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Wissenswertes zu FI-Schutzschaltern

Was ist ein FI-Schutzschalter?

Ein FI-Schutzschalter, auch RCD, Fehlerstrom-Schutzschalter oder in der Kurzform FI-Schalter genannt, dient dazu, Fehlerströme zu erkennen und bei Überschreitung des zulässigen Bemessungs-Fehlerstroms die angeschlossenen Stromkreise und elektrischen Geräte vom Netz zu trennen.

Als Fehlerströme bezeichnet man sämtliche Ströme, die nicht in den dafür vorgesehenen Leitungen fließen, sondern andere, unerwünschte Wege nehmen. In herkömmlichen Netzen ist dies der Weg über das Erdpotenzial, der (bei elektrischen Geräten der Schutzklasse I, also mit Schutzleiter) über den Schutzleiter führen kann oder – deutlich ungünstiger – bei Berührung eines spannungsführenden Bauteils über den menschlichen Körper.

Um derartige Fehlerströme zu erkennen, werden bei FI-Schutzschaltern alle im regulären Betrieb stromführenden Leitungen (L1 und N, in einpoligen Netzen beziehungsweise L1, L2, L3 und N in Drehstromnetzen) über einen sogenannten Summenstromwandler geführt.
Der Summenstromwandler vergleicht die Betriebsströme auf Symmetrie, wacht also darüber, ob die Summe der zu- und abfließenden Ströme exakt gleich ist. Abweichungen verursachen ein Ungleichgewicht der magnetischen Wechselfelder im Wandlerkern, wodurch eine Spannung in dessen Sekundärwicklung induziert wird.

In der Folge löst ein elektromechanischer Betätigungsmechanismus die Kontakte aus, der Fehlerstrom-Schutzschalter trennt in sehr kurzer Zeit allpolig Leitungen und angeschlossene Verbraucher vom Netz.

Wie funktionieren FI-Schutzschalter?

Wie bereits erwähnt misst dieser in einem Stromkreis den ein- und ausfließenden Strom. Dazu werden Hin- und Rückleiter, also P und N, durch einen ferromagnetischen Ringkern geführt, der als Summenstromwandler funktioniert. Wenn beide Leiter den gleichen Strom, aber in gegensätzlicher Richtung führen, heben sich die Magnet-Wechselfelder auf. Auf dem Kern ist auch noch eine Sekundärwicklung aufgebracht, die erst dann eine Spannung abgibt, wenn ein Magnetfeld induziert wird. Dies ist nur dann der Fall, wenn sich die jeweiligen Ströme in P und N unterscheiden. Die in der Sekundärwicklung erzeugte Spannung löst im Fehlerfall den Schaltmechanismus aus, der den Stromkreis auf allen Polen unterbricht. Um sichergehen zu können, ob der FI-Schutzschalter auch ordnungsgemäß funktioniert, kann mit einer Prüftaste über einen Widerstand ein Strom, der dem Bemessungsdifferenzstrom entspricht, erzeugt werden. Ein funktionierender FI-Schutzschalter muss dann auslösen.

Schaltprinzip eines einphasigen FI-Schutzschalters.

Prinzip der Fehlerstrom-Schutzschalter:

Die Hin- und Rückleitungen (L, N) führen durch einen ferromagnetischen Ringkern (3). Wenn die Ströme gleich sind, heben sich die Magnetfelder auf. Bei einer Stromdifferenz wird in der Sekundärwicklung (2) eine Spannung induziert, die den Mechanismus zum Abschalten (1) auslöst. Über die Prüftaste (4) löst der Strom durch den Widerstand die Schutzfunktion manuell aus.

Welche Typen und Bauarten gibt es?

Fehlerstrom-Schutzschalter werden in zwei- und vierpoliger Ausführung und mit unterschiedlicher Strombelastbarkeit hergestellt. Die gebräuchlichsten vierpoligen Typen besitzen eine Strombelastbarkeit von 25, 40 oder 63 Ampere.

Am meisten verbreitet sind FI-Schutzschalter mit einem Bemessungs-Differenzstrom („Fehlerstrom“) von 30 mA. Insgesamt werden Ausführungen mit 10, 30, 100, 300 und 500 mA angeboten.

Sieht man einmal von den sogenannten PRCD-Schutzschaltern ab (das „P“ steht für „Portable“), die als Zwischenstecker oder eingebaut in Steckdosenleisten verfügbar sind, werden FI-Schutzschalter im Regelfall fest in Stromverteilungen installiert.

