Warum Erdung und Schutzleiter?

5 Antworten

In dem Moment, wo der Kurzschluß entsteht (bis die Sicherung trennt) hättest Du an der Kurzschlusstelle bis zu 115V... Warum? Du hast 2 Widerstände in Reihe. Die Ader vom Trafo zur Fehlerstelle und von der Fehlerstelle zurück zum Trafo. Somit teilt sich die Spannung 50/50 auf... Wenn dann einer das Gehäuse anpackt, liegt das auf einmal kurz mit 115V gegen Erde (Potentialverschiebung der Erde nicht berücksichtigt).. Ist jetzt der PE vor Ort am Potentialausgleich angeschlossen, ist zwischen Erde und PE kein Potentialunterschied, da beides das gleiche Potential führt. Berührungsspannung ist dann nicht 115V sondern 0V bis die Sicherung auslöst...

Ja aber das Erdreich ist doch hochomig wie soll da Spannung Kurzgeschlossen werden?

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@Luketheman

Die Spannung wird nicht direkt über das Erdreich kurzgeschlossen.... Durch den erhöhten Widerstand des Erdreich, hebt sich das Potential des Erdreich auf das Potential der Fehlerstelle. Dadurch ist die Berührungsspannung nahezu 0V. Und das will man dadurch erreichen. Eine Spannung hast Du ja nur, wenn du zwei unterschiedliche Potentiale hast. Wenn Du durch eine niederohmige Verbindung (Ringerder/Tiefenerder) das Erdreich mit dem PE verbindest, hast DU nur den Potentialunterschied, der an der niederohmigen Verbindung abfällt. Das sind vlt noch ein paar mV bis vlt 2V... Errechnet aus I_F (Fehlerstrom über den Potentialausgleich zum Erdreich) und dem Widerstand der Potentialausgleichverbindung. Somit wird deine Fehlerstelle (und alle am PE angeschlossenen Geräte) berührungssicher...

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@RareDevil

Wenn man garnichts erdet kann doch der Stromkreis nicht geschlossen werden wenn ich eine Phase berühre, der Strom kann nicht durch mich über die Erde zum Trafo fließen also bekomme ich auch keinen Schlag?

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@Luketheman

Soviel in der Theorie... Wären da nicht wieder die Leitungskapazitäten, die ich Dir gestern ja schon in der PM nahe gebracht habe... ;) Auf kurzen Distanzen zum Trafo ist das richtig. Aber durch das Ortsnetz entstehen kapazitive Erdströme, sollest Du einen Leiter berühren (Wäre dann egal ob L oder N, da die Kapazität auf alle Leiter wirkt)... Da möchte ich nicht dran packen.

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@RareDevil

Ja aber bei einem Trenntrafo passiert das nicht und da gibt es auch Leitungen in der Erde

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@Luketheman

Ab einer gewissen Leitungslänge passiert das da auch, wenn Du z.B. die Leitungen einen halben km durch das Erdreich legst... Hatte ich Dir aber alles gestern schon erklärt....

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Das ist dadurch zu erklären, daß das Netz sonst kein definiertes Potential zur Erdung hätte. Es ist ja so, das in dem Stromnetz alle Verbraucher parallel geschaltet sind. Von einigen gelangen geringe Kriechströme von L in die Erdung und von anderen gelangen sie von N in die Erdung. Das Ergebnis wäre eine undefinierte Spannung von beiden Leitern gegen Erde. Deshalb ist N ja genullt.

Ausserdem würde bei einem "schwebenden" Netz ein Erdschluß die Sicherung nicht auslösen. Um Geräte abzusichern müssten in einem schwebenden Netz folgende Bedingungen herrschen: entweder nur ein einziges Gerät wird betrieben - oder - eine Isolationsüberwachung, die Erdströme erfasst und dann das abschalten auslöst.

Werden mehrere Geräte in einem schwebenden Netz betrieben und es kommt zu einem Erdschluß mehrerer Geräte können am Gehäuse der Geräte Potentialunterschiede bis zur höhe der Netzspannung auftreten.

Es kommt am Ende auch nicht darauf an, ob der eine Leiter 0 Volt Erdpotential hat und der andere z.B. 230V, sondern darauf, das die beiden Stromliefernden Leiter ein definierte Spannung gegen Erdung haben. Als Beispiel fällt mir da das Stromnetz in den USA ein. Die US-Haushalte werden mit 240 Volt beliefert, wobei der Mittenanschluß geerdet ist. Auch diese Konfiguration ermöglicht den Einsatz eines RCD.

Auch würde in einem schwebenden Netz oder bei unzulänglicher Erdung ein RCD nicht mehr auslösen.

