Fehlerstromschutzschalter, kurz FI-Schalter (F für das Wort Fehler und I für das Formelzeichen der elektrischen Stromstärke) oder neuerdings auch RCD (vom englischen Residual Current Device), schützen vor gefährlichen Körperströmen bei direktem oder indirektem Kontakt mit ungeschützten oder defekten Leitungen oder defekten elektrisch betriebenen Geräten.
Der FI-Schalter sorgt dafür, wenn Personenmit einer blanken, defekten Leitung oder mit einem defekten Gerät in Berührung kommen, dass der schadhafte Stromkreis in Millisekunden unterbrochen wird. So werden tödliche oder gesundheitsgefährdende Stromschläge unterbunden.

Ein Berührungsstrom von über 50 Milliampere (mA), der über 5 Sekunden durch den menschlichen Körper fließt, ist lebensgefährlich. Dabei ist Wechselstrom gefährlicher als Gleichstrom, da durch die vorhandene Frequenz des Wechselstroms von 50 Hertz (Hz) bei Berührung zu Herzkammerflimmern oder Herzrhythmusstörungen kommen kann. Der Stromfluss kann Verbrennungen verursachen, die von leichten Rötungen und Schmerzen bis hin zu schweren Gewebeschäden reichen können.
Wirkung des elektrischen Stromes auf den Menschen
Der elektrische Strom ist für Mensch und Tier gefährlich, weil alle Flüssigkeiten des menschlichen Körpers Strom leiten können. Hinzu kommt, dass fast alle Organe aufgrund elektrischer Impulse, die vom Gehirn ausgehen, funktionieren. Diese Impulse mit einer Stärke von etwa 50 mA steuern unsere Bewegungen und Organe. Wird dieser Wert durch einen Stromschlag überschritten, kommt es zu spezifischen Körperreaktionen.

Die Grafik zeigt die Wirkungsbereiche bei Wechselstrom [AC] von 50 Hertz (Hz) auf eine erwachse Person in Abhängigkeit der Einwirkdauer:

Bereich | Körperreaktion |
---|---|
Bereich AC-1 | Eine Wahrnehmung ist möglich, jedoch kommt es in der Regel zu keiner Schrecksituation. |
Beriech AC-2 | Der Strom wird wahrgenommen und es kommt wahrscheinlich zu unwillkürlichen Muskelkontraktionen, vermutlich ohne schädliche Wirkungen. |
Bereich AC-3 | Es treten möglicherweise Atemschwierigkeiten, Muskelverkrampfungen, starke unwillkürliche Muskelkontraktionen, reversible Störungen der Herzfunktion auf, bei denen meiste keine organischen Schäden auftreten. |
Bereich AC-4-1 bis AC-4-3 | Es besteht die Wahrscheinlichkeit von ansteigendem Herzkammerflimmern (bis etwa 5% bei AC-4-1, bis etwa 50% bei AC-4-2 und über 50% bei AC-4-3). |
Bereich AC-4 | Es kommt zum Herzstillstand, Atemstillstand oder anderen Zellschäden. |
Die Funktion des FI-Schutzschalters
Normalerweise haben funktionierende elektrische Geräte einen gleichstarken Stromfluss. Der Strom der in einen Verbraucher (Lampe, Staubsauer, Toaster, etc.) hineinfließt, fließt auch wieder hinaus. Hat der Verbraucher aber einen Isolationsfehler (ein kaputtes Kabel) und ein Mensch berührt dieses, dann wird über den Körper ein mehr oder weniger starker Strom zur Erde abgeleitet. Es gibt also eine Differenz zwischen dem zu- und abfließenden Strom. Und genau da kommt der Fehlerstromschutzschalter ins Spiel. Er reagiert blitzschnell und schaltet das Gerät bei einer Differenz von 30 mA, Personenschutzschalter bereits ab 10 mA ab. Ein Stromschlag ist dann zwar noch möglich, jedoch aufgrund der kurzen Einwirkdauer nicht mehr so gefährlich. Fehlerstromschutzschalter normaler Bauart schalten fehlerhafte elektrische Geräte innerhalb von 0,2 bis 0,4 Sekunden allpolig ab.
Es muss aber nicht immer ein Mensch sein, der den Fehlerstrom ableitet. Auch ein Erdschluss, das heißt, wenn ein defektes Kabel die Erde berührt, löst den FI-Schutzschalter aus, weil er generell den Differenzstrom zwischen allen betriebsmäßig stromführenden Leitern über einen Summenstromwandler überwacht.
Der Summenstromwandler nutzt das Konzept der elektromagnetischen Induktion zur Messung der Ströme. Im Kern besteht er aus einer Primärspule, die von einer Sekundärspule umgeben ist. In der Primärspule kommen alle Leiterströme (stromführende Leiter wie auch Nullleiter) zusammen, die durch die Leitungen fließen. Sie werden durch einen Ferrit-Ringkern geleitet, was ein Magnetfeld um die Spule bildet. Dieses Magnetfeld überträgt sich auf die Sekundärspule und erzeugt dort eine elektrische Spannung und einen Strom in der Größe von Milliampere (mA). Der Strom in der Sekundärspule ist proportional zur Strommenge der Leiterströme.
Kommt es also im Stromfluss der Leiterströme zu einer Abweichung und wird diese Differenz in der Sekundärspule, die wie bereits erwähnt im Milliampere-Bereich liegt, umgewandelt, können selbst kleinste Fehlerströme schnell und sehr genau identifiziert werden, die dann zum Auslösen des Fehlerstromschutzschalters führt.
Durch die Anzahl der Windungen in der Wicklung der Primär- und Sekundärspule können die magnetischen Eigenschaften eines Stromwandlers auf den gewünschten Abschaltstrom im Milliampere-Bereich abgestimmt werden.

