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Ratgeber



Die Entwicklung des FI-Schutzschalters

Der erste Fehlerstromschutzschalter wurde 1903 als Summenstromschalter zur Erdschlusserfassung von Schuckert in Nürnberg, beim kaiserlichen Patentamt zum Patent angemeldet.
Im Jahr 1928 kam dann der Erste Differentialschutz vom Rheinisch-Westfälischen-Energiewerk (RWE) zum Patentamt. Seit 1980 ist der FI-Schalter im deutschsprachigen Raum bei der Errichtung von Neuinstallationen oder bei der Änderung einer bestehenden Anlage vorgeschrieben.
Mit dem Vormarsch der Digitalisierung nach der Jahrtausendwende wird der Bedarf an feinfühligeren Einrichtungen zum Schutz der Mikroelektronik geweckt, weswegen es heute eine Vielzahl von Typen mit unterschiedlicher Auslöse-Charakteristik auf dem Markt gibt. Der Schalter verhindert die Gefahr eines Brandes bei Erdschluss und eines Unfalls für Mensch und Tier beim Berühren eines stromführenden Leiters. Er ist also ein unverzichtbarer Helfer im Personen- und Brandschutz.



Unser Praxistipp

Im Regelbetrieb von elektrischen Anlagen kommt es trotz intakter Isolierung gelegentlich zu Ableitströmen, auch Leckströme genannt, die nicht über den Neutralleiter abfließen. Diese können dazu führen, dass der FI-Schalter auslöst. Im Gegensatz zum Fehlerstrom, ist der Ableitstrom ein gewünschtes Ableiten zum Potentialausgleich. Dies kommt bei Verbrauchern mit Filterschaltungen zum Tragen, bei denen Kondensatoren durch eingesetzte Entladewiderstände abgeleitet werden. Es wird empfohlen, dies über eine Differenzmessung zu prüfen, da zur Direktmessung der Schutzleiter außer Funktion genommen wird und dabei die Gefahr eines elektrischen Schlags besteht. Diese Leckströme entstehen häufig bei Anlagen in Frequenzumrichtern, bei denen hohen Lasten transportiert werden.



Funktion und Wirkung eines FI-Schutzschalters

Der FI-Schutzschalter wird im internationalen Kontext auch Residual Current Protective Device (RCD) genannt. Er hat die Funktion, dass durch die zufließenden Ströme ein Magnetfeld aufgebaut wird. Durch die rückfließenden Ströme wird dieses neutralisiert. Es herrscht im Normalbetrieb ein Gleichgewicht zwischen den Energien innerhalb eines Systems. Wird ein Auslösewert überschritten, so führt dies zu einem magnetischen Ungleichgewicht und der FI-Schalter schaltet das System innerhalb von 0,2 Sekunden ohne Hilfsenergie ab. 

Der FI-Schutzschalter beinhaltet einen Ringkern, um welchen die Stromkreise gewickelt sind. Der Primärstromkreis ist direkt um den Kern gewickelt, der Sekunderstromkreis hingegen hält das Relais, welches im Normalbetrieb die Ströme fließen lässt. Ist das Gleichgewicht durch einen Fehlerstrom gestört, fällt die Spannung am Relais ab und die Hilfskontakte öffnen den Hauptstromkreis, sodass keine Ströme mehr fließen können.



Die DIN VDE 0100

Das sichere Errichten von Niederspannungsanlagen ist in Deutschland durch die Normenreihen der VDE geregelt. Durch die langfristige Auswertung von Statistiken durch ein Expertengremium entwickelt sich das Regelwerk. Die DIN VDE 0100 steht dabei für ein sicheres Planen, Errichten und Prüfen von Niederspannungsanlagen bis 1.000 Volt Wechselspannung, beziehungsweise 1.500 Volt Gleichspannung. Ziel der Norm ist es ein sicheres Arbeiten und Funktion bei dem Errichten von Niederspannungsanlagen zu gewährleisten. Ein Systematisches vorgehen ist dabei in den einzelnen Untergruppen geregelt:

  • Gruppe 400: Planen unter Berücksichtigung der erforderlichen Schutzmaßnahmen

  • Gruppe 500: Auswählen und Errichten elektrischer Betriebsmittel

  • Gruppe 600: Prüfen der elektrischen Anlage vor der Erstinbetriebnahme

  • Gruppe 700: Spezielle Anforderungen für Betriebsstätten

  • Gruppe 800: Energieeffizienz und Intelligente Niederspannungsanlagen

 



Fehlerstrom-Schutzschalter in Kombination

Ein FI-Schutzschalter kommt selten allein. Im Arbeitsschutzgesetz ist niedergeschrieben, dass die Arbeit so zu gestalten ist, dass eine Gefährdung für Leben und Gesundheit möglichst vermieden und die verbleibende Gefährdung möglichst gering gehalten wird. Darüber hinaus sind bei den Maßnahmen der Stand der Technik, Arbeitsmedizin und Hygiene sowie sonstige gesicherte arbeitswissenschaftliche Erkenntnisse zu berücksichtigen.
Kombiniert werden die Fehlerstrom-Schutzschalter als zusätzlicher Schutz zum einen als Kurzschlussschutz mit Vorsicherungen, zum anderen als Überlastschutz mit Leitungs-Schutzschaltern. Darüber hinaus besteht die Forderung, jedem Stromkreis einen Fehlerstrom-Schutzschalter zuzuordnen, damit eine Störung nicht den Ausfall aller Stromkreise zur Folge hat. So wird ein Maximum an Verfügbarkeit für die elektrische Anlage sichergestellt. Bei der Auswahl der Komponenten ist auf die entsprechenden Selektiveigenschaften des LS-Schalters zu achten.



Abschaltverhalten

Schutzleiterströme oder Erdableitströme die das 0,4fache des Bemessungsstroms auf der Lastseite betragen, führen zum Abschalten der Schutzeinrichtung. Ist dies durch Haushaltsgeräte mit hoher Lastaufnahme doch der Fall, wird empfohlen die Stromkreise durch mehrere Fehlerstrom-Schutzschalter aufzuteilen.  Der Schutzleiterstrom darf nach DIN VDE 0701-1 3,5 mA nicht überschreiten. In einer Wohnung sind nach DIN 18015-1 beispielsweise Geschirrspüler, Waschmaschinen, Wäschetrockner, Mikrowellen oder Warmwassergeräte mit einem separaten Stromkreis zu versorgen.



Auswahl der Schutzeinrichtung

Damit der passende FI-Schutzschalter-Typ gewählt werden kann, muss zunächst das ganze System von der Versorgungsstelle über den FI-Schalter und der Kabel, bis hin zu den Verbraucherschnittstellen, beispielsweise einer Steckdose betrachtet werden. Der FI-Schalter Typ lässt sich anhand der Einsatzbedingungen und der Einsatzart bestimmen.


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