Leitungsschutzschalter-Berechnung: Wahl von Nennstrom, Charakteristik B/C/D und RCD
Einen NIN-2020-konformen Leitungsschutzschalter wählen: die vollständige Methode
Einen konformen Leitungsschutzschalter wählen NIN 2020 beschränkt sich nicht darauf, standardmässig 16 A zu wählen. Der Nennstrom hängt vom Nennstrom des Stromkreises ab, die Kurve (B, C, D) je nach Lasttyp und dessen Einschaltspitze, der DDR (Empfindlichkeit und Typ A, B oder F) von der Art des wahrscheinlichen Fehlerstroms, und der Ausschaltvermögen des unbeeinflussten Kurzschlussstroms am Installationsort. Dieser Rechner umfasst die neun häufigsten Stromkreisprofile im Schweizer Wohn- und kleinen Gewerbebau, wendet die Regeln EN 60898 und NIN 4.3 / 7.22 an und liefert eine vollständige Empfehlung, bereit zur Übernahme ins Einlinienschema.
Das korrekte Vorgehen umfasst vier Schritte: (1) Iₙ aus der Typenschildleistung oder der Bilanzrechnung bestimmen, (2) einen genormter Nennstrom unmittelbar über Iₙ, (3) Anpassen der Kurve je nach Art des Verbrauchers (ohmsch, gemischt, hohe Anlaufspitzen), (4) wählen Sie den DDR je nach Art des zu erwartenden Fehlerstroms und der Position des Stromkreises im Verteiler. Ladestationen für Elektrofahrzeuge und trafolose PV-Wechselrichter erfordern zwingend einen RCD Typ B gemäss NIN 7.22 und 4.1.5.3, ohne Ausnahmemöglichkeit.
Genormte Nennströme NIN 2020 — Referenztabelle
EN-60898-Nennströme, die praktisch bei allen auf dem Schweizer Markt vertretenen Herstellern erhältlich sind (ABB, Hager, Schneider, Siemens, Eaton). Indikativer Kupferquerschnitt für Verlegeart B1 ohne Kt/Kg-Korrektur.
| Nennstrom Iₙ | Min. Cu-Querschnitt | Typische Anwendung | Kurve | DDR |
|---|---|---|---|---|
| 10 A | 1,5 mm² | Standardbeleuchtung, Steuerungen | B | A 30 mA bei Feuchtigkeit |
| 13 A | 2,5 mm² | Dedizierte Steckdosen (Waschmaschine, Geschirrspüler, Backofen) | C | A 30 mA |
| 16 A | 2,5 mm² | Allgemeine Steckdosen, Kochen 230 V | C | A 30 mA |
| 20 A | 2,5 oder 4 mm² | Leichtes Kochen 400 V, Wäschetrockner | C | A oder F 30 mA |
| 25 A | 4 mm² | Wärmepumpe, Heizleisten, Dreiphasen-Boiler | C oder D | F 30 mA |
| 32 A | 6 mm² | EV-Ladestation 7,4 kW einphasig, Wärmepumpe 8-10 kW | C oder D | B 30 mA (EV) |
| 40 A | 10 mm² | Unterverteilung Etage, Werkstatt | C | S 100/300 mA selektiv |
| 50 A | 10 mm² | Unterverteilung Gebäude, Ladestation 22 kW | C | B 30 mA EV / S 300 mA |
| 63 A | 16 mm² | Hauptleitungsschutzschalter Einfamilienhaus, Unterstation | C | S 300 mA Einspeisung |
| 80-125 A | 25-50 mm² | Gemeinsamer Hauptleitungsschutzschalter | C | S 300/500 mA selektiv |
EV-Ladestationen — Dimensionierungsbeispiele
Ladestationen für Elektrofahrzeuge im Modus 3 (Norm IEC 61851) erfordern einen RCD Typ B gemäss NIN 7.22, da die Gleichrichterbrücke des fahrzeugseitigen Ladegeräts Gleichfehlerströme erzeugen kann, die von den Typen A und F nicht erkannt werden.
