Lernauftrag 11: RCD

• Infoblatt

RCD / FI dienen dem Fehlerstromschutz.

Aufgabe 1: Funktionsweise

Notiere dir in eigenen Worten die prinzipielle Wirkungsweise eines Fehlerstromschutzschalters.

Der Fehlerstromschutzschalter vergleicht mit seinem Summenstromwandler die zu- und abfließenden Ströme.
Im Fehlerfall ist die Differenz der zu- und abfließenden Ströme ungleich Null. Dadurch entsteht im Ringkern ein Magnetfeld, welches in der Ausgangswicklung eine Spannung induziert. Diese Spannung treibt einen Strom, mit welchem das Schaltschloss betätigt wird.
Ab einem gewissen Auslösestrom werden alle aktiven Leiter abgeschaltet.

Aufgabe 2: Aufgabe

In einem Stromkreis ist ein Leitungsschutzschalter und ein Fehlerstromschutzschalter installiert. Gib die Aufgabe der beiden Schaltgeräte an. Gib ferner an zu welcher Kategorie (Basisschutz, Fehlerschutz, zusätzlicher Schutz / Personenschutz) die Schaltgeräte gehören.

Der Leitungsschutzschalter schützt die Anlage vor Kurzschluss und Überlast, wohingegen der Fehlerstromschutzschalter den Personenschutz übernimmt und kleine Fehlströme erkennen kann.

Aufgabe 3: Schaltzeichen

Kreuze das Schaltzeichen an, daß einen Fehlerstromschutzschaltzer nach DIN 40900-4 darstellt

Aufgabe 4: Auslöseverhalten

Kreuze an, bei welchem der folgenden Fehler ein RCCB auslöst:

• [ ] Kurzschluss
• [?] Körperschluss
• [ ] Leiterschluss
• [?] Erdschluss
• [ ] Überlastung

Aufgabe 5: Auslösestrom

Gib für die folgenden Fehlerstromschutzschalter an, in welchem Bereich der Auslösestrom (Differenzstrom) liegen muss:

1) \(I_{\Delta n}=100\ mA\): \(50\ mA\leq I_ \Delta\leq100\ mA\)
2) \(I_{\Delta n}=30\ mA\): \(15\ mA\leq I_ \Delta\leq30\ mA\)

Aufgabe 6: Anschluss eines Fehlerstromschutzschalters

In der Abbildung ist das Anschlussschema eines 4-poligen Fehlerstromschutzschalters dargestellt. Dieser Schalter soll den Personenschutz im Stromkreis einer Wechselstromsteckdose realisieren, also nur 2-polig angeschlossen werden.
Verdrahte den Fehlestromschutzschalter!
Hinweis: Betrachte die interne Verdrahtung des LS genau und schließe erst dann L und N an.

Aufgabe 7: Anschluss eines Fehlerstromschutzschalters

Die Darstellung zeigt den Aufbau eines Fehlerstromschutzschalters in zusammenhängender Darstellung.

1) Erläutere, welche Aufgabe die Prüfeinrichtung des RCCB hat.
2) Beschreibe die Funktionsweise der Prüfeinrichtung.
3) Benenne, wie oft die Prüftaste vom Betreiber der Anlage betätigt werden sollte.

1) Mit der Prüfeinrichtung wird die elektro-mechanische Funktion des Fehlerstromschutzschaltes überprüft (nicht die Funktion der Anlage)
2) Durch Betätigen der Prüftaste wird absichtlich ein Fehlerstrom erzeugt, der am Summenstromwandler vorbeigeleitet wird. Aufgrund des definierten Prüfwiderstandes kann überprüft werden, ob der Schalter beim Eintreten des Fehlerstroms abschaltet.
3) Bei stationären Anlagen alle 6 Monate, auf Baustellen arbeitstäglich.

Aufgabe 8: Anschluss eines Fehlerstromschutzschalters

Die abgebildete Verteilung ist Bestandteil einer Altanlage. Kreuze an, welche der folgenden Aussagen falsch ist.

• [ ] Die Anordnung der Betriebsmittel nach aktueller TAB ist falsch.
• [?] Die Spannung über den Abgängen der LS-Schalter der Plätze 1 und 2 ist \(400\ V\). => richtig \(0\ V\)
• [?] Der Zähler gehört der Schaltgruppe 3000 an. => Schaltgruppe 4000 ist richtig
• [?] Die Bemessungsströme aller Geräte sind aufeinander abgestimmt. => \(I_\mathrm{n,RCD}=25\ A\), jedoch mit \(gL=35\ A\) vorgesichert => kann überlastet werden
• [?] Die Aderfarbe für die Brücke zwischen N- und PE-Schiene ist falsch (richtig: gn-ge) => Brücke ist der Hauptneutralleiter, also blau

Aufgabe 9: Kenngrößen eines Fehlerstromschutzschalters

Bild zum einzeln öffnen

Erläutere die auf einem Fehlerstromschutzschalter der vorherigen Aufgabe abgebildeten Kenngrößen. Gib mithilfe der Bildes eines RCCB von ABB drei weitere Kenngrößen an, die auf RCCBs angegeben sind.

