Schweißen: Plus am Werkstück, warum kein Stromschlag?
Moin zusammen,
ich habe vor 10 Jahren mal MIG-Schweißen beigebracht bekommen, es nie wieder gebraucht und jetzt ein Kombi-Schweißgerät gekauft. Da ich es erstmal nur ausprobieren wollte, habe ich den beiliegenden Fülldraht genommen und wollte fix ne Naht ziehen. Hat überhaupt nicht funktioniert. Nach einigen Tutorials habe ich gelesen, dass das Schlauchpaket an - gehört, die Masseklemme an +.
Nun meine Frage, welche ich mir damals schon gestellt habe:
Ich lege das Potential auf das Werkstück, das heißt die Elektronen werden in das Werkstück geleitet und wollen dann dorthin fließen, wo das geringste Potential besteht: Die Erde. Nun ist mein Tisch nicht unbedingt geerdet, er ist zwar aus Stahl, steht aber auf Steinen. Wenn ich nun das Werkstück berühre, warum fließen die Elektronen nicht durch mich in die Erde? Warum warten sie, bis der Draht nah genug ist um einen Lichtbogen zu erzeugen?
Ok, die physikalische Flussrichtung ist ja eigentlich von Minus zu Plus, ändert an der Frage aber nichts.
Es will einfach nicht in meinen Kopf, dass wenn ich den Anzug am Handstück bestätige und der Draht nicht sofort das Werkstück berührt, ich aber hingegen schon, der Strom nicht durch mich in den Boden fließt.
Oder fließt der Strom zwar, aber der Widerstand meines Körpers ist so hoch, dass ich von den 20-25 Volt nichts spüre? Wobei die Ampere müssten ja trotzdem ordentlich zwiebeln, so eine Autobatterie mit 12V kann ja auch gut zwicken, wenn man nur den Plus-Pol berührt. Oder muss man beide berühren, ich hab das noch nicht ausprobiert.
Bisschen Verständnis der Elektrik habe ich ja, beschränkt sich aber mehr auf Schaltpläne und technische Zeichnungen.
Ich hoffe ihr könnt mir helfen meine Bedenken aus meinem Kopf zu hämmern.
Beste Grüße
5 Antworten
Die meisten Schweiß Inverter sind auf der Sekundärseite nicht geerdet, bzw werden passiv über den Schweißtisch geerdet. In so einem Fall kann der Stromkreis nur geschlossen werden wenn du beide Pole berührst sprich Draht und die Klemme bzw den Tisch. Vorher ist der Stromkreis nicht geschlossen und die Kapazitäten sind nicht ausreichend hoch, dass du da Ladeströme merken würdest.
Selbst wenn du aber mit deinen Händen den Stromkreis schließt musst du nicht zwingend etwas spüren. Wie du selbst schon gesagt hast sind 20V viel zu wenig. Bei Schweißgeräten mit Hochspannungszündung kannst du aber den Zündimpuls spüren.
Wobei die Ampere müssten ja trotzdem ordentlich zwiebeln, so eine Autobatterie mit 12V kann ja auch gut zwicken, wenn man nur den Plus-Pol berührt.
Es gilt immer das Ohmsche Gesetz I = U/R, somit kann der Strom und die Spannung nicht unabhängig sein. Das bedeutet wenig Spannung, wenig Strom, hohe Spannung hoher Strom. Gleichstrom kannst du ab etwa 50V spüren wobei der genaue Wert von deiner Haut abhängt.
Auch eine Autobatterie kannst du an beiden Polen berühren ohne dass man etwas spürt, habe ich schon oft gemacht und du kannst sogar den Strom über dein Zunge fließen lassen. Letzteres ist aber gefährlich, denn wenn sich die Pole berühren kannst du dich durch den Kurzschlusstrom verbrennen weil das Metall heiß wird.
Ich meine einfach nur dass du Plus und Minus des Schweißgeräts halten musst.
Die Erdung wird für das Gehäuse des Schweißgerätes verwendet kann aber natürlich sein dass bei einigen ein Anschluss auf der Sekundärseite ebenfalls mit der Gehäuseerde verbunden ist, also das kann ich nicht ausschließen.
40mA wäre bei Wechselstrom tödlich aber bei Gleichstrom tuts weh aber du stirbst nicht gleich. IdR rechnet man aber mit 1k bei nasser Haut und bei trockener Haut bist du weit höher.
Die Handhabungssicherheit ist im übrigen ein wesentlicher Faktor für die ganzen Prüfzeichen für Elektrogeräte, also es wird dir beinahe kein Elektrogerät unterkommen welches Prüfzeichen hat und dich bei nicht korrekter Handhabung umbringt solange du entsprechende Sicherheitsmaßnahmen des Gerätes nicht deaktivierst. Also idR ist das schon alles so gebaut, dass du wegen so etwas nicht stirbst.
