Kapitel 8
Schutz gegen elektrischen Schlag
Schutz gegen elektrischen Schlag
Welche Normen sind für Leitungen zu Betriebsmittel der Schutzklasse II zu berücksichtigen?
Stecker mit Leitungen untrennbar verbunden. Das andere Ende dieser Leitung ist direkt mit dem Betriebsmittel verbunden oder es sind Apparate- oder Kuplungssteckdosen zu verwenden, die fest mit der Leitung verbunden sind.
Bei Handgeräten kann es vorkommen, dass durch häufiges Bewegen ein Leiter direkt vor dem Netzstecker unterbricht. Wie wird diese Leitung normgerecht repariert?
Stecker Typ 12 montieren. Der Schutzkontakt bleibt dabei unbenutzt, darf aber nicht entfernt werden.
Erklärung
Schutztrennung
die Schutztrennung ist die galvanische Trennung eines Stromkreises vom geerdeten Netz.
Bei einem Körperschluss kann kein Fehlerstrom über die Erde fliessen.
Wie hoch darf die Spannung in einem Stromkreis mit Schutzerdung maximal sein?
500V
Welche Stromquellen können zur Erzeugung einer Schutztrennung verwendet werden?
- Sicherheitstransformatoren
- Trennumformer wie z.B. Motorengenerator (Elektromototren oder Benzin-bzw. Dieselmotor mit Generator
Was ist beim Trenntransformator zu beachten?
Es darf grundsätzlich nur ein Verbraucher angeschlossen werden.
Werden mehrere Geräte angeschlossen, muss zwischen den einzelnen Geräten ein erdfreier örtlicher Potentialausgleich hergetsellt werden. Dazu werden die Geräte über einen ungeerdeten Potentialausgleichsleiter miteinander verbunden
Anwedung der Schutztrennung
anstelle eines FI-Schalters für einzelne Verbraucher auf Baustellen, im Bereich von Schwimmbädern, in medizinisch genutzten Räumen.
Erklärung
Schutz durch Kleinspannung SELV oder PELV
ELV-> extra low voltage
Betriebsmittel die mit SELV oder PELV betrieben werden entsprechen der Schutzklasse III.
Stromquellen für SELV- und PELV-Stromkreise müssen folgende Bedingugen erfüllen:
- U<od.= 50VAC od. U< od.= 120VDC
- sichere Trennung von allen anderen Stromkreisen
Was bedeutet die sichere Trennung bei SELV PELV von anderen Sromkreisen?
Primärstromkreise von Netz-Transformatoren vom Sekuundärstromkreis durch eine doppelte oder verstärkte isolierung getrennt werden müssen.
Geeignete Stromquellen für SELV und PELV
- Sicherheitstransformator
- Trennumformer
- Batterien und Akkumulatoren
- bsetimmte elktronische Speisegeräte
Anordnung an SELV- und PELV-Stromkreise
- ELV-Systeme dürfen nicht mit den Steckvorrichtungen von anderen Stromkreisen kompatibel sein.
- Steckvorrichtungen von SELV-Stromkreisen dürfen keinen Schutzleiterkontakt aufweisen.
- In SELV-Stromkreisen mit U <od. = 25V kann auf den Basisschutz verzichtet werden.(z.B. bei SEil-Systemen in einer Niedervolt-Halogenbeleuchtung.)
Sicherheitsklenspannung SELV
Körper von SELV-Stromkreisen dürfen nicht mit Erde oder mit Schutzleitern oder mit Körpern eines anderen Stromkreises verbunden werden.
z.B. Niedervolt-Halogenbeleuchtung, spielzeugtransformator, Handy-Ladegerät,AKKU-Schrauber, Sonnerietrafo
Schutzkleinspannung PELV
PELV-Stromkreise und Körper von Betriebsmitteln dürfen geerdet werden. Dadurch können gefährliche Situationen, welche durch Isolationsdefekte entstehen können, vermieden werden.Körper von bestimmten Geräten werden Abgeschirmt vor Störeinflüssen ebenfalls mit dem Schutzleiter verbunden.
z.B. Maschinensteuerung, Audiogeräte, Audioverstärker, Kommunikations- und Informationstechnk
Funkrionskleinspannung FELV
FELV ist keine Schutzmassnahme, daher ist es auch keine sichere Trennung der Stromkreise notwendig. Sie wird angewendet, wenn aus Funktionsgründen eine kleine Spannng erforderlich ist.
z.B. Betrieb einer 24V-Halogenlampe in einem Hellraumprojektor
Was sagt dieses Bild aus
Da der Stromkreis nicht geerdet ist, kann kein gefährlicher Körperstrom fliessen.
