Was ist ein FI-Schutzschalter: Aufbau, Funktionsweise, vorhandene Typen und Kennzeichnung
Jedes elektrische Netz muss eine Schutzeinrichtung haben, aber nicht jeder weiß, was ein FI-Schutzschalter ist und nach welchem Prinzip er funktioniert. Die Erläuterung der Abkürzung lautet: Fehlerstrom-Schutzschalter.
Dieses elektrische Niederspannungsgerät ist dazu bestimmt, den geschützten Stromkreisabschnitt abzuschalten, wenn ein Differenzstrom auftritt, der den Nennwert dieses Geräts überschreitet.
In unserem Artikel werden wir versuchen, den Aufbau und das Funktionsprinzip von FI-Schutzschaltern im Detail zu erläutern, die existierenden Varianten zu betrachten und zu verstehen, welche Informationen die Kennzeichnung von Fehlerstrom-Schutzschaltern enthält.
Inhalt des Artikels:
Zweck des Schutzgerätes
Der Erdungskreis eines FI-Schutzschalters besteht aus dem PE-Leiter der neutralen stromführenden Gehäuse oder Teile von elektrischen Mechanismen mit einem Widerstand von nicht mehr als 4 Ohm.
Bei Auftreten eines Fehlerstroms können diese Geräteteile unter Spannung stehen, was bei Berührung eine Lebensgefahr für Menschen und Tiere darstellt, sowie eine Gefahr für das Eigentum insgesamt.
Vor Stromunfällen zu schützen – das ist die Bestimmung der Schutzgeräte. Bei Erkennung eines Fehlerstroms schalten sie die Spannung ab.
Die größte Gefahr besteht darin, dass solche Störungen im Stromkreis unsichtbar sind und nur in seltenen Fällen spürbar, wenn man bei Berührung eines Geräts einen leichten Stromschlag spüren kann.
Die Hauptursache dieses Phänomens ist eine Beschädigung der Isolationsschicht der Verkabelung. Unkontrollierte Prozesse können großen Schaden anrichten, daher erfreut sich die Schutzausrüstung im Haushalt zunehmender Beliebtheit.

Die Verwendung von FI-Schutzschaltern ist am weitesten verbreitet in Einphasennetzen mit Wechselstrom und geerdetem Neutralleiter sowie mit Spannungswerten bis zu 1 kW im Format der Hausstromversorgung.
Bauform des FI-Schutzschalters
Optionale Merkmale des Schutzmechanismus helfen, das Funktionsprinzip des RCD zu verstehen, nämlich die reproduzierte Reaktion des Geräts auf einen Leckstrom.
Zu den wichtigsten Arbeitskomponenten gehören:
- differentieller Transformatorsensor;
- das Auslöseorgan – ein Mechanismus, der einen fehlerhaft funktionierenden Stromkreis unterbricht;
- elektromagnetisches Relais;
- Kontrolleinheit.
An den Sensor sind gegenläufige Wicklungen angeschlossen – Phase und Nullleiter. Im Normalbetrieb des Netzes erzeugen diese Halbleiterelemente im Kern magnetische Flüsse, die entgegengesetzt zueinander gerichtet sind. Dadurch ist der magnetische Fluss gleich Null.

An die Sekundärwicklung, die auf den Magnetkern des Transformators gewickelt ist, ist ein Relais elektromagnetischen Typs angeschlossen. Wenn im Netz die Standardbetriebsbedingungen eingehalten werden, ist es nicht aktiviert.
Wenn ein Leckstrom auftritt, ändert sich die gesamte Arbeit grundlegend. Der Phasen- und der Neutralleiter beginnen unterschiedliche Stromstärken zu führen. Nun haben auch der Betrag und die Richtung der magnetischen Flüsse im Kern des Transformators unterschiedliche Parameter.
In den Sekundärwindungen entsteht ein Strom, und bei Erreichen der vorgegebenen Werte erfolgt die Auslösung des elektromagnetischen Relais. Es ist zusammen mit dem Auslösemechanismus verbunden. Diese Kombination reagiert im richtigen Moment und trennt das Stromnetz.