Bei einem schwebenden Netz wären die Absicherungsmaßnahmen ungleich höher als bei den geerdeten Netzen. Sie haben nur in kleinen Bereichen (Labore o.ä.) ihre Berechtigung und dort sind sie auch sicherer. Eine Gerätestörung würde nämlich das ganze Netz erden. Ein ungeerdetes Netz macht nur in einem kleinen Bereich einen Sinn.

Woher ich das weiß:Berufserfahrung

Ja aber das Erdreich ist doch hochomig wie soll da Spannung Kurzgeschlossen werden?

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0V scheinen dich sehr zu beschäftigen^^.

Warum Erdung und Schutzleiter?

Das ist auch immer nicht so leicht, in einem Gf-Posting zu beantworten.

Mal mit der Zeitmaschine 80 Jahre zurückreisen, als es den Schutzleiter noch nicht gab.

Im Wohnzimmer steht eine Stehleuchte ohne PE (SK0).

Die Stehleuchte hat einen Isolationsfehler, so dass L1 am Leuchtenfuß anliegen. Das merkt keiner: Der Boden ist aus Holz und weit und breit kein andererer Verbraucher.

Jetzt will Hausfrauchen saugen und schließt ihren Staubsauger an (der ist auch SK0).

Auch dieser hat einen unbekannten Isolationsfehler. Allerdings gegen N.

Das Saugen geht solange gut, bis Hausfrauchen die Stehlampe anheben will, um daruner zu saugen: *zack!*. Einmal schön über's Herz....

Das ist natürlich kein Zustand.

Wie könnte man das Problem lösen?

So: Verhindern, dass auf diese Weise ein Potentialunterschied zwischen Gerätegehäusen auftreten kann.

Wie macht man das?

Potentialausgleich - Alle Gehäuse leitfähig untereinander verbinden.

Das ist schon sowas ähnliches wie ein PE.

Das funktioniert schon ganz gut. Die oben beschriebene Gefahr kann so nicht mehr eintreten.

Nun gibt es da aber ein Problem: Das Haus hat eine Zentralheizung und der Nachbar hat eine ebenfalls defekte Leuchte auf dem Heizkörper stehen: Heizrohre = L1 ... das dauert nicht lange, bis da was passiert.

Also: Zentralheizung - und alles, was irgendwie leitet - noch mit ran an den Potentialausgleich.

Nun sind noch Potentialunterschiede über den Erdboden zwischen den Häusern möglich. Fröhlich "schwimmende" Potentiale und unkontrollierte Ausgleichsströme über Erdrohre, Gartenzäune isw.. Wer in Busch pinkelt, erlebt vielleicht eine böse Überraschung.

Wenn man sich jetzt einigt, mit welchem Leiter der "PE"'s der Beiden Häuser jetzt verbunden wird, um ein definiertes Potential zu bekommen und das Problem endlich los zu werden, bietet sich der N am ehesten dafür an.

Da der Erdboden sowieso schon mehr oder weniger beteiligt ist, kann man es auch gleich richtig machen und auf jedem Grundstück Erder setzen und mit einem definierten Schutzleiter verbinden, damit ein "richtiger" Potentialausgleich mit definierter Schutzwirkung entsteht (und eben nicht mehr über den Gartenzaun etc).

Nun ist man das Problem endlich los... und übrig blieb ein geerdeter Schutzleiter (Entweder als separater PE oder gemeinsamer PEN) :).

Woher ich das weiß:Hobby – Ich beschäftige mich schon mehrere Jahre damit.

Ja aber das Erdreich ist doch hochomig wie soll da Spannung Kurzgeschlossen werden?

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@Luketheman

Eben drum...

Hochohmig = Spannungsabfall. Wenn ein Haus L1 in die Erde schießt, das andere N, und du läufst vom einen zum anderen, dann ist das ganze ein riesiger Poti, wo du der Schleifkontakt bist.

Um genau das zu verhindern: Potentialausgleich bzw. Schutzleiter, um es niederohmig zu machen.

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@Franky12345678

ja mir geht es darum : ich stelle eine Verbindung von Erde zum Schutzleiter her, am Schutzleiter liegen 10V an. Zieht jetzt die Erdung das potential auf 0V oder zieht der Schutzleiter die Erde auf 10V ? ich möchte wissen in welche Richtung der ausgleich stattfindet.

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@Luketheman

Kommt darauf an.

Wenn niemand nirgendwo erdet, dann hat die Erde keinen Bezug zum Netz. Also gibt es auch keine 10V.

Jetzt erdest du erstmalig im Haus A (PE an PA, Erder ran an PA....)

