Elektrotechnische Grundlagen/Gefahren des elektrischen Stroms/Fehlerstrom-Schutzeinrichtung

Fehlerstrom-Schutzeinrichtung

Aufbau einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD)

Das Bild zeigt den schematischen Aufbau eines RCD's (engl. Residual Current protective Devices). Bei einem RCD werden die Phase (L) und der Neutralleiter (N) durch einen Eisenkern geführt. Auf dem Eisenkern befindet sich eine gewickelte Spule, die mit einer Auswertelektronik zur Bestimmung des Stroms verbunden ist.

Aufgabe 1

Beschreibe stichwortartig das Verhalten des RCD für den Fall, dass

1. $\Delta I = 0$ und
2. $\Delta I > 0$ ist.

Lösung

Fall $\Delta I = 0$:

• Wenn $\Delta I = 0$ ist, regestriert die Stromüberwachungseinrichtung des RCD's, dass Eingangs- und Ausgangsstrom gleich sind.
• Der RCD führt keine Aktion aus

Fall $\Delta I > 0$:

• Wenn $\Delta I > 0$ ist, regestriert die Stromüberwachungseinrichtung des RCD's, dass Eingangs- und Ausgangsstrom ungleich sind.
• Überschreitet der Differenzstrom einen vorher definierten Wert (z.B. 30mA) so unterbricht die Stromüberwachungseinrichtung mithilfe eines Schützkontaktes den Stromkreis.

Aufgabe 2

Erkläre in eigenen Worten das Wirkprinzip einer RCD anhand des schematischen Aufbaus.

Lösung

• Sind Eingangs- und Ausgangsstrom gleich groß, so heben sich aufgrund der umgekehrten Stromflussrichtung die magnetischen Felder auf (Gaussches Gesetzt). Es kommt zu keinem magnetischen Fluss im Eisenkern. $\Delta I = 0$
• Sind Eingangs- und Ausgangsstrom ungleich, so heben sich die Magnetfelder der beiden Leiter nicht vollständig auf. Es kommt zu einem magnetischen Fluss im Eisenkern und dieser Induziert einen Strom $\Delta I > 0$ in die Spule der Stromüberwachungseinrichtung. Die Stromüberwachungseinrichtung trennt den Stromkreis bei überschreiten eines vorher festgelegten Differenzstromwertes.

Aufgabe 3

Du unterhälst dich mit einem Freund über seine Hausinstallation. Er berichtet dir, dass er überlegt, die LS-Schalter durch RCD's zu ersetzen. Ist das Vorhaben sinnvoll? Begründe deinen Rat anhand eines Beispiels.

Lösung

Das Vorhaben ist nicht zulässig

Begründung:

Der RCD überwacht lediglich die Differenzströme. Dies schützt nur im Falle eines Erschlusses. Bei einem Kurzschluss (elektrisch leitende Verbindung zwischen Phase und Neutralleiter) ist der Differenzstrom $\Delta I =0$. Somit würde der RCD den Stromkreis nicht unterbrechen. Dies kann jedoch zu massiven Schäden an der Anlage und den Leitungen führen. Daher ist auch ein Leitungsschutz zwingend erforderlich, der im Fall zu hoher Ströme die Anlage und die Leitungen vor Beschädigung schützt.

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