Elektrische Brände stellen nach wie vor eines der größten Risiken in Wohn- und Gewerbebauten dar, wobei ein erheblicher Prozentsatz auf Störlichtbögen zurückzuführen ist. Während Standard-Schutzschalter wie Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) und Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) unerlässlich sind, haben sie einen blinden Fleck: Sie können die eindeutige Signatur eines gefährlichen elektrischen Lichtbogens nicht erkennen.
Hier sind die Arc Fault Detection Device (AFDD) / Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung (AFDD) wird entscheidend. Als führender Hersteller von elektrischen Schutzgeräten hat sich VIOX Electric der Weiterentwicklung von Sicherheitsstandards durch konforme, leistungsstarke Technologie verschrieben.
Dieser Leitfaden untersucht die Technik hinter AFDDs, die strengen Anforderungen der IEC 62606 Norm und warum die Integration dieser Geräte für moderne elektrische Sicherheitsstrategien nicht mehr optional ist.
Was ist ein AFDD und warum ist er wichtig?
Ein Arc Fault Detection Device (AFDD) / Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung (AFDD) ist ein Schutzgerät, das dazu bestimmt ist, das Brandrisiko in Endstromkreisen einer festen Installation aufgrund der Wirkung von Fehlerlichtbogenströmen zu mindern.
Ein elektrischer Lichtbogen ist eine leuchtende elektrische Entladung durch ein isolierendes Medium, die normalerweise mit der teilweisen Verflüchtigung von Elektrodenmaterial einhergeht. Diese Lichtbögen können Temperaturen von mehr als 6.000 °C, erzeugen und so leicht die umliegende Isolierung, Holz oder Staub entzünden.
Traditionelle Schutzgeräte haben spezifische Einschränkungen:
- MCBs sind so ausgelegt, dass sie bei Überlast oder Kurzschlüssen (hohe Stromereignisse) auslösen.
- RCDs erkennen Strom, der zur Erde fließt (Schutz vor elektrischem Schlag).
Keines der beiden Geräte kann zuverlässig einen Serieller Lichtbogenfehler (wenn ein Draht gebrochen ist, aber die Erde nicht berührt) oder ein hochohmiger Paralleler Lichtbogenfehler erkennen, bei dem der Strom unterhalb der magnetischen Auslöseschwelle eines LS-Schalters liegt. AFDDs schließen diese kritische Sicherheitslücke.
Die IEC 62606 Norm: Der globale Maßstab
Die internationale Norm, die die Konstruktion, Prüfung und Leistung von AFDDs regelt, ist IEC 62606: “Allgemeine Anforderungen an Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen”.”
Für B2B-Einkäufer und Schaltschrankbauer ist die Einhaltung der IEC 62606 nicht verhandelbar. Diese Norm schreibt vor, dass ein AFDD:
- Erkennen gefährliche Lichtbogenfehler erkennen muss.
- Unterscheiden zwischen gefährlichen Lichtbögen und Betriebslichtbögen (wie z. B. von Bürstenmotoren oder Lichtschaltern).
- Isolieren den Stromkreis innerhalb der vorgegebenen Zeitlimits unterbrechen muss, um eine Brandentstehung zu verhindern.
IEC 62606 Bauarten
Die Norm lässt drei Hauptbauarten zu, die Schaltschrankbauern Flexibilität bei der Konstruktion geben:
| Bauart | Beschreibung | Integration |
|---|---|---|
| Integrierter AFDD | Ein einzelnes Gerät, das sowohl die AFD-Einheit als auch ein Schutzgerät (LS-Schalter oder FI/LS-Schalter) umfasst. | Am gebräuchlichsten für platzsparende Installationen in Endstromkreisen. |
| Pod/Add-on AFDD | Eine AFD-Einheit, die für die mechanische und elektrische Montage vor Ort mit einem bestimmten Schutzgerät ausgelegt ist. | Flexibel für die Nachrüstung bestehender Schalttafeln. |
| Standalone AFDD | Ein einzelnes Gerät, das nur Lichtbogenerkennung und Öffnungsmittel bietet, ohne eingebauten Kurzschluss- oder Erdschlussschutz. | Selten; erfordert in der Regel einen vorgeschalteten Schutz. |
Wie die AFDD-Technologie funktioniert
Im Gegensatz zu elektromechanischen Schutzschaltern sind AFDDs vollelektronische Geräte. Sie verwenden fortschrittliche Mikroprozessoren und komplexe Algorithmen, um kontinuierlich die elektrische Wellenform des Stromkreises zu analysieren.
