Fehlerstrom-Schutzschalter

Ein Fehlerstromschutzschalter (RCCB) erkennt einen Erdschluss in einem Stromkreis. Er überwacht die Differenz zwischen dem Strom, der durch die Phase und den Nullleiter fließt. Bei einem Ungleichgewicht löst er aus, um vor elektrischen Gefahren zu schützen. Dieser Artikel befasst sich mit dem Aufbau, dem Funktionsprinzip, den Typen sowie den Vor- und Nachteilen von RCCBs. Erfahren Sie mehr über andere Schutzschaltertypen, indem Sie unseren Artikel zur Identifizierung von Schutzschaltern lesen.

Was ist ein Erdschluss?

Ein Erdschluss liegt vor, wenn elektrischer Strom aus einem elektrischen Gerät oder Stromkreis in einen unbeabsichtigten Pfad entweicht. Diese Leckagen können unbeabsichtigt (z. B. lose Drähte) oder beabsichtigt sein, wie z. B. bei elektrischen Geräten, bei denen während des normalen Betriebs geringe Mengen an Erdschluss auftreten. In jedem Fall ist es wichtig, sich vor Erschütterungen zu schützen. Unsachgemäße oder fehlende Schutzmaßnahmen können zu Stromunfällen, Bränden oder Schäden an den Geräten führen.

Konstruktion von Fehlerstromschutzschaltern

Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, besteht ein RCCB aus den folgenden Komponenten:

• Phasenkabel (A): Der Phasendraht ist der stromführende oder heiße Draht, der den Strom von der Stromversorgung in den Stromkreis leitet.
• Unterbrecherkontakte (B): Die Unterbrecherkontakte sind geschlossen oder geöffnet, um zu steuern, ob Strom durch den Fehlerstromschutzschalter fließen kann oder nicht.
• Neutralleiter (C): Der Nullleiter leitet den Strom zurück zur Stromquelle.
• Test-Taste (D): Mit der Testtaste kann der Benutzer schnell prüfen, ob der Schutzschalter richtig funktioniert. Durch Drücken des Knopfes wird der Stromfluss durch den Unterbrecher unterbrochen.
• Strombegrenzungswiderstand (E): Wenn die Prüftaste gedrückt wird, fließt der Strom vom Phasenkabel direkt durch den Nullleiter. Der Widerstand verhindert, dass der Strom zu hoch wird.
• Fühlerspule (F): Die Messspule wickelt sich um den Kern und stellt fest, ob ein Gleichgewicht oder Ungleichgewicht zwischen Phase und Nullleiter besteht.
• Kern (G): Der Kern besteht aus eisenhaltigem Material. Einige Kerndesigns haben eine Kunststoffabdeckung zur Isolierung und zum Schutz. Die Ströme des Außenleiters und des Nullleiters erzeugen entgegengesetzte Magnetfelder. Die Sensorspule überwacht, ob eine Differenz zwischen den beiden letztgenannten Strömen besteht.
• Relais (H): Bei einem Ungleichgewicht zwischen Phase und Nullleiter löst das Relais die Kontakte des Unterbrechers aus.

Lesen Sie unseren Übersichtsartikel über Leistungsschalter, um mehr über die Funktionsweise und die Typen von Leistungsschaltern zu erfahren.

Funktionsprinzip von Fehlerstromschutzschaltern

Wenn kein Fehler im Stromkreis vorliegt, ist der Strom, der durch die Phasenleitung fließt, gleich dem Strom, der durch den Nullleiter fließt. Beide Drähte wickeln sich in gleichem Maße um den Kern und erzeugen so entgegengesetzte Magnetfelder. In diesem Fall fließt kein Strom durch die Fühlerspule.

Bei einem Erdschluss fließt der Strom vom Phasendraht zur Erde. Dadurch entsteht ein Ungleichgewicht zwischen Phase und Nullleiter. Daher sind die Magnetfelder der beiden Ströme nicht im Gleichgewicht.

Der Fluss zwischen den beiden Feldern erzeugt eine elektromotorische Kraft, die auf die Sensorspule wirkt. Dadurch wird ein Stromfluss durch die Sensorspule und das Relais erzeugt. Das Relais zwingt die Kontakte des Unterbrechers zum Öffnen und unterbricht so den Stromfluss durch den Leistungsschalter.