Ist es beim Wechselstrom nicht weniger der Strom der dich umbringt, als die Spannung, welche deine Körperfunktionen, wie eben den Herzschlag stört? Die Kleinspannung beschreibt ja Wechselströme bis 50V als nicht tödlich, mit 1kOhm Körperwiderstand wären das 50mA.
Gut, Sicherheitsmaßnahmen sind Definitionssache. Da ich so ein Sicherheitssalamander bin habe ich natürlich alles erdenkliche gelesen, was ich finden konnte, darunter auch "Die Schutzkleidung sollte immer trocken sein, bei starkem Schwitzen gewechselt werden."
Wenn man das so liest und die möglichen Gefahren nicht einordnen kann, dann treibt es einem gleich doppelt die Schweißperlen auf die Stirn.
Die Sicherheitseinweisung, welche dem Gerät beilag, beschränkte sich auch fast ausschließlich auf Brände, Dämpfe und UV-Strahlung, wogegen ich aber mit Halbmaske, Automatikhelm und dicker Lederschürze/Handschuhe bestens gewappnet bin. Beim Thema Strom hieß es lediglich "Isolierung prüfen" und "Kabel nicht ins Wasser legen". Klar, hätte ich auch so gewusst. Aber auf den Strom aus dem Inverter wird überhaupt nicht eingegangen.
Wie oben Strom und Spannung sind nicht unabhängig. Das was dich umbringt ist die Energie. 50V Wechselstrom ist bei normaler Handhabung ungefährlich weil der Hautwiderstand auch größer als 1k ist eher bei 10k. Bei Feuchtrauminstallationen gelten allerdings andere Grenzen.
Bei Feuchtraum Installation ist zB die Schutzkleinspannung von Wechselstrom auf 25V oder weniger begrenzt.
Gemeint war eher, dass das Gerät über Schutzmaßnahmen verfügen muss für den Fall dass es dich bei einer einfachen Fehlbedienung eben nicht umbringen kann. Das ist in so einem Fall dann natürlich auch nicht in der Beschreibung vermerkt.
Das Geheimnis liegt schlicht darin, dass der Ausgang des Gerätes galvanisch vom Rest getrennt ist. d.h. wenn du die Elektrode oder die Masse alleine berührst, kann garkein Strom fließen.
Die Masse des Gerätes zu erden ist aus mehreren Gründen keine gute Idee!
- Vergisst man beim Schweißen die Masseklammer und das Werkstück ist geerdet z.B. durch aufliegen, fließt ein unglaublich großer Strom über den Schutzleiter und würde den zerstören
- Eher selten, aber es gibt Brennelektroden! Bei denen muss die Elektrode an Plus, das Werkstück an Minus angeschlossen werden
- Auch wenn wir von kleineren Spannungen reden, aber die Leerlaufspannung eines Schweißgerätes kann duchaus den dreistelligen Bereich erreichen. mit einer geerdeten Masse hätte man genrell ein Potenzial auf der Elektrode
lg, Anna
Kleine Korrektur liebe Anna! Auch die Leerlaufspannung an Schweißgeräten darf schon seit sehr langer Zeit die 48 Volt nicht mehr übersteigen!
Das Geheimnis ist Schutzkleinspannung. Die Idee dahinter ist eben genau die: Der Körperwiderstand ist so hoch, dass bei der Spannung, die aus dem Schweißgerät kommt, nicht zu einer gefährlichen Stromstärke im Körper führen kann.
Die Ampere-Angabe auf dem Scheißgerät (oder allgemein: Spannungsquelle) gibt an, wie viel Strom es maximal liefern kann ohne dabei überlastet zu sein.
Wie viel Strom am Ende tsächlich fließt, hängt vom Widerstand der angeschlossenen Last ab.
Übrigens hast du beim Schweißen üblicherweise dicke Schutzausrüstung an. Da ist der von dir beschriebene Fall sehr unwahrscheinlich.
Vielen Dank für deine Antwort.
Dass der Strom von der Spannung abhängt macht Sinn, hatte ich aber irgendwie nicht auf dem Schirm. Dass bei 20V und wenn's blöd läuft 500 Ohm Körperwiderstand nur 40mA fließen können hatte ich nicht bedacht. Viel mehr haben diese 110 Ampere so einen mächtigen Eindruck hinterlassen, dass es erstmal nach Gefahr klingt.
Das mit der Schutzkleidung hatte ich natürlich gelesen. "Geeignetes Schuhwerk", "Trockene Schutzkleidung" machen Sinn, sind aber dehnbare Begriffe.
