Lehrstoffverteilung Fachkunde / Fachrechnen / Fachzeichnen / Laborübungen 
Fragen Lehrstoffverteilung Fachkunde / Fachrechnen / Fachzeichnen / Laborübungen Fragen
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Schutzmaßnahmen Grundlagen |
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Menschen und Nutztiere müssen durch geeignete Maßnahmen vor elektrischem Schlag geschützt werden. Welche technischen Möglichkeiten es gibt, wird in diesem Kapitel gezeigt.
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| Begriffe | Erläuterung |
|---|---|
Aktive Teile |
Leitfähige Teile, die im Betrieb unter Spannung stehen können. |
Direktes Berühren |
Zufälliges oder absichtliches Berühren eines aktiven Teiles. |
Inaktive Teile oder Körper |
Leitfähige Teile, die auf Grund eines Isolationsfehlers unter Spannung stehen können. |
Indirektes Berühren |
Berühren eines Körpers (= Inaktiver Teil) nachdem ein Isolationsfehler aufgetreten ist. |
Körperschluss oder Masseschluss |
Durch einen Isolationsfehler entstandene, leitende Verbindung zwischen einem Körper und einem aktiven Teil. |
Leiterschluss |
Leitende Verbindung, die durch einen Isolationsfehler zwischen zwei spannungsführenden aktiven Teilen entsteht. |
Kurzschluss |
Leitende Verbindung, die durch einen Isolationsfehler zwischen zwei aktiven Teilen in der Zuleitung vor einem Verbraucher entsteht. |
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Schutzart IPxy |
x....Schutzart gegen Eindringen von Fremdkörpern (0 bis 6) y....Schutzart gegen Eindringen von Wasser (0 bis 8) |
Schutzklasse |
I....Gerät mit Schutzleiteranschluss II...Gerät mit Schutzisolierung III..Gerät für Kleinspannung |
Fehlerspannung |
a) Potentialunterschied zwischen einem
inaktiven Teil und Bezugserde.
b) Potentialunterschied zwischen zwei inaktiven Teilen |
Berührungsspannung |
Potentialunterschied am menschlichen Körper bei der Berührung eines inaktiven Teiles. |
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Sie werden eingeteilt nach der
Die Kennzeichnung besteht aus zwei Buchstaben.
Der erste Buchstabe |
steht für die Erdungsverhältnisse der Quelle. |
T |
direkt geerdet |
I |
isoliert |
Der zweite Buchstabe |
steht für die Erdungsverhältnisse der Verbraucheranlage. |
T |
direkt geerdet |
N |
genullt |
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Das Schutzkonzept wird in drei Stufen unterteilt. Wenn die Schutzstufe 1 unwirksam ist, übernimmt die Stufe 2 die Schutzfunktion. Ist auch Stufe 2 wirkungslos, bleibt der Schutz Dank Stufe 3 intakt.
Stufe 1 |
Stufe 2 |
Stufe 3 |
|---|---|---|
Schutz gegen Elektrischen Schlag durch |
Schutz gegen gefährlich hohe Berührungsspannung durch |
Schutz gegen gefährlich hohe Körperströme |
BASISSCHUTZ |
FEHLERSCHUTZ |
ZUSATZSCHUTZ |
Schutz gegen Direktes Berühren |
Schutz bei Indirekter Berührung |
Abschalten bei mehr als 30mA Fehlerstrom (gefährlicher Körperstrom = 50mA) |
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| a) der Handbereich | Außerhalb des Handbereiches können auch blanke aktive Teile montiert werden. |
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| b) die Basisisolierung | wie eine 1. Haut Sie darf nur mit Werkzeug zu entfernen sein. |
Schutzmaßnahmen ohne Schutzleiter wie:
a) die Schutzisolierung
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wie eine 2. Haut, die wiederum nur mit Werkzeug geöffnet werden kann. ZB Mantelleitungen, Isolierstoffgehäuse oder Standortisolierung;... |
b) die Schutz- oder Funktionskleinspannung
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Eine Spannungsquelle erzeugt entweder Wechselspannung bis höchstens 65V oder Gleichspannung bis höchstens 120V Sie muß durch eine sichere Isolation vom übrigen Netz getrennt sein. |
c) die Schutztrennung
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Ein Trenntrafo trennt die sekundärseitig angeschlossenen Verbraucher sicher vom Netz. So kann kein Strom über Erde fließen, und darauf steht der Mensch nun mal. Werden mehr als ein Verbraucher angeschlossen, müssen ihre Körper elektrisch verbunden werden. So entsteht der Potentialausgleich.
