Das Netz verteilt elektrische Energie in Haushalte. Jedes Haus hat einen Netzanschluss, von dem die Steckdosen versorgt werden.
Die Leitungen in der Hausverdrahtung sind farblich codiert. Die Farben der Leitungen haben also eine Bedeutung. Wenn in diesem Tutorial bisher Farben für Signale verwendet worden sind, sind damit niemals Farben von Leitungen gemeint. Leitungsfarben zu verwechseln kann lebensgefährlich sein. Folgende Codierung wird in der Hausverdrahtung verwendet:
Die Spannung einer Steckdose mit dem Effektivwert 230V in Sternschaltung liegt z. B. zwischen dem schwarzen und dem blauen Leiter an. Drehstrom für den Herd und Backofen liegt zwischen den Leitern in den Farben schwarz, grau und braun an.
Die blaue Leitung liegt auf dem Erdpotential des Kraftwerks. Bei symmetrischer Belastung fließt durch die blaue Leitung kein Strom. Da im Haus keine symmetrische Last vorliegt, wird die blaue Leitung als Rückleitung für den Strom genutzt, der durch einen der Außenleiter fließt.
Der grün-gelbe Schutzleiter ist normalerweise stromlos. Durch ihn fließt nur im Fehlerfall ein Strom. Er liegt auf dem Erdpotential des Hauses.
Berührschutz
Wenn ein Mensch einen der Außenleiter berührt, dann bekommt er einen Stromschlag. Dann liegt eine Spannung zwischen dem Außenleiter und der lokalen Erde des Hauses über dem Menschen an. Es fließt ein Strom durch den Menschen hindurch, der durch die Impedanz des Menschen bestimmt ist. Der Widerstand eines Körpers zwischen Hand und Fuß beträgt etwa 1kΩ (je nach Hautfeuchtigkeit etc.). Wenn wir Leiter 1 berühren gilt:
Fließt Strom durch das Herz, lösen bereits 40-50mA Herzkammerflimmern aus. Der Spitzenwert des Stroms ist also so groß, dass ein Mensch daran sterben kann. Berühren Sie einen Außenleiter zu einem Zeitpunkt, an der die Wechselspannung gerade etwa 0V beträgt, passiert nicht viel. Wenn Sie ihn berühren, wenn die Spannung gerade in der Nähe des Spitzenwerts liegt, wird es gefährlich.
Es gibt verschiedene Ursachen dafür, dass Sie mit einer Außenleiterspannung in Berührung kommen:
– Defekte elektronische Geräte
– Direktes Berühren eines Leiters z. B. an einer Steckdose oder beim Renovieren
Der einfachste Schutz ist die Begrenzung des maximalen Stroms aus den Außenleiter über Sicherungen. Die Sicherungen im Haus begrenzen den Strom auf 16A pro Phase. Sobald der Strom größer ist, „fliegt“ die Sicherung raus, der Stromfluss wird unterbrochen. Eine Sicherung wirkt wie ein Schalter, der im Fehlerfall öffnet. Zu hoher Strom fließt i. A. nur im Falle defekter Geräte. Die Sicherung fliegt auch, wenn Sie zu viele Verbraucher mit insgesamt mehr als 16A Strombedarf gleichzeitig nutzen. Dann sollten Sie einige Steckdosen an einen anderen Außenleiter anschließen (lassen von einem Fachmann).
Ein weiterer Schutz besteht darin, dass der Schutzleiter an die (leitfähigen Teile der) Gehäuse aller elektrischen Verbraucher angeschlossen wird. Wenn im Gerät ein Fehler vorliegt, kann eine Außenleiterspannung am Gehäuse anliegen. Sie berühren das Gehäuse im Alltag. Ohne Schutzeinrichtung fließt dann ein gefährlicher Strom durch den Körper.
Zwischen Gehäuse und der lokalen Erde (PE) am Hausanschluss wird durch den Schutzleiter ein sehr kleiner Widerstand gesetzt. Wenn Sie das Gehäuse berühren, bildet sich für den Strom eine Parallelschaltung zwischen Ihrem Körper und dem Schutzleiter. Da der Schutzleiter wesentlich niederohmiger als ein menschlicher Körper ist, fließt nahezu der gesamte Strom durch den Schutzleiter gegen die lokale Erde ab. Ihnen passiert nichts, denn IKörper ist sehr klein. Deshalb ist es wichtig, dass Sie immer den grün-gelben Schutzleiter an die Gehäuse von Lampen anschließen.
Normalerweise fliegt sofort die Sicherung, sobald an einem Gehäuse die Außenleiterspannung anliegt. Dann werden 230V durch den Schutzleiter gegen die lokale Erde kurzgeschlossen und es fließt ein sehr hoher Strom.
Es gibt einen zusätzlichen Schutz davor, die Außenleiter direkt zu berühren. Wenn Sie z. B. eine Steckdose reparieren ohne die Sicherung rauszunehmen (was keine gute Idee ist), könnten Sie einen Außenleiter unter Spannung direkt berühren. Dann fließt der Strom, der durch den Körper fließt, nicht durch den blauen Rückleiter zurück. Er fließt durch den Körper und dann in die lokale Erde. Damit „fehlt“ Strom im blauen Rückleiter. Der Strom fließt durch z. B. Leiter 1 zur Steckdose, er fließt aber durch den Schutzleiter statt durch den Neutralleiter zurück.
Sobald IL ungleich -IN gilt (Außenleiterstrom ungleich Neutralleiterstrom), fliegt der FI-Schutzschalter. Ein Fön, der in die Badewanne fällt, oder der Toaster, der ins Spülwasser fällt, führen ebenfalls zu einem Fehlerstrom über die lokale Erde. Die Funktion des FI-Schalters, der die Stromsumme auswertet, ist auf dieser Seite genauer erklärt. Der FI fliegt ab einem Strom von 30mA.
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