Muss ich immer Schuhe mit dicker Gummisohle zur Isolation tragen?! Besteht dann eine Gefahr, wenn ich auf die Knie gehe?
Was ist wenn ich schwitze? Ich hatte gelesen "bei starkem Schwitzen die Kleidung wechseln" - Was ist "stark" und was passiert wenn ich sie nicht rechtzeitig wechsle?
Als ich damals das Schweißen gezeigt bekommen habe, hatte ich zwar auch die gleichen Fragen und Befürchtungen, welche mir mein Tutor zwar nicht beantworten konnte, aber es gab mir gleichzeitig eine Sicherheit dass jemand da war, während ich die Träger verbrutzelt habe. Nun stehe ich alleine in meiner Werkstatt und überdenke jeden Schritt 10 Mal, ob ich auch alles beachtet habe. Für meine erste und einzige Naht habe ich locker 30 Minuten Vorbereitung gebraucht, weil ich alles 3 Mal gecheckt hab. Und diese Paranoia würde ich gerne an den Stellen ablegen, wo sie nicht angebracht ist, ohne dabei fahrlässig zu werden.
Wirklich unbegründete Sorge :).
Also bis 25V Wechselstrom wären, abgesehen von vllt ein paar Sonderfällen, keine Maßnahmen für Berührungsschutz vorgeschrieben. Selbst für Tiere oder Kinder ist das nicht gefährlich.
Die meisten Schweißgeräte liefern allerdings Gleichstrom. Da liegt die Schwelle bei 60V, wovon deine 25V weit entfernt sind.
Diese Werte gelten natürlich nur, dass SELV oder PELV vorliegen - Eben die Schutzkleinspannung, dessen Spannungsquellen nach besonderen Vorgaben so konstruiert ist, dass kein Bezug zum 230V-Netz entsteht, von wo das Konstrukt versorgt wird.
Du musst auch keine nach VDE isolierte Schutzkleidung tragen, wie Elektriker es tun.
Diese paar Volt aus deinem Schweißgerät haben schon ihre Mühe, durch die normale Kleidung zu kommen ;).
Das Schweißgerät ist am Metall mächtig, weil das Zeug gut leitet. Aber an deinem Körper kannst du damit gar nix schweißen :).
Vielleicht hilft dir das: LKW's haben 24V-Starterbatterien. Diese liefern prinzipiell das gleiche, was auch aus deinem Schweißgerät kommt. Die Kontakte von solchen Batterien sind nur zwecks Vermeidung von Kurzschlüssen isoliert. Jedes Kind kann jedoch im Laden, wo man sowas kaufen kann, die Kappen abmachen und die Pole berühren ;).
Dass bei 20V und wenn's blöd läuft 500 Ohm Körperwiderstand nur 40mA fließen können
40mA sind schon gefährlich. Zum Hopsgehen reichen schon 20-30mA
Die Haut wirkt aber als zusätzlicher Isolator, der erst bei höheren Spannungen durchschlägt und unwirksam wird.
Den Körper kann man nicht einfach auf einen 500Ohm-Widerstand runterbrechen. Das ist der "Worst-Case", der hier eher praxisfremd ist.
Dazu müsstest du die Erdungsklemme an einem gewissen Körperteil dranklemmen und anschließend die Schweißpistole runterschlucken. :-P
Google mal: Potentialtrennung. Das erklärt dir alles.
Also die galvanische Trennung ist mir ein Begriff und diese nutze ich auch in der Praxis, bspw. mit Optokopplern.
Ich bin mir nicht sicher auf was du hinaus willst, meinst du die Trennung zwischen dem Wechselstrom und dem "Schweißstrom"? Dass am Werkstück nicht plötzlich 230V anliegen können ist mir schon bewusst, aber die beiden Pole am Schweißgerät bilden doch einen eigenständigen Stromkreis? Oder meinst du, dass der Strom erst fließt, wenn der Stromkreis zwischen den beiden Polen am Gerät geschlossen wurde, also quasi wie ein Relais?
Ich sollte wohl mal Googlen wie genau so ein Gerät funktioniert, keine Ahnung ob ich es nachvollziehen kann, aber kann sicher nicht schaden.
Was ich meine (ich vermute es ehrlich gesagt nur, denn ich kenne mich mehr in der Elektrotechnik als in der Schweißtechnik aus) ist dass die beiden Pole aus deinem Schweißgerät potentialfrei sind. Damit hast du halt ein Spannungspotential zwischen den beiden Anschlüssen, aber nicht gegen Erde.
https://de.wikipedia.org/wiki/Trenntransformator
Trenntrafo ist mir auch ein Begriff, allerdings verbinde ich damit nur dass man immer eine Hand in der Hosentasche lassen sollte.