FI-Schutzschalter ist ein Muss
Fehlerstromschutzschalter sind laut DIN-Norm VDE 0100-410 „Errichten von Niederspannungsanlagen“ Teil 4-41: „Schutzmaßnahmen – Schutz gegen elektrischen Schlag“ verpflichtend. Seit 2020 müssen alle Endstromkreise bis zu einem Bemessungsstrom von 32 A mit einem FI-Schutzschalter mit einem Differenzstrom von ≤30 mA abgesichert werden. Dies bezieht sich auf Steckdosen- wie auch Beleuchtungsstromkreise in Häusern und Wohnungen.
Elektrische Betriebsmittel im Außenbereich müssen mit einem eigenen FI-Schutzschalter abgesichert sein. Egal ob es sich dabei um festangeschlossene oder festangeschlossene ortsveränderliche Betriebsmittel handelt.
Die DIN 18015 fordert darüber hinaus die Vermeidung von Totalausfällen. „Die Zuordnung von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) zu den Stromkreisen ist so vorzunehmen, dass das Abschalten eines Fehlerstromschutzschalters nicht zum Ausfall aller Stromkreise führt.“ Dies bedeutet, dass ein einziger FI-Schalter für einen kompletten Stromkreisverteiler nicht mehr ausreicht. Die Stromkreise sind immer auf mehrere Fehlerstromschutzschalter aufzuteilen.
Die DIN VDE 0100-530 „Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel, Schalt- und Steuergeräte“ fordert, dass Verteilerstromkreise auf mindestens zwei FI-Schutzschalter aufzuteilen sind. Außerdem dürfen pro FI nur noch sechs Leitungsschutzschalter (3-Phasig aufgeteilt) angeschlossen werden.
Die Norm empfiehlt für gewisse Anwendungsbereiche den Einsatz von kurzzeitverzögerten Fehlerstromschutzschalter. Diese schalten in gewissen Betriebssituationen zeitverzögert ab, aber immer noch im Bereich der für den Personenschutz nötigen Zeit. Zudem wird für bestimmte Anwendungsfälle ein FI-Schutzschalter vom Typ F vorgeschrieben. Hintergrund ist der Einsatz von Frequenzumrichtern bei Wechselstrommotoren, wie beispielsweise in modernen Waschmaschinen, Klimaanlagen oder Heizungspumpen.
Da es hier zu Fehlerströmen kommen kann, die die Netzfrequenz von 50 Hz überlagern und von Fehlerstromschutzschaltern des Typs A nicht erkannt werden, sind hier FI-Schutzschalter vom Typ F notwendig. Er ist mischstromsensitiv und erkennt auch diese Fehlerströme.

Die gängigsten FI-Typen
Je nach elektronischer Schaltung treten im Stromkreis unterschiedliche Fehlerstromformen auf. Um diese verschiedenen Fehlerstromformen erfassen zu können, gibt es FI-Schutzschalter unterschiedlicher Bauart.
Typ A: Fehlerstromschutzschalter des Typs A werden am häufigsten verwendet. Sie sind für Wechselstrom und pulsierenden Gleichstrom geeignet. Sie können auch bei einphasigen Verbrauchern mit elektronischen Bauteilen, wie beispielsweise Dimmern, eingesetzt werden.
Typ B: Fehlerstromschutzschalter des Typs B sind für Wechselstrom, Drehstrom, Gleichstrom wie auch pulsierenden Gleichstrom geeignet. Sie eigenen sich für den Einsatz in Drehstromnetzen mit 50 bis 60 Hz. FI-Schalter des Typs B werden als allstromsensitiv bezeichnet und erfassen Fehlerströme mit einem Frequenzbereich bis zu 2 Kilohertz (kHz).
Typ B+: Fehlerstromschutzschalter des Typs B+ erfassen die gleichen Fehlerströme wie ein FI-Schutzschalter des Typs B, allerdings mit einem erweiterten Frequenzbereich bis zu 20 kHz.
Typ F: Fehlerstromschutzschalter des Typs F erfassen alle Fehlerstromarten des Typs A und können zudem auch Fehlerströme aus einem Frequenzgemisch bis zu 1 kHz erfassen.
FI-Schutzschalter gibt es in verschiedenen Dimensionierungen: Die Bemessungsströme sind 10 A, 16 A, 25 A, 40 A, 63 A bis 125 A. Die Ampere-Zahl gibt an, für welchen Nennstrom der FI-Schalter ausgelegt ist. Die Dimensionierung des FI-Schutzschalters wird abhängig von den vorgeschalteten Leitungsschutzschaltern ausgewählt.
Außerdem unterscheiden sich Fehlerstromschutzschalter durch die Bemessung der Differenzströme, bei denen der FI auslöst. Die Differenzströme sind 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA und 500 mA.


