Warum kann sich Erdpotential nicht anheben?
Alle leitenden Teile einer Anlage müssen ja bekanntlich geerdet sein um Mensch und Tier zu schützen. Das heißt der Strom fließt in die Erde ab und bei Berührung bekommt man keine gewischt da keine Berührungsspannung anliegt. Nun würde ich wirklich gerne wissen warum geerdete Teile nur den Strom übernehmen und nicht die Spannung , Bzw. warum sich das Erdpotential nicht auf das Potential eines Außenleiters der das Gehäuse berührt anhebt ?
9 Antworten
Wer sagt denn, das sich das Erdpotential nicht anhebt? Von der Fehlerstelle aus baut sich ein Spannungstrichter auf. Auf eine Entfernung von mehreren Metern wirst Du eine Spannung messen können. Aber da vor Ort ja alles elektrisch leitend Niederohmig verbunden ist, haben alle Teile das gleiche Potential und erst auf die Entfernung hast Du Spannungsunterschiede. Somit tritt vor Ort keine Berührungsspannung auf.
Die Erde hat keine 0 Ohm. Die Erde hat je nach Erdreich einen spezifischen Erdwiderstand. Du hast aber vor Ort den Potentialausgleich.(Stahlbanderdung/Tiefenerder verbunden mit Schutzleiter und Neutralleiter)
Du kannst das mit dem Ohmschen Gesetz berechnen, wenn Du alle Daten hast.
Widerstand der Zuleitung vom Trafo bis zur Fehlerstelle und auch den Widerstand zum Trafo zurück.
Beispiel mit fiktiven Werten zur Verdeutlichung:
Zwischen Trafo und Fehlerstelle fallen vlt durch den Leitungswiderstand 40V ab. Zwischen Kurzschlussstelle und Potentialausgleich 10V. Über Erde zurück dann vom Potentialausgleich zum Trafo noch mal 60V. Der Rest über die Trafowicklung (Die hat ja auch einen Widerstand). Somit hebt sich das Erdpotential und alles, was mit der Erde verbunden ist auf 60V (gegenüber dem Erdungspunkt am Trafo). Aber vor Ort ist alles Niederohmig verbunden. Der Rest des Hauses liegt auf dem Potential des Erders. Also hast Du im ganzen Haus zwar 60V gegen den weitentfernten Trafo, aber im Haus sind es nahezu 0V untereinander... Nur der Punkt, wo der Kurzschluß ist, hat gegen Erdung noch 10V. Und das ist ungefährlich.
Hoffe, das war einigermaßen verständlich.. :)
Der Innenwiderstand der Spannungsquelle, also des nächsten Trafohäuschens, ist nicht Null, sondern ein paar Milliohm.
Wenn man einen Kurzschluß mit der Erdung macht, bricht die 230V deshalb zusammen, es fliesst dabei ein sehr hoher Strom.
Welches Potential die Erde verglichen zum Weltall hat das kann sich ändern, aber für alle die auf der Erde leben fällt das nicht auf. Es ist ein Ball mit vieeeeeln km³ Masse auf der du dich bewegst und alles was du darauf berührst hat in etwa das gleiche Potential. Durch den Erdwiderstand gibt es natürlich geringste Unterschiede zwischen Paris und Brüssel. Wenn eine Hochspannungsleitung reißt dann hast auch einen Spannungstrichter der durch den Erdwiderstand entsteht. Aber im allgemeinen geht es uns wie dem Spatz auf der Hochspannungsleitung. Dem ist es völlig egal ob sich die Spannung ändert, ob ein oder ausgeschalten wird.
Das musst du aus relativer Sicht sehen:
Du stehst barfuß auf dem geerdeten Potentialausgleich und hast - logischerweise - 0V gegen Erde.
"xxxV gegen blabla" - Das ist immer ein relativer Messwert, denn Spannung ist immer ein Unterschied zwischen zwei Potentialen. Darum hat ein Spannungsprüfer auch 2 Griffe. Dazu zählt auch der vermeintlich einpolige Spannungsprüfer, bei der dein eigenes Potential der zweite "Griff" ist.
Jetzt misst du Phase gegen Erde: 230V gegen Erde - Wieder ein relativer Messwert.
Genauso könntest du jetzt auch zwischen zwei Phasen im Drehstromnetz messen: Phase gegen Phase = 400V.
Dass die Erde dabei 0V hat, liegt daran, dass man sie gerne als Bezugspotential für Spannungsmessungen hernimmt und dass man sie gerne als Nullpunkt festlegt.
