Warum fliegt der FI raus? So funktioniert der FI-Schutzschalter, und was die Prüftaste wirklich prüft

Das Licht geht aus, der Kühlschrank verstummt, und im Verteiler ist ein Schalter unten: der FI. Man schaltet ihn wieder ein, und er fällt sofort wieder. Oder er hält eine Woche und löst dann mitten in der Nacht aus. Um das zu verstehen, braucht man nur einen Gedanken: Ein FI-Schutzschalter misst nicht, wie viel Strom fließt. Er misst, ob alles zurückkommt.

Wofür der FI da ist

Der Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schutzschalter, in der Norm RCD) schützt Menschen. Er schaltet ab, wenn Strom den Stromkreis auf einem anderen Weg verlässt: über eine beschädigte Isolierung, ein feuchtes Gerät oder einen Menschen.

Genauso wichtig ist, was er nicht tut:

• Er schützt die Leitung nicht vor Überlast oder Kurzschluss zwischen Außen- und Neutralleiter. Jeder Stromkreis hinter einem FI braucht weiterhin einen Leitungsschutzschalter oder eine Sicherung. Ein FI/LS-Schalter (RCBO) vereint beides.
• Er schützt niemanden, der Außenleiter und Neutralleiter gleichzeitig berührt. Der Strom fließt über den einen hin und den anderen zurück; für den FI sieht das aus wie ein ganz normaler Verbraucher.
• Er begrenzt nicht die Höhe des Körperstroms, sondern dessen Dauer.

So funktioniert er: ein Ringkern, zwei Leiter

Im FI laufen Außenleiter und Neutralleiter gemeinsam durch einen kleinen Ringkern, den Summenstromwandler. In einem gesunden Stromkreis kommt jedes Ampere, das über L hinausfließt, über N zurück. Die Magnetfelder heben sich auf, der Kern sieht nichts.

Fließt ein Teil des Stroms auf anderem Weg zurück, über den Schutzleiter PE, das Erdreich oder einen Körper, sind die beiden Ströme nicht mehr gleich. Die Differenz heißt Fehlerstrom oder Differenzstrom. Sie magnetisiert den Kern, eine Wicklung erfasst sie, und der Auslöser öffnet die Kontakte.

Entscheidend ist der Bemessungsdifferenzstrom IΔn:

IΔn	Typische Anwendung
10 mA	Einzelne Stromkreise, bei denen besondere Empfindlichkeit gewünscht ist, etwa manche Geräte im Bad
30 mA	Personenschutz: Steckdosen, Bad, Außenbereich, Beleuchtung in Wohnungen
100 mA, 300 mA	Brandschutz und vorgeschaltete Geräte für Selektivität

Ein 30-mA-FI muss zwischen der Hälfte und dem vollen Bemessungswert auslösen, also zwischen 15 und 30 mA. Bei 30 mA muss ein normaler (unverzögerter) FI innerhalb von 300 ms abschalten, bei 150 mA (dem Fünffachen) innerhalb von 40 ms. Genau darauf kommt es an: 30 mA und diese Zeiten sind so gewählt, dass der Strom durch den Körper abgeschaltet ist, bevor er das Herz aus dem Takt bringen kann.

Selektive FI-Schalter (Typ S, ein S im Quadrat) warten absichtlich etwas länger. Sie sitzen am Anfang der Anlage, damit zuerst der 30-mA-FI im fehlerhaften Stromkreis auslöst und nur dieser dunkel wird.

Wo ein FI vorgeschrieben ist

DIN VDE 0100-410 verlangt einen zusätzlichen Schutz durch FI-Schutzschalter mit höchstens 30 mA für Steckdosen bis 32 A, die von Laien benutzt werden, für Endstromkreise im Außenbereich bis 32 A und für Endstromkreise der Beleuchtung in Wohnungen. DIN VDE 0100-701 fordert ihn für alle Stromkreise in Räumen mit Badewanne oder Dusche. In Österreich und der Schweiz gelten mit ÖVE/ÖNORM E 8101 und der NIN vergleichbare Regeln mit eigenen Details.

Auch der Typ zählt. Typ AC erkennt nur sinusförmige Fehlerströme. Typ A erkennt zusätzlich pulsierende Gleichfehlerströme, wie sie viele moderne Geräte mit Elektronik erzeugen. In Deutschland ist Typ AC nicht mehr zulässig; Typ A ist das Minimum, für manche Anwendungen (Wallbox, Wärmepumpe mit Frequenzumrichter) braucht es Typ F oder B, je nach Herstellerangabe.

Warum er auslöst: die vier üblichen Ursachen

1. Ein echter Fehlerstrom

Dann tut der FI genau seine Arbeit. Ein Wasserkocher mit gerissenem Heizelement, der Heizstab der Waschmaschine, eine Außensteckdose voller Regenwasser, ein Nagel in der Leitung. Löst er jedes Mal aus, wenn ein bestimmtes Gerät eingeschaltet wird, das Gerät ausstecken und prüfen lassen.