Hat der Kochhetd ein Isolationsdefekt, so nimmt das Gehäuse das gleiche Potenzial wie der Aussleiter L2 an.
Was sagt dieses Bild aus
Tritt irgendwo im Netz in einem Apparat, der mit der Erde in Verbindung steht, ein Isolationsdefekt in Aussenleiter L3 auf, erhält der Erdboden das Potential von Aussenleiter L3.
Die Person ist einer Fehlerspannung von 400V ausgesetzt. Ungeerdete Netze bieten einen guten Schutz, wenn nur ein Verbraucher angeschlossen ist (Schutztrennung).
Was sagt dieses Bild aus
Das der Trafo-Sternpunkt geerdet ist, erhält das Erdreich das Potential des Neutralleiter. Gegen Erde kann höchstens eine Spannung von 230V auftreten.
Tritt im Wasserwärmer ein Defekt auf, fliesst ein grosser Strom entgegen Erde. Der Überstromunterbrecher trennt den fehlerhaften Stromkreis ab.
Welche Vorteile weisst ein geerdetes Netz aus?
- Spannung gegen Erde max. 230V
- Erd- und Körperschlüsse werden erkannt und automtisch abgestellt
Erklärung:
Spannungstrichter und Schrittspannung
fliesst Strom über einen Erder ind Erdreich, so fliesst er räumlich nach allen Seiten vom Erder weg. Um den Erder entsteht dan ein Spannungstrichter.
Der spezifische Widerstand des Erdreichs ist sehr gross, der Erder weisst einen enormen Literquerschnnitt auf. Somit hat das Erdreicht einen Widerstnd von praktisch null Ohm. Der Widerstand ist nur an diesen stellen gross, an welchen der Strom ins Erdreich eintritt und austritt, da der Qerschnitt auf die erdoberfläche beschränkt ist.
Welche Grenzwerte gibt es?
Wie hoch sind diese?
Berührungsspannung -> Menschen: <50VAC oder 120VDC
Nutztiere-> <25VAC oder 60VDC
Berührungsstrom: I<0.5mA
Welche Bedingungen müssen eingehaltn werde, damit der Personenschutz erfüllt ist?
- UB <od= 50V
- U<50 V, spannungsführende Teile müssen vor zufälliger Berührung geschutzt werden. Dabei muss IB<oder=0.5mA UB< oder = 50 V. Sonst Abschaltung in 0.4s bei Endstromkreis mit IN< oder = 32 A, Endstroomkreis mit Steckdose IN63 A resp. in 5s ohne Steckdose IN>32 A
Schutzmassnahmen gegen elektrischen Schlag
Basisschutz
- Isolieren aktiver Teile
- Abdeckungen/Umhüllungen
- Hindernisse/Anordnung ausserhalb Handbereich
Schutzmassnahmen gegen elektrischen Schlag
Fehlerschutz
- Schutz durch automatische Abschaltung (Schutzklasse 1)
- Schutz-Potentialausgleich
- Schutzisolierungm(Schutzklasse 2)
- Schutztrennung
- Schutz durch Kleinspannung SELV und PELV (Schutzklasse 3)
Schutzmassnahmen gegen elektrischen Schlag
Zusatzschutz
- Fehlerstrom-Schutzschaltung (RCD)
- zusätzlicher Schutz-Potentialausgleich
Erklärung Basisschutz
Mit dem Basisschutz wirdsichergestellt,dass alle aktiven Teile im ungestörten Betrieb nicht zufällig berührt werden können.
Basisschutz
Schutz durch Isolieren aktiver Teile
Die Isolierung kannn nur durch Zerstörung entfernt werden
z.B. Kabel, Aderleitungen
Basisschutz
Schutz durch Abdeckung und Umhüllung
Sie müssen so angeordnet sein, dass mit dem Prüffingen keine aktiven Teile berührt werden können.
Schutzart:IP"^2X, IP1XB
z.B. Schalterabdeckungen, Gehäuse von Handgeräten usw.