Der Erkennungsalgorithmus
Das Gerät überwacht den Stromkreis auf spezifische Eigenschaften eines Lichtbogens:
- Hochfrequentes Rauschen: Lichtbögen erzeugen “Rauschen” über ein breites Frequenzspektrum. AFDDs überwachen typischerweise den 100 kHz bis 1 MHz Bereich.
- Unregelmäßigkeiten in der Stromwellenform: Der Mikroprozessor sucht nach “Schultern” oder Lücken in der Sinuswelle (Nullstromperioden), die charakteristisch für Lichtbögen sind.
- Dauer & Energie: Um Fehlauslösungen zu vermeiden, berechnet das Gerät die Gesamtenergie des Lichtbogens, um festzustellen, ob er ein Brandrisiko darstellt.
Anforderungen an die Reaktionszeit
Die IEC 62606 schreibt strenge maximale Abschaltzeiten vor, die auf der Lichtbogenstromstärke basieren. Je höher der Strom, desto schneller muss das Gerät auslösen.
| Lichtbogenprüfstrom (A) | Max. Abschaltzeit (Sekunden) | Begründung |
|---|---|---|
| 2,5 A | 1,0 s | Geringere Energie, langsamere Erwärmung. |
| 5 A | 0,5 s | Mäßiges Risiko. |
| 10 A | 0,25 s | Hohes Entzündungsrisiko. |
| 32 A | 0,12 s (120 ms) | Unmittelbare Brandgefahr; schnelles Abschalten erforderlich. |
Arten von Fehlerlichtbögen: Seriell vs. Parallel
Das Verständnis der Physik der Lichtbogenbildung ist entscheidend für die Auswahl des richtigen Schutzes. Für ein tieferes Verständnis, wie sich Lichtbögen auf die Stromkreisunterbrechung auswirken, lesen Sie unseren Leitfaden zu Leistungsschalterabschaltung und Lichtbögen.
| Feature | Serieller Fehlerlichtbogen | Paralleler Fehlerlichtbogen |
|---|---|---|
| Definition | Ein Lichtbogen, der innerhalb eines einzelnen Leiters auftritt (z. B. ein gebrochener Draht oder eine lose Klemme). | Ein Lichtbogen, der zwischen zwei verschiedenen Leitern auftritt (Phase-Neutral oder Phase-Erde). |
| Aktuelles Level | Gering: Begrenzt durch die Lastimpedanz. Normalerweise <20A. | Hoch: Nur durch die Systemimpedanz begrenzt. Kann >75A betragen. |
| MCB-Erkennung? | NEIN. Strom liegt unterhalb der Auslöseschwelle. | Manchmal. Nur wenn der Strom den magnetischen Auslösewert überschreitet. |
| RCD-Erkennung? | NEIN. Keine Ableitung zur Erde. | Ja (wenn Phase-Erde). Nein (wenn Phase-Neutral). |
| AFDD-Erkennung? | Ja. Primäre Funktion. | Ja. Primäre Funktion. |
AFDD vs. AFCI: Den Unterschied verstehen
B2B-Distributoren verwechseln oft den IEC-Standard AFDD mit dem UL-Standard AFCI, der in Nordamerika verwendet wird. Obwohl sie ähnlichen Zwecken dienen, sind sie nicht austauschbar.
| Feature | AFDD (IEC 62606) | AFCI (UL 1699) |
|---|---|---|
| Primäre Region | Europa, Großbritannien, Australien, International (IEC). | USA, Kanada, Nordamerika (NEC/UL). |
| Spannung/Frequenz | 230V / 50Hz (typisch). | 120V / 60Hz. |
| Erfassungsbereich | Konzentriert sich stark auf serielle und parallele Lichtbögen. | Frühe Versionen konzentrierten sich hauptsächlich auf parallele Lichtbögen; moderne “Kombinations”-AFCIs decken beide ab. |
| Auslöseschwelle | 2,5 Ampere (minimale Erkennung). | 5 Ampere (typisch). |
| Integration | Oft kombiniert mit RCBOs (Überstrom + Fehlerstrom). | Oft kombiniert mit Standard-Leitungsschutzschaltern. |
Einen detaillierten Vergleich der Schutzgeräte finden Sie in unserem RCBO vs. AFDD Unterschied Leitfaden.