2. Ein „geliehener“ Neutralleiter

Der häufigste Verdrahtungsfehler hinter „er fliegt raus, sobald ich das Licht einschalte“. Ein Stromkreis nimmt seinen Außenleiter hinter dem FI, seinen Neutralleiter aber woanders her: von einem anderen FI oder von der N-Schiene vor dem FI. Der Strom der Lampe geht über den L-Pfad des FI hinaus und kommt außerhalb seines Ringkerns zurück. Für den FI ist das Fehlerstrom, und er löst in dem Moment aus, in dem der Verbraucher Strom zieht.

Die Lösung ist nie ein unempfindlicherer FI. Der Neutralleiter jedes Stromkreises muss vom selben FI kommen wie sein Außenleiter.

Der Außenleiter der Lampe läuft über den FI-Schutzschalter, ihr Neutralleiter kommt aber direkt von der Einspeisung. Der FI löst aus, sobald die Lampe Strom zieht; die nummerierten Leitungen zeigen den Weg des Stroms, der an ihm vorbeifließt.

3. N und PE hinter dem FI verbunden

Berühren sich N und PE irgendwo hinter dem FI (vertauschte Adern in einer Steckdose, eine N-Klemme an einer Metalldose, Feuchtigkeit in einer Abzweigdose), fließt ein Teil des Neutralleiterstroms über den PE zurück. Der FI sieht die Differenz und löst aus, oft nur bei eingeschaltetem Verbraucher, was nach Zufall aussieht.

4. Ableitströme, die sich addieren

Computer, Ladegeräte, LED-Treiber und Geräte mit Netzfiltern leiten konstruktionsbedingt etwas Strom zum PE ab. Einzeln ist das harmlos; zwanzig davon an einem 30-mA-FI unter Umständen nicht mehr. Eine Faustregel: Der dauernde Ableitstrom sollte unter etwa 30 % von IΔn bleiben. Ein Grund, die Anlage auf mehrere FI aufzuteilen oder jedem Stromkreis einen FI/LS-Schalter zu geben.

Was die Prüftaste macht

Die Prüftaste verbindet über einen Widerstand den Außenleiter auf der einen Seite des Ringkerns mit dem Neutralleiter auf der anderen Seite. Der Prüfstrom fließt durch den Kern hinaus, aber an ihm vorbei zurück. Der FI sieht einen absichtlich erzeugten Fehlerstrom und sollte auslösen.

Das Drücken beweist, dass Wandler, Auslöser und Mechanik funktionieren, und hält die Kontakte gängig. Hersteller empfehlen, die Taste regelmäßig zu drücken, oft halbjährlich; der Aufdruck am Gerät sagt, wie oft.

Was sie nicht beweist:

• dass der FI bei seinem Bemessungsdifferenzstrom schnell genug auslöst (das misst die Elektrofachkraft mit einem Installationstester);
• dass die Erdung der Anlage in Ordnung ist, denn der Prüfstrom fließt gar nicht über den PE;
• dass jeder Stromkreis, den man für geschützt hält, wirklich über diesen FI läuft.

Löst er beim Drücken der Prüftaste nicht aus, ist er defekt. Ausgeschaltet lassen und eine Elektrofachkraft rufen.

Dieselbe Schaltung, richtig verdrahtet, in der realistischen Ansicht nach Drücken der Prüftaste: Der FI löst aus, Verdrahtungsfehler gibt es keine. Die Prüftaste prüft die Mechanik, nicht die Erdung.

Wann die Elektrofachkraft ran muss

Einen FI nach einmaligem Auslösen wieder einzuschalten, ist in Ordnung. Wiederholtes Auslösen ist eine Nachricht: Irgendwo fließt ein Fehlerstrom, oder etwas ist falsch verdrahtet. Die Suche bedeutet Stromkreise abklemmen, Isolationswiderstand messen und Installationsgeräte öffnen. Das ist Arbeit für eine Elektrofachkraft. Einen FI niemals überbrücken oder gegen einen unempfindlicheren tauschen, damit er „Ruhe gibt“.

Gefahrlos ausprobieren

Jede dieser Ursachen lässt sich in WireWhy ohne jedes Risiko aufbauen und auslösen. Verdrahte eine Einspeisung, einen 30-mA-FI, einen LS-Schalter und eine Lampe, und nimm dann den Neutralleiter der Lampe direkt von der Einspeisung statt vom FI: Der FI löst aus, sobald die Lampe angeht, und WireWhy nummeriert die Leitungen, über die der unsymmetrische Strom geflossen ist. Vertausche N und PE an einer Steckdose, setze einen Erdschluss an einem Heizgerät oder drücke die Prüftaste und lies nach, was passiert ist und warum.

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