FI Typ B vs. Typ F

[jayem0]

Hallo,

ich sinniere gerade über FIs in Verbindung mit Wärmepumpen. Gehen wir von einer modernen modulierenden / Inverter Wärmepumpe aus, wie sie immer öfter im Straßenbild auftaucht. Nun stellt sich die Frage nach dem passenden FI Typen.

Ich zitiere hierzu mal diese Hager-Seite.

FI-Schalter Typ F
Wie der Typ A HI ist der RCD Typ F mit einer verstärkten Immunität ausgestattet und deswegen weniger empfindlich bei Fehlerströmen verschiedener Frequenzen, die beim normalen Betrieb verschiedener Verbraucher auftreten können. Hierzu gehören beispielsweise Waschmaschinen, Heizungspumpen, Wärmepumpen oder Klimageräte.

FI-Schalter Typ B / B+
Der RCD Typ B bietet die Funktionen des FI-Schalter Typ F. Er erkennt aber außerdem glatte Gleichfehlerströme und Wechselfehlerströme bis 100 kHz. Deshalb kommt er in Umgebungen mit elektronischen Betriebsmitteln wie Schaltnetzteilen, Frequenzumrichtern oder medizinischen Apparaten zum Einsatz. Sollten Anforderungen an den Brandschutz gestellt werden, ist der Typ B+ die richtige Wahl. Für Verbraucher, die betriebsbedingte Ableitströme höherer Frequenzen verursachen, sind bei Hager passende FI-Schalter des Typs B S erhältlich.

Quelle: Hager-Seite

Ich habe mal irgendwo aufgeschnappt, dass der Typ F bei einphasigem (!) Anschluss ausreichend sei. Solche WP gibt es, beispielsweise von gewissen Typen von Panasonic. Der Anschluss des Inverters erfolgt bei diesen einphasig (!). Der in der WP verbaute Heizstab wird bei diesen separat angeschlossen.

Ich kenne Datenblätter, in denen WP-Hersteller Typ B empfehlen. Wieso schreiben viele WP-Hersteller dann Typ B, obwohl Typ F i.d.R. günstiger ist? Liegt es wirklich an der Anzahl der Phasen? Treten in diesem Fall "glatte Gleichfehlerströme und Wechselfehlerströme bis 100 kHz" (Quelle: Hager-Seite) auf?

P.S. Ja ich weiß es gibt Datenblätter - ich möchte aber gerne die Theorie verstehen ("warum").

Kann hier jemand meine Gedanken ordnen?

[tsb2001]

Bei Drehstrom: weil die frequenzumgerichteten Wärmepumpen nun mal im Eingangskreis einen Brückengleichrichter haben, die den Zwischenkreis speisen. Gibts im Zwischenkreis einen Erdschluss, richten die Dioden im Drehstrom-Anschluss den Fehlerstrom gleich.
Somit hast du annähernd einen glatten Gleichfehlerstrom, da die Phasenverschiebung 120 Grad beträgt und sich die positiven oder negativen Halbwellen überlappen.

Hier siehst du schön die Ausgangsspannung der 6-Puls-Schaltung, die schon ziemlich glatt ist. Daraus resultiert natürlich auch im Erdschlussfall der Erdschluss-Gleichstrom: https://www.xplore-dna.net/mod/page/view.php?id=282

Bei Wechselstrom: da pulsiert allerhöchstens die Gleichspannung, da sich die Halbwellen nicht überlappen können.
Hier das Bild der Wechselspannung: https://www.xplore-dna.net/mod/page/view.php?id=280

[livingpure]

Welchen Fall soll der RCD überhaupt abdecken? Doch eigentlich dann nur, dass an der Wärmepumpe irgendwo Spannung anliegt und ein Mensch die berührt, richtig? Ich bin zwar auch eher in der Fraktion „lieber generell RCD“, aber bei der letzten Installation hat der Elektriker für die WP keine vorgesehen und ich sehe da deutlich größere offene Baustellen als das

[tsb2001]

Welchen Fall soll der RCD überhaupt abdecken?

