Was ist ein Reststromschutzschalter (RCCB)?

Ein Reststrom-Schutzschalter (RCCB) ist ein elektrisches Sicherheitsgerät, das einen elektrischen Stromkreis erkennt und unterbricht, wenn es einen Leckstrom zum Erdungsnetz gibt. Es schützt Menschen und Geräte vor elektrischen Schlägen, Bränden und anderen Gefahren, die durch fehlerhafte Verkabelung, Isolierstoffversagen oder unabsichtlichen Kontakt mit lebenden Teilen verursacht werden.

Ein RCCB arbeitet nach dem Prinzip des Kirchhoffschen Stromgesetzes, das besagt, dass die Summe der Ströme, die in einen Knoten eintreten, gleich der Summe der Ströme sein muss, die diesen Knoten verlassen. In einem normalen Stromkreis sind die Ströme, die durch den Live- (Hot-) und Neutralleiter fließen, gleich und entgegengesetzt. Wenn jedoch im Stromkreis ein Fehler auftritt, wie beschädigte Isolierung oder ein Mensch, der einen Live-Leiter berührt, wird ein Teil des Stroms über einen alternativen Pfad zur Erde geleitet. Dies führt zu einem Ungleichgewicht zwischen den Live- und Neutralströmen, was vom RCCB erkannt wird und es auslöst, den Stromkreis innerhalb von Millisekunden abzuschalten.

Ein RCCB besteht aus einem toroidalen Transformator mit drei Spulen: eine für den Live-Leiter, eine für den Neutralleiter und eine für die Sensorenspule. Die Live- und Neutralspulen erzeugen gleiche und entgegengesetzte magnetische Flussdichten, wenn die Ströme ausgeglichen sind. Bei einem Ungleichgewicht wird eine residuale magnetische Flussdichte erzeugt, die eine Spannung in der Sensorenspule induziert. Diese Spannung aktiviert ein Relais, das die Kontakte des RCCB öffnet und den Stromkreis trennt.

Ein RCCB hat auch einen Testknopf, der es Benutzern ermöglicht, seine Funktionalität zu überprüfen, indem sie einen kleinen Leckstrom im Stromkreis erzeugen. Wenn der Testknopf gedrückt wird, verbindet er den Live-Leiter auf der Lastseite mit dem Netzneutralleiter, wobei die Neutralspule des RCCB umgangen wird. Dies führt zu einem Ungleichgewicht der Ströme und Flussdichten, was den RCCB auslösen sollte. Falls dies nicht der Fall ist, bedeutet dies, dass der RCCB defekt oder falsch verdrahtet ist und ersetzt oder repariert werden muss.

Arten von Reststrom-Schutzschaltern

Es gibt verschiedene Arten von RCCBs, basierend auf ihrer Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen Arten von Leckströmen:

• Typ AC: Dieser Typ reagiert nur auf reinen Wechselstrom (AC). Er ist für allgemeine Anwendungen geeignet, bei denen keine elektronischen Geräte oder Frequenzumrichter vorhanden sind, die Gleich- oder Pulsströme erzeugen.

• Typ A: Dieser Typ reagiert sowohl auf AC als auch auf gepulste Gleichströme (DC). Er ist für Anwendungen geeignet, bei denen elektronische Geräte wie Computer, Fernseher oder LED-Lampen vorhanden sind, die rechteckige oder geschaltete Ströme erzeugen.

• Typ B: Dieser Typ reagiert auf AC, gepulste DC und glatte Gleichströme. Er ist für Anwendungen geeignet, bei denen Geräte wie Solarinverter, Batterieladegeräte oder Elektrofahrzeuge vorhanden sind, die glatte Gleichströme erzeugen.

• Typ F: Dieser Typ reagiert auf AC, gepulste DC, glatte DC und Hochfrequenz-AC-Ströme bis 1 kHz. Er ist für Anwendungen geeignet, bei denen Geräte wie Frequenzumrichter, Induktionskochfelder oder Dimmer vorhanden sind, die Hochfrequenzströme erzeugen.

Die Empfindlichkeit eines RCCB wird auch durch seinen Nennreststrom (I∆n) bestimmt, welcher der minimale Leckstrom ist, der ihn auslösen wird. Die gängigen Werte für I∆n sind 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA, 500 mA und 1 A. Je niedriger der I∆n, desto höher ist der Schutzgrad gegen elektrische Schläge. Zum Beispiel kann ein 30 mA-RCCB eine Person vor einem Herzstillstand schützen, wenn sie mehr als 0,2 Sekunden lang einen Schlag erhält.

Eine weitere Klassifizierung von RCCBs basiert auf ihrer Anzahl an Polen:

• 2-polig: Dieser Typ hat zwei Steckplätze, um einen Live-Leiter und einen Neutralleiter zu verbinden. Er wird für Einphasenstromkreise verwendet.