Der Prüfblock besteht aus einem Widerstandsmechanismus – einer bestimmten Last, die den Differenzialgeber umgeht. Dieses Element simuliert einen Stromlecks und so wird die Funktionsfähigkeit des Geräts geprüft. Weitere Informationen zu den Prüfmethoden finden Sie in diesem Artikel.
Das Funktionsprinzip des Fehlerstromschutzschalters besteht darin: Strom von der Phasenleitung wird auf den Prüfwiderstand geleitet und danach auf den Neutralleiter, unter Umgehung des Sensors.
Dadurch werden Bedingungen mit unterschiedlichen Stromwerten am Eingang und Ausgang des Geräts geschaffen. Dieses Ungleichgewicht soll zur Auslösung der Abschalteinheit führen.
Abhängig vom Hersteller kann der schaltungstechnische Aufbau variieren, jedoch ist das Funktionsprinzip des FI-Schutzschalters bei allen Modellen identisch.
Funktionsprinzip des Schutzmechanismus
Betrachten wir, wofür ein FI-Schutzschalter verwendet wird. Die Funktionsweise des Schutzgeräts basiert auf einem Messverfahren.
Die ein- und ausgehenden Parameter der durch den Transformator fließenden Ströme werden erfasst. Ist der erste Wert größer als der zweite, bedeutet dies, dass im Stromkreis ein Fehlerstrom auftritt, und das Gerät löst eine Abschaltung aus. Sind die Parameter identisch, löst das Gerät nicht aus.

Um dies besser zu verstehen, betrachten wir, wie ein FI-Schutzschalter in einem Hausverteilerkasten mit einem zweipoligen System funktioniert.
An die oberen Klemmenblöcke ist die zweipolige Zuleitung (Phase und Neutralleiter) angeschlossen. An die unteren Klemmen sind Phase und Neutralleiter angeschlossen, die zum Lastbereich, z. B. zur Steckdose für einen Boiler oder Wasserkocher, verlegt sind. Die Schutzleitung des Geräts wird über ein Kabel ausgeführt, das am FI-Schutzschalter vorbeiführt.
Im normalen Betrieb fließen die Elektronen auf der Phasenleitung vom Eingangskabel zum elektrischen Heizgerät des Boilers/Wasserkochers und durch das Fehlerstromschutzgerät. Zurück gelangen sie wieder über den FI-Schutzschalter, jedoch auf der Neutralleitung, zur Erde.

Beispielsweise wurde die Isolierung des Heizstabs eines Geräts beschädigt. Dadurch wird der Strom teilweise über das Wasser im Inneren, dann über das Gehäuse und schließlich über die Schutzleitung zur Erde abgeleitet.
Der restliche Strom fließt über die Neutralleitung durch den FI-Schutzschalter zurück. Seine Stärke ist jedoch um den Fehlerstrom geringer als der eingehende Strom.
Die Differenz der Werte wird vom Differenzialtransformator berechnet. Ist der Wert größer als der zulässige, reagiert das Gerät sofort und unterbricht den Stromkreis.
In einem anderen unserer Artikel haben wir Empfehlungen zur Auswahl und zum richtigen Anschluss von FI-Schutzschaltern für Boiler gegeben.
Sinnhaftigkeit der Verwendung eines FI-Schutzschalters
Betrachten wir, wofür ein FI-Schutzschalter verwendet wird und vor welchen negativen Einflüssen das Gerät schützt.
In erster Linie handelt es sich um einen Phasenschluss am Gehäuse von Elektrogeräten. Zu den problematischen Bereichen zählen vor allem die Heizstäbe von Heizgeräten und Waschmaschinen. Es ist zu beachten, dass ein Isolationsfehler nur dann entsteht, wenn das wärmeerzeugende Teil unter Stromeinfluss erhitzt wird.
Auch bei falschem Anschluss der Kabel. Zum Beispiel, wenn Verdrehungen ohne Klemmkasten verwendet werden, die später in die Wand eingelassen und mit einer Putzschicht bedeckt werden. Da die Oberfläche eine erhöhte Feuchtigkeit aufweist, wird diese Verdrehung zu einem Durchschlag, der einen Leckstrom in die Wand verursacht.
Der differentielle Schutzmechanismus wird in diesem Fall die Leitung ständig stromlos schalten, bis der Bereich vollständig getrocknet ist oder der Verbindungsknoten überarbeitet wurde.