Ich verstehe das auch nicht.
Wärmepumpen sind in der Regel fest angeschlossen und alles andere als ortsveränderlich.
Wenn es dann noch an einem TN-Netz angeschlossen wird und der Hersteller nicht explizit was vorschreibt, hat man doch alles richtig gemacht - auch wenn man auf den RCD verzichtet.

Hauptanwendungsfall ist der Schutz gegen eine zu hohe Berührungsspannung.
Und die wird in der Regel bei fest angeschlossenen und ortsfesten SK1-Geräten im TN-Netz auch ohne RCD gut eingehalten.

[mihumihu]

Bei Drehstrom: weil die frequenzumgerichteten Wärmepumpen nun mal im Eingangskreis einen Brückengleichrichter haben, die den Zwischenkreis speisen. Gibts im Zwischenkreis einen Erdschluss, richten die Dioden im Drehstrom-Anschluss den Fehlerstrom gleich.
Somit hast du annähernd einen glatten Gleichfehlerstrom, da die Phasenverschiebung 120 Grad beträgt und sich die positiven oder negativen Halbwellen überlappen.

Viele Wärmepumpen (zumindest die kleineren) haben zwar einen 3 phasigen Anschluss, aber der Inverter wird nur über eine Phase gespeist. Die beiden anderen Phasen sind dann für die Heizstäbe.

[jayem0]

Bei Drehstrom: weil die frequenzumgerichteten Wärmepumpen nun mal im Eingangskreis einen Brückengleichrichter haben, die den Zwischenkreis speisen. Gibts im Zwischenkreis einen Erdschluss, richten die Dioden im Drehstrom-Anschluss den Fehlerstrom gleich.
Somit hast du annähernd einen glatten Gleichfehlerstrom, da die Phasenverschiebung 120 Grad beträgt und sich die positiven oder negativen Halbwellen überlappen.

Sind dann also folgende Hypothesen / Schlussfolgerungen aus elektrotechnischer Sicht korrekt?

• Ein Typ B statt Typ F macht Sinn, wenn eine WP mit Drehstrom angeschlossen und auch tatsächlich alle 3 Phasen zur Frequenzumrichtung / Gleichrichtung genutzt werden, weil in diesem Fall glatte Fehlerströme auftreten können, bei denen ein FI Typ F nicht auslöst.
• Ein Typ B statt Typ F macht keinen Sinn wenn der Inverter der Wärmepumpe einphasig angeschlossen ist, da der Fehlerstrom in keinem Fall gleichgerichtet sein kann (zugespitzt gesprochen: entweder Wechselstrom oder gar kein Strom).
  • Dies ist auch der Fall, wenn die WP zwar dreiphasig angeschlossen ist, im Inneren der WP aber nur eine Phase an den Inverter und die beiden anderen Phasen an andere Verbrauchen (bspw. Heizstab / Versorgung der Elektronik) gehen.
    • Anmerkung: bei einigen Panasonic Modellen werden Inverter und Heizstab jeweils einphasig angefahren, heißt der N ist auch schon aufgetrennt.

Heißt vereinfacht: wenn man eine WP (bzw. deren Inverterkreis) einphasig anschließt hat ein FI Typ B keinen Vorteil ggü. einem FI Typ F?

[jayem0]

Welchen Fall soll der RCD überhaupt abdecken? Doch eigentlich dann nur, dass an der Wärmepumpe irgendwo Spannung anliegt und ein Mensch die berührt, richtig? Ich bin zwar auch eher in der Fraktion „lieber generell RCD“, aber bei der letzten Installation hat der Elektriker für die WP keine vorgesehen und ich sehe da deutlich größere offene Baustellen als das

Denkbar wäre auch (da die Geräte ja irgendwo draußen stehen), dass irgendjemand das Kabel zwischen Hauseinführung und Außengerät zerstört (bspw. mit einem Spatenstich). Wenn ich tsb2001 da richtig verstehe, müsste doch für diesen Fehlerfall auch ein Typ F reichen, selbst auf einer 3+1 Leitung? Der Typ B sollte nach den obigen Ausführung nur zum tragen kommen, wenn es einen konstanten Fehlerstrom an metallischen Bauteilen des Außengeräts oder irgendwo "unterwegs" (= bspw. Kabelkanal) gibt, oder?

