Frequenzumrichter (FU) und Fehlerstromschutzschalter

Beim Arbeiten mit Werkzeugen ist man vielerlei Gefahren ausgesetzt, deshalb steht dieses Forum in dieser Rubrik ganz oben.

Moderator: Dirk

Antworten
Bluey
Beiträge: 172
Registriert: 26. Nov 2006, 23:58

Frequenzumrichter (FU) und Fehlerstromschutzschalter

Beitrag von Bluey » 1. Jan 2018, 23:02

Da so mancher Beitrag hier auf http://www.werkzeug-news.de und auch allgemein im Internet darauf schließen läßt, dass vielen die Problematik relativ unklar ist möchte ich an dieser Stelle mal einen allgemeinen Hinweis anbringen.

Mir selbst wurde das Thema vor ca. 1 Jahr auf einer Schulung, wo es um Baukräne, Sicherheit, usw. ging nähergebracht, da Frequenzumrichter bei neueren Baukränen inzwischen standart sind.

Klare & wichtige Aussage:

Sobald ein Frequenzumrichter (FU) verbaut wird, ist ein normaler FI, wie er sich √ľblicherweise in den Netzinstallationen befindet au√üer Gefecht.
OT des Referenten: der Fehlerstromschutzschalter (FI) wird magnetisch und kann nicht mehr auslösen, ist also vollkommen wirkungslos.
Um den Personenschutz zu gewährleisten ist es zwingend nötig einen sog. allstromsensitiven Fehlerschutzschalter (FI Typ B) statt des normalen FIs zu verwenden.
Im Stahlbau gehts um Millimeter, im Holzbau um Zentimeter und beim Maurer kannste froh sein, wenn er aufm Grundst√ľck bleibt...

m_karl
Beiträge: 566
Registriert: 20. Jun 2015, 21:07
Wohnort/Region: AT Salzburg

Re: Frequenzumrichter (FU) und Fehlerstromschutzschalter

Beitrag von m_karl » 1. Jan 2018, 23:17

Vielleicht noch als Erg√§nzung: Ein vorgeschalteter FI Typ A kann in speziellen F√§llen trotzdem erblinden, weil hierf√ľr bereits ein DC-Fehlerstrom mit der H√§lfte des Ausl√∂sestromes ausreicht.

Als Beispiel: Hat ein FI Typ A einen Auslösestrom von 30mA, und ein nachgeschalteter FI Typ B ebenfalls. Der wie immer geartete Drehstromgleichrichter verursacht einen DC-Fehlerstrom von 20mA, der FI Typ B lässt ihn zu, der FI Typ A ist blind weil der DC-Fehlerstrom mehr als 15mA beträgt.

Deshalb sollte man eine solche Schaltung vermeiden.

(Im Falle eines FUs wird so eine Konstellation selten auftreten, geht es nicht anders kann man auf einen elektronischen FI Typ A-EV verwenden, der wie der Name vermuten lässt in der Elektromobilität häufig zum Einsatz kommt. Diese schalten bei 6-10mA ab.)

Dev
Beiträge: 532
Registriert: 10. Sep 2009, 21:50
Wohnort/Region: SE

Re: Frequenzumrichter (FU) und Fehlerstromschutzschalter

Beitrag von Dev » 1. Jan 2018, 23:59

Bluey hat geschrieben:Klare & wichtige Aussage:

Sobald ein Frequenzumrichter (FU) verbaut wird, ist ein normaler FI, wie er sich √ľblicherweise in den Netzinstallationen befindet au√üer Gefecht.
Die Aussage ist nicht nur klar, sie ist auch klar falsch.

Wenn hinter einem FI ein nicht defekter FU sitzt, merkt der FI davon erst einmal exakt: nichts.
Es kann sein, dass er auslöst, weil das im FU verbaute Netzfilter einen etwas höheren Ableitstrom hat. Das ist aber ein Problem des Netzfilters und nicht unbedingt FU-spezifisch.
Ein Problem gibt es nur, wenn ein Isolationsfehler im FU auftritt und z.B. der DC-Zwischenkreis mit PE verbunden wird.
Der resultierende Gleichstrom macht -anders als der Referent behauptet - den FI aber nicht magnetisch, sondern er bringt den dort verbauten Ringkern in Sättigung. Dadurch steigt je nach höhe des DC-Fehlerstroms die Auslöseschwelle des FI stark an bis zu dem Punkt, wo er gar nicht mehr auslöst, falls ein weiteres Gerät einen Fehler aufweist.