Wie andere Einbaugeräte sind sie zum Aufschnappen auf Tragschienen vom Typ TS 35 geeignet. FI-Schalter sind zudem mit integriertem Leitungsschutzschalter erhältlich. In Hinblick auf verschiedene Verwendungszwecke werden FI-Schutzschalter mit unterschiedlichen Sensitivitäten angeboten.

Aktuell am meisten verbreitet ist der Typ „A“, der für normale Haushalte und Büros ausreichend ist. Typ „F“ ist zusätzlich in der Lage, Fehlerströme mit Gemischen unterschiedlicher Frequenzen bis zu 1 kHz zu erkennen, der Typ „B“ deckt darüber hinaus Gleichfehlerstöme ab.
Die Ausführung „B+“ erweitert die Sensitivität um eine Fehlerstromerkennung bei höheren Frequenzen bis zu 20 kHz.

Welche Normen und Vorschriften für FI-Schutzschalter gibt es?

Weil Ströme über 30 mA (0,03 A) bei Menschen Herzkammerflimmern auslösen und deswegen lebensgefährlich sind, beträgt der Bemessungsdifferenzstrom von FI-Schutzschaltern maximal 30 mA.

FI-Schutzschalter vom Typ A ohne LS-Funktion werden in DIN EN 61008-1 (VDE 0664 Teil 10):2000-09 und DIN EN 61008-2-1 (VDE 0664 Teil 11):1999-12 spezifiziert, solche mit LS-Funktion in DIN EN 61009-1 (VDE 0664 Teil 20):2000-09 und DIN EN 61009-2-1 (VDE 0664 Teil 21):1999-12.

Für den Typ B existiert erst der Norm-Entwurf DIN VDE 0664-100 (VDE 0664 Teil 100):2002-05.

Seit dem 1.5.1984 ist nach DIN VDE 0100-701:2008-10 vorgeschrieben, dass bei Neubauten Stromkreise in Räumen mit Badewannen und Duschen mit FI-Schaltern abgesichert sein müssen. Ausgenommen sind fest angeschlossene Boiler.

Seit dem 1.2.2009 müssen laut DIN VDE 0100-410:2007 (Abschnitt 411.3.3) in Neubauten alle Steckdosen-Stromkreise, die von Laien benutzt werden, mit FI-Schutzschaltern abgesichert sein.

Eine Pflicht zum Nachrüsten besteht zwar nicht, es empfiehlt sich aber, ältere Installationen mit FI-Schutzschaltern zu ergänzen. Diese lassen sich mit geringem Aufwand in Sicherungskästen und Unterverteilungen einbauen.

FI-Schutzschalter besitzen ein Prüftaste. Diese sollte mindestens zwei Mal im Jahr betätigt werden. So wird nicht nur die Funktion überprüft, sondern auch der Kontaktmechanismus bewegt, der über einen längeren Zeitraum mechanisch verklemmt sein oder die Kontakte verklebt sein könnten.

Worauf kommt es beim Kauf eines FI-Schutzschalters an?

Je nach Verwendungszweck können zusätzliche Sensitivitäten in Bezug auf die Fehlerstromform erforderlich werden. Besonders im industriellen Umfeld treten oftmals Fehlerströme mit höheren Frequenzen auf, welche beispielsweise durch Frequenzumrichter verursacht werden. Allerdings finden zunehmend auch in privaten Haushalten und in Büros Gerätschaften Verwendung, die potenziell derartige Fehlerströme verursachen können. Hierzu gehören zum Beispiel moderne Waschmaschinen, Klimaanlagen, Geschirrspüler und ähnliche Geräte, die einen Frequenzumrichter zur Drehzahlregelung integriert haben.

Auch Schaltnetzteile in Form externer oder integrierte Stromversorgungen kommen im Fehlerfall als Verursacher unterschiedlichster Frequenzgemische und Gleichspannungsanteile in Frage. Wenn Unsicherheiten zur Auswahl des passenden FI-Schutzschalters bestehen, empfiehlt es sich im Zweifelsfall den Rat einer Elektrofachkraft einzuholen beziehungsweise gleich einen FI-Schutzschalter vom Typ „B“ oder „B+“ einzusetzen, wenn hohe Anforderungen an den Personen- und Brandschutz bestehen.