| Leistung Ladestation | Spannung | Berechneter Iₙ | Nennstrom | Kurve | DDR | Cu-Querschnitt |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 3,7 kW | 230 V einphasig | 16,1 A | 20 A 2P | C | B 30 mA | 2,5 mm² |
| 7,4 kW | 230 V einphasig | 32,2 A | 40 A 2P | C | B 30 mA | 10 mm² |
| 11 kW | 400 V Drehstrom | 15,9 A | 16 A 4P | C | B 30 mA | 2,5 mm² |
| 22 kW | 400 V Drehstrom | 31,8 A | 32 A 4P | C | B 30 mA | 6 mm² |
| 44 kW (leichtes DC-Laden) | 400 V Drehstrom | 63,5 A | 80 A 4P | C | B 30 mA | 25 mm² |
Detailliertes Beispiel einer Ladestation 11 kW dreiphasig 400 V, cosφ = 1 (Referenz des Rechners): Iₙ = 11 000 / (√3 · 400) = 15,88 A → nächsthöherer genormter Nennstrom 16 A vierpolig Kennlinie C, RCD Typ B 30 mA, Querschnitt 2,5 mm² Cu (Verlegeart B1, Länge < 30 m). Pour des longueurs supérieures ou des poses moins favorables, vérifier la chute de tension avec le Kabelquerschnitt-Rechner.
Kurven B, C, D: Wahl nach der Einschaltstromspitze des Verbrauchers
Kurve B (Im = 3 bis 5 × Iₙ) — la courbe la plus sensible. Elle convient aux charges purement résistives ou à très faible pic d'appel : éclairage halogène, plinthes chauffantes électriques sans ventilateur, panneaux rayonnants, résistances de chauffe-eau accumulation, câbles chauffants au sol. Elle améliore la sélectivité avec l'amont mais déclenche sur le moindre transitoire d'une charge à inrush, ce qui la rend inadaptée aux prises générales modernes (chargeurs à découpage, drivers LED bon marché).
Kurve C (Im = 5 bis 10 × Iₙ) — le choix par défaut domestique et tertiaire courant. Elle absorbe les pics d'appel modérés des prises générales et des charges électroménagères classiques : lave-linge avec moteur universel, lave-vaisselle, four électrique à résistance, congélateur, télévision, ordinateurs, éclairage LED avec drivers correctement dimensionnés, climatiseurs split inverter, pompes à chaleur en démarrage progressif. La courbe C est aussi compatible avec les bornes VE et les onduleurs PV résidentiels, dont les pics d'enclenchement sont limités électroniquement.
Kurve D (Im = 10 bis 20 × Iₙ) — pour les pics d'appel élevés et soutenus. Elle est obligatoire pour les moteurs en démarrage direct (rotor cage absorbant 6 à 8 Iₙ pendant 0,5 à 3 secondes), les transformateurs dont le courant d'enclenchement (inrush) atteint 8 à 12 Iₙ sur les premières alternances, les ballasts ferromagnétiques d'éclairage à décharge (HQI, sodium), les machines à souder, les compresseurs à piston. La courbe D demande en contrepartie une section de câble vérifiée pour la protection thermique et un Icc présumé suffisamment élevé pour que le déclenchement magnétique reste effectif en cas de court-circuit en bout de ligne.
FI-Schutzschalter (RCD) — Typen AC, A, F, B und Empfindlichkeiten
Der Typ AC erkennt nur rein sinusförmige Wechselströme. Er ist in der Schweiz bei Neuinstallationen praktisch verboten seit der NIN 2020 (Artikel 4.1.5.3), da moderne Lasten (LED, Ladegeräte, Induktion, Frequenzumrichter) fast alle pulsierende oder glatte Gleichfehlerströme erzeugen, die dieser Typ nicht erkennt.