[tsb2001]

Heißt vereinfacht: wenn man eine WP (bzw. deren Inverterkreis) einphasig anschließt hat ein FI Typ B keinen Vorteil ggü. einem FI Typ F?

Vom Prinzip her ja.
Aber: es kann niemand sicher sein, wie die Innenbeschaltung eines Geräts aussieht und ob/wie der Hersteller eventuell nicht selbst für diese Fehlerart vorgesorgt hat. Manche Solarwechselrichter und Wallboxen und was auch immer benötigen keinen RCD, da die den Schutz selbst im Gerät integriert haben.

Manche schreiben auch explizit einen Typ A vor, da das Gerät zwar aufgrund seiner internen Technik gleichwohl als eventueller Fehlergleichstrom-Produzent bewertet werden könnte, der Hersteller aber konstruktionsbedingt dieses - wie auch immer geartet- vermeidet.
Daher gilt bei Geräteanschlüssen immer das, was der Hersteller in der Installationsanleitung angibt.

dass irgendjemand das Kabel zwischen Hauseinführung und Außengerät zerstört (bspw. mit einem Spatenstich)

Da benötigst du (falls der Hersteller nichts anderes aussagt, gar keinen RCD. Denn die Wärmepumpe ist fest angeschlossen, aber alles andere als ortsveränderlich und es ist ein TN-Netz. Somit gilt 0100-411.3.3 unter Spiegelstrich 2:

Eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) mit einem Bemessungsdifferenzstrom nicht größer als 30 mA muss vorgesehen werden für:

• Steckdosen in Endstromkreisen für Wechselstrom (AC) mit einem Bemessungsstrom nicht größer als 32 A, die für die Benutzung durch Laien und zur allgemeinen Verwendung bestimmt sind, und
• Endstromkreise mit fest angeschlossenen ortsveränderlichen Betriebsmitteln für Wechselstrom (AC) zur Verwendung im Außenbereich mit einem Bemessungsstrom nicht größer als 32 A.

Da die Wärmepumpe (oder Split-Ausseneinheit) schon alleine wegen seiner festen Montage der Vor- und Rücklaufleitungen (oder die Druckseite bzw. Sauggasseite bei den Split-Geräten) konstruktionsbedingt ist, gilt das als ein festangeschlossenes und ortsfest angebrachtes Gerät. Daher ist der RCD nicht vorzusehen.

Überhaupt gilt hinsichtlich mechanischer Beschädigungen folgendes:
Spatenstiche fallen aus, denn in der 0100-522.8.10 ist explizit genannt, das

Im Erdreich verlegte Kabel müssen mindestens 0,6 m unter der Erdoberfläche verlegt werden, unter Fahrbahnen von Straßen jedoch mindestens 0,8 m.
Bei geringeren Verlegetiefen ist das Kabel durch andere Maßnahmen zu schützen, z. B. Verlegung in geeigneten Rohren.

Folglich ist der Spaten raus. Wenn du dann auf mehr als 0,6 Metern tiefe gräbst, kannst du auch exakt dein Hausanschlusskabel angraben. Das darf zum einen auf gleicher Tiefe liegen und hat keinen RCD und eine wesentlich höhere Kurzschlussleistung.
Die Gefährdung für den der es beschädigt, ist wesentlich größer.

Daher gehört an die Wärmepumpe bei Verlegung in Erdreich das Ganze tief genug verlegt, bei Mindertiefe ein Schutzrohr drumherum; und logischerweise ein Band mit passender Aufschrift in richtigem Verlegeabstand oberhalb des Kabels / Schutzrohrs, um die unterirdischen Versorgungsleitungen und deren Annäherung beim Graben kenntlich zu machen.
Der RCD ist da nice-to-have; aber wenn das passiert, ist der Fehler ganz woanders entstanden.

