Ein möglicher Lebensretter !
Ein FI-Schutzschalter, auch als Fehlerstromschutzschalter oder RCD (Residual Current Device) bezeichnet, dient dem Schutz vor elektrischen Stromunfällen. Er erkennt Fehlerströme, die auftreten, wenn ein elektrischer Strom abweichend vom normalen Stromkreisverlauf fließt, beispielsweise durch einen Isolationsfehler oder einen Kurzschluss.
Der FI-Schutzschalter überwacht den Unterschied zwischen dem Hin- und Rückstrom in einem Stromkreis. Normalerweise sollte der Hin- und Rückstrom gleich sein, da der Stromkreis geschlossen ist. Wenn ein Fehler auftritt, zum Beispiel wenn eine Person einen defekten elektrischen Geräteanschluss berührt, fließt ein Teil des Stroms über den Körper zur Erde ab und erzeugt einen Fehlerstrom. Der FI-Schutzschalter erkennt diese Abweichung und unterbricht den Stromkreis sofort, um einen möglichen Stromschlag zu verhindern.
Bezeichnungen:
RCD (Residual Current Device) ist der Oberbegriff für Fehlerstrom-Schutzschalter.
RCCB (Residual Current Operated Circuit Breaker) bezeichnet den klassischen Fehlerstrom-Schutzschalter.
RCBO (Residual Current Operated Circuit Breaker with Overcurrent Protection) steht für Fehlerstrom-Schutzschalter mit integriertem Leitungsschutz.
Typen und Kennwerte von FI Schutz-Schalter
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Was passiert bei einem Stromunfall?
Bei einem Stromunfall treten verschiedene Effekte auf, wenn eine Person einen elektrischen Stromkreis berührt oder damit in Kontakt kommt:
Elektrischer Schlag: Wenn eine Person einen stromführenden Leiter oder einen Gegenstand berührt, der unter Spannung steht, fließt ein Strom durch ihren Körper. Ab einer bestimmten Stromstärke, normalerweise ab etwa 10 mA, kann dieser Strom den Körper beeinflussen. Die Elektrizität wirkt auf den Körper ein und beeinträchtigt die normale Kommunikation zwischen Gehirn und Muskeln.
Muskuläre Reaktion: Der durch den Körper fließende Strom beeinflusst die Muskeln und kann dazu führen, dass sie sich unwillkürlich zusammenziehen. Dies wird als muskuläre Kontraktion bezeichnet. Es kann dazu führen, dass die betroffene Person den stromführenden Gegenstand nicht mehr loslassen kann, da die Muskeln nicht mehr unter bewusster Kontrolle stehen.
Verletzungen durch Verbrennungen: Bei einem Stromunfall kann es zu Verbrennungen kommen. Der Stromfluss erzeugt Wärme im Gewebe, was zu Verbrennungen führen kann, insbesondere an den Stellen, an denen der Strom in den Körper eintritt oder austritt.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Auswirkungen eines Stromunfalls von verschiedenen Faktoren wie der Stromstärke, der Dauer des Stromflusses, dem Weg des Stroms durch den Körper und dem Gesundheitszustand der betroffenen Person abhängen. Stromunfälle können von leichten Verletzungen bis hin zu schweren Verletzungen, einschließlich lebensbedrohlichen Zuständen, führen. Daher ist es äußerst wichtig, Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, um solche Unfälle zu verhindern und im Notfall sofort medizinische Hilfe zu suchen.
Welche Einflussgrößen gibt es?
Beim Stromdurchfluss durch den menschlichen Körper spielen verschiedene Faktoren eine Rolle: die Spannung, die Stromstärke, die Frequenz, der Widerstand des menschlichen Körpers und die Dauer, während der der Strom auf den Körper einwirkt.
Fehlerstrom-Schutzschalter (RCDs) dienen dem Schutz von Personen, Tieren und Sachwerten im Falle eines Versagens des Basisschutzes oder des Fehlerstromschutzes. Sie ergänzen die angewendeten Schutzmaßnahmen. Durch die Überwachung von Isolationsfehlern und die Abschaltung von Kriechströmen tragen RCDs auch zum Brandschutz bei.
Es ist wichtig zu beachten, dass Fehlerstrom-Schutzschalter nur als zusätzliche Schutzmaßnahme und nicht als alleinige Schutzmaßnahme eingesetzt werden sollten.
Ein Strom von 30 mA, der etwa 0,5 Sekunden über das Herz fließt, kann lebensbedrohlich sein. In diesem Fall kann es zu Herzflimmern kommen, wodurch die Pumpfunktion des Herzens gestört wird und die Sauerstoffversorgung des Gehirns gefährdet ist. Nach etwa drei bis fünf Minuten in diesem Zustand treten irreversible Schäden auf, und der Tod kann eintreten.