• 4-polig: Dieser Typ hat vier Steckplätze, um drei Live-Leiter und einen Neutralleiter zu verbinden. Er wird für Dreiphasenstromkreise verwendet.

Vorteile und Nachteile von Reststrom-Schutzschaltern

Einige Vorteile der Verwendung von RCCBs sind:

• Sie bieten Schutz vor elektrischen Schlägen, indem sie Leckströme so gering wie 10 mA erkennen.

• Sie verhindern Brände und Schäden an Geräten, indem sie fehlerhafte Stromkreise schnell unterbrechen.

• Sie sind einfach zu installieren und zu bedienen, mit einfachen Test- und Reset-Knöpfen.

• Sie sind kompatibel mit verschiedenen Arten von Lasten und Strömen (AC, DC, Hochfrequenz).

• Sie können als Haupttrennschalter oberhalb von abgeleiteten Miniatur-Leitungssicherungen (MCBs) dienen.

Einige Nachteile der Verwendung von RCCBs sind:

• Sie bieten keinen Schutz vor Überströmen oder Kurzschlüssen, die zu Überhitzung und Schmelzen der Leitungen führen können. Daher müssen sie in Serie mit einem MCB oder einer Sicherung verwendet werden, die den Nennstrom des Stromkreises bewältigen kann.

• Sie können unnötig auslösen, aufgrund externer Faktoren wie Blitz, elektromagnetischer Störungen oder kapazitiver Kopplung. Dies kann Unannehmlichkeiten und Produktivitätsverluste verursachen.

• Sie können aufgrund interner Faktoren wie Korrosion, Verschleiß oder mechanische Blockierung nicht auslösen. Dies kann die Sicherheit des Stromkreises und der Benutzer gefährden.

• Sie sind teurer und voluminöser als MCBs oder Sicherungen.

Wie man einen Reststrom-Schutzschalter auswählt und installiert

Um den richtigen RCCB für einen Stromkreis auszuwählen, sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden:

• Art der Last und des Stroms: Der RCCB sollte der Art der Last (AC, DC, Hochfrequenz) und des Stroms (rein, gepulst, glatt) entsprechen, die er schützt. Zum Beispiel sollte ein Typ B-RCCB für einen Solarinverter verwendet werden, der einen glatten Gleichstrom erzeugt.

• Nennreststrom (I∆n): Der RCCB sollte einen niedrigen genug I∆n haben, um ausreichenden Schutz vor elektrischen Schlägen zu bieten, aber nicht so niedrig, dass er störende Auslöser verursacht. Zum Beispiel wird ein 30 mA-RCCB für Wohn- und Gewerbeanwendungen empfohlen, während ein 100 mA-RCCB für industrielle Anwendungen geeignet ist.

• Nennstrom (In): Der RCCB sollte einen hohen genug In haben, um den normalen Betriebsstrom des Stromkreises zu bewältigen, aber nicht so hoch, dass er die Kapazität des MCB oder der Sicherung überschreitet, mit der er verbunden ist. Zum Beispiel sollte ein 40 A-RCCB mit einem 32 A-MCB für einen 230 V-Einphasenstromkreis verwendet werden.

• Anzahl der Pole: Der RCCB sollte die gleiche Anzahl an Polen wie die Netzspannung haben. Zum Beispiel sollte ein 2-poliger RCCB für einen 230 V-Einphasenstromkreis verwendet werden, während ein 4-poliger RCCB für einen 400 V-Dreiphasenstromkreis verwendet werden sollte.

Um einen RCCB zu installieren, sollten folgende Schritte befolgt werden:

• Schalten Sie die Hauptstromversorgung aus und isolieren Sie den Stromkreis, der durch den RCCB geschützt werden soll.

• Verbinden Sie den Live-Leiter(n) von der Zuleitungsseite mit den Eingangsklemmen des RCCB, die als L1, L2 und L3 gekennzeichnet sind.

• Verbinden Sie den Neutralleiter von der Zuleitungsseite mit der Eingangsklemme des RCCB, die als N gekennzeichnet ist.

• Verbinden Sie den Live-Leiter(n) von der Lastseite mit den Ausgangsklemmen des RCCB, die als L1’, L2’ und L3’ gekennzeichnet sind.

• Verbinden Sie den Neutralleiter von der Lastseite mit der Ausgangsklemme des RCCB, die als N’ gekennzeichnet ist.

• Stellen Sie sicher, dass alle Verbindungen fest und sicher sind und dass keine Leitungen locker oder freiliegend sind.