Umfassende Schutzstrategie
AFDDs sind kein Ersatz für MCBs oder RCDs; sie sind komplementär. Eine vollständige Schutzstrategie umfasst drei Verteidigungsebenen.
Vergleichstabelle Schutz
| Fehlertyp | MCB | RCD/FI-Schutzschalter | AFDD |
|---|---|---|---|
| Überlastung | ✅ | ❌ | ❌ (sofern nicht integriert) |
| Kurzschluss | ✅ | ❌ | ❌ (sofern nicht integriert) |
| Erdschluss | ❌ | ✅ | ❌ (sofern nicht integriert) |
| Paralleler Lichtbogen (L-N) | ⚠️ (Nur hoher Strom) | ❌ | ✅ |
| Paralleler Lichtbogen (L-E) | ⚠️ (Nur hoher Strom) | ✅ | ✅ |
| Serieller Lichtbogen | ❌ | ❌ | ✅ |
Weitere Informationen zur Auswahl der richtigen Gerätekombination finden Sie in unserem Rahmen für die Auswahl des Stromkreisschutzes.
Installation und Anwendungen
Entsprechend IEC 60364-4-42, wird die Installation von AFDDs für bestimmte Hochrisikobereiche dringend empfohlen (und in einigen Ländern vorgeschrieben).
Wichtige Anwendungsbereiche
| Standorttyp | Beispiele | Risikofaktor |
|---|---|---|
| Schlafräume | Hotels, Herbergen, Schlafzimmer, Pflegeheime. | Langsame Evakuierungszeiten im Brandfall. |
| Hohes Brandrisiko | Scheunen, Holzwerkstätten, Papierfabriken. | Vorhandensein von brennbaren Materialien. |
| Brennbare Bauweise | Holzgebäude. | Schnelle Brandausbreitung. |
| Unersetzliche Güter | Museen, Galerien, Rechenzentren. | Hoher Vermögenswert. |
Stellen Sie bei der Installation von AFDDs sicher, dass Sie auch die folgenden Richtlinien einhalten: Brandschutzrichtlinien für Schaltschränke.
Integrationstipps für Schaltschrankbauer
- Kompatibilität mit Stromschienen: Stellen Sie sicher, dass der AFDD in das vorhandene Stromschienensystem passt. VIOX AFDDs sind für die Standard-DIN-Schienenmontage ausgelegt.
- Neutralleiteranschluss: Die meisten AFDDs sind elektronisch und benötigen eine funktionale Erdung oder einen Neutralleiter als Referenz für den Betrieb. Achten Sie auf die richtige Polarität.
- Prüfung: Im Gegensatz zu LS-Schaltern haben AFDDs eine Testtaste. Diese testet die elektronische Fehlerlichtbogenerkennung, nicht nur den mechanischen Auslöser.
Vorteile für B2B-Kunden
Für Händler und Installateure bietet das Angebot von VIOX AFDDs einen erheblichen Mehrwert:
- Verbesserter Sicherheitsruf: Das Angebot des höchsten Brandschutzniveaus schafft Vertrauen bei Endkunden.
- Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Erfüllung der neuesten Änderungen der Verdrahtungsvorschriften (wie die 18. Ausgabe in Großbritannien oder lokale IEC-Übernahmen).
- Reduzierte Haftung: Die Minderung des Risikos von elektrischen Bränden schützt sowohl den Installateur als auch den Gebäudeeigentümer.
- Diagnosefunktionen: VIOX AFDDs verfügen oft über LED-Anzeigen, die Elektrikern helfen, warum eine Auslösung aufgetreten ist (serieller Lichtbogen vs. paralleler Lichtbogen vs. Überspannung), was Zeit bei der Fehlersuche spart. Siehe unsere Anleitung zur Diagnose von brummenden Schutzschaltern für die zugehörige Fehlersuche.
Wichtigste Erkenntnisse
- Schutzlücke: Standard-LS-Schalter und RCDs können serielle Fehlerlichtbögen nicht erkennen; AFDDs sind erforderlich, um diese Lücke zu schließen.