Die Erde hat nun dasselbe Potential, wie der Schutzleiter in Haus A.

Nun hast du im Haus B evtl. einen Potentialunterschied (nämlich den zwischen dem PE von Haus A und dem PE von Haus B).

Wie du sagtest: Erde ist hochohmig.

Jetzt kloppst du auch in Haus B einen Erder und machst nen PA wie in Haus A.

Nun ziehst du das Potential der Erde unterhalb des Erders auf das Potential des PE von Haus B.

Ein gewisser Spannungsabfall im Erdboden zwischen den Häusern verbleibt (wegen dem Leiterwiderstand des PE). Aber das ist vernachlässigbar.

Den hochohmigen Boden kannst du dir als ohmschen Widerstand vorstellen..

Und auf dieselbe Weise bindest du noch ein Haus C, ein Haus D... ein, bis die Stadt komplett ausgestattet ist.

Jeder hat zwischen "seinem" PE und dem Erdboden, der Badewanne etc. 0V (vielleicht ein paar wenige Volt bedingt durch Leiterwiderstände).

Apropo Badewanne: Auch die wird an den PA angeschlossen. Auch der Wasserhahn. Heizung etc.

Eine Heizung wird deswegen z.B. mehr oder weniger doppelt angeschlossen: Einmal der PE aus der Zuleitung in Form des Schutzleiters an elektrischen SK1-Betriebsmitteln. Und einmal der PA an die Rohre, die keine elektrischen Betriebsmittel sind.

Der PE kann nicht als PA missbraucht werden, weil der Querschnitt zu gering ist. Deswegen 2x.

Der PE stellt SK1 sicher.

Der PA vermeidet Potentialunerschiede.

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@Franky12345678

Das gilt übrigens nur für die Netzform TN-x.

Bei TT hast du nur die Erder, aber keinen PE/PEN in der Straßenleitung.

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Wenn man garnichts erdet kann doch der Stromkreis nicht geschlossen werden wenn ich eine Phase berühre, der Strom kann nicht durch mich über die Erde zum Trafo fließen also bekomme ich auch keinen Schlag?!

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@Luketheman

Solange der Nachbar keine "wilde" Erdung verursacht, nicht.

Aber wenn er "wild" erdet, dann wird das nicht bemerkt, aber ab jetzt könnte ein geschlossener Stromkreis zustande kommen.

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@Luketheman

Unkontrolliertes Erden irgendeines Leiters.

z.B. Nachbar knotet L1 an den Laternenpfahl und es hat gerade geregnet.

Erdboden hat nun L1-Potential.

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@Luketheman

Und wenn du dann mit einem angeschlosenen SK1-Verbraucher barfuß auf den Rasen läufst..... (Bedenke: Die Schukos liegen an deinem ungeerdeten PE, N-Potential)

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Eine elektrische Spannung misst man zwischen zwei mehr oder weniger differierenden Potentialen bzw. Punkten.

"... die Spannung ist kurzgeschlossen also Null."

Welche Spannung - zwischen welchen Potentialen - soll hier "also null" sein?

Die Spannung zwischen dem Schutzleiter und dem vor Berührungsspannung zu schützenden Körper beträgt dann null, wenn der Schutzleiter geerdet ist. Nur dann haben der zu schützende Körper und die Erde das gleiche Potential.

Und - die Frage habe ich heute bereits an anderer Stelle gestellt - wohin sollte denn der Schutzleiter geführt werden, wenn nicht zur Erde? Wie sollte im Falle einer Berührungsspannung gegen Erde (nur darum geht es!) ein Stromkreis geschlossen werden ohne Erdung?

Ja aber das Erdreich ist doch hochomig wie soll da Spannung Kurzgeschlossen werden?

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@Luketheman

Der Erdungswiderstand sinkt mit zunehmender Kontaktfläche zwischen Erdleiter und Erdboden. Der lässt sich also beliebig reduzieren!

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@dompfeifer

ja mir geht es darum : ich stelle eine Verbindung von Erde zum Schutzleiter her, am Schutzleiter liegen 10V an. Zieht jetzt die Erdung das potential auf 0V oder zieht der Schutzleiter die Erde auf 10V ? ich möchte wissen in welche Richtung der ausgleich stattfindet.

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@Luketheman

Der Ausgleich ist ungerichtet. Ich wiederhole:

Eine elektrische Spannung misst man zwischen zwei Potentialen!

Wenn nun zwischen einem

  • Gerätegehäuse einerseits und
  • der Erde andererseits

eine Spannung auftritt (Berührungsspannung) und Gerätegehäuse und Erde verbunden werden durch den Schutzleiter, dann wird das Potential ausgeglichen, es kann also bei bestehender Verbindung mit dem Schutzleiter zwischen Gerätegehäuse und Erde erst gar keine Spannung auftreten zwischen beiden Punkten wegen des bestehenden Potentialausgleichs.