Dieses Problem ist aber nicht FU-spezifisch, sondern tritt √ľberall dort auf, wo ein nicht galvanisch vom Netz getrennter DC-Zwischenkreis vorkommt. Es muss nicht mal ein Drehstromger√§t sein, sofern ausreichend Kapazit√§t zum Gl√§tten verbaut ist.
(Kostenloser Profitipp: Das gibt es in jedem modernen Schaltnetzteil mit aktiver PFC. Warum hier besonders auf den FUs rumgehackt wird: Weil man in der Industrie eher Kunden findet, die 500 ‚ā¨ f√ľr einen FI ausgeben. Lieschen M√ľller wird das f√ľr ihren neuen Computer vermutlich eher nicht tun. Aber auch dort gibt es ein Netzteil mit dem omin√∂sen und gef√§hrlichen DC-Zwischenkreis. :wink: )
Um den Personenschutz zu gewährleisten ist es zwingend nötig einen sog. allstromsensitiven Fehlerschutzschalter (FI Typ B) statt des normalen FIs zu verwenden.
Jein. Das w√ľrde ich grunds√§tzlich erst einmal als sinnvoll (!) bezeichnen. Richtig ist es zumindest eingeschr√§nkt.
Normativ werden zwei unabh√§ngige Schutzma√ünahmen gefordert, um Menschen vor einem gef√§hrlichen Stromschlag zu sch√ľtzen. Die erste Schutzma√ünahme ist die Isolation im Ger√§t selbst (spannungsf√ľhrender Leiter zu Geh√§use). Die zweite Ma√ünahme ist die Schutzerdung. Selbst wenn der FI nicht ausl√∂st sorgt die Schutzerdung immer noch daf√ľr, dass die zul√§ssige Ber√ľhrspannung am Geh√§use nicht √ľberschritten wird (wenn es nur ein kleiner Leckstrom ist) oder dass praktisch schlagartig der Leitungsschutzschalter ausl√∂st. Eine Personengef√§hrdung liegt dabei nicht vor. Die Gefahr ist nur, dass ein Fehler, bei dem nur ein kleiner Leckstrom flie√üt, √ľber Jahre nicht erkannt wird - es funktioniert ja alles. Irgendwann k√∂nnte dann mal zus√§tzlich eine PE-Unterbrechung auftreten und erst dann wird es gef√§hrlich.
Deswegen ist der RCD vom Typ B oder B+ auch sinnvoll. Aber das direkt eine Personengef√§hrdung auftritt ist dann doch ein wenig √ľbertreiben. Daher die etwas l√§ngere Erwiderung von mir. :schlaubi:

Was noch nicht erw√§hnt wurde und durchaus relevant ist: Es gibt bei Isolationsfehlern am Ausgang des FU das zus√§tzliche Problem, dass RCDs vom Typ B eine obere Grenzfrequenz haben, ab der sie Fehlerstr√∂me nicht mehr erfassen. Liegt die Schaltfrequenz h√∂her (HF-Spindeln mit z.B. 1,2 kHz), wird der Fehler ebenfalls nicht erkannt. Es ist also nicht einfach irgendein RCD vom Typ B zu verbauen, sondern ein geeigneter f√ľr den individuellen Anwendungsfall.

Im privaten Bereich werden aber die wenigsten Leute 500 ‚ā¨ f√ľr einen entsprechenden RCD ausgeben.
In dem Fall kann ich nur folgendes empfehlen: Bitte einen eigenen FI nur f√ľr das eine Ger√§t mit dem FU verwenden. 90 % der Fehler erkennt auch ein FI vom Typ A. Bei den verbleibenden 10 % gibt es noch die Schutzerdung als unabh√§ngige Schutzma√ünahme und der Schutz der √ľbrigen Steckdosen wird nicht beeintr√§chtigt.
Die Schutzerdung sollte man dann aber regelm√§√üig mal kontrollieren. Das ist zuminest schon mal sicherer als den FU einfach mit an den normalen FI zu h√§ngen, der noch ein dutzend weitere Steckdosen √ľberwacht.

Der vollst√§ndigkeit halber und um das oben geschriebene zu unterstreichen: Normativ ist es auch erlaubt, einen FU direkt (ohne l√∂sbare Steckverbindung) an eine Wandauslassdose anzuschlie√üen. In diesem Fall darf der FI komplett entfallen, weil die Wahrscheinlichkeit, dass eine PE-Unterbrechung auftritt, bei einem fest angeschlossenen Ger√§t als ausreichend niedrig eingesch√§tzt wird. Empfehlen w√ľrde ich das aber trotzdem nicht.

