Strom im Haushalt

Strom im Haushalt Sicherheitsaspekte
In der Schweiz ereignen sich im Durchschnitt pro Jahr 1'000'000
Unfälle. Von allen Unfällen sind 750 Elektrounfälle. Vergleicht
man die Unfälle mit Todesfolge, stellt man fest, dass Elektrounfälle 10x häufiger tödlich
verlaufen !
1. Wie kommt der Strom ins Haus - die Steckdose
Was bedeuten diese drei Anschlüsse ?
N: Neutralleiter (alt: Nullleiter), ist geerdet hinter Steckdose und
beim Elektrizitätswerk
L: Polleiter (alt: Phase), führt Spannung gegenüber Erde
PE: Schutzleiter (protection earth), kommt zum Zuge im Falle
eines Isolationsdefektes in einem Gerät
1.1. Hinter der Steckdose
Vom Ortstransformator, der die
Spannung
auf
die
230 V
runtertransformiert, kommt der
Strom in den Haushalt.
Der Neutralleiter N ist geerdet
(Er ist mit der Erde verbunden.).
Die Spannung im Polleiter L
wird also gegenüber der Erde
gemessen.
2. Schutz der Leitung - Sicherungen
Sicherungen schützen die elektrischen Leitungen vor Überlast und Kurzschlüssen:
Sicherung
Die Sicherung ist in Serie zu allen übrigen Ver-
R
...
brauchern im Haushalt geschaltet, d.h. dass die
gesamte Stromstärke die Sicherung durchläuft.
Von Überlastung spricht man, wenn während län-
gerer Zeit mehr als der auf der Sicherung angegebene Nennstrom fliesst.
Als Kurzschluss bezeichnet man eine direkte leitende Verbindung zwischen dem Polleiter und dem Neutralleiter. Der Strom hat einen "direkten Weg" mit verschwindend
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kleinem Widerstand; er muss den Widerstand des Verbrauchers nicht passieren. Dadurch
steigt die Stromstärke schlagartig unzulässig an.
2.1. Schmelzsicherungen (veraltet)
Schmelzsicherungen brennen bei
Kurzschluss oder Überlastung
durch. Sie müssen dann ausgewechselt werden.
2.2. Leitungsschutzschalter
Immer häufiger werden in Hausinstallationen anstelle von Schmelzsicherungen Leitungsschutzschalter eingesetzt. Sie haben gegenüber Schmelzsicherungen folgende Vorteile:
- Nach einer Auslösung sind sie sofort wieder einsatzbereit (wiederverwendbar).
- Es können keine falschen Ersatzsicherungen eingesetzt werden.
- Bei Reparaturen können sie zur Unterbrechung der Stromzufuhr verwendet werden.
Der Leitungsschutzschalter besitzt zwei Auslösesysteme...
Bei Überlastung (thermisch,
durch Bimetall):
Bei Kurzschluss (elektromagnetisch, durch Elektromagnet):
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3. Schutz der Personen
Die Sicherung schützt die Leitungen, keinesfalls aber den Menschen !!
Gefährlich wird es für den Menschen, wenn er Teil des Stromkreises wird,
er wird dann zum Verbraucher mit einem Widerstand !
Bsp:
1) Viehhüterdraht berühren
Stromkreis über Person und Erde (Erdleitung) geschlossen.
2) Polleiter in Steckdose berühren
ralleiter geschlossen.
Stromkreis über Person, Erde (Erdleitung) und Neut-
Lebensgefährlich sind für den menschlichen Körper Ströme ab etwa 50 mA (Herzkammerflimmern). Der menschliche Körper hat einen Widerstand (von Hand zu Hand oder von
Hand zu Fuss) von ca. 1 kΩ. Daraus ergibt sich, dass Spannungen ab 50 V (aus
U = R⋅I) lebensgefährlich sind !
3.1. Isolationsfehler an einem Gerät - Fehlerstrom
Ein Isolationsfehler an einem Haushaltgerät ist ein oft auftretender Gefahrenbereich. Die
Polleiter-Anschlussleitung bekommt durch einen Defekt (Isolation am Kabel durchgescheuert, Abnutzung,...) irgendwie Kontakt mit dem Gehäuse des Gerätes. Diese Gefahr ist "hinterlistig": Dem Gerät sieht man von aussen nicht an, dass es "defekt" ist, es
funktioniert noch einwandfrei, aber das Gehäuse steht unter Spannung !