- Einhaltung der Normen: IEC 62606 ist die massgebende Norm, die eine Auslösung innerhalb von 120 ms für hochstromige Lichtbögen vorschreibt.
- Technologie: AFDDs verwenden Mikroprozessoren, um hochfrequentes Rauschen (~100 kHz) und Unregelmäßigkeiten in der Wellenform zu analysieren.
- Vielseitigkeit: Sie schützen sowohl vor seriellen als auch vor parallelen Lichtbögen und verhindern Brände, die Temperaturen von >6.000 °C erreichen.
- Integration: Es hat sich bewährt, AFDDs zusammen mit FI-/LS-Schalter oder als integrierte Einheiten für einen umfassenden Schutz gegen Überlastungen, Kurzschlüsse, Erdschlüsse und Fehlerlichtbögen zu verwenden.
FAQ
F: Kann ich einen AFDD anstelle eines RCD verwenden?
A: Nein. Ein AFDD erkennt Fehlerlichtbögen (Brandgefahr), während ein RCD Erdschlüsse erkennt (Schockgefahr). Sie dienen unterschiedlichen Zwecken. Sie können jedoch einen AFDD mit integriertem RCD-Schutz kaufen (oft als AFDD+RCBO bezeichnet). Erfahren Sie mehr über RCD vs. LS-Schalter Unterschiede hier.
F: Verursachen AFDDs Fehlauslösungen?
A: Frühe Generationen hatten einige Probleme, aber moderne VIOX AFDDs, die der IEC 62606 entsprechen, verwenden fortschrittliche Algorithmen, um zwischen gefährlichen Lichtbögen und normalem Betrieb (wie Bohrmaschinen oder Staubsaugern) zu unterscheiden.
F: Sind AFDDs obligatorisch?
A: Das hängt von Ihren lokalen Vorschriften ab. In vielen Ländern, die der IEC 60364-4-42 folgen, sind sie für Schlafräume, Orte mit Brandrisiken und Gebäude mit unersetzlichen Gütern obligatorisch.
F: Wie hoch ist die Lebensdauer eines AFDD?
A: Wie die meisten elektronischen Schutzgeräte sind sie für eine lange Lebensdauer ausgelegt. Es wird jedoch empfohlen, regelmäßig über die Testtaste zu testen.
F: Wie wähle ich die richtige AFDD-Nennleistung aus?
A: Die Nennstromstärke (In) des AFDD sollte dem Strom des Schaltungsdesigns entsprechen, ähnlich wie bei der Auswahl eines LS-Schalters. Beachten Sie unsere Checkliste für den Kauf von LS-Schaltern für die Dimensionierungsgrundsätze.
F: Können Standard-AFDDs in DC-Stromkreisen (wie Solar-PV oder Batteriespeicher) verwendet werden?
A: Nein, absolut nicht. Standard-AFDDs, die IEC 62606 entsprechen, sind ausschließlich für AC-Stromkreise (typischerweise 230 V, 50/60 Hz) ausgelegt. Sie können aus zwei wichtigen Gründen nicht in DC-Stromkreisen verwendet werden:
-
Algorithmus-Fehlanpassung bei der Erkennung: AFDD-Mikroprozessoren sind so programmiert, dass sie die spezifischen Wellenformsignaturen von AC-Lichtbögen analysieren und sich oft auf den “Nulldurchgang” der AC-Sinuswelle verlassen, um Fehler zu identifizieren. DC-Strom hat keinen Nulldurchgang, so dass das Gerät den Lichtbogen nicht erkennen würde.
-
Lichtbogenlöschsicherheit: DC-Lichtbögen sind viel schwieriger zu löschen als AC-Lichtbögen, da der Strom nie auf natürliche Weise auf Null sinkt. Ein für AC ausgelegter Schaltmechanismus kann einen DC-Lichtbogen möglicherweise nicht unterbrechen, was zu katastrophalen Schäden oder einem Brand innerhalb des Schutzschalters selbst führen kann.
Für DC-Anwendungen (wie Solar-PV) müssen Sie spezielle DC-Fehlerlichtbogenschutz verwenden (oft in Wechselrichter oder spezielle DC-Combiner integriert). Weitere Informationen zum DC-Schutz finden Sie in unserem Leitfaden zu DC-Leistungsschalter vs. Sicherung.