Der Bemessungsdifferenzstrom gibt den Auslösestrom an, bei dem der RCCB spätestens abschalten muß.
Der Bemessungsstrom ist die Angabe der maximalen Strombelastbarkeit des Schalters.
Außerdem sind der Temperatureinsatzbereich, das Prüfzeichen, der Hersteller, die Art des Schalters (z.B. Typ A), die Bemessungsspannung, zuweilen der Schaltplan, Anzahl der elektrischen Zyklen, Bemessungsausschaltvermögen, usw.

Aufgabe 10: Installation eines Fehlerstromschutzschalters

Die dargestellte Verteilung ist zu installieren. Verdrahte zeichnerisch die Verteilung so, daß alle Stromkreis über einen RCD geschützt sind.

Aufgabe 11: Fehleranalyse

Analysiere den abgebildeten Stromlaufplan. Ermittle den Fehler und beschreibe welche Auswirkungen er auf die Anlage hat.

Die Neutralleiter beider Fehlerstromschutzschalter sind in Energieflussrichtung hinter dem RCD zusammengefasst. Diese Verbindung ist nicht zulässig, da bei jeder Belastung der Stromkreis F2 oder F3 der Neutralleiter sich aufteilt und beide RCDs abschaltet.

Aufgabe 12: Auslöseströme

Recherchiere, wo RCD mit \(10\ mA\), \(30\ mA\), \(100\ mA\), \(300\ mA\) vorgeschrieben sind bzw. welchen Schutz zu erfüllen.

\(10\ mA\) und \(30\ mA\) als Personenschutz bei direkter Berührung. Vorgeschrieben für alle Endstromkreise bis \(32\ A\).

\(30\ mA\) vorgeschrieben für:

• Steckdosenstromkreise bis \(32\ A\) für Laien und allgemeine Nutzung
• Endstromkreise im Außenbereich mit fest angeschlossenen ortsveränderliche Betriebsmittel bis \(32\ A\)
• Endstromkreise mit Leuchten in Wohnungen

\(10\ mA\) empfohlen für sensitive Bereiche, wie zum Beispiel Nassbereiche.

\(100\ mA, 300\ mA\) sind Geräteschutz und Brandschutz.

Aufgabe 13: Strombelastbarkeit

Ergründe, woran sich die Strombelastbarkeit eines RCD orientiert.

Die Strombelastbarkeit des RCD orientiert sich an den zu erwartenden Strömen im Endstromkreis bzw. der Vorsicherung.
Wird ein Endstromkreis mit zum Beispiel einem LS-B16 gesichert reichen \(25\ A\) Belastbarkeit des RCD aus.

Aufgabe 14: Gleichzeitigkeitsfaktor

Als Erfahrungswerte kann man in Endstromkreisen einer Wohnung von folgenden Gleichzeitigkeitsfaktoren ausgehen:

2-3 Stromkreise: 0,8
4-5 Stromkreise: 0,7
6-9 Stromkreise: 0,6

Addiert man alle Nennströme eines Außenleiters hinter einem RCD zusammen und multipliziert mit dem Gleichzeitigkeitsfaktor, so kann man die Strombelastbarkeit des RCD bestimmen, wenn er mehrere Stromkreise hinter sich geschaltet hat.

Ermittle, welche Strombelastbarkeit der RCD1 haben muss.

Drei LS-B16:
\(3\cdot16\ A=48\ A\)

Mit Gleichzeitigkeitsfaktor multiplizieren:
\(48\ A\cdot 0,8=38,4\ A\)

\(\Rightarrow 40\ A\) Strombelastbarkeit für RCD1

Ermittle, welche Strombelastbarkeit der RCD2 haben muss.

L1: \((20\ A+16\ A)\cdot0,8=28,8\ A\)
L2: (\(20\ A+2\cdot16\ A)\cdot 0,8=41,6\ A\)
L3: (20\ A+2\cdot 16\ A)\cdot 0,8=41,6\ A$
\(\Rightarrow 63\ A\) Strombelastbarkeit für RCD2, da L2, L3 \(>40\ A\)

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