Elektroschaltungen
Für jede Situation die richtige Elektroschaltung Bautechnische Gegebenheiten verlangen in der Elektroinstallation nach spezifischen Lösungen. So gibt es in der… weiterlesen
Installation eines FI-Schutzschalters
Die Installation von FI-Schaltern ist im Prinzip relativ einfach und wird im Stromverteilerkasten vorgenommen. Das Bauteil gibt es im Handel je nach Ausführung zwischen 30 und 50 Euro. Für die FI-Schutzschalter sollte im Stromverteilerkasten ein Platz nach dem Zähler, jedoch vor den Sicherungen (Automaten/Leitungsschutzschaltern) gefunden werden.
Um den Bereich hinter dem Zähler spannungsfrei zu bekommen, müssten in der Regel im Hausanschlusskasten (HAK) des Energieversorgers die Sicherungen „gezogen“ werden. Da der HAK vom Energieversorger verplombt ist, darf dies nur eine lizensierte Elektrofachkraft tun. Handelt es sich beim Stromverteilerkasten um eine Unterverteilung, werden die FI-Schutzschalter dort installiert.
Auch hier erhalten sie in der Regel einen Platz hinter den Leitungsschutzschaltern. Um die Unterverteilung spannungsfrei zu bekommen, werden im Hauptstromverteiler die entsprechenden Automaten für die Unterverteilung ausgeschaltet beziehungsweise Schraubsicherungen herausgedreht. In beiden Fällen sind die Sicherungen gegen Wiedereinschalten abzusichern.

Elektroinstallation ist für Laien tabu
Die Elektroinstallation gehört zu den sogenannten „gefahrengeneigten Handwerken“ die laut Handwerksordnung (HwO) nur von Unternehmen ausgeübt werden dürfen, die gemäß §1 Abs. 1 der HwO in die Handwerksrolle eingetragen sind, also Elektrofachfirmen. Für Laien sind Arbeiten an der Elektroinstallation tabu! Grundlage dafür ist §13 Abs. 2 Satz 4 der „Niederspannungsverordnung“ (NAV) sowie die DIN VDE 0100-1000. Dieses Verbot gilt für die gesamte Hauselektrik.
Zuerst wird der FI-Schutzschalter im Verteilerkasten befestigt. Dies geschieht in der Regel durch einfaches Aufklemmen auf eine Metallschiene.
Im nächsten Schritt wird mit einer Spitzzange der L1 in die Anschlussklemme L1 des FI-Schutzschalters geführt und festgeschraubt. Um zu sehen, ob die Leitung auch festsitzt, wird mit der Spitzzange einmal kurz und ruckartig am Kabel gezogen. Bei den Leitern L2, L3 und N wird genauso verfahren.
Danach werden die Verdrahtungslitze in den entsprechenden Farben in die Klemmen L1, L2, L3 und N des FI-Schutzschalters geführt und festgeschraubt. Dann werden die Litze zu den entsprechenden Anschlussklemmen der Sicherungen (Automaten/Leitungsschutzschalter) geführt und angeklemmt.
Bei der Installation weiterer FI-Schutzschalter oder Personenschutzschaltern wird wie oben beschrieben verfahren.
Herausgedrehte oder abgeschaltete Sicherungen werden wiedereingesetzt beziehungsweise eingeschaltet. Bevor der FI-Schutzschalter in Betrieb genommen wird, sollte mit dem Duspol an den Klemmen des FI-Schalters festgestellt werden, ob die entsprechende Spannung anliegt. Zwischen den Leitern L1, L2 und L3 müssen 400 Volt, zwischen den Leitern L1, L2, L3 und dem Nullleiter N jeweils 230 Volt anliegen.
Ist dies der Fall, wird der FI-Schutzschalter in Betrieb genommen. Zum Abschluss wird die Prüftaste am FI-Schutzschalter gedrückt. Sie muss sofort auslösen. Um mögliche Fehler auszuschließen, sollte die Prüftaste des FI-Schutzschalters in regelmäßigen Abständen, zur Funktionsgewährleistung, betätigt werden.


FI-Schutzschalter nachrüsten
Nur ein Fehlerstromschutzschalter schützt Personen vor Stromschlägen Der Fehlerstrom Schutzschalter, kurz FI-Schutzschalter, sorgt dafür, wenn Personen in Berührung mit einer… weiterlesen