielsweise bei elektrisch betätigten Bremsen bleibt die Bremse bei anliegender Spannung gelöst, es fließt der Ruhestrom. Bei Stromausfall, Drahtbruch oder gezielter Betätigung tritt die Funktionswirkung ein, indem die Bremse greift.

Ruhestromprinzip in der Sensorik

Beim Entwurf einer elektrischen Schaltung muss entschieden werden, ob der Schaltkontakt des Gebers (z. B. Endlagenschalter oder Drucksensor) als Öffner oder Schließer ausgeführt werden soll. Hierbei muss man bei sicherheitsgerichteten Stromkreisen Gutmeldungen von Schlechtmeldungen unterscheiden. Beispielsweise ein Druckschalter kann melden: „Arbeitsdruck vorhanden“ (dann ok) oder „Betriebsdruck überschritten“ (dann schnell abschalten). Die Gefahren- oder Schlechtmeldung wird hierbei durch ein Öffnen des Stromkreises, also Unterbrechen des Ruhestromes, oder gezielte Anhebung oder Absenkung des in Ruhe fließenden Stromes signalisiert. Man nimmt dabei unter Umständen in Kauf, dass die ansonsten einwandfrei arbeitende Anlage bereits nur bei einem defekten Geber heruntergefahren wird. Würde das Arbeitsstromprinzip angewendet, könnte ein defekter Geber nicht sofort erkannt werden, eine Gefahrenmeldung würde nicht abgesetzt werden können, was bei einer tatsächlichen Anlagenstörung, im Beispiel „Betriebsdruck überschritten“, zu fatalen Folgen führen könnte.

Wichtige Einsatzgebiete

• Sicherheitsbremsen: Bei Stromausfall setzt die Bremswirkung ein.
• Türverriegelungen
• Alarmanlagen: Werden die Signalleitungen durchtrennt, erfolgt der Alarm. So wird die Anlage gegen Sabotage geschützt.
• Eisenbahnsignaltechnik: Fehlt der Ruhestrom einer Meldeleitung, wird eine Störung gemeldet oder angezeigt.

Internationale Begriffe

Im englischen Sprachraum wird dieses Thema unter den Begriffen failsafe, failure safe design oder failsafe circuit behandelt.