Kennlinie des Fehlerstromschutzschalters
Funktion eines Fehlerstrom-Schutzschalters
Ein Fehlerstrom-Schutzschalter besteht im Wesentlichen aus drei Hauptkomponenten, die zusammenarbeiten, um im Fehlerfall den Stromkreis abzuschalten:
Summenstromwandler: Der Summenstromwandler besteht aus Differenzialspulen und dient dazu, den Fehlerstrom zu erfassen und eine Spannung in der Messwicklung für den Fehlerstromauslöser zu erzeugen.
Fehlerstromauslöser: Die Messwicklung des Fehlerstromauslösers erhält durch die Messwicklung des Summenstromwandlers eine Anregung. Im Fehlerfall wird eine mechanische Abschaltung ausgelöst. Die Fehlerstromauslösung erfolgt durch die Induktion einer Spannung in der Ausgangswicklung des Summenstromwandlers.
Funktion des Fehlerstroms: Im fehlerfreien Zustand ist die Summe der eingehenden und ausgehenden Ströme null, wodurch in der Ausgangswicklung des Summenstromwandlers keine Spannung induziert wird. Bei Auftreten eines Fehlerstroms, der über den Schutzleiter oder die Erde zur Stromquelle zurückfließt, ist die Summe der Ströme nicht mehr null. Dies führt dazu, dass in der Ausgangswicklung des Summenstromwandlers eine Spannung induziert wird, die den elektromagnetischen Fehlerstromauslöser auslöst und den Stromkreis allpolig abschaltet.
Die Prüftaste ermöglicht es, einen simulierten Fehlerstrom zu erzeugen und den Fehlerstrom-Schutzschalter auszulösen. Dies dient jedoch nur der Überprüfung der Auslösefunktion des RCDs und nicht der tatsächlichen Wirksamkeit des Schutzschalters insgesamt.
Wie verhindert der Fehlerstrom-Schutzschalter den Stromunfall?
Der Fehlerstrom-Schutzschalter (auch RCD-Schalter oder FI-Schutzschalter genannt) verhindert Stromunfälle, indem er sicherstellt, dass bestimmte Grenzwerte nicht überschritten werden. Es gibt zwei- und vierpolige Fehlerstromschutzschalter für verschiedene Nennfehlerströme wie 10 mA, 30 mA, 300 mA und 500 mA.
Heutzutage ist der Einsatz des 30 mA-Fehlerstromschutzschalters üblich, da er einen umfassenden Schutz auch bei direktem Berühren gewährleistet. Fehlerstromschutzschalter mit höherem Auslösestrom werden beispielsweise zum Schutz von Maschinen verwendet, bei denen bereits im Normalzustand ein geringer Fehlerstrom vorhanden sein kann. Eine gute Schutzwirkung bieten die 10 mA-Fehlerstromschutzschalter, da sie im Fehlerfall bereits vor dem Auftreten von Muskelverkrampfungen auslösen und die Stromversorgung abschalten.
Für den mobilen Einsatz sind auch Fehlerstromschutzschalter im Handel erhältlich, die als PRCD-S bezeichnet werden. Sie erkennen Fehler in der Installation und schalten sich solange nicht mehr ein, wie der Fehler besteht.
Das Prinzipschaltbild eines Fehlerstromschutzschalters wird in der Abbildung unten dargestellt. Im normalen Betrieb fließt der Strom, den die elektrischen Verbraucher benötigen, über die Zuleitung zum Verbraucher hin und in gleicher Größe wieder zurück. Der im Fehlerstromschutzschalter integrierte Summenstromwandler (Ringkern mit Wicklungen) vergleicht die Ströme, die durch die Leitungen fließen. Wenn die Summe der einfließenden Ströme nicht mehr der Summe der abfließenden Ströme entspricht, löst das "verlorene Stromsignal" ein Auslöserelais aus, das den überwachten Stromkreis sofort abschaltet.
Prinzipschaltbild des Fehlerstromschutzschalters
Funktionsprüfung des Fehlerstrom-Schutzschalters
Alle Fehlerstromschutzschalter verfügen über eine Prüftaste, die einen Funktionstest ermöglicht.
Dieser Test sollte alle 6 Monate von einem sachkundigen Benutzer durchgeführt werden. In gewerblichen Anlagen ist dieser Test sogar vorgeschrieben.
Wenn der Funktionstest nicht durchgeführt wird, können die Kontakte verkleben, was im Fehlerfall zu einer mangelnden Auslösung führen kann.
Der Fehlerstrom-Schutzschalter ist bei Neuinstallationen der aktuelle Stand der Technik.
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