Der Anwendungsbereich von FI-Schutzschaltern für allgemeine Anwendungen ist recht vielfältig – von öffentlichen Gebäuden bis zu großen Unternehmen. Sie werden in elektrotechnischen Konstruktionen und Schaltungen für die Aufnahme und Verteilung eingesetzt: Verteiler in Wohnhäusern, Stromversorgungssysteme für den individuellen Verbrauch usw. Wichtig dabei ist, den FI-Schutzschalter richtig nach Leistung auszuwählen.
Arten von Geräten und ihre Klassifizierung
Die Entwicklerfirmen statten ihre Produkte mit vielseitigen Funktionen aus, die bei der Bestimmung des benötigten FI-Schutzschaltertyps unter Berücksichtigung der spezifischen Betriebsbedingungen des elektrischen Leitungsnetzes zu beachten sind.
Damit der normale Verbraucher das erforderliche Fehlerstromschutzgerät aus der Vielfalt der angebotenen Modelle auswählen kann, wurde ein Klassifizierungssystem entwickelt, das auf den folgenden Merkmalen basiert:
- Auslöseprinzip;
- Art des Differenzstroms;
- Zeitverzögerung des abschaltenden Differenzstroms;
- Polzahl;
- Installationsmethode.
Im Folgenden betrachten wir jede dieser Klassifizierungen im Detail.
Klassifizierung #1 – nach der Einschaltmethode
Es gibt nur zwei Einschaltmethoden – elektromechanisch und elektronisch. Im ersten Fall unterbricht der Automat die Stromversorgung der beschädigten Leitung unabhängig von der Netzspannung. Das wichtigste Arbeitselement ist ein toroidförmiger Kern mit Wicklungen.
Bei Entstehung eines Leckstroms wird im Sekundärkreis eine Spannung zur Aktivierung des Polarisationsrelais erzeugt, was zur Auslösung des Ausschaltmechanismus führt.

Die Funktionsweise des Geräts mit elektronischer Ausstattung hängt vollständig von einer zusätzlichen Spannung ab, d. h. es ist eine externe Stromversorgung erforderlich. Das Arbeitselement ist hier eine elektronische Platine mit einem Verstärker.
In einem solchen Mechanismus gibt es keine zusätzlichen Energie speichernden Quellen, daher wird für den Betrieb der Schaltung der Strom aus dem externen Netz verwendet, und wenn keine Spannung anliegt, unterbricht das Gerät den Stromkreis nicht.

Beispiel für die Funktionsweise eines elektronischen FI-Schalters, der in einer Leitung mit einer Steckdose installiert ist, von der ein Mikrowellenherd versorgt wird: Es kam zu einem Bruch der Nullphase, zusätzlich trat im gleichen Zeitraum ein Leitungsfehler im Mikrowellenherd auf und es kam zu einem Kurzschluss der Phase mit dem Gehäuse, d.h. es entstand ein gefährliches Potenzial.
Wenn Sie den Ofen berühren, wird der elektronische Schutz nicht aktiviert, da kein Versorgungsnetz vorhanden ist. Gerade aufgrund der Unzuverlässigkeit im Vergleich zum elektromechanischen Gegenstück hat dieses Gerät weniger Verbreitung gefunden.
Klassifizierung #2 – nach der Art des Fehlerstroms
Alle Modelle der hergestellten Schutzschalter werden zusätzlich nach dem durch das Gerät fließenden Laststrom unterteilt. Sie verarbeiten eine Spannung mit einer bestimmten Schwingungsform.
Auf dem Gehäuse aller Geräte und im Datenblatt wird der Nennwert der Betriebsspannung angegeben. Dieser Parameter muss dem Bereich des Nennstroms der Elektrogeräte entsprechen.
Der Typ AC wird bei sofortigem Auftreten einer Wechselspannung des Ableitstroms im überwachten Stromkreis oder bei seinem wellenförmigen Anstieg aktiviert. Diese Geräte sind mit der Aufschrift "AC" oder dem Symbol "~" gekennzeichnet.

Der Typ A spricht bei sofortiger Entstehung eines Wechsel- oder pulsierenden Fehlerstroms im überwachten Stromkreis oder bei dessen langsamem Anstieg an.
Ein solcher Mechanismus kann in allen dargestellten Situationen verwendet werden. Auf dem Gehäuse des Schutzschalters ist die Abkürzung "A" oder ein Symbol, wie in der grafischen Darstellung im Rechteck, angebracht.
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Am häufigsten wird der Typ A in einen Stromkreis eingebunden, in dem die Lastregelung durch Abschneiden der Sinusspitze erfolgt, z.B. die Anpassung der Drehzahl eines Motors durch einen Thyristor-Umrichter.