• Schalten Sie die Hauptstromversorgung ein und testen Sie den RCCB, indem Sie den Testknopf drücken. Der RCCB sollte auslösen und den Stromkreis trennen. Falls dies nicht der Fall ist, überprüfen Sie auf Verkabelungsfehler oder defekte Komponenten und beheben Sie diese, bevor Sie den Stromkreis verwenden.

• Setzen Sie den RCCB zurück, indem Sie den Reset-Knopf drücken. Der RCCB sollte sich schließen und den Stromkreis wieder verbinden. Falls dies nicht der Fall ist, überprüfen Sie auf Verkabelungsfehler oder defekte Komponenten und beheben Sie diese, bevor Sie den Stromkreis verwenden.

Zusammenfassung

Ein Reststrom-Schutzschalter (RCCB) ist ein elektrisches Sicherheitsgerät, das einen elektrischen Stromkreis erkennt und unterbricht, wenn es einen Leckstrom zum Erdungsnetz gibt. Es schützt Menschen und Geräte vor elektrischen Schlägen, Bränden und anderen Gefahren, die durch fehlerhafte Verkabelung, Isolierstoffversagen oder unabsichtlichen Kontakt mit lebenden Teilen verursacht werden.

Ein RCCB arbeitet nach dem Prinzip des Kirchhoffschen Stromgesetzes, das besagt, dass die Summe der Ströme, die in einen Knoten eintreten, gleich der Summe der Ströme sein muss, die diesen Knoten verlassen. In einem normalen Stromkreis sind die Ströme, die durch den Live- und Neutralleiter fließen, gleich und entgegengesetzt. Wenn jedoch im Stromkreis ein Fehler auftritt, wie beschädigte Isolierung oder ein Mensch, der einen Live-Leiter berührt, wird ein Teil des Stroms über einen alternativen Pfad zur Erde geleitet. Dies führt zu einem Ungleichgewicht zwischen den Live- und Neutralströmen, was vom RCCB erkannt wird und es auslöst, den Stromkreis innerhalb von Millisekunden abzuschalten.

Ein RCCB besteht aus einem toroidalen Transformator mit drei Spulen: eine für den Live-Leiter, eine für den Neutralleiter und eine für die Sensorenspule. Die Live- und Neutralspulen erzeugen gleiche und entgegengesetzte magnetische Flussdichten, wenn die Ströme ausgeglichen sind. Bei einem Ungleichgewicht wird eine residuale magnetische Flussdichte erzeugt, die eine Spannung in der Sensorenspule induziert. Diese Spannung aktiviert ein Relais, das die Kontakte des RCCB öffnet und den Stromkreis trennt.

Ein RCCB hat auch einen Testknopf, der es Benutzern ermöglicht, seine Funktionalität zu überprüfen, indem sie einen kleinen Leckstrom im Stromkreis erzeugen. Wenn der Testknopf gedrückt wird, verbindet er den Live-Leiter auf der Lastseite mit dem Netzneutralleiter, wobei die Neutralspule des RCCB umgangen wird. Dies führt zu einem Ungleichgewicht der Ströme und Flussdichten, was den RCCB auslösen sollte. Falls dies nicht der Fall ist, bedeutet dies, dass der RCCB defekt oder falsch verdrahtet ist und ersetzt oder repariert werden muss.

Es gibt verschiedene Arten von RCCBs, basierend auf ihrer Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen Arten von Leckströmen: Typ AC, Typ A, Typ B und Typ F. Die Empfindlichkeit eines RCCB wird auch durch seinen Nennreststrom (I∆n) bestimmt, welcher der minimale Leckstrom ist, der ihn auslösen wird. Die gängigen Werte für I∆n sind 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA, 500 mA und 1 A. Je niedriger der I∆n, desto höher ist der Schutzgrad gegen elektrische Schläge.

Eine weitere Klassifizierung von RCCBs basiert auf ihrer Anzahl an Polen: 2-polig und 4-polig. Die Anzahl der Pole sollte der Netzspannung des Stromkreises entsprechen.

Einige Vorteile der Verwendung von RCCBs sind: Sie bieten Schutz vor elektrischen Schlägen, sie verhindern Brände und Schäden an Geräten, sie sind einfach zu installieren und zu bedienen, sie sind kompatibel mit verschiedenen Arten von Lasten und Strömen, und sie können als Hauptschalter dienen. Einige Nachteile der Verwendung von RCCBs sind: Sie bieten keinen Schutz vor Überströmen oder Kurzschlüssen, sie können unnötig auslösen, aufgrund externer Faktoren, sie können aufgrund interner Faktoren nicht auslösen, und sie sind teurer und voluminöser als MCBs oder Sicherungen.

Um einen RCCB auszuwählen und zu installieren, sollten folgende Faktoren berücksichtigt