Unser Praxistipp

FI-Schutzschalter sind zuverlässig und langlebig. Sie erfordern keine Wartung, sollten aber regelmäßig auf ihre Funktion überprüft werden. Dies geschieht über den Prüftaster, den jeder FI-Schutzschalter besitzt. Durch Drücken der Prüftaste wird intern ein Fehlerstrom über einen Widerstand generiert, der etwas oberhalb des Nenn-Auslösestroms liegt. Der FI-Schalter muss sofort bei Tastendruck auslösen.

So kann sowohl die elektrische als auch die mechanische Funktionalität einfach überprüft werden. In privaten Haushalten sollte die Funktion am besten etwa alle sechs Monate geprüft werden, in gewerblichen Bereichen können kürzere Prüfintervalle vorgeschrieben sein.

Profis schalten FI-Schutzschalter grundsätzlich nur über die Prüftaste ab, so wird im selben Zug dessen korrekte Funktion überprüft.

FAQ - häufig gestellte Fragen zu FI-Schutzschaltern

Wo müssen FI-Schutzschalter eingebaut werden?

In Räumen mit Dusche oder Badewanne bei Neubauten seit 1984 Pflicht, ab 2009 müssen sämtliche Stromkreise mit einem Bemessungsstrom bis 20 Ampere mit einem FI-Schutzschalter ausgerüstet sein. Zwar besteht für Altbauten Bestandsschutz, eine Nachrüstung empfiehlt sich jedoch in jedem Fall, sie sind der wirksamste Schutz gegen gefährliche Stromunfälle. Aufwand und Kosten der Nachrüstung sind gering, der Zugewinn an Sicherheit ist jedoch ganz erheblich.

Wie viele FI-Schutzschalter werden im Haus benötigt?

Im gewerblichen Bereich gilt die Vorschrift, dass im Fehlerfall nicht die gesamte elektrische Anlage ausfallen darf. Die Aufteilung auf mindestens zwei FI-Schutzschalter ist deshalb unumgänglich. Aber auch in privat genutzten Wohngebäuden ergibt der Einsatz mehrerer Fehlerstrom-Schutzschalter und das Aufteilen der Stromkreise absolut Sinn, damit ein Auslösen, beispielsweise durch ein defektes Elektrogerät, nicht zu einem kompletten Stromausfall im ganzen Haus führt.

Eine Erweiterung, Änderung oder Sanierung der vorhandenen Elektroinstallation ist geplant, wird dadurch ein FI-Schalter Pflicht?

In aller Regel ja. Nur bei sehr einfachen Änderungen an der Bestandsanlage, beispielsweise den Austausch einer defekten Steckdose, entfällt die Nachrüstpflicht. Bei allen anderen Änderungen oder Erweiterungen ist der betreffende Stromkreis an den aktuellen Stand der Technik anzupassen.

Wo wird der FI-Schalter eingebaut?

Fehlerstrom-Schutzschalter werden, wie Leitungsschutzschalter, in Unterverteilungen (Verteilerschränken) und hinter den Hauptsicherungen eingebaut. Am FI-Schutzschalter werden dann die Leitungsschutzschalter angeschlossen. Es empfiehlt sich, diese Arbeiten von einer qualifizierten Elektrofachkraft erledigen zu lassen.

Fazit: So erhalten Sie den passenden FI-Schutzschalter

Einphasige Stromnetze benötigen 2-polige FI-Schutzschalter, in Drehstromnetzen werden 4-polige FI-Schalter eingesetzt. Die Strombelastbarkeit muss gleich oder höher sein als die vorgeschalteten Hauptsicherungen. FI-Schalter, die dem Personenschutz dienen, dürfen keinen höheren Bemessungs-Auslösestrom als 30 mA haben. Geht es um den reinen Brandschutz, ist ein FI-Schutzschalter mit maximal 300 mA Auslösestrom zu wählen.

FI-Schutzschalter mit integriertem Leistungsschutzschalter sind platzsparend und eignen sich gut, um einzelne Stromkreise vollständig abzusichern. Auf die Typklasse (Sensitivität auf die Art der Fehlerströme) ist zu achten. Für allgemeine Standardanwendungen ist der Typ „A“ auszuwählen, der auch pulsierende Gleichfehlerströme erkennt. Allstromsensitive Fehlerstrom-Schutzschalter vom Typ „B“ und „B+“ bieten aktuell die höchstmögliche Sicherheit bei den unterschiedlichsten Fehlerstromformen.

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