[jayem0]

Vom Prinzip her ja.
Aber: es kann niemand sicher sein, wie die Innenbeschaltung eines Geräts aussieht und ob/wie der Hersteller eventuell nicht selbst für diese Fehlerart vorgesorgt hat. Manche Solarwechselrichter und Wallboxen und was auch immer benötigen keinen RCD, da die den Schutz selbst im Gerät integriert haben.

Manche schreiben auch explizit einen Typ A vor, da das Gerät zwar aufgrund seiner internen Technik gleichwohl als eventueller Fehlergleichstrom-Produzent bewertet werden könnte, der Hersteller aber konstruktionsbedingt dieses - wie auch immer geartet- vermeidet.
Daher gilt bei Geräteanschlüssen immer das, was der Hersteller in der Installationsanleitung angibt.

Panasonic bspw. baut 2x Typ A FIs ab Werk in ein gängiges Gerät ein (Link zu einem Bild). Heißt nach den von dir zitierten Quellen wäre es konform, die beiden Leitungen, die jeweils auf die FIs im Gerät gehen, direkt ab Schaltschrank fest zu verklemmen und bspw. mit Neozed Sicherungen / Lasttrennschaltern / Leitungsschutzschaltern zu versehen? Wie schließt man eine solche WP dann nach "good practice" an? Noch ein Link zu Schaltplan usw.

Danke für die Zitate und Quellenangaben.

[tsb2001]

dann nach "good practice" an?

Grundsätzlich benötigst du dafür 2 Zuleitungen, die in der Verteilung auf 2 Schutzorgane zum Schutz vor Überlast und Kurzschluss von 2 unterschiedlichen Aussenleitern versorgt werden.

Denn da greift das Kapitel 5.5.1 „symetrischer Anschluss“ der VDE AR-N 4100, in der eine maximale Schieflast von 4,6kVA bei einphasigen Verbrauchern erlaubt wird. Da nicht auszuschließen ist, dass beide Wärmeerzeuger (Verdichter und Heizstab) parallel eingeschaltet sein können, würde man die Vorgabe der maximalen Asymetrie der Aussenleiter bewusst überschreiten.

Daher:

• 2 Sicherungen (RCD im Gerät verbaut, Gerät fest angeschlossen und unter 4,6kVA durchaus kleiner 32A; daher kein RCD bauseits erforderlich) für
• 2 Zuleitungen, ausgelegt nach dem Nennstrom, Verlegeart, Spannungsfall, uvm.
• auf 2 unterschiedliche Aussenleiter.

Zudem sollte irgendwie sichergestellt sein, dass beide Stromkreise am Anfang gemeinsam freigeschaltet werden können.

[jayem0]

Zudem sollte irgendwie sichergestellt sein, dass beide Stromkreise am Anfang gemeinsam freigeschaltet werden können.

Danke, was ist da der praktikabelste Ansatz? Nach dem was du schreibst wäre das doch ein Lasttrennschalter 3P oder ein Leitungsschutzschalter 3P mit entsprechender Auslegung nach zu erwartendem I_max aller Phasen (30A). Mit 1P lässt sich ja das "gleichzeitige" ein- und ausschalten nicht erreichen.

Das Thema ist wirklich spannend, denn so richtig eindeutig äußert sich niemand mit Bezug auf Normen (abgesehen von dir).

Schau mal hier die Installationsanleitung an, ich interpretiere das so, als dass 2 RCDs (Typ A / AC) mit den entsprechenden Werten als "Trennvorrichtungen" vorgesehen werden sollen - allerdings ist hier nicht die Rede von "gemeinsamem Abschalten". Ansonsten hätte man wohl einen 3P RCD vorgesehen und nicht 2x 1P, oder?

Widerspricht das den Normen oder ist dein Punkt mit dem gleichzeitigen an- und ausschalten nur eine "Empfehlung", da das manche Geräte erfordern könnten (bspw. Herd).

Hier der Link, siehe Punkt 4 auf Seite 2: KLICK

[tsb2001]

Danke, was ist da der praktikabelste Ansatz? Nach dem was du schreibst wäre das doch ein Lasttrennschalter 3P oder ein Leitungsschutzschalter 3P mit entsprechender Auslegung nach zu erwartendem I_max aller Phasen (30A). Mit 1P lässt sich ja das "gleichzeitige" ein- und ausschalten nicht erreichen.

