Frequenzumrichter (FU) und Fehlerstromschutzschalter

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Bluey

Guest
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 üblicherweise in den Netzinstallationen befindet außer 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.
 
Vielleicht noch als Ergänzung: Ein vorgeschalteter FI Typ A kann in speziellen Fällen trotzdem erblinden, weil hierfür bereits ein DC-Fehlerstrom mit der Hälfte des Auslösestromes 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.)
 
Bluey schrieb:
Klare & wichtige Aussage:

Sobald ein Frequenzumrichter (FU) verbaut wird, ist ein normaler FI, wie er sich üblicherweise in den Netzinstallationen befindet außer 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 überall dort auf, wo ein nicht galvanisch vom Netz getrennter DC-Zwischenkreis vorkommt. Es muss nicht mal ein Drehstromgerät sein, sofern ausreichend Kapazität zum Glätten 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 € für einen FI ausgeben. Lieschen Müller wird das für ihren neuen Computer vermutlich eher nicht tun. Aber auch dort gibt es ein Netzteil mit dem ominösen und gefährlichen 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 würde ich grundsätzlich erst einmal als sinnvoll (!) bezeichnen. Richtig ist es zumindest eingeschränkt.
Normativ werden zwei unabhängige Schutzmaßnahmen gefordert, um Menschen vor einem gefährlichen Stromschlag zu schützen. Die erste Schutzmaßnahme ist die Isolation im Gerät selbst (spannungsführender Leiter zu Gehäuse). Die zweite Maßnahme ist die Schutzerdung. Selbst wenn der FI nicht auslöst sorgt die Schutzerdung immer noch dafür, dass die zulässige Berührspannung am Gehäuse nicht überschritten wird (wenn es nur ein kleiner Leckstrom ist) oder dass praktisch schlagartig der Leitungsschutzschalter auslöst. Eine Personengefährdung liegt dabei nicht vor. Die Gefahr ist nur, dass ein Fehler, bei dem nur ein kleiner Leckstrom fließt, über Jahre nicht erkannt wird - es funktioniert ja alles. Irgendwann könnte dann mal zusätzlich eine PE-Unterbrechung auftreten und erst dann wird es gefährlich.
Deswegen ist der RCD vom Typ B oder B+ auch sinnvoll. Aber das direkt eine Personengefährdung auftritt ist dann doch ein wenig übertreiben. Daher die etwas längere Erwiderung von mir. :schlaubi:

Was noch nicht erwähnt wurde und durchaus relevant ist: Es gibt bei Isolationsfehlern am Ausgang des FU das zusätzliche Problem, dass RCDs vom Typ B eine obere Grenzfrequenz haben, ab der sie Fehlerströme nicht mehr erfassen. Liegt die Schaltfrequenz höher (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 für den individuellen Anwendungsfall.

Im privaten Bereich werden aber die wenigsten Leute 500 € für einen entsprechenden RCD ausgeben.
In dem Fall kann ich nur folgendes empfehlen: Bitte einen eigenen FI nur für das eine Gerät mit dem FU verwenden. 90 % der Fehler erkennt auch ein FI vom Typ A. Bei den verbleibenden 10 % gibt es noch die Schutzerdung als unabhängige Schutzmaßnahme und der Schutz der übrigen Steckdosen wird nicht beeinträchtigt.
Die Schutzerdung sollte man dann aber regelmäßig mal kontrollieren. Das ist zuminest schon mal sicherer als den FU einfach mit an den normalen FI zu hängen, der noch ein dutzend weitere Steckdosen überwacht.

Der vollständigkeit halber und um das oben geschriebene zu unterstreichen: Normativ ist es auch erlaubt, einen FU direkt (ohne lösbare Steckverbindung) an eine Wandauslassdose anzuschließen. In diesem Fall darf der FI komplett entfallen, weil die Wahrscheinlichkeit, dass eine PE-Unterbrechung auftritt, bei einem fest angeschlossenen Gerät als ausreichend niedrig eingeschätzt wird. Empfehlen würde ich das aber trotzdem nicht.

