Zum leichteren Verständnis des Differenzstroms sollte ein physikalischer Prozess berücksichtigt werden. Warum gibt es keine Antwort, wenn eine isolierte stromführende Leitung berührt wird? Die Antwort liegt auf der Hand: Die Isolierung verhindert, dass Strom durch den menschlichen Körper fließt. Was aber, wenn Sie den Kern freilegen, auf dem isolierenden Untergrund stehen und den Draht berühren? Der Effekt ist derselbe – es gibt keinen Stromschlag. Die Rückseite verhindert, dass der Stromkreis durch das Gehäuse mit der Erde verbunden wird.

Konzept des Differenzstroms

In der Natur gibt es keinen physikalischen Prozess wie den Differenzstrom. Bei diesem Konzept handelt es sich um eine Vektorgröße, die als Summe der im Stromkreis vorhandenen Ströme im Effektivwert ausgedrückt wird. Damit ein Differenzstrom auftritt, muss ein physikalischer Prozess namens Leckstrom stattfinden. Eine Bedingung muss jedoch erfüllt sein: Das Gerätegehäuse, in dem der Leckstrom auftritt, muss mit der Erde verbunden sein. Andernfalls, wenn der Körper nicht geerdet ist, führt das Auftreten eines Leckstroms nicht zum Auftreten eines Differenzstroms. Und der Fehlerstromschalter (RCB) funktioniert nicht.

Zusammenhang zwischen Differenz- und Leckstrom

Wenn in einem Stromkreis ein Leckstrom auftritt, gelangt dieser von spannungsführenden Teilen (Stromkreise, Drähte) zu Elementen mit leitfähigem Material (Metallgehäuse für Geräte, Heizungsrohre usw.). Bei diesen Lecks kommt es zu keinen Kurzschlüssen. Daher liegt keine Fehlfunktion des Stromkreises (sein offensichtlicher Schaden) vor.

Da der Differenzstrom mathematisch ausgedrückt die Differenz (im Vektorwert) zwischen dem Strom am Quellenausgang und dem Strom nach der Last ist, ist klar, dass er nahezu identisch mit dem Leckstrom ist. Liegt letzteres jedoch tatsächlich vor, wenn beispielsweise eine Verletzung der Isolierung, eine hohe Luftfeuchtigkeit der Umgebung, durch die es passieren kann, oder etwas anderes vorliegt, dann entsteht bei Verbindung mit der Erde ein Differenzstrom.

Unterbrechende und nicht unterbrechende Differenzströme

Unter dem Betriebsstrom (oder Auslösestrom) versteht man einen solchen Differenzstrom, dessen Fluss bei Undichtigkeiten im Stromkreis zur Abschaltung des FI-Schutzschalters führt.

Der Strom, dessen Fluss im Stromkreis zulässig ist und diesen nicht auslöst, wird Differenz-Nichtauslösestrom genannt.

In einem belasteten Stromkreis, in dem Impulsgeräte arbeiten: Gleichrichter, diskrete digitale Geräte zur Leistungssteuerung – all dies sind moderne Haushaltsgeräte, sind differenzielle Hintergrundströme vorhanden. Solche Ströme sind jedoch keine Schadensströme und der Stromkreis kann in diesem Fall nicht getrennt werden. Daher wurde die RCD-Ansprechschwelle so gewählt, dass sie nicht auf den Betriebswert des Hintergrunds reagiert, sondern den Leckstrom abschaltet, der diesen Wert überschreitet.

RCD oder Differentialschutzschalter

Um den Stromkreis vor Hochstrom-Erdschlüssen zu schützen, wurden spezielle Gerätestromkreise entwickelt, die den gesteuerten Stromkreis ständig auf elektrische Leckagen prüfen. Sobald die Summe der Vektorwerte der linearen Ströme größer als Null wird und die Empfindlichkeitsgrenze des Geräts überschreitet, schaltet es den Stromkreis sofort ab. Solche Systeme werden sowohl in einphasigen als auch in dreiphasigen Leitungen installiert.

Eigenschaften von Differentialschaltern

Verschiedene Modifikationen von Schutzeinrichtungen unterscheiden sich voneinander durch:

• Design-Merkmale;
• Art des Stromlecks;
• Empfindlichkeitsparameter;
• Geschwindigkeit.

Abhängig von den Designmerkmalen gibt es:

• VDT-Geräte (Differentialschalter), bei denen kein Schutz gegen hohe Ströme besteht. Sie reagieren auf Ableitströme, aber um den Schutz ihrer Schaltkreise zu gewährleisten, müssen Sicherungen in Reihe geschaltet werden.
• Ein RCBO-Gerät mit automatischem Typschalter. Dabei handelt es sich um universelle Geräte mit Doppelfunktion – zum Schutz vor Kurzschlüssen und Überlastungen sowie zur Leckageüberwachung.
• BDT-Gerät mit möglichem Anschluss eines automatischen Auslösers am Anschlusspunkt. Ein Gerät, das für die gemeinsame Installation mit einem Leistungsschalter konzipiert ist. Sein Design ist so konzipiert, dass nur ein einmaliger Anschluss an die Maschine möglich ist.

