Wie arbeitet ein FI-Schutzschalter?

Abschalten im Fehlerfall

Der FI- Schutzschalter (RCD = Residual Current Device, sinngemäß Reststromschutzgerät) verhindert im Fehlerfall das „Bestehen bleiben“ einer zu hohen Fehlerspannung an Inaktiven Teilen. Ist I_L (zufließender Strom) ungleich dem I_N (abfließender Strom) so fließt die Differenz I_Δ (Fehlerstrom) über den Schutzleiter am Ringkern vorbei. Durch das Stromungleichgewicht I_L ≠ I_N wird der Ringkern magnetisiert und das Abschaltrelais tut was es muss.

Abschalten bei direkter Berührung

Auch bei direkter Berührung kann ein I_Δ erkannt werden. Auf diese Weise kann der Mensch auch gegen gefährlich hohe Körperströme durch Abschaltung geschützt werden (Zusatzschutz mit I_Δ = 30mA FI-Schutzschalter)

Für die Schleifenimpedanz im Fehlerfall gilt national

            ZS ... Schleifenimpedanz
            UN ... Nennspannung zwischen Außenleiter und Neutralleiter
            IΔN ... Nennfehlerauslösestrom der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung

und die Schleifenimpedanz darf 100Ω nicht überschreiten! (je nachdem, welcher Wert kleiner ist).

Bauarten von FI-Schutzschaltern

In den österreichischen Normen werden Bauarten (von FI-Schutzschaltern) nach der Auslöseverzögerung tA unterschieden.

Wir unterscheiden

1. Unverzögerte Ausführung
   Die erste Grafik zeigt die Version ohne technische Verzögerung (keine Bauartkennzeichnung)
2. Bauart G
   Zeitfenster zur Auslösung 10ms - 40ms bei 5-fachem I_ΔN
3. Bauart S
   Auslöseverzögerung von 40ms
   Zeitfenster von 50ms bis 150ms bei 5-fachem I_ΔN
4. Bauart M
   Dieser auf dem System eines FI-Schutzschalters arbeitende Hauptschutzschalter für den Brandschutz ist nicht nur eine selektive Type, sondern auch selektiv zu Leitungsschutzschaltern der Kennlinie B und C nach IEC/EN 60898 bei genullten Netzen. Wie man auf der Vergleichsgrafik sieht, ist dieser FI sehr verzögert und dient daher nur zum Brandschutz in genullten Netzen.

Typen von FI-Schutzschaltern

Die Typen werden nach der Ausführung der Fehlererkennung unterschieden.

Typ AC		FI-Schutzschalter bei dem die Auslösung bei sinusförmigen Wechselfehlerströmen sichergestellt ist. „wechselstromsensitiv“
Typ A		FI-Schutzschalter nicht nur für sinusförmige Wechselfehlerströme, sondern auch für pulsierende Gleichfehlerströme „wechsel- und pulsstromsensitiver“
Typ B		FI-Schutzschalter zur Erfassung von Fehlerströmen, die vom Typ A nicht mehr wahrgenommen werden für mehrphasige Wechselstromnetze (z.B. bei Frequenzumrichtern) Frequenzbereich von 0Hz bis 2kHz. Die Geräte sind für den Einsatz in ein- und vorgesehen. Sie sind nicht zum Einsatz in Gleichstromnetzen bestimmt. „allstromsensitiven“ FI-Schutzschaltern.
Typ F		„neuer“ FI-Schutzschalter für Wechselfehlerströme und pulsierende Gleichfehlerströme der Netzfrequenz und Fehlerströme aus Mischfrequenzen bis 1 kHz (Grundschwingung = 50Hz) glatte Gleichfehlerstrome bis 10mA werden ausgeblendet; „mischfrequenzsensitiven“ FI-Schutzschalter

LS/FI–Kombischutzschalter

Dies ist eine Kombination eines LS–Schalters (Leitungsschutzschalter) und eines FI–Schutzschalters.

Achtung: Er darf entweder für den Fehlerschutz oder für den Zusatzschutz eingesetzt werden, jedoch darf er nicht beide Funktionen übernehmen.

Überprüfung des Fehlerstromschutzschalters

Messung mit ansteigendem Prüfstrom

Die Auslösung muss zwischen dem halben und dem ganzen Nennfehlerauslösestrom (0,5 bis 1 ^. I_ΔN) erfolgen.

Bei der Messung ansteigenden Fehlerstrom, die den Fehlerstromschutzschalter zum Auslösen bringt, wird nicht die Fehlerspannung bei Nennauslösestrom, sondern die Fehlerspannung, die zum Zeitpunkt der Schalterauslösung vorliegt gemessen.

Messung mit eingeprägtem Prüfstrom

Die Auslösung erfolgt umso schneller, je größer der Prüfstrom ist.

Bei der Messung mit Prüfimpuls wird ein Impuls von ca. 200ms erzeugt. Während des Messimpulses wird die Fehlerspannung gemessen. Wird zur Messung ein Impuls in Höhe des Nennauslösestromes I_ΔN erzeugt, so muss der Schutzschalter bei jeder Messung auslösen. Wird jedoch mit einem Strom-Impuls gemessen, dessen Höhe unterhalb der Auslösetoleranz des Schutzschalters liegt, so führt die Messung nicht zu einer Schalterauslösung. Die Schutzmaßnahme wird „diskret“ gemessen (niederer Prüfstrom-Impuls).