Und da ich kein Hauselektriker bin, ist das natürlich nur meine unverbindliche Privatmeinung. :wink:
 
@Dev
Klasse Beitrag :top: :top:

Den Tip des letzten Absatzes mit dem fest Anschließen gebe ich auch immer wieder und hätte ihn auch hier angeführt.
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 Inverterschweißgeräte übertragen...

PS
 
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 üblich ist. Die Taktfrequenz der Leistungshalbleiter liegt natürlich deutlich höher im Bereich 100-200 kHz. Auch die können ihren Weg bis zum FI finden.
Da die Transistoren meist auf einem geerdeten Kühlkörper befestigt sind, muss dafür "nur" das dazwischen befindliche Isolationsmaterial versagen. Das kann entweder eine Wärmeleitfolie oder eine Glimmerscheibe sein.

powersupply schrieb:
So gesehen kann man dein gesagtes ja wohl auch auf alle Inverterschweißgeräte übertragen...
Wobei Schweißinverter üblicherweise einen galvanisch getrennten Ausgang aufweisen - ganz im Gegensatz zu FUs, wo das nicht gegeben ist.
Da müsste 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 natürlich vergleichbar zum FU.
 
Hi

In modernen (einphasigen) Schweißinvertern hast Du eingangsseitig einen gekühlten Gleichrichter und danach eine mit, ebenfalls gekühlten Transistoren versehene PFC-Stufe.

Im Übrigen 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
 
Weil's bei mir gerade aktuell ist:

in der DIN VDE 100-704 gehts jetzt auch sehr darum, Übergangsfrist bis 18.05.2021 für Baustromverteiler.
https://www.walther-werke.de/filead...ospekte/Normaenderung_Baustrom_9-2018_web.pdf
Habe die suche nach einem passenden Verteiler für meine Bohrmaschine (weka SR35) gerade verschoben, bis der PRCD-S Pro DC von Kopp auf dem Markt ist...
Danke @DEV anschaulich erklärt.
 
@m_karl

der fi typ "ev" ist nur für elektroautos gedacht, Du meinst eher = typ "mi" mobile installation...
 
Im privaten Bereich werden aber die wenigsten Leute 500 € für einen entsprechenden RCD ausgeben.
In dem Fall kann ich nur folgendes empfehlen: Bitte einen eigenen FI nur für das eine Gerät mit dem FU verwenden. 90 % der Fehler erkennt auch ein FI vom Typ A. Bei den verbleibenden 10 % gibt es noch die Schutzerdung als unabhängige Schutzmaßnahme und der Schutz der übrigen Steckdosen wird nicht beeinträchtigt.
Die Schutzerdung sollte man dann aber regelmäßig mal kontrollieren. Das ist zuminest schon mal sicherer als den FU einfach mit an den normalen FI zu hängen, der noch ein dutzend weitere Steckdosen überwacht.

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

Dev: "Bitte einen eigenen FI nur für das eine Gerät mit dem FU verwenden. "

Frage: Wenn ich das richtig verstehe, sitzt diese zusätzliche FU-FI elektrisch in der Kabelzuleitung, die zum FU führt, also L1,L2,L3,N,PE laufen darüber.
Versaut dann nicht dennoch der FU das restliche Hausnetz also den FI im Zählerkasten?

Hinweis: die Frage ist natürlich nur theoretisch, da ich als keineswegs selber Hand anlege aber man will ja trotzdem wissen, wie's funktioniert :))
 
Der FU versaut dir evtl das Haus mit Störungen.
Der für das Nichtauslösen des FI herbeigeredete Gleichfehlerstrom wirkt nur in dem Strang in dem der FU sitzt.
Der FI daneben merkt davon nichts.