Abhängig von der Form der Ableitströme wurden Schutzgerätegruppen mit folgenden Modifikationen entwickelt:

• AC - Geräte, die mit Wechselspannung betrieben werden. Sie reagieren nicht auf Differenzimpulsströme, die zum Zeitpunkt des Einschaltens entstehen, beispielsweise Leuchtstofflampen, Röntgengeräte, Geräte zur Verarbeitung von Informationssignalen, Thyristorwandler.
• A - Geräte zum Schutz vor Gleichstrom und Wechselstrom. Ableitspitzenwerte gepulster Differenzströme werden nicht erkannt. Sie arbeiten in Schaltkreisen elektronischer Gleichrichter und Phasen-Impuls-Umwandlungsregler. Sie verhindern, dass pulsierender Strom in den Boden abfließt, der einen konstanten Spannungsanteil aufweist.
• B – Systeme, die mit Wechsel-, Gleich- und pulsierenden Leckströmen arbeiten.

Hinsichtlich der Empfindlichkeit gibt es folgende Typen des Differentialschalters:

• Niedrigempfindliche Systeme, die den Stromkreis bei indirektem Kontakt abschalten.
• Systeme mit hoher Empfindlichkeit. Sie schützen bei direktem Kontakt mit dem Leiter.
• Feuerfeste Aktion.

Abhängig von der Betriebszeit des Geräts:

• Sofortige Aktionen.
• Schnelles Handeln.
• Für allgemeine Zwecke.
• Mit Verzögerung – selektiver Typ.

Stromschutzgeräte oder differenzielle selektive Geräte können nur den Teil des Geräts abschalten, in dem der Verstoß aufgetreten ist.

Wie funktioniert ein Fehlerstromschutzschalter?

Der RCD besteht aus einem ringförmigen Kern und zwei Wicklungen. Diese Wicklungen sind exakt gleich, das heißt, sie bestehen aus Draht gleichen Querschnitts und die Windungszahl ist identisch. Der Strom fließt durch eine Wicklung in Richtung des Lasteingangs und dann durch die Last zurück zur zweiten Wicklung. Da jede Last einen Nennstrom führt, müssen laut Kirgoff die Summenströme am Ein- und Ausgang gleich sein. Dadurch erzeugen die Ströme in den Wicklungen identische magnetische Flüsse, die in die entgegengesetzte Richtung gerichtet sind. Diese Strömungen kompensieren sich gegenseitig und das System bleibt stationär. Wenn gerade ein Leckstrom aufgetreten ist, sind die Magnetfelder unterschiedlich, das Differenzstromrelais wird aktiviert, was zum Öffnen der elektrischen Kontakte führt. Die Stromleitung wird komplett stromlos sein.

Gegebenenfalls ist die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung erforderlich

In der modernen Bau- und Elektroausrüstung von Gebieten sowie bei Sanierungen werden zunehmend Geräte eingesetzt, die den Differenzstrom abschalten. Begründet wird dies mit der Erhöhung der Betriebssicherheit elektrischer Netze sowie der Reduzierung von Verletzungen. RCD wird verwendet in:

• öffentliche Gebäude: Bildungseinrichtungen, Kulturbauten, Krankenhäuser, Hotelanlagen, Sporteinrichtungen;
• einzelne Wohn- und Mehrfamilienhäuser: Häuser, Datschen, Wohnheime, Nebengebäude;
• Einzelhandelsflächen, insbesondere solche auf der Basis von Metallkonstruktionen;
• Verwaltungsgebäude;
• Industrieunternehmen.

Optionen für RCD-Anschlusspläne

Das Differenzstrom-Schutzgerät wird für eine unterschiedliche Anzahl gesteuerter Phasen hergestellt. Es gibt einphasige, zweiphasige und dreiphasige Fehlerstromschutzschalter.

Wenn die Leitung einphasig ist und Sie einen RCD und einen einzelnen Leistungsschalter daran anschließen müssen, macht es keinen grundsätzlichen Unterschied, was zuerst installiert wird. Alle diese Geräte werden am Eingang der Schaltung platziert. Es ist einfach praktischer, zuerst den Leistungsschalter an der Phase und danach den Differenzstromschalter zu installieren. Da die Last dann an beide Kontakte des RCD angeschlossen ist, statt Phase – an die Maschine und statt Null – an die Schutzeinrichtung.

Wenn die Hauptleitung in mehrere Leitungen mit Lasten aufgeteilt ist, wird zuerst der RCD installiert und dann verfügt jede Leitung über einen eigenen Leistungsschalter. Es ist wichtig, dass der Nennstrom, den der RCD durchlassen kann, größer ist als der Auslösestrom der Maschine, da sonst das Gerät selbst nicht geschützt werden kann.

Abschluss

Es ist besser, alle Arbeiten zur Organisation elektrischer Leitungen und Stromkreisschutzsysteme professionellen Elektrikern anzuvertrauen! Sie können einfache Stromkreise nur mit Ihren eigenen Händen zusammenbauen und beim Anschließen von Schutzeinrichtungen die Anweisungen genau befolgen. Normalerweise ist jeder Kontakt entsprechend gekennzeichnet.