Vorsicht vor Ableitströmen

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Eigenschaften der Fehlerstromschutzschalter

Der Fehlerstromschutzschalter muss bei einer Fehlfunktion den Stromkreis sofort unterbrechen. Dabei gibt es verschiedene Ausführungen. Häufig verwendet werden solche mit einem Auslösewert von 300 mA zum Schutz vor Bränden und von 30 mA für den Personenschutz. Werden die Auslösewerte durch einen Isolationsfehler oder durch eine Berührung erreicht, schaltet der FI-Schutzschalter sofort aus.

Nach der seit Juni 2007 gültigen DIN VDE 0100-410 sind für alle Steckdosenstromkreise bis 20 A Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen mit einem Bemessungsfehlerstrom bis max. 30 mA vorzusehen. Das gilt auch für Stromkreise bis 32 A im Aussenbereich zum Anschluss von tragbaren Betriebsmitteln. Die Möglichkeit, dass auch nicht fest angeschlossene Maschinen oder Geräte mit einer FI-geschützen Elektroinstallation verbunden sind, ist somit relativ gross. Als Hersteller sollte man deshalb seine Maschine auf Ableitströme überprüfen.

Neben den verschiedenen Auslösewerten gilt es auch die verschiedenen Charakteristiken der RCD zu beachten. Je nach Typ lösen sie nur bei sinusförmigem Fehlerstrom aus. Oder sie sind allstromsensitiv und messen auch die anderen Ströme im Frequenzbereich von 0 bis mehrere Kilohertz.

Die Abbildung 5 zeigt die Auslösekennlinie eines allstromsensitiven Fehlerstromschutzschalters Typ B+. Dieser Schutzschalter erfasst Fehlerströme bis 20 kHz. Der Auslösewert von 30 mA ist im Bereich der Netzfrequenz von 50 Hz gegeben, da dort die Möglichkeit eines Fehlerstromes am grössten ist. Der zulässige Auslösewert steigt mit zunehmender Frequenz an. Damit werden die hochfrequenten Ableitströme des FU bereits berücksichtigt.

Das Bild zeigt die Auslösekennlinie eines allstromsensitiven Fehlerstromschutzschalters.

Lassen sich die Ableitströme einer Anlage nicht unterhalb die Ansprechschwelle des FI-Schutzschalters bringen, gibt es die Möglichkeit, diesen durch ein Differenzstrommessgerät (RCM) zu ersetzten. Dabei werden der möglichst konstante Ableitstrom der Anlage (z.B. 60 mA) und der FI-Auslösewert (30 mA) summiert (90 mA) und eingestellt. Das RCM erlaubt den normalen Ableitstrom der Anlage, unterbricht aber sofort beim Überschreiten der summierten Limite.

Ableitströme messen

Es empfiehlt sich, bei jeder neu aufgebauten Maschine, den Ableitstrom zu messen. Die einfachste Methode ist es, den Strom auf dem Erdleiter mit einem Zangenamperemeter zu messen.

Erdleiter-Strommessung

Doch die meisten Zangenamperemeter zeigen nur den 50-Hz-Strom an, deshalb bietet sich eine Messung mit einem Ableitstrom-Analyse-System an. Abbildung 5 zeigt, dass die Ableitströme im höheren Frequenzbereich (Beispiel 14 mA @ 6 kHz) größer als der 50 Hz (6 mA @ 50 Hz) sein können. Anhand eines solchen Messergebnisses können die Ursachen der Ableitströme bereits abgeschätzt und Abhilfemassnahmen ergriffen werden (siehe Bild 8).

Wichtig bei einer Ableitstrommessung ist, dass man den Strom während verschiedener Betriebszustände misst. Insbesondere eine Änderung der Motordrehzahl kann einen grossen Einfluss auf die resultierenden Ableitströme haben. So können zum Beispiel die Ableitströme massiv grösser werden, wenn die FU-Schaltfrequenz einem Vielfachen der Eigenresonanzfrequenz des EMV-Filters entspricht. Das Filter wird dabei zum Schwingen gebracht und kann hohe Ableitströme generieren.

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