PS
 
Frage: Wenn ich das richtig verstehe, sitzt diese zusätzliche FU-FI elektrisch in der Kabelzuleitung, die zum FU führt, also L1,L2,L3,N,PE laufen darüber.
Versaut dann nicht dennoch der FU das restliche Hausnetz also den FI im Zählerkasten?
Du verstehst es teilweise falsch.
Zuerst einmal laufen nur L1, L2, L3 und N über den FI. PE wird nicht über den FI geführt. :wink:
Und das zweite ist, dass die FIs nicht in Reihe geschaltet werden, sondern parallel. Die Leitung zum FU soll also nur über den neuen FI führen und nicht über den FI, an dem der Rest vom Gebäude hängt.
Wenn es dann zu einem Gleichstromfehler kommt und der Kern vom FI in die Sättigung geht, ist nur der neue FI taub und die Schutzwirkung für den Rest des Hauses geht nicht verloren.
Das setzt natürlich voraus, dass eine separate Leitung vom Sicherungskasten bis zum FU gezogen wird und dass dort nur der FU dran hängt.
 
Und das zweite ist, dass die FIs nicht in Reihe geschaltet werden, sondern parallel. Die Leitung zum FU soll also nur über den neuen FI führen und nicht über den FI, an dem der Rest vom Gebäude hängt.
Wenn es dann zu einem Gleichstromfehler kommt und der Kern vom FI in die Sättigung geht, ist nur der neue FI taub und die Schutzwirkung für den Rest des Hauses geht nicht verloren.
Das setzt natürlich voraus, dass eine separate Leitung vom Sicherungskasten bis zum FU gezogen wird und dass dort nur der FU dran hängt.
Danke, perfekt: Eigener Strang mit FI für den FU. Zwei FI im Zählerkasten.
Für meine Nachfrage zu FI... RCD-Typen mach i einen eigenen "Strang" auf :)
 
Wichtig zu beachten ist, dass man RCDs zwar ein Reihe schalten kann, dies aber nicht bei allen Typen möglich ist.
Typ A ist bedenkenlos in Reihe zu schalten, wenn man auf die Selektivität achtet.
Als Bsp: direkt am Betriebsmittel ist ein 30mA verbaut, die davor liegende Leitung ist jedoch mit einem 300mA RCD abgesichert.
Kann man so zB. An Steckdosen Kombis vorfinden, bei denen eine große Zuleitung zB. Durch den Außenbereich gelegt wird.
Diese Leitung ist laut Norm mit einem RCD zu sichern. Da der RCD in der Kombi jedoch 30mA Auslösestrom hat, muss der RCD zur Leitungssicherung entsprechend größer gewählt sein.

Ein RCD ersetzt übeigens keine Leitungsschalter oder ein Neozed Element. Dazu wäre ein FI/LS (Kombi Sicherheitselement) zu wählen.
 
Diese Leitung ist laut Norm mit einem RCD zu sichern.
Das kann ich wo nachlesen? Ich kenne Hausanschlüsse mit ganz vielen Unterverteilungen ohne Zentralen FI.
 
Das kann ich wo nachlesen? Ich kenne Hausanschlüsse mit ganz vielen Unterverteilungen ohne Zentralen FI.
Ich habe Hausanschlüsse übrigens selbst verlegt und angeschlossen, also ja, da ist selbstverständlich kein RCD.
Ich weiß nichtmal ob es RCDs gibt die mit 300A abgesichert werden dürfen, welche an einem alten Straßenzug üblich sind.

Nennt sich VDE, die genaue Norm wirst du selbst finden.
Gibt extra Schulungen, die man regelmäßig besuchen sollte, damit man auf dem neusten Stand bleibt :wink:

Zentraler RCD macht auch selten Sinn.
Sinniger ist es, wenn man einzelne Stränge schützt oder eben sinnvoll zusammenfast.
 
Diese Leitung ist laut Norm mit einem RCD zu sichern.
Moin
Welchen Sinn soll das machen?
Dann müsste in einem Mehrfamilienhaus mit etlichen UVen in den einzelnen Wohnungen der Zählerplatz mit etlichen RCDs vollgebaut werden. Ok, den Herstellern die sicherlich in den Normungsgremien mit drin sitzen würde das gefallen.
Und Kurse zu Normen: wenn Du da nicht trotzdem permanent am Nachlesen bist, man hat ja auch noch anderes zu tun, geht da trotzdem viel an dir vorbei. Insbesondere seit die alten 0XXX auf 5stellige Internationale Nummern umgestellt werden. Da hilft auch vielmals keine Suche sondern Du musst wissen wen Du fragen kannst.
Daher, wenn Du danach installierst nenne doch bitte auch die Grundlage dazu. Nachschlagen kann ich dann selber. Habe zugriff auf nahezu alle Normen.

