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Der Fehlerstromschutzschalter

Ein möglicher Lebensretter !

fehler strom schutzschalter

Bezeichnungen

RCD = Residual Current Device
so lautet der Oberbegriff für Fehlerstrom-Schutzschalter.

RCCB = Residual Current Operated Circuit Breaker
steht für den klassischen fehlerstrom-Schutzschalter.

RCBO = Residual Current Operates Circuit Breaker with Overcurrent Protection
steht für Fehlerstrom-Schutzschalter mit integriertem Leitungsschutz.

 

Typen und Kennwerte von FI Schutz-Schalter

 

Art der Fehlerströme  Typ Symbol
Reine Wechselfehlerströme mit geringen Oberschwingungen und pulsierende Gleichfehlerströme A FI typ A symbol
Fehlerströme vom Typ A, glatte Gleich und Wechselfehlerströme mit Frequenzen bis 2 kHz B FI typ B+ symbol
Fehlerströme wie vom Typ B, glatte Gleich und Wechselfehlerströme mit Frequenzen bis 20 kHz B+ FI typ B+ symbol
Erfassung von nur sinusförmigen Wechselfehlerströmen. Achtung: Dieser Typ ist in Deutschland nicht zugelassen.  AC FI typ AC symbol
Fehlerströme vom Typ A, Wechselfehlerströme mit Mischfrequenzen F FI typ F symbol
 
Kennwerte von RCDs
Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen gibt es 2-polig und 4-polig mit Bemessungs-Differenzströmen von 10 mA bis 500 mA.

Die Bemessungsströme betragen 10 A bis 125 A.
RCDs mit ≤ 30 mA dienen dem Personenschutz und dem Brandschutz, höhere Bemessungs-Differenzströme dienen nur dem Brandschutz.
Sinnbilder / Kennzeichnung von RCDs Symbol
VDE Prüfzeichen FI symbol dve 
Überstrom-Schutzeinrichtung vorschalten, kurzschlussfest bis z.B. 6kA FI symbol ik 
für Betrieb bei tiefen Temperaturen z.B. -25°C FI symbol temp 
RCD Bauart S, selektiver FI-Schutzschalter, Auslösung ≤ 1s erst bei 2-fachem Auslöse Nennstrom  FI symbol selektiv

 

Was passiert bei einem Stromunfall?

Besteht ein körperlicher Kontakt mit dem Stromnetz, so wirkt die Elektrizität ab einer bestimmten Stromstärke in einem solchen Maße auf den Körper ein, dass die normalen Impulse vom Gehirn nicht mehr an die Muskeln gelangen können (ab ca. 10 mA). Die Muskeln werden vom Fremdstrom beeinflusst und ziehen sich zusammen. Dadurch ist es nicht mehr möglich, den unter Spannung stehenden Gegenstand, wie z.B. einen Metallgriff, aus eigenem Willen loszulassen.

Welche Einflussgrößen gibt es?

Beim Stromdurchfluss durch den menschlichen Körper sind unterschiedliche Faktoren von Bedeutung: Die Höhe der Spannung, die Stärke des elektrischen Stroms, die Frequenz, der Widerstand des menschlichen Körpers und die Einwirkdauer des Stromes auf den Körper.

Fehlerstrom-Schutzschalter (RCD´s) schützen Personen, Nutztiere und Sachwerte bei Versagen des Basis oder des Fehlerschutzes.
RCD´s unterstützen zusätzlich auch die angewendete Schutzmaßnahme.
Da auch Isolationsfehler überwacht werden und so Kriechströme abgeschaltet werden, dienen RCDs auch zusätzlich dem Brandschutz.

Fehlerstrom-Schutzschalter dürfen nur als Zusatzschutz und nicht als alleinige Schutzmaßnahme verwendet werden.

Lebensgefährlich wird es ab einem Strom von 30 mA, der etwa 0,5 Sek. (s. Abbildung Kennlinie) über das Herz fließt. Dann kann Herzkammerflimmern entstehen, das die Pumpfunktion des Herzens aufhebt. Dadurch ist die Sauerstoffversorgung des Gehirns ist nicht mehr gewährleistet.
Nach etwa drei bis fünf Minuten in diesem Zustand treten irreparable Schäden auf und der Tod kann eintreten.