Genau so würde ich das auch ausführen. Beide Varianten wären richtig.

Schau mal hier die Installationsanleitung an, ich interpretiere das so, als dass 2 RCDs (Typ A / AC) mit den entsprechenden Werten als "Trennvorrichtungen" vorgesehen werden sollen - allerdings ist hier nicht die Rede von "gemeinsamem Abschalten". Ansonsten hätte man wohl einen 3P RCD vorgesehen und nicht 2x 1P, oder?

Du musst unterscheiden, was sich der Hersteller am Ende dabei gedacht hat:

• packst du beide Zuleitungen unter einen gemeinsamen RCD/LS, hast du bei einem Fehler im Heizstab eine Auslösung, welche dir die komplette Energiezufuhr kappt und KEINE Wärmeerzeugung mehr möglich ist - weder Heizstab noch Wärmepumpe.
• Trennst du die Absicherungen in zwei unterschiedliche Kreise auf und baust zusätzlich noch einen 3-poligen Lasttrennschalter mit passenden Kontaktöffnungen und Verriegelungsmöglichkeit gegen Wiedereinschalten zu Wartungs und Reparaturzwecken ein, kann bei einem Fehler auf jeweils einem Betriebsteil (Wärmepumpe oder Heizstab) trotzdem der zweite Teil weiter funktionieren. Du erfüllst aber mit dem 3poligen Schalter trotzdem das allpolige Schalten zu den o.g. Zwecken.

Macht z.B Stiebel Eltron in den Wärmepumpen genauso und hat dafür extra die Bezeichnung Notbetrieb gewählt. Selbst wenn der Heizstab in der Konfiguration abgeschaltet ist, kann man trotzdem bei defekter Wärmeerzeugung des Verdichters weiterhin die Pumpe laufen lassen und der Heizstab schaltet sich dann als Notbetrieb ein und sorgt dann für Wärme. Kostet zwar mehr, ist aber immer noch besser, als das die Hütte auskühlt.

Was mich verwirrt: alle Neutralleiter sind auf den Fotos in Weiß ausgeführt.
Da es sich Strenggenommen um eine Maschine handelt, gilt da die EN 60204, in der ausgesagt wird, das - wenn ein Stromkreis einen farblich gekennzeichneten (nicht numerisch) Neutralleiter enthält - muss dieser in der Farbe „hellblau“ sein.

Daher hinterfrage ich überhaupt, ob das Gerät den europäisch harmonisierten Normen entspricht und hier in Deutschland überhaupt betrieben werden darf; oder ob da sonst noch Fallstricke drin sind, die ein Inbetriebnehmen verbieten.

eindeutig äußert sich niemand mit Bezug auf Normen (abgesehen von dir).

Ja - ich stelle hier fest, dass in vielen Threads mit persönlichen Meinungen argumentiert wird. Manchmal fehlt es daher an der Kenntnis und auch den Zugang zu Normen. Eine persönliche Empfindung oder Meinung setzt ersetzt aber grundsätzlich keine fundierte Bewertung hinsichtlich richtig oder falsch.
Daher versuche ich immer mit passenden Verweisen zu begründen. Sonst ist auch das nicht mehr als eine Meinung…

EDIT: was mich stutzig macht, ist die Ausführung der beiden eingebauten RCD. Laut Datenblatt ist dieser kurzzeitverzögert.
Im Gegensatz dazu Scheiben die in der Anleitung, dass „nachdrücklich empfohlen wird … mit einem Fehlerstromschutzschalter auszustatten“.

Wenn ich nun in Deutschland der Anleitung nachkomme und tatsächlich einen RCD einsetze, dann wäre der grundsätzlich unverzögert. Der würde selbst in den Fall eines Fehlers innerhalb des Gerätes auslösen, da die vom Hersteller integriert verbauten Geräte nur verzögert auslösen. Folglich hätten die in diesem Fall gar keine Funktion.,,