Typen von Fehlerstromschutzschaltern

Ein anderer Name für RCCB ist Fehlerstromschutzschalter. Daher funktionieren Schutzschalter mit beiden Bezeichnungen ähnlich. In diesem Abschnitt werden einige spezielle Typen von RCCBs behandelt, die unter bestimmten Bedingungen oder in bestimmten Anwendungen arbeiten.

Fehlerstromschutzschalter mit Überstromschutz

Ein Fehlerstromschutzschalter mit Überlastschutz vereint die Funktionen eines Fehlerstromschutzschalters und eines Überstromschutzgerätes in einem einzigen Gerät. Er unterbricht den Stromkreis, wenn er entweder einen Erdschluss oder einen Überstrom feststellt. Der Überstromschutz, bestehend aus einer thermisch-magnetischen Auslöseeinheit, überwacht den im Stromkreis fließenden Strom und löst aus, wenn er den Nennstrom überschreitet, um Schäden durch Überlastung zu verhindern.

Erdschluss-Schutzschalter

Ein Fehlerstromschutzschalter erkennt einen Erdschluss in elektrischen Niederspannungsanlagen. Die Stromkreisunterbrecher können in Steckdosen installiert werden, um vor Stromschlägen in Nassbereichen wie Bädern und Küchen zu schützen. Es gibt auch tragbare Fehlerstromschutzschalter, die einen Schutz bieten, obwohl der Unterbrecher nicht in den Stromkreis eingebaut ist. Diese Stromkreisunterbrecher erkennen und schalten einen Stromkreis schnell aus oder ab, wenn es einen Unterschied in der Menge des ein- und ausfließenden Stroms gibt, selbst bei nur 4-5 Milliampere.

Erdschlussrelais

Erdschlussrelais werden in industriellen Anlagen zum Schutz vor Erdschlüssen eingesetzt. Sie überwachen den Neutralleiterstrom und lösen einen separaten Schutzschalter aus, wenn ein Fehler 5 mA überschreitet. Diese Relais schützen vor Erdungsfehlern und bieten in Verbindung mit einem Leistungsschalter einen umfassenden Schutz. Sie werden in Hochstromanwendungen eingesetzt, wo mehr als der Standardschutz erforderlich ist.

Vorteile und Nachteile von Fehlerstromschutzschaltern

Vorteile

• Keine Verbindung zur Erde: Im Gegensatz zu einem Fehlerstromschutzschalter kann ein RCCB Fehlerströme erkennen, ohne dass ein Erdungskabel erforderlich ist.
• Test-Taste: Mit der Prüftaste an einem Fehlerstromschutzschalter lässt sich leicht prüfen, ob der Schutzschalter ordnungsgemäß funktioniert oder nicht.
• Spannungsschwankungen: Das Ansteigen und Abfallen der Spannung im Strom kann von einem RCCB erkannt werden.

Benachteiligungen

• Andere Fehlerarten: Einfache Fehlerstromschutzschalter können keine Überströme oder Kurzschlüsse erkennen. Für erstere ist ein Fehlerstromschutzschalter mit Überlastschutz erforderlich. In diesem Fall muss der RCCB mit einem Leitungsschutzschalter verwendet werden.
• Nur Phase gegen Erde: Der FI-Schutzschalter schützt nur dann gegen Stromschlag, wenn der Strom von der Phase zur Erde fließt. Wenn der Strom von Phase zu Phase (durch eine Einzelperson) oder von Phase zu Nullleiter fließt, bietet der Fehlerstromschutzschalter keinen Schutz gegen Stromschlag.
• Unsachgemäßes Auslösen: Bei einer plötzlichen Änderung der elektrischen Last, insbesondere bei älteren Geräten, kann ein Teil des Stroms zur Erde fließen. Dies kann dazu führen, dass der FI-Schutzschalter auslöst, obwohl keine Gefahr eines Stromschlags besteht.

Lesen Sie unsere Artikel zu Leitungsschutzschaltern, intelligenten Schutzschaltern und Fehlerstromschutzschaltern, um mehr über die Merkmale der verschiedenen Schutzschaltertypen zu erfahren.

FAQs

Warum werden Fehlerstrom-Schutzschalter verwendet?

Fehlerstromschutzschalter werden zum Schutz vor elektrischen Schlägen eingesetzt, wenn der Phasenstrom gegen Erde fließt.

Fehlerstromschutzschalter vs. Leistungsschalter

Ein Fehlerstromschutzschalter schützt vor elektrischen Schlägen, während ein Leitungsschutzschalter vor elektrischen Gefahren durch fehlerhafte Stromkreise schützt.