Elektrische Elemente/ Fehlerstromschutzschalter

Was ist ein Fehlerstromschutzschalter?

Ein Fehlerstromschutzschalter kurz RCD (Residual Current Device) ist eine zusätzliche Schutzeinrichtung die im normalen Stromnetz dazu verwendet wird Menschen, Tiere und Gebäude zu schützen. Dabei gibt es zwei Gruppen von RCD's. Die einen dienen dem Sachenschutz und die anderen dem Personenschutz. Sie werden überall dort eingesetzt, wo ein erhöhter Schutz erforderlich oder gewünscht wird. Ein reiner RCD kann keine Kurzschlüsse abschalten und braucht deshalb noch eine Vorsicherung die ihn vor Kurzschlüssen schützt. Auf dem Markt sind aber auch kombinierte FI-LS (Fehlerstrom- und Leitungsschutzschalter) zu finden. Diese enthalten neben den normalen RCD-Elementen auch eine Sicherungsfunktion. Diese FI-LS können auch Kurzschlüsse abschalten und ersetzen die normale Sicherung. Zu den wichtigsten Einsatzgebieten zählen Elektroinstallationen im freien, in Baderäumen, in der Arztpraxis, auf Campingplätzen, in Schreinereien und in landwirtschaftliche Betriebsstätten.

Aufbau

Der RCD besteht im Wesentlichen aus vier Teilen.

Skizze eines RCD

Ziffer	Funktion
1	Schaltschloss und Verzögerung
2	Sekundärwicklung
3	Ferritkern
4	Prüftaste mit Strombegrenzung

Typen und Anwendungen

Es gibt auf dem Markt RCD's für folgende Nennauslöseströme:

Nennauslösestrom:	Funktion:	Anwendungsgebiete:
10mA	Personenschutz	Wird nur in transportablen Einrichtungen verwendet. Zum Beispiel eingebaut in speziellen Kabelrollen oder Gerätesteckern.
30mA	Personenschutz	Ist der Standard-RCD im Wohnungsbau und wird meistens im Sicherungsverteiler eingebaut. Zum Beispiel für Baderäume und Steckdosen im Aussenbereich.
300mA	Sachenschutz	Wird in allen feuergefährdeten Bereichen eingesetzt wie zum Beispiel Schreinereien.

Auf den RCD's sind noch weitere Symbole vorhanden, die über den Typ Auskunft geben. Hier ein Auszug daraus:

Symbol:	Bedeutung:
S	Selektiv: Bedeutet, dass der RCD zeitverzögert anspricht. Damit wird verhindert, dass mehrere RCD's gleichzeitig ansprechen. Er wird überall dort eingesetzt wo noch weitere RCD's nachgeschaltet werden. Zum Beispiel auf Baustellen. Dort müssen alle Leitungen bis 32A geschützt werden. Jeder Baustromverteiler besitzt einen eigenen RCD aber auch das Zuleitungskabel muss geschützt sein.
K	Kurzzeitverzögert
	Maximale Vorsicherung: Gibt an wie hoch die Vorsicherung maximal sein darf, damit der RCD nicht durch zu hohe Belastung beschädigt wird.
	Minimale Umgebungsthemparatur: Gibt an, bis zu welcher minimalen Umgebungsthemparatur der RCD ordnungsgemäss funktioniert.

Funktion (Grundlegend)

Der zu überwachende Stromkreis wird an den Anschlussklemmen L und N angeschlossen. Solange kein Fehlerstrom (nicht Kurzschluss) fliesst ist der Strom der im Polleiter (L) fliesst gleich gross, wie der Strom der im Neutralleiter (N) zurück fliesst. Solange die Differenz der beiden Ströme nicht grösser als der Nennauslösestrom (z.B. IF 30mA) ist, löst der RCD nicht aus. Ist die Differenz jedoch grösser als der Nennauslösestrom, wird der Stromkreis automatisch abgeschaltet. Das Schaltschloss stellt dabei sicher, dass auch bei blockiertem "Sicherungshebel" der Stromkreis ausgeschaltet wird. Somit ist eine Manipulation der Schutzeinrichtung ausgeschlossen.

Funktion (Detailliert)

Wird ein Gerät am Stromnetz angeschlossen, fließt immer ein Strom vom Erzeuger (Transformator, Batterie oder Generator) über den Polleiter (L) Richtung Verbraucher. Dieser Strom fließt danach über den Neutralleiter (N) wieder zurück zu seinem Erzeuger. Die beiden Ströme im Polleiter und im Neutralleiter sind dabei im Normalfall immer gleich groß. Fließt nun ein Strom durch einen Leiter, bildet sich darum ein Magnetfeld. Dies geschieht sowohl im Polleiter als auch im Neutralleiter. Diese beiden Leiter werden im RCD durch einen Feritkern (auch Summenstromwandler genannt) geführt (meistens 2 mal). Um diesen Feritkern ist ein weiterer Draht (Sekundärwicklung) gewickelt, der zum Auslösemechanismus führt. Die Schaltung funktioniert wie ein Transformator. Solange der Strom im Polleiter und im Neutralleiter gleich groß ist, heben sich die beiden Magnetfelder gegenseitig auf und im Draht, der zum Auslösemechanismus führt, fließt kein Strom. Entsteht jedoch in Folge eines Fehlers eine Stromdifferenz zwischen Pol- und Neutralleiter, wird auf der sekundären Wicklung eine Spannung induziert. Der Auslösemechanismus besteht wiederum aus einer Spule in der sich ein freibeweglicher Metallstößel befindet. Über einen geeichten Widerstand wird der fließende Strom soweit begrenzt, dass der RCD bei Fehlerströmen bis 50% seines Nennauslösestromes nicht anspricht. Ist der fließende Strom groß genug, bewegt das entstehende Magnetfeld den Stößel aus der Spule. Dieser betätigt das Schaltschloss und trennt den kompletten Stromkreis (Pol- und Neutralleiter) vom Stromnetz.