Funktionsweise eines FI Typ B – Fehlerstromschutz in Photovoltaikanlagen

Bedeutung des Fehlerstromschutzes

Elektrische Anlagen müssen so aufgebaut sein, dass sie Personen und Gebäude zuverlässig vor elektrischen Gefahren schützen. Eine wichtige Schutzmaßnahme ist der Einsatz von Fehlerstromschutzschaltern.

Fehlerstromschutzschalter überwachen den Stromfluss innerhalb eines Stromkreises. Sie erkennen, wenn ein Teil des Stroms über einen unerwünschten Weg abfließt.

Ein solcher Fehler kann beispielsweise entstehen durch:

• beschädigte Leitungen
• Isolationsfehler
• defekte elektrische Geräte
• Feuchtigkeit in elektrischen Komponenten

Wenn ein Fehlerstrom erkannt wird, unterbricht der Fehlerstromschutzschalter den Stromkreis automatisch.

Diese Schutzmaßnahme reduziert das Risiko von Stromunfällen erheblich.

Grundprinzip eines Fehlerstromschutzschalters

Ein Fehlerstromschutzschalter arbeitet nach einem einfachen physikalischen Prinzip.

In einem fehlerfreien Stromkreis fließt der elektrische Strom über die Phase zum Verbraucher und über den Neutralleiter wieder zurück zur Stromquelle.

Die Stromstärken in beiden Leitern sind dabei gleich groß.

Der Fehlerstromschutzschalter misst kontinuierlich den Strom in beiden Leitern.

Wenn eine Differenz zwischen Hin- und Rückstrom entsteht, erkennt das Gerät einen möglichen Fehlerstrom.

Sobald diese Differenz einen bestimmten Wert überschreitet, wird der Stromkreis automatisch abgeschaltet.

Aufbau eines Fehlerstromschutzschalters

Ein Fehlerstromschutzschalter besteht aus mehreren technischen Komponenten.

Zu den wichtigsten Bauteilen gehören:

• Summenstromwandler
• Auslösemechanismus
• Schaltkontakte
• elektronische Auswerteelektronik

Der Summenstromwandler bildet das zentrale Bauteil des Geräts.

Durch diesen Wandler werden alle Leiter des Stromkreises geführt.

Wenn der Strom in den Leitern gleich groß ist, entsteht im magnetischen Kern kein magnetischer Fluss.

Erst bei einer Stromdifferenz entsteht ein magnetisches Feld, das den Auslösemechanismus aktiviert.

Unterschiedliche Fehlerstromarten

In modernen elektrischen Anlagen können verschiedene Arten von Fehlerströmen auftreten.

Dazu gehören unter anderem:

• Wechselstromfehlerströme
• pulsierende Gleichfehlerströme
• glatte Gleichfehlerströme
• hochfrequente Fehlerstromanteile

Nicht jeder Fehlerstromschutzschalter kann alle diese Fehlerstromformen erkennen.

Deshalb wurden verschiedene FI-Typen entwickelt.

FI Typ A

Der FI Typ A gehört zu den am häufigsten eingesetzten Fehlerstromschutzschaltern in Haushaltsinstallationen.

Er erkennt:

• Wechselstromfehlerströme
• pulsierende Gleichfehlerströme

Dieser Typ wird beispielsweise in Steckdosenstromkreisen oder allgemeinen Haushaltsinstallationen verwendet.

Bei bestimmten elektronischen Anwendungen können jedoch auch andere Fehlerstromformen auftreten.

Erweiterte Eigenschaften des FI Typ B

Der FI Typ B wurde speziell für Anwendungen entwickelt, bei denen auch glatte Gleichfehlerströme auftreten können.

Er erkennt:

• Wechselstromfehlerströme
• pulsierende Gleichfehlerströme
• glatte Gleichfehlerströme
• hochfrequente Fehlerstromanteile

Diese erweiterten Eigenschaften machen den FI Typ B besonders geeignet für Anlagen mit moderner Leistungselektronik.