FI-Schalter des Untertyps B sind effektiv für die Reaktion in einem untergeordneten Stromkreis bei Gleich-, Wechsel- oder umgewandeltem (gleichgerichtetem) Ableitstrom.
Diese teure Ausrüstung ist für industrielle Anlagen bestimmt. Im privaten Haushalt wird sie nicht eingesetzt.
Die vorgestellten Fehlerstromschutzschalter der Typen A, B und AC haben eine Auslösezeit von 0,02–0,03 s.
Klassifizierung #3 – nach der Art der Zeitverzögerung
Diese Klassifizierung unterscheidet zwei Typen: S und G. Der automatische Schutz vom Typ S kann durch eine selektive Reaktion beschrieben werden. Die Verzögerungszeit liegt im Bereich von 0,15–0,5 s. Es empfiehlt sich, diesen Typ bei der Gruppeninstallation von RCDs zu wählen.

Gemäß dem Schema befinden sich im Verteiler zwei Lastgruppen in Form der Steckdosen Nr. 1 und Nr. 2, an die ein RCD vom Typ A angeschlossen ist, und am Eingang des Raums ein zweiter Automat – S.
Wenn ein Durchschlag in einem Bündel auftritt, wird das Eingangsgerät nur dann aktiviert, wenn das gemeinsame Gerät seine Funktion nicht erfüllt und den defekten Abschnitt nicht abschaltet.
Die Selektivität der Auslösung der Unterbrechung kann mit einer anderen Methode erreicht werden – durch Einstellung des Fehlerstroms. Diese Methode ist am weitesten verbreitet.

Nehmen wir ein ähnliches Schema wie zuvor und ändern es wie folgt: Der Gruppenautomat wird vom Typ AC mit einer Einstellung des Differenzstroms von 0,03 A gewählt, und am Eingang wird ein ähnliches Gerät mit 0,1 A installiert.
Es gibt Situationen, in denen der Differenzstrom im Fehlerkreis die Nenneinstellungen zweier Schutzgeräte überschreitet. Beim ersten Schema wird die Selektivität nicht verletzt, beim zweiten kann der Auslösestrom jedes der angeschlossenen Geräte auslösen.
Das Gerät mit dem Formfaktor G arbeitet ebenfalls nach einem selektiven Prinzip und hat eine Verzögerung von 0,06–0,08 s. Alle beschriebenen selektiven Typen sind für extreme Ströme bis zu 15 kA ausgelegt.

Der Grenzstrom ist ein wichtiger Auswahlparameter, da dadurch die Sicherheit gewährleistet wird.
Zum Beispiel in Räumen mit hoher Luftfeuchtigkeit erfolgt die Stromversorgung von Elektrogeräten über Fehlerstromschutzschalter mit einer Einstellung von 0,01 A. Für normale Haushaltsbedingungen sind es 0,03 A.
Für den Brandschutz von Gebäuden – 0,1-0,3 A. Wir empfehlen, sich mit den Tipps zur Auswahl eines Brandschutz-FI-Schutzschalters und den Feinheiten seiner Montage vertraut zu machen.
Klassifizierung #4 – nach der Polzahl
Da das automatische Gerät nach dem Prinzip des Vergleichs der durchfließenden Stromstärken funktioniert, ist die Anzahl der Pole des Schutzschalters identisch mit der Anzahl der stromführenden Leitungen.
Ein zweipoliger FI-Schalter wird als 2P bezeichnet. Er wird in einen einphasigen Stromkreis eingebaut, um den Schutz von Personen und die Vermeidung möglicher Brandursachen zu gewährleisten.
Die Kennzeichnung von vierpoligen FI-Schaltern lautet 4P. Sie sind für den Betrieb in einem Drehstromnetz ausgelegt. Auch eine Kombination der Installation ist möglich, z. B. wird ein Gerät mit vier Polen in ein zweiadriges Netz eingebracht.
Allerdings wird dabei nicht das gesamte Potenzial des Geräts ausgeschöpft, was wirtschaftlich nachteilig ist.