Und da ich kein Hauselektriker bin, ist das nat√ľrlich nur meine unverbindliche Privatmeinung. :wink:

powersupply
Beiträge: 11198
Registriert: 10. Apr 2005, 17:25
Wohnort: Baden W√ľrttemberg

Re: Frequenzumrichter (FU) und Fehlerstromschutzschalter

Beitrag von powersupply » 2. Jan 2018, 00:23

@Dev
Klasse Beitrag :top: :top:

Den Tip des letzten Absatzes mit dem fest Anschlie√üen gebe ich auch immer wieder und h√§tte ihn auch hier angef√ľhrt.
Mittlerweile sind ja, was das Thema angeht viele so sehr verschreckt, dass nicht wenige schon pauschal nach dem Typ B FI rufen.
Frage wegen den HF-Spindeln: Die 1,2Khz beziehen sich ja wohl auf die Ausgangsfrequenz der abgegebenen Spannung. Die Zwischenkreisfrequenz liegt ja bei fast allen modernen FUs regelmäßig deutlich höher. Auch stellt sich mir die Frage wie die ihren Weg auf die Netzseite finden soll. Wenn einer der Ausgangstransistoren nicht ganz zu macht schepperts im Leistungsteil meist gewaltig.
So gesehen kann man dein gesagtes ja wohl auch auf alle Inverterschwei√üger√§te √ľbertragen...

PS

Dev
Beiträge: 532
Registriert: 10. Sep 2009, 21:50
Wohnort/Region: SE

Re: Frequenzumrichter (FU) und Fehlerstromschutzschalter

Beitrag von Dev » 2. Jan 2018, 15:55

Die Zwischenkreisfrequenz liegt ja bei fast allen modernen FUs regelmäßig deutlich höher. Auch stellt sich mir die Frage wie die ihren Weg auf die Netzseite finden soll. Wenn einer der Ausgangstransistoren nicht ganz zu macht schepperts im Leistungsteil meist gewaltig.
Die von mir genannten 1,2 kHz bezogen sich in der Tat auf die Ausgangsspannung eines FUs, wie sie an HF-Spindeln noch √ľblich ist. Die Taktfrequenz der Leistungshalbleiter liegt nat√ľrlich deutlich h√∂her im Bereich 100-200 kHz. Auch die k√∂nnen ihren Weg bis zum FI finden.
Da die Transistoren meist auf einem geerdeten K√ľhlk√∂rper befestigt sind, muss daf√ľr "nur" das dazwischen befindliche Isolationsmaterial versagen. Das kann entweder eine W√§rmeleitfolie oder eine Glimmerscheibe sein.
powersupply hat geschrieben:So gesehen kann man dein gesagtes ja wohl auch auf alle Inverterschwei√üger√§te √ľbertragen...
Wobei Schwei√üinverter √ľblicherweise einen galvanisch getrennten Ausgang aufweisen - ganz im Gegensatz zu FUs, wo das nicht gegeben ist.
Da m√ľsste also vermutlich einiges mehr kaputt gehen, bevor der FI die Taktfrequenz der Leistungsendstufe zu Gesicht bekommt.
Die Gefahr, den FI mit DC zu beaufschlagen ist nat√ľrlich vergleichbar zum FU.

powersupply
Beiträge: 11198
Registriert: 10. Apr 2005, 17:25
Wohnort: Baden W√ľrttemberg

Re: Frequenzumrichter (FU) und Fehlerstromschutzschalter

Beitrag von powersupply » 2. Jan 2018, 16:16

Hi

In modernen (einphasigen) Schwei√üinvertern hast Du eingangsseitig einen gek√ľhlten Gleichrichter und danach eine mit, ebenfalls gek√ľhlten Transistoren versehene PFC-Stufe.

Im √úbrigen kann man auch bei der Benutzung von FUs davon ausgehen, dass es nur zum Personenschaden kommen kann wenn ein doppelter bzw sogar dreifacher Fehler auftritt.
Zum Einen muss die Isolierung nach der Gleichrichtung versagen.
Dann muss der FU trotz Erdschlusses weiterarbeiten und zum Dritten darf bis zu dem Zeitpunkt keine Sicherung angesprochen haben weil der Schutzleiteranschluß gebrochen, defekt oder gar nicht erst angeschlossen ist.

PS

Antworten

Zur√ľck zu ‚ÄěArbeitschutz und Arbeitssicherheit‚Äú