Typische Einsatzbereiche sind beispielsweise:

• Photovoltaikanlagen
• Wechselrichter
• Batteriespeicher
• Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge

Gleichfehlerströme in Photovoltaikanlagen

Photovoltaikanlagen erzeugen zunächst Gleichstrom, der im Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird.

Der Wechselrichter enthält elektronische Bauteile zur Energieumwandlung.

Unter bestimmten Betriebsbedingungen können dabei Gleichstromanteile im Fehlerstrom auftreten.

Diese Gleichfehlerströme können das Verhalten von klassischen Fehlerstromschutzschaltern beeinflussen.

DC-Vormagnetisierung

Wenn Gleichstrom durch den Summenstromwandler eines Fehlerstromschutzschalters fließt, kann der magnetische Kern beeinflusst werden.

Dieser Effekt wird als DC-Vormagnetisierung bezeichnet.

Dabei kann der magnetische Kern teilweise gesättigt werden.

In diesem Zustand reagiert der Fehlerstromschutzschalter weniger empfindlich auf Wechselstromfehler.

Dieser Effekt ist einer der Gründe, warum in Anlagen mit moderner Leistungselektronik häufig spezielle Fehlerstromschutzschalter eingesetzt werden.

Elektronische Auswertung im FI Typ B

Der FI Typ B verfügt über zusätzliche elektronische Auswertefunktionen.

Diese ermöglichen es, verschiedene Fehlerstromformen zuverlässig zu erkennen.

Das Gerät überwacht dabei kontinuierlich den Stromfluss im Stromkreis und analysiert die Eigenschaften möglicher Fehlerströme.

Wenn ein Fehlerstrom erkannt wird, wird der Stromkreis automatisch abgeschaltet.

Bedeutung der Herstellerangaben

Bei der Planung elektrischer Anlagen sollten immer die Herstellerangaben der eingesetzten Geräte berücksichtigt werden.

Die Installationsanleitungen von Wechselrichtern enthalten häufig Hinweise zur Auswahl geeigneter Schutzgeräte.

Installateure sollten insbesondere prüfen:

• mögliche Gleichfehlerströme
• maximale Ableitströme
• empfohlene Schutzgeräte

Diese Angaben helfen dabei, eine sichere Installation zu gewährleisten.

Normative Anforderungen

Die Installation von Photovoltaikanlagen erfolgt auf Grundlage verschiedener elektrotechnischer Normen.

Zu den wichtigsten gehören:

DIN VDE 0100-410
Schutz gegen elektrischen Schlag.

DIN VDE 0100-530
Auswahl und Errichtung von Schalt- und Schutzgeräten.

DIN VDE 0100-712
Elektrische Anlagen von Photovoltaik-Stromversorgungssystemen.

Diese Normen definieren grundlegende Anforderungen an Schutzmaßnahmen in elektrischen Anlagen.

Fazit

Der FI Typ B ist ein Fehlerstromschutzschalter, der speziell für Anwendungen mit moderner Leistungselektronik entwickelt wurde.

Durch seine erweiterten Eigenschaften kann er verschiedene Fehlerstromformen erkennen, darunter auch glatte Gleichfehlerströme.

Diese Eigenschaften machen ihn besonders geeignet für Anlagen wie Photovoltaiksysteme, Wechselrichter oder Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge.

Eine fachgerechte Planung und Installation trägt wesentlich zur elektrischen Sicherheit der Anlage bei.

Weiterführende Informationen

Wenn Sie sich intensiver mit der Auswahl und Installation eines FI Typ B für Photovoltaik-Anlagen beschäftigen möchten, finden Sie hier weiterführende technische Informationen:

• FI Typ B bei PV-Anlagen – Normen, Wechselrichter und richtige Auswahl
• FI Typ B in PV-Anlagen – Schutzmaßnahmen nach DIN VDE 0100-712
• FI Typ A oder Typ B bei Photovoltaik – Unterschiede und richtige Auswahl
• Unterschied FI Typ B und Typ B+ – Fehlerstromschutz in Photovoltaikanlagen
• Welche FI-Typen gibt es in Photovoltaikanlagen? Übersicht der Fehlerstromschutzschalter