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VoltBase Bauteile FI-Schalter (RCD)
Thema 29 Bauteile

FI-Schalter (RCD)

Der Lebensretter im Verteiler: wie ein Fehlerstromschutzschalter funktioniert, welche Typen es gibt und wo er vorgeschrieben ist.

ca. 7 Minuten Grundlagen Quiz mit 10 Fragen
01

Worum geht es?

Der Fehlerstromschutzschalter (RCD, früher FI-Schalter) schützt Menschen. Er passt auf, dass aller Strom, der hinfließt, auch wieder zurückkommt. Fehlt etwas, fließt Strom irgendwo anders hin, zum Beispiel durch einen Menschen in die Erde. Dann schaltet er ab.

Wie ein Türsteher, der zählt: Gehen 100 Leute hinein, müssen auch 100 wieder herauskommen. Fehlt einer, schlägt er Alarm. Ein RCD mit 30 mA schaltet so schnell ab, dass ein Stromschlag in der Regel nicht tödlich endet.

Wichtig: Er schützt nicht die Leitung. Dafür sind LS-Schalter und Sicherungen da. Ein Gerät, das beides kann, heißt RCBO oder FI/LS-Schalter.

Funktionsprinzip eines Fehlerstromschutzschalters Außenleiter und Neutralleiter laufen gemeinsam durch einen Ringkern, den Summenstromwandler. Eine Wicklung auf dem Kern ist mit dem Auslöser verbunden. Rechts berührt eine Person ein fehlerhaftes Gerät, ein Teil des Stroms fließt über die Person zur Erde. LN Summenstromwandler Auslöser Schaltkontakt Gerät IΔ Fehlerstrom über Person zur Erde
So erkennt der RCD einen Fehler (schematisch): Hin- und Rückstrom laufen gemeinsam durch den Ringkern. Im Normalfall sind sie gleich groß, ihre Magnetfelder heben sich auf. Fließt ein Teil des Stroms über eine Person oder den Schutzleiter zur Erde ab, fehlt er auf dem Rückweg. Im Kern bleibt ein Magnetfeld übrig, die Wicklung liefert einen Strom an den Auslöser, und der Schalter öffnet.

Das Prinzip ist die Knotenregel: Was hineinfließt, muss auch wieder herauskommen. Der RCD vergleicht ständig die Summe aller Ströme durch ihn hindurch. Ist sie nicht null, fehlt Strom, und genau dieser Unterschied ist der Fehlerstrom IΔ.

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Kenngrößen

Bemessungsdifferenzstrom IΔnEinsatz
10 mAbesonderer Schutz, zum Beispiel einzelne Bereiche in Medizin oder Schulen
30 mAzusätzlicher Schutz für Personen, der Standard im Haus
300 mABrandschutz, zum Beispiel in landwirtschaftlichen Betrieben
  • Auslösebereich: Ein RCD löst zwischen dem 0,5- und dem 1-fachen von IΔn aus. Ein 30-mA-RCD kann also schon ab 15 mA abschalten.
  • Abschaltzeit: Beim Bemessungsdifferenzstrom spätestens nach 300 ms, bei größeren Fehlerströmen deutlich schneller. Selektive RCDs (Kennzeichen S) schalten bewusst verzögert ab.
  • Bemessungsstrom IN, zum Beispiel 40 A: so viel Laststrom darf dauerhaft durch den RCD fließen. Das ist kein Auslösewert.
Einzelteile eines zerlegten zweipoligen Fehlerstromschutzschalters mit nummerierten Markierungen
Zerlegter zweipoliger RCD: Gut zu erkennen sind die beiden Gehäusehälften (1), die Anschlussklemmen (3 und 11), der Summenstromwandler mit dem roten Leiter, der durch den Ringkern läuft (8), und der Auslöser im durchsichtigen Gehäuse (10). Die übrigen Teile gehören zur Schaltmechanik.

Foto: Dmitry G, Nummerierung von Szab, „Disassembled 2pole RCD device Numbered“, Lizenz: CC BY-SA 3.0, Quelle: Wikimedia Commons, verkleinert.

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Die Typen

Moderne Geräte erzeugen nicht nur sinusförmige Fehlerströme. Welche Fehlerstromform ein RCD erkennt, gibt sein Typ an:

TyperkenntEinsatz
ACnur sinusförmige Wechselfehlerströmein Deutschland nicht mehr zulässig für Neuanlagen
Azusätzlich pulsierende GleichfehlerströmeStandard für die Hausinstallation
Fzusätzlich MischfrequenzenGeräte mit einphasigem Frequenzumrichter, etwa Waschmaschinen und Wärmepumpen
Bzusätzlich glatte GleichfehlerströmeDrehstrom-Umrichter, manche Ladestationen und PV-Anlagen
Achtung Gleichfehlerströme

Ein glatter Gleichfehlerstrom, etwa aus einem Elektroauto-Ladegerät, kann den Kern eines Typ-A-RCD vormagnetisieren. Dann löst er unter Umständen auch bei einem echten Fehler nicht mehr aus. Ladestationen brauchen deshalb einen Typ B oder einen Typ A mit zusätzlicher Gleichfehlerstromerkennung (6 mA DC), wie vom Hersteller angegeben.