Der Typ A erkennt Wechselstrom und den pulsierenden Gleichstrom einfacher Gleichrichter (lineare Netzteile, Halbwellen). Das ist das akzeptable Minimum für allgemeine Steckdosen und Beleuchtung in Neuinstallationen.
Der Typ F ist ein verstärkter Typ A für Mischfrequenzen und Oberschwingungen. Empfohlen für Frequenzumrichter im Wohnbereich, Induktionskochfelder, Inverter-Klimageräte und Waschmaschinen mit elektronischer Drehzahlregelung.
Der Typ B erkennt auch die glatten Gleichfehlerströme von Dreiphasengleichrichtern. Er ist obligatorisch für EV-Ladestationen (NIN 7.22) und transformatorlose Photovoltaik-Wechselrichter (NIN 4.1.5.3). Teurer (CHF 200-400 gegenüber 40-80 für einen Typ A), lohnt er sich nur auf den vorgeschriebenen Stromkreisen.
Zu den Empfindlichkeiten: 10 mA (medizinische Räume, spezielle Nassräume), 30 mA (Referenz Personenschutz, obligatorisch für alle Steckdosen und öffentlich zugängliche Stromkreise), 100 mA (mittlere Selektivität), 300 mA (Brandschutz am Verteilereingang, Selektivität mit nachgeschalteten 30 mA).
Selektivität: Fehlerstrom- und Kurzschlussselektivität
Die Fehlerstrom-Selektivität garantit qu'en cas de défaut sur un départ, seul le DDR aval déclenche, sans couper tout l'étage ou tout le bâtiment. Elle repose sur deux critères cumulatifs : une sensibilité amont supérieure à 3 fois la sensibilité aval (ex. 300 mA amont sur 30 mA aval) et un retard de déclenchement amont (type S, sélectif). Un DDR S 300 mA en tête de tableau associé à des 30 mA classiques par circuit constitue le schéma de référence en villa et petit immeuble locatif.
Die Kurzschlussselektivität (zwischen Leitungsschutzschaltern) beruht auf der Koordination der Auslösekennlinien: Ein vorgeschalteter Leitungsschutzschalter 63 A Kennlinie C mit Im = 630 A und ein nachgeschalteter 16 A Kennlinie C mit Im = 160 A ist selektiv für Icc < 630 A. Au-delà, les deux déclenchent. Pour la sélectivité totale, certains fabricants publient des tables de coordination (back-up) qui exploitent la limitation d'énergie du disjoncteur amont. À vérifier au cas par cas selon le constructeur.
ElectroCAD-Tools für den Elektroplaner
Der Leitungsschutzschalter-Rechner ergänzt das ElectroCAD-Werkzeug-Ökosystem für die Vordimensionierung und das Ausführungsprojekt von Schweizer Elektroinstallationen. Siehe auch den Kabelquerschnitt-Rechner NIN 2020, der Rechner für elektrische Leistung, der Leitfaden zu Einlinienschema und Schutzorganen, sowie die Seite NIN 2020 und Schweizer Elektroschemas. Zurück zur vollständigen Liste: alle Werkzeuge.
FAQ — Fragen der Planer
Welcher Nennstrom für eine dreiphasige 11-kW-EV-Ladestation?
Für eine Ladestation 11 kW bei 400 V Drehstrom bei cosφ = 1 (das fahrzeugseitige Ladegerät regelt seinen cosφ auf 1) beträgt der Nennstrom Iₙ = 11 000 / (√3 · 400) = 15,88 A. Nächsthöherer Normnennstrom: 16 A vierpolig (4P) Kennlinie C. RCD Typ B 30 mA obligatorisch gemäss NIN 7.22. Mindestquerschnitt 2,5 mm² Cu bei Verlegeart B1 bis etwa 30 Meter. Für 22 kW Drehstrom steigt der Nennstrom auf 32 A 4P, Querschnitt 6 mm² Cu.
Warum ist ein FI-Schutzschalter Typ B an einer EV-Ladestation obligatorisch?