Muss die Abdeckung entfernt werden, Umhüllung wntfernt etc werden darf dies nur mit Hilfe eines Schlüssels oder Werkzeuges oder nach Abschalten der Spannung an allen aktiven Teilen
Sind grössere Öffnungen erforderlich , müssen vorkehrungen getroffen werden, die verhinden das Personen oder Nutztiere ubeabsichtigt mit den aktiven Teilen in Berührung kommen.
z.B. Öffnungen die beim Welchseln von Lampen und Sicherungen (Diazed) entstehen.
Leicht zugängliche horizontale DEckfläche von Abdeckungen oder Umhüllungen:
Schutzarten:IP4X oder IPXXD
Grund:Werden Kleinteile fallen gelassen, könnten diese bei grösseren Öffnungen in das Gerät eindringen -> Gefahr!!
Schutz durch Hindernisse
Durch Hindernisse wie z.B. Geländer ider Schutzgitter usw. sll die zufällige Annäherung an aktive Teile verhinert werden.
Schutz durch Anordnung ausserhalb des Handbereichs
Durch einen genügend grosse Abstand soll das zufällihe berühren von aktiven Teilen verhindert werden.
z.B. Frei. oder Fahreitungen
Warn- und Verbotszeichen
Wo müssen Warnzeichen angebracht werden?
Warnzeichen müssen in der Nähe von blanken, spannngsführenden Teilen angebracht werden
Bei Schlössern von Gehäusen, die blanke, spannungsführende Teil enthalten.
z.B. Schaltgerätekombinationen -> keine Bedienung durch Laie
Warn- und Verbotszeichen
Wo müssen Verbotszeichen angebracht werden?
Verbotszeichen müssen überall angebracht werden, wo Gefahren für Laien bestehen.
z.B. an Türen von elektrischen Betriebsräumen, Lift Maschinenräumen
Erklärung
Fehlerdchutz (Schutz gegen indirektes Berühren)
Es wird sichergrstellt das im Fehlerfall keine gefährlichen Berührungsströme fliessen können oder das die Installatioon bei Kurzschlüssen in genügend schneller Zeit abgeschalte wird. (automatische Abschaltung -> wird häufig zum Schutz bei der Stromversorgung angewendet.)
Schutz durch automatische Abschaltung
Um den den Schutz der automatischen Abschaltung zu gewährleisten, müssen die Gehäse am Betiebsmittel der Schutzklasse 1 an den Schutzleiter angeschlossen werden.
Durch diese Verbindung kann ein grösserer Strom fliessen
Vorteile wenn ein Betriebsmittel an den Schutzleiter angeschlossen ist.
- Die Vorgeschaltete Schutzeinrichtung löst schneller aus.
- Die Berührungsspannung wird kleiner.
Welche Körper müsssen nicht geschütz werden?
Körpper die auf Grund kleiner Abmessung (ca. 50mm x 50mm) nur schwer mit einem Schutzleiter vebnden werden können.
z.B. Typenschild, Kabelverschraubung, Kabelbefestigung usw.
Müssen Metallrohre auch mit dem Schutzleiter verbunden werden?
Nur wenn im Rohr Aderleitungen mit einfacher Isolation verlegt sind.
Schutzeinrichtungen
Welche Schutzeinrichtungen können für den Schutz durch automatische Abschaltung eingesetzt werden?
- Schmelzsicherung (NHS)
- Leitungsschalter
- Leitungsschutzschalter (LS)
- (Fehler-Stromschutzschalter RCD -> kein Überlastschutz, kein Kurtschlussschutz)
Maximal zulässige Abschaltzeit bei U0=230V
Endstromkreis </= 32 A: 0.4s
Endstromkreis mit Steckdose </= 63 A: 0.4s
Endstromkreis ohne Steckdose > 32 A: 5s
Verteilstromkreis: 5s
Erklärung
System TN
Die Erdung der elektroischen Anlagen ist von der zuverlässigen und wirksamen Verbindung des PEN-Leiters oder Schutzleiters (PE) mit Erde abhängig.
Schutzleiter oder PEN-Leiter sind an der Übergangsstelle zwischen der Anschlussleitung und der Installation zu erden.
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Lernkarten
Wo wird ein zusätzlicher Schutz-Potentialausgleich erfordert?
Wenn die Bedingungen für das automatische Abschalten (0.4s od. 5s) nicht eingehalten werden können.
z.B. bei Stans-,Liege- und Metallbereiche in Ställen, Operationsräumen, Schwimmbädern in ex-Bereichen usw.