PS
 
Typ A ist bedenkenlos in Reihe zu schalten, wenn man auf die Selektivität achtet.
Als Bsp: direkt am Betriebsmittel ist ein 30mA verbaut, die davor liegende Leitung ist jedoch mit einem 300mA RCD abgesichert.
Dir ist es vermutlich klar, aber nicht unbedingt jedem, der das hier liest. Daher noch ein Hinweis: Der 300 mA RCD muss in dem Fall zusätzlich die Eigenschaft "kurzzeitverzögert" aufweisen. Sonst ist die Reihenschaltung trotz der unterschiedlichen Auslöseströme nicht selektiv zueinander.
Das ist genauso, wie ein B16 LSS nicht selektiv zu einem B32 LSS ist. Bei Überlast zwar schon, aber bei Kurzschluss ist es weitestgehend Zufall, welcher der beiden LSS auslöst. Die RCDs verhalten sich bei hohen Fehlerströmen genau so zufällig.
Bei kleinen Fehlerströmen wird immer der 30 mA RCD zuerst auslösen, aber bei einem niederohmigen Kurzschluss L zu PE werden vermutlich beide - vielleicht aber auch nur einer der beiden - auslösen und wenn es der 300 mA RCD ist, dann steht man im dunkeln. Daher den 300 mA RCD explizit als selektiven (also kurzzeitverzögerten) RCD wählen.
 
Dann müsste in einem Mehrfamilienhaus mit etlichen UVen in den einzelnen Wohnungen der Zählerplatz mit etlichen RCDs vollgebaut werden. Ok, den Herstellern die sicherlich in den Normungsgremien mit drin sitzen würde das gefallen.
Ja Hersteller sitzen in den Gremien.
Ja die Reiben sich die Hände.

Mir erschließt sich das Beispiel mit dem Mehrfamilienhaus nicht.
Wo verlassen die Leitungen denn das Gebäude?
Die sind ja nicht durchs Erdreich geführt oder hängen frei am Gebäude, sondern verlaufen im Gebäude zB. einem Steigschacht.
Das ist wieder eine völlig andere Verlegeart, die eben nicht darunter fällt.

Ja Dev, dass man einen selektiven RCD wählt habe ich tatsächlich vorausgesetzt.
Muss auch gestehen, dass das für mich klar war.
Ich wage mich sogar zu erinnern, dass bei den normalen dabei steht, dass sie dafür eigentlich nicht zugelassen sind.
Wobei, wenn wir ganz ehrlich sind wird der 30mA in 99% der Fälle trotzdem zuerst auslösen.
 
OK, hatte ich falsch verstanden, ein Verteiler der außerhalb des Gebäudes liegt... Wo gibts auch das? Und da muss für die Zuleitung ein eigener RCD rein?
Wobei, wenn wir ganz ehrlich sind wird der 30mA in 99% der Fälle trotzdem zuerst auslösen.
Bei massivem Körperschluß, den Dev erwähnte, wohl eher Beide, wenn der vorgeschaltete keine Verzögerung hat, und zusätzlich kommt noch die Sicherung.

PS
 
Nicht nur ein Verteiler, im Prinzip sogar alles.
gruppenfi geht natürlich genauso

Ich sag mal je nachdem wo, ist es nicht so dramatisch wenn beide kommen, gibt schlimmeres….

beispiel:
Stockdosen Kombi im carport das nicht direkt am Haus ist.
Die Leitung muss mit einem Rcd gesichert sein. es reicht nicht aus, wenn der Rde direkt an der Kombi ist.
 
Thema: Frequenzumrichter (FU) und Fehlerstromschutzschalter
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