Funktionsweise eines RCD vom Typ B

Frage: Nach welchem physikalischen Prinzip wird der Gleichfehlerstrom im RCD Typ B gemessen? Wie erfolgt die Auslösung bei Gleichfehlerströmen?

Antwort: Allstromsensitive Fehlerstrom-Schutzschalter vom Typ B benötigen generell eine Hilfsversorgung, weshalb ihre Funktionsfähigkeit vom Vorhandensein der Netzspannung abhängig ist. Sie verfügen stets über zwei getrennte Ringkern-Stromwandler, von denen der eine in der herkömmlichen Weise als Summenstromwandler die Auslösung bei Wechselstrom bewirkt.

Für die Auslösung bei Gleichfehlerströmen kommen mehrere physikalische Prinzipien in Betracht: Es gibt Typ-B-Schalter, die mit einer Hall-Sonde ausgestattet sind. Diese besteht im Wesentlichen aus einem Halbleiterplättchen, das in einen Luftspalt in dem zweiten Kern eingebracht ist. Wird dieses Plättchen in Längsrichtung von einem Gleichstrom durchflossen, so wird dieser Stromfluss in Querrichtung – senkrecht zur Stromrichtung und senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes – abgelenkt („Drei-Finger-Regel“ oder „UVW-Regel“), sobald in dem Kern, also auch im Luftspalt, ein Magnetfeld erregt wird. So lässt sich an den Längsseiten des Plättchens eine Spannung abgreifen, die ein Maß für die magnetische Feldstärke und damit für den dieses Feld erregenden Strom darstellt.

Ein anderes Verfahren nutzt den Sättigungseffekt in dem zweiten Ringkern: Eine Wicklung wird durch eine Oszillatorschaltung mit einem Wechselstrom beaufschlagt, dessen Scheitelwert den Kern dicht an die Sättigungsgrenze bringt. Wird der Kern gleichzeitig durch einen in der anderen Wicklung fließenden Gleichstrom „vormagnetisiert“, so gerät er in der Summe der Magnetisierung auf der einen Halbschwingung in die Sättigung, wodurch der Wechselstrom aus dem Oszillator asymmetrisch wird. Ähnliches lässt sich beobachten, wenn der Leerlaufstrom eines Ringkern-Transformators einen geringfügigen Gleichstrom-Anteil enthält. Die verzerrte Kurvenform des Stroms kann von einer elektronischen Schaltung entsprechend detektiert werden.

Autor: S. Fassbinder

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