Deshalb nennt man es auch "Erdpotential"
Ich gehe nochmal (den Drehstrom lasse ich mal weg, ich tu so, als wäre Netzspannung nur Wechselspannung):
Aus dem Stromerzeuger kommen zwei Phasen, zwischen denen 230V Wechselspannung anliegen.
Jetzt erdet man eine von diesen - Welche, das ist völlig egal.
Diese Phase ist nun der "Neutralleiter" - Er hat gegen Erde ein Potential von 0V, weil er ist ja mit dieser verbunden.
Wie bereits erwähnt, kann man nun an der ungeerdeten Phase eine Spannung von 230V gegen Erde messen.
Verursachst du an dieser Spannungsquelle jetzt einen Kurzschluss, indem du auch die zweite Phase an demselben Erder erdest. dann fließt der volle Strom und die Spannung bricht gänzlich ein (0V). Das ist das, was letztlich passieren würde, wenn in der Steckdose L und PE kurzgeschlossen werden.
Warum sollte jetzt die Erde eine höhere Spannung haben? Der Strom fließt doch vom Stromerzeuger über die Kurzschlussstrecke und wieder zurück.
Alles graue Theorie. Die Erde hat, wie jeder andere Leiter auch, einen gewissen Widerstand.
In der Tat hebt sich die Spannung dadurch ein wenig an. Aber das passiert überall im Umfeld so gleichermaßen wie möglich. Das wird durch den Potentialausgleich zusätzlich unterstützt, weswegen er so heißt, damit nicht zwischen zwei Wasserrohren 5V anliegen.
Das passiert übrigens auch besonders stark, wenn ein Blitz einschlägt.
Dennoch bleibt die Erde Bezugspotential und somit immer mehr oder weniger "0V". Nur aus dessen Sicht ist die Spannung zur Phase geringer.
Und absolute Spannungswerte könnte man gar nicht messen, da es nunmal immer zwei unterschiedliche Potentiale braucht, damit Strom fließt.
Ja aber ich möchte den Grund wissen warum ein geerdetes Teil nicht die 230 volt übernimmt wenn es mit einer Phase in Verbindung kommt ?!
Weil es das Bezugspotential ist, welches als der Nullpunkt angesehen wird bzw. gegen den du misst.
warum ist das immer der Nullpunkt wenn ich an ihm 230 Volt anlege ist er nicht mehr Null
Die 230V an Erde anlegen = Kurzschluss.
Wie viel Spannung hast du denn noch, wenn Kurzschluss besteht? ;-)
Bastel dir doch mal ein kleines Modell mit Hilfe einer 9V-Batterie, einem Blumentopf mit nasser Erde und einem Kupferdraht-"Erder" darin. Letzteren legst du auf Minus. Der Pluspol ist deine Phase. Nun kannste ja versuchen, die Erde im Blumentopf auf 9V zu bringen. Aber dabei nur Messungen durchführen, die auch im "echten Leben" realistisch sind. Also du darfst nur am sichtbaren Teil des "Erders", der Erde selbst und am abisolierten Ende der "Phase" messen. Keinesfalls an der Batterie messen, da du im echten Leben auch keinen Zugriff darauf hättest, wenn du mit einem Duspol im Keller eines Hauses stehst.
Junge. Warum sollte ein geerdetes Teil 230 Volt annehmen. Durch den Kurzschluss bricht doch die Spannung ein. Der Nullpunkt ist eben nur Null. Das ist doch der Sinn der Sache. Du brauchst doch den Potentialunterschied zwischen Außenleiter und Erde
Habe ich doch gar behauptet. Ich habe versucht, genau das Gegenteil zu verdeutlichen und auch geschrieben, dass die Spannung (bis auf wenige Volt durch den Widerstand der Leitungen) einbricht.
Leitungswiderstand und Innenwiderstand der Spannungsquelle ;-)
Weil an sehr vielen Stellen der jeweilige Neutralleiter mit einem Erder verbunden ist, und durch die Erd-Feuchtigkeit, gelöste Salze und die größe Fläche des Erders eben die Erde nur einen klrinen Widerstand aufweist. Bei der Schaltungsart klassische Nullung, wie sie noch in vielen Anlagen der ehemaligen DDR zu finden ist, bei der der Erdleiter gleichzeitig als Rückleiter verwendet wird, kann ein Kabelbruch hier dazu führen, dass der Schutzleiter Spannung führt, oder bei langen Zuleitungen der Erdleiter nicht völlig bei Null liegt.
Bei jedem Hausanschluss, sowie jeder Trafostation ist ja ein Erder installiert und mit dem Neutralleiter verbunden.
Also kann ich einfach das Ohmsche Gesetzt anwenden z.B IF=20A und 0 Ohm der Schutzleiter also 20A * 0 Ohm = 0 Volt ?