Der Fehlerstromschutzschalter

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 Fehlerströme vom Typ A, glatte Gleich und Wechselfehlerströme mit Frequenzen bis 2 kHz B Fehlerströme wie vom Typ B, glatte Gleich und Wechselfehlerströme mit Frequenzen bis 20 kHz B+ Erfassung von nur sinusförmigen Wechselfehlerströmen. Achtung: Dieser Typ ist in Deutschland nicht zugelassen.  AC Fehlerströme vom Typ A, Wechselfehlerströme mit Mischfrequenzen F

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   Überstrom-Schutzeinrichtung vorschalten, kurzschlussfest bis z.B. 6kA   für Betrieb bei tiefen Temperaturen z.B. -25°C   RCD Bauart S, selektiver FI-Schutzschalter, Auslösung ≤ 1s erst bei 2-fachem Auslöse Nennstrom

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.

Folgendes wird dazu benötigt:

⇒ Fehlerstromschutzschalter 4 polig
⇒ Fehlerstromschutzschalter 2 polig
⇒ FI-LS 2 polig 16A
⇒ FI-LS 2 polig 13A
⇒ Aderendhülsen
⇒ Crimpzange

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.

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.