Das Bordladegerät eines Elektrofahrzeugs enthält eine aktive PFC-Gleichrichterbrücke, die bei einem internen Fehler gegen Erde ableiten kann: einen glatter Gleichstrom. RCD vom Typ A und F erkennen diese Stromart nicht: Ihr Magnetkern ist blind für reinen DC, da dieser keine Flussänderung erzeugt. Typ B verwendet einen zusätzlichen Hall- oder Fluxgate-Sensor, der auch DC erkennt. Die NIN 7.22 macht diesen Typ für jede Mode-3-Ladestation in Neuinstallationen obligatorisch.
Kurve C oder Kurve D für einen Motor?
Die Kurve D ist erforderlich für einen Motor in Direktanlauf (Iₐ = 6 bis 8 Iₙ während 0,5 bis 3 s), denn die Kennlinie C, die zwischen 5 und 10 Iₙ auslöst, kann beim Einschaltstromstoss ungewollt auslösen. Die Kurve C bleibt akzeptabel, wenn der Anlauf Stern-Dreieck oder Softstart (Iₐ ≈ 2,5 Iₙ), oder bei Ansteuerung des Motors über einen Frequenzumrichter. In jedem Fall die Selektivität mit der vorgelagerten Ebene und das Schaltvermögen für den unbeeinflussten Icc prüfen.
Was ist der Unterschied zwischen Icn 4,5 kA, 6 kA und 10 kA?
Der Nennausschaltvermögen Icn ist der maximale Kurzschlussstrom, den der Leitungsschutzschalter ohne Zerstörung abschalten kann. In Einfamilienhaus nach einer Transformatorenstation angeschlossen, 4,5 kA (EN 60898) genügt in der Regel. In halbindustriell nahe einer Trafostation, Richtwert 6 kA. In industriell oder am Einspeisepunkt einer Verteilung, die über ein kurzes Kabel ab Transformator gespeist wird, ist vorzusehen: 10 kA oder mehr (EN 60947-2 — sogenannte «industrielle Modulreihe»). Genau zu berechnen aus der vom Verteilnetzbetreiber angegebenen Kurzschlussleistung Scc.
Darf in der Schweiz noch ein FI-Schutzschalter Typ AC installiert werden?
Nein in der Praxis bei Neuinstallationen. Die NIN 2020 Artikel 4.1.5.3 verlangt einen FI-Schutzschalter, der auf die Art des wahrscheinlichen Fehlerstroms abgestimmt ist. Da die grosse Mehrheit moderner Haushaltsverbraucher pulsierende oder Gleichfehlerströme erzeugt (LED, Schaltnetzteile, Induktion, Frequenzumrichter, Leistungselektronik), ist der Typ AC ungeeignet und somit unzulässig. Das Minimum ist heute der Typ A, Typ F wird für Lasten mit Mischfrequenzen empfohlen, und Typ B ist für EV und PV obligatorisch.
Wie beschriftet man den Leitungsschutzschalter im Einlinienschema?
Gemäss Norm SIA 451 und der IEC 60617 wird ein FI/LS-Schalter beschriftet mit: Nennstrom in Ampere, Auslösecharakteristik (B/C/D), Empfindlichkeit des FI in Milliampere und Typ (A/B/F). Vollständiges Beispiel: 16 A — C — 30 mA — Typ B für eine EV-Ladestation 11 kW dreiphasig. Auf dem Schema wird das kombinierte Symbol Leitungsschutzschalter + FI-Block als einzelnes Modul mit einem Stern dargestellt, der die Fehlerstromfunktion anzeigt. Unser Plugin ElectroSchema erzeugt diese Notation automatisch aus der Verteilerbilanz.
Diese Berechnungen in AutoCAD automatisieren?
ElectroSchema integriert die automatische Auswahl von Nennstrom, Auslösecharakteristik und FI-Schutzschalter direkt in den Befehl EC_LIGNES: NIN-2020-konforme Empfehlung, in Echtzeit ins Einlinienschema übernommen und nach SIA 451 exportiert.
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