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Die folgenden Schutzmaßnahmen mit Schutzleiter werden vorwiegend in umfangreicheren Verbraucheranlagen verwendet
| d) Nullung | Der Schutzleiter als Erdung aller Körper wird zusätzlich mit dem N-Leiter verbunden. Dadurch wird der neutrale Leiter zum PEN-Leiter mit Schutzfunktion. Der Fehlerstrom kann jetzt zum größten Teil über den PEN-Leiter zurückfließen. Der Widerstand im Fehlerstromkreis wird viel kleiner - der Fehlerstrom wird so groß, daß die vorgeschalteten Überstromsicherungen abschalten können. Gleichzeitig wird die Berührungsspannung auf wesentlich ungefährlichere Werte verkleinert, weil der Strom über die Erder wesentlich kleiner wird. |
| e) Schutzleitungssystem | Die Anlage bekommt einen eigenen Trafo. Sie ist dadurch vom übrigen Netz isoliert. Alle Körper werden elektrisch verbunden und geerdet. Der Potentialausgleich verhindert gefährlich hohe Berührungsspannungen. Der Isolationszustand gegen Erde wird laufend überprüft. Die Abschaltung erfolgt erst mit dem zweiten Körperschluss. Die Anlage ist besonders betriebssicher (Krankenhaus ...). |
| Die Fehlerstrom-Schutzschaltung | Historisch ist die FI-Schutzschaltung aus der Schutzerdung (TT-Netz) entstanden.
Durch Erdung der Quelle und der Verbraucher soll über die allseits vorhandene Erde ein Fehlerstrom fließen, der zu einer Abschaltung der Anlage führt. Dieser Stromkreis wird Erdschleife genannt und ist wegen des Bodenwiderstandes sehr hochohmig. Dadurch ist der Fehlerstrom relativ klein.
Ein FI-Schutzschalter kann bei diesem kleinen Strom abschalten. Er verhindert also gefährlich hohe Körperströme. |
| Der FI-Schutzschalter ist für Steckdosen bis 25A in Wohnanlagen und besonderen Anlagen vorgeschrieben. | |
| Der Potentialausgleich | Sind alle Körper elektrisch gut leitend verbunden und die Erde (Standfläche) großflächig mit elektrisch gut leitenden Gittern, Erdbändern oder geeigneten Metallteilen versehen, dann ist es praktisch nicht mehr möglich, inaktive Teile mit unterschiedlichem elektrischen Potential zu berühren, das eine gefährlich hohe Berührungsspannung von 65V übersteigt. Die Wahrscheinlichkeit, dass im Berührungsfall ein gefährlich hoher Körperstrom fließen wird ist damit auszuschließen. |
| Nach den Vorschriften darf keine Schutzmaßnahme für den Fehler- und den Zusatzschutz gleichzeitig verwendet werden. |
Wenn man in eine Anlage mit der Schutzart Nullung einen Summenstromwandler (FI-Schutzschalter) einbaut, der den Fehlerstrom von 30mA (50mA sind für Menschen gefährlich) über Erde registriert, ergibt die Kombination eine besonders sichere Anlage.
So ergeben sich die Kombinationen:
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Die Berührungsspannung darf 65VAC nicht überschreiten. Fehlerströme, die längere Zeit fließen, können brandgefährlich sein. Fehlerströme, die im Fall einer direkten oder indirekten Berührung über den Menschen oder ein Nutztier fließen (Körperströme) können, dürfen nicht über 30mA betragen und müssen so schnell als möglich abgeschaltet werden.
Daher beschäftigen uns drei Fragen:
Wie wird die Berührungsspannung von 230V auf 65V reduziert?
Wie werden Fehlerströme abgeschaltet?
Wie werden Körperströme abgeschaltet?
Die Berührungsspannung ist ein Teil der Fehlerspannung
Der Erder einer Anlage besitzt den sogenannten Ausbreitungswiderstand RA. Die Fehlerspannung ist der Spannungsabfall an RA. Je besser eine Anlage geerdet ist, umso kleiner ist RA und damit auch die Fehlerspannung. Die Berührungsspannung ist wiederum ein Teil der Fehlerspannung, oder die Fehlerspannung ist die größtmögliche Berührungsspannung.
Bei der Nullung wird die Fehlerspannung durch zweimalige Teilung der Netzspannung wesentlich verkleinert.
Bei Nullung fließt der Fehlerstrom über zwei Wege zur Quelle zurück:
Die treibende Spannung ist die Netzspannung gegen Erde (230V). Der Schleifenwiderstand setzt sich aus den Ausbreitungswiderständen der Erder, den Leitungswiderständen und eventueller Übergangswiderständen zusammen.
Der Fehlerstrom soll ein vorgeschaltetes Sicherungsorgan zum Abschalten bringen. Für das Abschalten benötigt eine Sicherung das k-Fache des Sicherungsnennstromes.
| Sicherungstyp | k Kurzschlußschutz Abschaltung innerhalb 0,2s |
Schaltstromfaktor Überlastschutz Abschaltung innerhalb 2h |
| NH-Sicherung | 1,6 | 1,45 |
| gL-Sicherung | 5 | |
| Automat B-Typ | 5 | |
| Automat C-Typ | 10 | |
| Automat D-Typ | 20 |
Der Zusatzschutz
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