Wie ein FI-Schalter (RCCB) funktioniert
Der FI-Schalter (RCCB, Residual Current Circuit Breaker) — auch RCD genannt — ist das Gerät, das Personen vor einem Stromschlag schützt. Er arbeitet nach einem völlig anderen Prinzip als ein MCB: Er erkennt die Differenz zwischen dem in den Stromkreis hinein- und herausfließenden Strom.
Das Problem, das der FI-Schalter löst
Ströme von einigen zehn bis einigen hundert Milliampere — 30–100 mA sind gerade einmal 0,03–0,1 Ampere — können für den Menschen gefährlich sein, je nachdem, wie lange sie durch den Körper fließen. Ein 16A-MCB kann einige zehn Milliampere zusätzlich zum Strom des Stromkreises unmöglich wahrnehmen und bietet deshalb keinen zusätzlichen Schutz bei direktem Berühren. Bringt ein Isolationsfehler im TN-Netz dagegen Spannung auf das Gehäuse eines Betriebsmittels der Klasse I, sorgt der Leitungsschutzschalter sehr wohl für die automatische Abschaltung der Stromversorgung (Art. 4.1.4.1.11), sofern die Fehlerschleifenimpedanz eine Auslösung innerhalb der Zeit aus Tabelle 4.1 zulässt.
Laut medizinischen Daten bewirkt ein Strom, der 1 Sekunde lang durch den menschlichen Körper fließt:
| Strom | Physiologische Wirkung |
|---|---|
| 1 mA | Wahrnehmungsschwelle — leichtes Kribbeln |
| 10 mA | Muskelkontraktion — Loslassen unmöglich |
| 30 mA | Starke Muskelkontraktionen, Atembeschwerden — unterhalb der Flimmerschwelle (Bereich AC-3) |
| 100 mA | Kammerflimmern möglich (Bereich AC-4) — Lebensgefahr |
Quelle: IEC/TR 60479-1 — Effects of current on human beings and livestock. Die Werte in der Tabelle sind Richtwerte aus der klassischen Literatur: IEC/TR 60479-1 setzt 0,5 mA als Wahrnehmungsschwelle an (Grenze des Bereichs AC-1).
Das Funktionsprinzip: der Ringkern-Übertrager
Das Herzstück eines FI-Schalters ist ein Ringkern-Übertrager — ein ringförmiger Kern aus ferromagnetischem Material, durch den beide Leiter geführt werden: der Außenleiter (L) und der Neutralleiter (N).
Im Normalzustand kehrt der gesamte über den Außenleiter einfließende Strom über den Neutralleiter zurück: I_L = I_N. Die beiden Leiter erzeugen gleich große, entgegengesetzte Magnetfelder, die sich vollständig aufheben. Der resultierende Fluss im Ringkern ist null.
Tritt ein Isolationsfehler auf (oder berührt eine Person den Außenleiter), entweicht ein Teil des Stroms direkt zur Erde, ohne über den Neutralleiter zurückzukehren. Jetzt gilt I_L ≠ I_N. Die Differenz — der Fehlerstrom — erzeugt einen Magnetfluss im Ringkern, der in der Sekundärwicklung eine Spannung induziert. Diese speist ein empfindliches Relais, das den FI-Schalter mechanisch auslöst.
Die genormten Empfindlichkeiten
Die Norm I7-2011 schreibt als allgemeine Regel 30 mA-FI-Schalter für den Personenschutz an Steckdosenstromkreisen und in Bädern vor. Zur Verringerung der Brandgefahr empfiehlt Art. 4.2.2.8 — in der Fassung von 2023 — einen FI-Schalter, dessen Bemessungsdifferenzstrom nach den Merkmalen der Anlage festgelegt wird und der in der Verteilung eingebaut wird; in der Praxis wählt man 300 mA, meist Typ S, wo eine Auslösung bei 30 mA zu empfindlich wäre. Die Schwelle „≤ 300 mA am Hausanschluss“ aus der Fassung von 2011 steht nicht mehr im geltenden Text.
Die Typen AC, A, F, B — warum sie wichtig sind
Nicht alle Fehlerströme sind sinusförmig. Moderne elektronische Geräte (Computer, Ladegeräte, Wechselrichter, EV-Stationen) erzeugen Ströme mit Gleichstrom- oder Hochfrequenzanteilen. Ein FI-Schalter vom Typ AC erkennt diese Stromformen nicht.
Die Prüftaste — was sie prüft und was nicht
Jeder FI-Schalter hat eine Prüftaste (T), die über einen Prüfwiderstand einen Strom nur über einen Leiter durch den Ringkern schickt und so ein künstliches Ungleichgewicht erzeugt. Das Drücken prüft die gesamte Kette — Ringkern, Sekundärwicklung, Relais, Mechanik —, jedoch mit einem Prüfstrom über IΔn, prüft also nicht:
- die Auslösezeit bei IΔn und bei 5·IΔn
- den tatsächlichen Auslösestrom (kann bei 50mA statt 30mA auslösen)
- die Durchgängigkeit der Erdverbindung der Anlage
Die Hersteller empfehlen, die Prüftaste regelmäßig zu betätigen; das Intervall steht in der Anleitung des Geräts. Die I7-2011 legt keine Häufigkeit fest: Bei der Prüfung verlangt sie die Erprobung des FI-Schalters, und die Wirksamkeit der Abschaltung durch den FI wird „mit geeigneten Prüfgeräten“ nachgewiesen (Art. 8.1.1.3.7). Eine vollständige Prüfung (tatsächlicher Auslösestrom) erfordert ein Messgerät — ein FI-Prüfgerät. Die erste Fassung dieses Artikels schrieb, die Prüftaste umgehe den Ringkern, verwies für den 30mA-FI auf Kap. 4.1.3.x und stellte die Selektivität RCCB–RCBO als durch das Verhältnis 3:1 gesichert dar; alle drei Punkte haben wir am 11. September 2026 korrigiert.
Was ein FI-Schalter NICHT leistet
Normative Referenz
Referenznormen: IEC 61008-1 / 61009-1 (RCCB/RCBO; Typen AC und A), IEC 62423 (Typen F und B), IEC/TR 60479-1 (Wirkungen des Stroms auf den Menschen). Die Norm I7-2011 schreibt FI-Schalter von höchstens 30 mA in Art. 4.1.5.2.1 (2023 geändert) für Steckdosen für allgemeine Verwendung und/oder Verbrauchsmittel mit einem Bemessungsstrom bis 32 A, für ortsveränderliche Betriebsmittel im Außenbereich mit einem Bemessungsstrom bis 32 A und für Beleuchtungsstromkreise in Einfamilienhäusern vor, in Art. 7.1.3.5 für alle Stromkreise in Räumen mit Badewanne oder Dusche.
ElectroSchema
In der Verteilung von ElectroSchema wird der FI-Schalter mit konfigurierter Empfindlichkeit und Typ auf den DIN-Schienen platziert. Die Validierungsregeln prüfen, dass alle Steckdosen durch einen FI von höchstens 30 mA geschützt sind (V05), dass ein Warmwasserspeicher in einem Bad mit Wanne oder Dusche nicht an einem einfachen MCB ohne 30mA-FI hängt (V41) und melden FI-Kaskaden, bei denen das Verhältnis der Bemessungsdifferenzströme unter 3:1 liegt (Regel V29). Echte Selektivität verlangt zusätzlich einen FI vom Typ S in der Vorstufe, wie in den Schemata nach Abb. 4.1 und Abb. 4.2, auf die Art. 4.1.5.2.8 in der Fassung von 2023 verweist.
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