Es scheint auch Geräte mit Trafo zu geben, allerdings arbeiten viele Geräte heute mit Invertern. Hab ich zumindest durch die andere Antwort gelernt. Und da mein Gerät keine 10 kg wiegt wird da kein fetter Trafo drin stecken.
Was mich noch immer etwas stuzig macht ist der Lichtbogen, ich hatte damals gelernt dass hierfür ziemlich viel Spannung anliegen muss, damit Strom durch die Luft fließt. Kennt man ja von den Teslaspulen. Was ich aber nicht weiß ist, wie viel Spannung braucht es um den Lichtbogen aufrecht zu erhalten?
Angenommen der Strom fließt erst wenn der Draht das Werkstück berührt, der Widerstand geht gegen 0, der Kurzschlussstrom kann fließen. Draht und Werkstück verglühen, der Kontakt wird unterbrochen. Nun entsteht ein Lichtbogen, wodurch der Strom weiter fließen kann und 20V reichen um diesen aufrecht zu erhalten?! Muss ja so sein.
Riesen Aufsätze für nix und wieder nix... Wer hat Dir denn erzählt, daß ein Schweißtisch geerdet wird. Und was für eine Frage ob der Schweißtisch für das Werkstück ist oder der, auf dem das Gerät steht... Bissel Kopf benutzen! Das Schweißgerät steht NIE auf dem Schweißtisch! Masse (+) an den Tisch und - an den Brenner! Und Du brauchst auch keine 5 cm Gummisohlen, fette Klamotten... Alles Firlefanz. Es sei denn, als Strahlungsschutz!
An einer Autobatterie bekommt man kein "gezwiebelt"! Wer das sagt, verbreitet Mumpitz! Der Wiederstand des Körpers ist dazu viel zu hoch! Auch nicht mit einer Wunde...
Und ob Trafo oder Inverter spielt zunächst mal gar keine Rolle! es gibt einen Primärstromkreis (mit 1, 2 oder 3 Phasen, Null (muß nicht!) und dem PEN.
Der Sekundärkreis hat nur eine Phase und die Null BZW + und -! Gleichstrom durch Brückengleichrichter.
Mit der Lichtbogenzündung hast insoweit recht. Der zündet beim Kurzschluß und wird dann durch die Spannung und den Strom gehalten. Nur bei kontaktloser Zündung hast eine Zündstromquelle, die so ca 8KV- 12KV bei ein paar mA bringt. Aber die merkst!
Was wäre denn genau der Schweißtisch? Der Tisch auf dem ich schweiße, oder der Schweißwagen, auf dem sich das Gerät befindet?
Ich hatte in einem Forum gelesen dass jemand die Erdungskabel seines Tisches erneuern musste, weil jemand ohne Klemme geschweißt hätte - Solche Kabel hat mein Tisch aber nicht. Er steht einfach nur auf Steinen, darunter Sand.
Das Schweißgerät ist durch seinen Eurostecker aber ja selbst geerdet, nutz er also den Schutzleiter für die Erdung? Würde ja aber den FI auslösen. Zugegeben, mit Inverter kann ich wenig anfangen.
Stimmt, das Idiotendreieck hatte ich etwas verdrängt, wobei aber doch auch U = R*I gelten würde. Sagen wir es läuft doof und der Strom dringt durch eine Wunde ein und tritt durch eine aus, der Körperwiderstand liegt bei mind. 500 Ohm. Schweiße ich mit 110 Ampere ergäben sich 55 kV. Die kann aber der Inverter nicht liefern, also bleiben die 20 V der limitierende Faktor, der Widerstand konstant, wodurch sich 20/500 = 40 mA ergeben? Das klingt jetzt ehrlich gesagt nicht besonders gefährlich.
Das mit der Autobatterie hatte ich ehrlicherweise nie hinterfragt. Man kennt es ja aus den Filmen, die Autobatterie mit zwei Klemmen. Und da ich neulich bei einer Diskussion ob 12V gefährlich sein können das Argument "Autobatterie" an den Kopf geworfen bekommen habe, habe ich das gleich mal manifestiert. Hätte ich mich mal auf die ohmschen Gesetze besinnt, aber besser spät als nie.
Respekt habe ich vor dem Schweißen zwar immer noch, aber die "Angst" hat etwas abgenommen. Wobei Angst das falsche Wort ist, es schwang mehr ein mulmiges Gefühl mit, dass eine falsche Berührung, oder eine lose Klemme mich direkt ins Jenseits befördern könnte.
Danke jedenfalls für deine Antwort.