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Wo und wie

  • Vorgeschrieben ist der RCD mit höchstens 30 mA unter anderem für Steckdosen bis 32 A, die von Laien benutzt werden, für Endstromkreise im Außenbereich und für Bäder (DIN VDE 0100-410 und 0100-701).
  • Neutralleiter mitführen: Der zugehörige N muss durch den RCD laufen und darf hinter ihm nicht mit dem N anderer Stromkreise verbunden werden. Sonst stimmt die Strombilanz nicht, und der RCD löst ohne Fehler aus oder erkennt Fehler nicht.
  • Prüftaste T: Sie erzeugt über einen Widerstand einen künstlichen Fehlerstrom. Die Hersteller empfehlen, sie regelmäßig zu drücken, meist halbjährlich, damit die Mechanik nicht festsitzt.
  • Grenzen: Berührt jemand Außenleiter und Neutralleiter gleichzeitig, ohne Verbindung zur Erde, fließt der Strom hin und zurück durch den Körper. Für den RCD ist das ein ganz normaler Verbraucher, er löst nicht aus.
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Rechenbeispiele

01 Fehlerstrom aus Messwerten

Mit einer Zangenmessung findest du im Außenleiter 10,03 A und im Neutralleiter 10,00 A. Wie groß ist der Fehlerstrom, und löst ein 30-mA-RCD aus?

  1. IΔ = 10,03 A − 10,00 A = 0,03 A = 30 mA
  2. Ergebnis: 30 mA, der RCD löst aus

Praxis: Für solche kleinen Differenzen gibt es Leckstromzangen, die L und N gemeinsam umschließen und direkt die Differenz anzeigen.

02 Strom durch den Körper

Eine Person berührt ein Gerät mit Körperschluss und steht barfuß auf feuchtem Boden. Angenommen werden 230 V und ein Körperwiderstand von 1.000 Ω. Wie groß ist der Strom durch den Körper?

  1. I = 230 V1.000 Ω = 0,23 A = 230 mA
  2. Ergebnis: 230 mA, lebensgefährlich, der RCD schaltet ab

Einordnung: Ein Fehlerstrom von fast dem Achtfachen von IΔn lässt den RCD in sehr kurzer Zeit auslösen. Der Körperwiderstand schwankt in Wirklichkeit stark mit Hautzustand und Stromweg.

03 Zu viele Geräte an einem RCD

An einem 30-mA-RCD hängen zwölf Computer mit Netzteilen, die jeweils rund 1 mA Ableitstrom über den Schutzleiter haben. Was ist das Problem?

  1. Summe der Ableitströme: 12 · 1 mA = 12 mA
  2. Der RCD kann schon ab 15 mA auslösen.
  3. Ergebnis: wenig Reserve, Fehlauslösungen möglich

Lösung: Stromkreise auf mehrere RCDs verteilen. Faustregel: Die Ableitströme hinter einem RCD sollten unter einem Drittel von IΔn bleiben.

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Typische Fehler

  • N hinter dem RCD mit anderen Stromkreisen verbunden: führt zu Fehlauslösungen oder unwirksamem Schutz.
  • Bemessungsstrom mit Auslösestrom verwechselt: Ein RCD 40 A / 30 mA löst bei 30 mA Fehlerstrom aus. Die 40 A sind der zulässige Laststrom.
  • Typ AC für moderne Geräte: erkennt pulsierende und glatte Gleichfehlerströme nicht.
  • RCD als Überlastschutz betrachtet: Ein reiner RCD schützt nicht gegen Überlast und Kurzschluss. Er braucht einen vorgeschalteten Leitungsschutz.
Merke

Der RCD vergleicht Hin- und Rückstrom und schaltet ab, wenn Strom fehlt. Für den Personenschutz 30 mA, Auslösung zwischen 15 und 30 mA, spätestens nach 300 ms. Standard ist Typ A, für Umrichter und Ladestationen F oder B. Prüftaste regelmäßig drücken. Er schützt nicht gegen Überlast und nicht bei Berührung von L und N zugleich.

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Quiz: Teste dich

Zehn Fragen zum Thema FI-Schalter (RCD). Nach jeder Antwort bekommst du eine Erklärung. Dein Fortschritt wird auf diesem Gerät gespeichert.

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