Kennlinie des Fehlerstromschutzschalters

kennlinie fehler strom schutzschalter

 

Funktion eines Fehlerstrom-Schutzschalters

Ein Fehlerstrom-Schutzschalter besteht im Wesentlichen aus drei Funktionsgruppen.

Der Summenstromwandler mit den Differenzialspulen dient im Fehlerfall zur Erfassung des Fehlerstromes und zur Spannungserzeugung in der Messwicklung für den Fehlerstromauslöser.
Die Messwicklung erregt den Fehlerstromauslöser. Es erfolgt eine mechanische Abschaltung.
Alle aktiven Leiter, werden durch einen Summenstromwandler geführt. Im fehlerfreien Zustand ist die Summe der Eingehenden und Ausgehenden Ströme null. Die magnetischen Wechselfelder der Leiter im Summenstromwandler heben sich auf.
In der Ausgangswicklung des Summenstromwandlers wird deshalb keine Spannung induziert.

Im Fehlerfall fließt ein Fehlerstrom über den PE-Leiter oder der Erde zur Stromquelle zurück.
Die Summe der Eingehenden und Ausgehenden Ströme ist nicht mehr null. In der Ausgangswicklung des Summenstromwandlers wird nun eine Spannung induziert, die einen elektromagnetischen Fehlerstromauslöser auslöst und dadurch allpolig abschaltet.

Mit der Prüftaste kann man einen Fehlerstrom simulieren und somit den Fehlerstrom-Schutzschalter auslösen. Damit lässt sich aber nur die Auslösefunktion des RCD´s prüfen, jedoch nicht die tatsächliche Wirksamkeit des Schutzschalters.

Wie verhindert der Fehlerstrom-Schutzschalter den Stromunfall?

Diese tragischen Folgen lassen sich dadurch vermeiden, indem durch einen Fehlerstromschutzschalter sichergestellt wird, dass diese Grenzwerte nicht überschritten werden. Diese Fehlerstromschutzschalter, kurz RCD-Schalter (residual current device) oder FI-Schutzschalter (nicht mehr offizielle Bezeichnung) genannt, gibt es zwei und vierpolig für die Nennfehlerströme 10 mA, 30 mA, 300 mA, und 500 mA.

Üblich ist heute der Einsatz des 30 mA-Fehlerstromschutzschalters, da hier ein weitgehender Schutz auch bei direktem Berühren sichergestellt ist. Fehlerstromschutzschalter mit höherem Auslösestrom sind beispielsweise für den Schutz von Maschinen vorgesehen, bei denen schon im Normalzustand ein geringer Fehlerstrom vorhanden sein kann.
Einen guten Schutz bieten die 10 mA-Fehlerstromschutzschalter, da sie im Fehlerfall bereits vor Eintritt von Muskelverkrampfungen auslösen und die Stromversorgung abschalten.

Für den mobilen Einsatz sind im Handel auch Fehlerstromschutzschalter erhältlich, sog. PRCD-S, die Fehler in der Installation erkennen und sich dann - solange der Fehler besteht - nicht mehr einschalten lassen.

Die Abbildung unten zeigt das Prinzipschaltbild eines Fehlerstromschutzschalters. Beim normalen Betrieb elektrischer Anlagen geht der von den elektrischen Verbrauchern benötigte Strom über die Zuleitung zum Verbraucher hin und in gleicher Größe wieder zurück. Der im Fehlerstromschutzschalter enthaltene Summenstromwandler (Ringkern mit Wicklungen darauf) vergleicht die in den Leitungen fließende Ströme. Ist die Summe der zufließenden Ströme nicht mehr die Summe der abfließenden Ströme, so löst der „verloren gegangene Strom“ ein Auslöserelais aus, das den überwachten Stromkreis sofort abschaltet.

 

Prinzipschaltbild des Fehlerstromschutzschalters

prinzip schaltbild eines fehler strom schutzschalters

 

Funktionsprüfung des Fehlerstrom-Schutzschalters

•Alle Fehlerstromschutzschalter sind mit einer Prüftaste ausgestattet, die einen Funktionstest erlaubt. Dieser Test soll alle 6 Monate von einem sachkundigen Benutzer durchgeführt werden. Bei gewerblichen Anlagen ist diese Prüfung vorgeschrieben.

•Wird die Prüfung nicht durchgeführt, können die Kontakte verkleben. Ein Auslösen im Fehlerfall ist dann nicht möglich.

•Der Fehlerstromschutzschalter ist Stand der Technik bei Neuinstallationen.

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