Klassifizierung #5 – nach der Installationsart des Gerätes
Da Differenzschutzgeräte in verschiedenen Gehäusen ausgeführt sind, können sie als stationäre oder tragbare Geräte verwendet werden.
Im zweiten Fall wird das Gerät mit einem Verlängerungskabel ausgestattet. Geräte, die auf einer DIN-Schiene befestigt werden, werden in den Elektroverteiler montiert, der sich entweder im Flur oder in der Wohnung befindet.
Es gibt auch Ausführungen als FI-Steckdose und FI-Stecker. Sowohl im ersten als auch im zweiten Fall stellt jedes Elektrogerät, das über einen solchen Mechanismus angeschlossen ist, bei einem Defekt keine Gefahr für den Menschen dar.
Vollständige Erläuterung der Kennzeichnungswerte
Auf dem Gehäuse des Geräts ist zwingend der Name des Herstellers angegeben. Darauf folgt eine standardisierte Kennzeichnung mit der Angabe der Seriennummer.
Zur Erläuterung der Abkürzung verwenden wir ein solches Beispiel [F][X]00[X]-[XX]:
- [F] – Fehlerstromschutzschalter;
- [X] – Ausführungsformat;
- 00 – numerische oder alphanumerische Serienbezeichnung;
- [X] – Anzahl der Pole: 2 oder 4;
- [XX] – Merkmale nach Art des Fehlerstroms: AC, A und B.
Auch die Nennparameter des Geräts sind hier angegeben, auf die bei der Auswahl besonders zu achten ist.

Zu den maximalen Parametern, für die die Geräte ausgelegt sind, gehören: Spannung Un, Strom In, der Differenzstrom des Auslösens IΔn, die Ein- und Ausschaltfähigkeit Im, die Schaltleistung bei Kurzschlüssen Icn.
Die wesentlichen Kennzeichnungswerte müssen so angebracht sein, dass sie nach dem Einbau des Geräts sichtbar bleiben. Einige Parameter können seitlich oder auf der Rückseite angebracht werden und sind nur vor der Montage des Produkts sichtbar.
Ausgänge, die nur zum Anschluss des Neutralleiters vorgesehen sind, werden mit dem lateinischen Symbol «N» gekennzeichnet. Auf den ausgeschalteten Zustand des RCD weist das Symbol «O» (Kreis) hin, auf den eingeschalteten Zustand ein kurzer vertikaler Strich «I».
Nicht auf jedem Produkt sind die optimalen Umgebungstemperaturwerte angegeben. Bei den Modellen, die ein Symbol aufweisen,
– bedeutet dies, dass der Arbeitsbereich von -25 bis +40 °C reicht. Wenn keine Kennzeichnung vorhanden ist, gelten die Standardwerte von -5 bis +40 °C.
Fazit und nützliche Videos zum Thema
Videomaterial mit einer detaillierten Übersicht aller Bestandteile der Schutzmechanismen, ihrer Funktion und des Prinzips der Zusammenarbeit:
Beschreibung aller Arten von Schutzschaltern sowie Tipps zur richtigen Auswahl:
Antwort auf die ewige Frage, ob man sich für einen Differenzialschutzschalter oder einen RCD entscheiden soll + Montagetipps:
Der Einsatz von RCDs ist eine vorteilhafte und richtige Entscheidung, nicht nur aus wirtschaftlicher Sicht, sondern auch im Hinblick auf den Brandschutz und den Schutz von Personen.
Es wird empfohlen, sein Potenzial im Haushalt optimal zu nutzen, indem man es für alle elektrotechnischen Gruppen installiert, um eine vollständige Isolierung von der Einwirkung von Elektrizität zu gewährleisten.
Haben Sie noch Fragen zum Funktionsprinzip oder zur Klassifizierung von Fehlerstromschutzschaltern? Oder möchten Sie das dargestellte Material mit nützlichen Informationen ergänzen? Schreiben Sie bitte Ihre Anmerkungen im Kommentarbereich, stellen Sie Fragen – unsere Experten und kompetenten Besucher werden sich bemühen, Ihnen möglichst ausführlich zu antworten.

In meiner Wohnung waren normale Sicherungen installiert, und bei Spannungsschwankungen lösten sie nicht aus. Zuerst habe ich dem keine Beachtung geschenkt, aber als ich erfuhr, dass dies unsicher ist, entschied ich mich, einen RCD zu installieren. Ich kaufte einen zertifizierten RCD, um meine Wohnung vollständig zu sichern. Seitdem löst der RCD bei Spannungsspitzen aus und schützt die Wohnung vor Kurzschlüssen und daraus resultierenden Bränden.
Guten Tag, Michail. Es stellt sich heraus, dass Sie einen RCD installiert haben, aber die Sicherungen, die ein Anachronismus sind, – belassen haben? Welches Gerät montiert wurde, haben Sie nicht präzisiert, daher möchte ich darauf hinweisen, dass die PUE (die russischen Elektroinstallationsregeln) eine Reihe von Einschränkungen für die Installation eines RCD als einzigen Schutz vorsieht – dem ist der Punkt 7.1.6 gewidmet. Um nicht zu zitieren, habe ich einen Screenshot des Regelwerks beigefügt.