Im praktischen Alltag verzichtet man bei Arbeiten am öffentlichen Versorgungsnetz (mit geerdetem Sternpunkt) bei der Spannungsangabe, soweit es sich um die Strangspannung von 230 V zwischen Außenleiter und Erde handelt, um die Angabe "auf dem Leiter sind x Volt gegen Erde". Man sagt da schlicht "auf dem Leiter sind x Volt" und denkt sich "die Erde" dazu, weil die hier immer als Gegenpol unterstellt werden darf.

Bei Deinen theoretischen Überlegungen darfst Du aber nicht ständig eine Seite der Potentialdifferenz einfach wegstreichen. So kommst Du ständig zu falschen Ergebnissen!

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Erster Fehler in der Annahme: die Sicherungen lösen durch die Schutzleiter Verdrahtung nicht sofort aus, bis zum Beispiiel 16A längere Zeit über die Erde abgeleitet wird dauert es schon und die Geräte stehen dann die ganze Zeit unter Spannung am Gehäuse. Auslösen tun nur die Fehlstzromschalter

Mit dem Schutzleiter bringst alle Geräte die 3 polig angeschlossen sind auf das gleiche Niveau aber das hilft dir nichts wenn du selbst auf auf dem Boden stehst der ein anderes Potential hat, im strengsten Fall im feuchten Gras mit eiem Gerät in der Hand das durch den Schutztleiter unter Spannung gesetzt wird.

Fehlströme sind die Ströme die nicht durch die Phase in eine Richtung und den Neutralleiter in die andere Richtung, oder von Phase zu Phase fließen, sondern durch Fehler ins Gehäuse fließen. Das muss nun der Schutzschalter, nicht die Leistungssicherung, bemerken. Un das geht nur wenn der Stromkreis durch die Erdung geschlossen wird

Ja aber die Erde ist doch hochomig also das Erdreich?

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@Luketheman

Die Erdung muss so niederohmig sein dass bei dem Auslösestrom von 0,03A auch die Spannung niedrig genug ist.

Deinen Einwand "Erde hochohmiger als Erdreich" den verstehe ich nicht. Was verstehst du unter Erde? Was unter Erdreich? Erde im Blumentopf?

Der Fehlstrom vom defekten Gerät geht über das Gehäuse über die gelbgrünen Erdungsdrähte über den Ring oder Staberder ins Erdreich und zum Trafo und nicht über den Neutralleiter. Der Stromunterschied von zB 0,03A zwioschen Phase und Neutralleiter bringt den Schutzschalter zum Auslösen.

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@kuku27

ja mir geht es darum : ich stelle eine Verbindung von Erde zum Schutzleiter her, am Schutzleiter liegen 10V an. Zieht jetzt die Erdung das potential auf 0V oder zieht der Schutzleiter die Erde auf 10V ? ich möchte wissen in welche Richtung der ausgleich stattfindet.

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@Luketheman

10V verglichen zu was?`Die Verbindung Erde zu Schutzleiter ist dort wo der Banderder von außen ins Haus kommt. Also wo unterwegs klemmst das Voltmeter an?

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@Luketheman

ok, da hast am Neutralleiter eine Verwerfung. Das ist in diesem Bereich, 10V, schon viel aber nicht gefährlich. Aber besser doch einen Fachmann kontrollieren lassen. Kann sein dass irgendwo etwas offen ist. Bei mir hatte ich mehr als 70V durch einen Installationsfehler im Neubau, da war die Erdung zwischen Keller und und dem Rest des Hauses nicht verbunden.

Lass deine Installation von einem Fachmann kontrollieren.

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@kuku27

ja aber zurück zu meiner Frage bitte : ich habe am Schutzleiter 10V gegen N verbinden diesen mit der Erde (Fundamenterder/Banderder etc.) damit sie das gleiche Potential haben. Habe ich nach dem ich den Schutzleiter geerdet habe immernoch 10V gegen N oder habe ich dann 0V gegen N weil der Schutzleiter das Potential (0) der Erde angenommen hat ?

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@Luketheman

N mit Erde verbinden darfst nur vor den Sicherungen und Fehlstromschalter.

Wenn du zwischen Schutzleiter und N 10V misst dann hast entweder eine starke Sternpunktverwerfung mit zu schwachen Drähten oder die Erdung ist sehr schlecht und hochohmig. Der Schutzleiter muss geerdet sein sonst ist es kein Schutzleiter.

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