Wenn ein Mensch das Gerät berührt,
fliesst ein Strom durch seinen Körper zur
Erde. Diesen Strom, der in vielen Fällen
viel kleiner als der Betriebsstrom des Gerätes ist, nennt man Fehlerstrom.
Fragen:
1) Warum entsteht kein Kurzschluss ?
2) Wieso funktioniert das Gerät (Bsp: Bügeleisen) noch ?
3) Zeichne den Weg des Fehlerstromes ein.
4) Warum spricht die vorgeschaltete Sicherung nicht an (auch nicht beim Berühren) ?
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3.2. Der Schutzleiter
Ausweg aus diesem Dilemma bietet (teilweise) der Schutzleiter. Das Gehäuse des Gerätes wird dabei mit einem dritten Kabel (gelb/grün) mit der Schutzleiteranschlussbuchse der
Steckdose verbunden; man verwendet also ein 3-poliges Anschlusskabel.
Der Schutzleiter (grün/gelb) ist "hinter" der
Steckdose mit dem Neutralleiter (blau) und
der Erde verbunden.
Aufgaben:
1) Zeichne den Stromweg vor und während des Defektes ?
2) Was passiert zusätzlich wenn der Defekt auftritt ?
3) Welche Geräte haben 2-/ 3-polige Anschlüsse ?
Gefährlich ist ein Defekt (Isolationsfehler) im Gerät also nur dann, wenn am
Gehäuse Metallteile vorhanden sind, welche den Fehlerstrom zum menschlichen Körper ableiten könnten (Kunststoffgehäuse leitet ja nicht).
Geräte mit zweipoligem Anschluss sind (in der Regel) sogenannte sonderisolierte Geräte.
Innerhalb des Gehäuses ist eine zusätzliche Isolationsschicht angebracht, so dass keine
Spannung aufs Gehäuse gelangt.
Sonderisolierte Geräte werden mit einem doppelten Quadrat
gekennzeichnet.
Gefahr mit sonderisolierten defekten Geräten beim Arbeiten in feuchter Umgebung !
Der Schutzleiter erfüllt schon eine recht gute Schutzfunktion, allerdings unterbricht er den
Stromkreis erst, wenn der Fehlerstrom den Nennwert der vorgeschalteten Sicherung erreicht hat: Die Ströme sind für den Menschen zu gross und die Abschaltzeiten zu lang.
Die beste Schutzwirkung bietet der sogenannte...
3.3. Fehlerstromschutzschalter (FI - Schutzschalter)
Der FI - Schutzschalter ist im Alltag die wirksamste Schutzmassnahme für die Gefahren
des elektrischen Stromes. Er schützt Personen und Tiere, aber auch vor Bränden. Seine
Schutzwirkung ist viel grösser als diejenige des Schutzleiters: Er schaltet bereits bei wenigen mA Fehlerströmen nach kurzer Zeit den Stromkreis aus.
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Grundprinzip:
Der FI - Schutzschalter stellt Fehlerströme fest, er misst die Differenz zwischen dem zufliessenden und abfliessenden elektrischen Strom; sobald ein bestimmter Fehlerstrom
überschritten ist, unterbricht er den Stromkreis.
Die allenfalls auftretenden Fehlerströme sollten bezüglich Grösse und Dauer für den Menschen ungefährlich sein, aber: Siehe untenstehende Aufgabe !
3.3.1. Aufbau und Funktionsweise eines FI - Schutzschalters
Aufgaben:
1) Wieso spricht der FI - Schutzschalter bei Überlastung (Brandgefährdung) nicht an ?
2) Überlege Dir eine zweite lebensgefährliche Situation mit einer Steckdose, bei welcher
der FI - Schalter nicht anspricht.
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3.4. Situationsbeispiele
Die folgenden Bilder stellen Situationen dar, wie sie im Alltag anzutreffen sind. Sie repräsentieren nicht nur schlimme Fälle, sondern weisen bloss auch auf Gefahren hin.
Aufgabe: Stelle zu dieser Bilderserie folgende Überlegungen an...
- Welche Situationen sind un-/gefährlich, können gefährlich werden, warum ?
- Was wäre eine mögliche Schutzmassnahme ? Würde ein FI - Schalter Schutz bieten ?...
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