Was bewirkt die Schutzisolierung?
Der Fehlerschutz wird durch eine zweite (doppelte) Isolierung oder durch eine verstärkte Isolierung sichergestellt, die den Bedingungen der Schutzisolierung entsprechen.
Darf man den Schutzleiter an ein sonderisoliertes Betriebsmittel anschliessen?
Nein, weil bei einem Fehlerfall des Schutzleiters das Gehäuse unter Spannung geraten könnte.
Welche Varianten gibt es für die Schutzisolierung?
- Doppelte Isolierung ( Basisisolierung mit einer zusätzlichen Isolierung)
- Verstärkte Isolierung
Welche Stecker sind an Leitungen zu Betriebsmittel der Schutzklasse II angeschlossen?
Typ 11 IN=10A, Typ 26
Welche Normen sind für Leitungen zu Betriebsmittel der Schutzklasse II zu berücksichtigen?
Stecker mit Leitungen untrennbar verbunden. Das andere Ende dieser Leitung ist direkt mit dem Betriebsmittel verbunden oder es sind Apparate- oder Kuplungssteckdosen zu verwenden, die fest mit der Leitung verbunden sind.
Bei Handgeräten kann es vorkommen, dass durch häufiges Bewegen ein Leiter direkt vor dem Netzstecker unterbricht. Wie wird diese Leitung normgerecht repariert?
Stecker Typ 12 montieren. Der Schutzkontakt bleibt dabei unbenutzt, darf aber nicht entfernt werden.
Erklärung
Schutztrennung
die Schutztrennung ist die galvanische Trennung eines Stromkreises vom geerdeten Netz.
Bei einem Körperschluss kann kein Fehlerstrom über die Erde fliessen.
Wie hoch darf die Spannung in einem Stromkreis mit Schutzerdung maximal sein?
500V
Welche Stromquellen können zur Erzeugung einer Schutztrennung verwendet werden?
- Sicherheitstransformatoren
- Trennumformer wie z.B. Motorengenerator (Elektromototren oder Benzin-bzw. Dieselmotor mit Generator
Was ist beim Trenntransformator zu beachten?
Es darf grundsätzlich nur ein Verbraucher angeschlossen werden.
Werden mehrere Geräte angeschlossen, muss zwischen den einzelnen Geräten ein erdfreier örtlicher Potentialausgleich hergetsellt werden. Dazu werden die Geräte über einen ungeerdeten Potentialausgleichsleiter miteinander verbunden
Anwedung der Schutztrennung
anstelle eines FI-Schalters für einzelne Verbraucher auf Baustellen, im Bereich von Schwimmbädern, in medizinisch genutzten Räumen.
Erklärung
Schutz durch Kleinspannung SELV oder PELV
ELV-> extra low voltage
Betriebsmittel die mit SELV oder PELV betrieben werden entsprechen der Schutzklasse III.
Stromquellen für SELV- und PELV-Stromkreise müssen folgende Bedingugen erfüllen:
- U<od.= 50VAC od. U< od.= 120VDC
- sichere Trennung von allen anderen Stromkreisen
Was bedeutet die sichere Trennung bei SELV PELV von anderen Sromkreisen?
Primärstromkreise von Netz-Transformatoren vom Sekuundärstromkreis durch eine doppelte oder verstärkte isolierung getrennt werden müssen.
Geeignete Stromquellen für SELV und PELV
- Sicherheitstransformator
- Trennumformer
- Batterien und Akkumulatoren
- bsetimmte elktronische Speisegeräte
Anordnung an SELV- und PELV-Stromkreise
- ELV-Systeme dürfen nicht mit den Steckvorrichtungen von anderen Stromkreisen kompatibel sein.
- Steckvorrichtungen von SELV-Stromkreisen dürfen keinen Schutzleiterkontakt aufweisen.
- In SELV-Stromkreisen mit U <od. = 25V kann auf den Basisschutz verzichtet werden.(z.B. bei SEil-Systemen in einer Niedervolt-Halogenbeleuchtung.)
Sicherheitsklenspannung SELV
Körper von SELV-Stromkreisen dürfen nicht mit Erde oder mit Schutzleitern oder mit Körpern eines anderen Stromkreises verbunden werden.
z.B. Niedervolt-Halogenbeleuchtung, spielzeugtransformator, Handy-Ladegerät,AKKU-Schrauber, Sonnerietrafo
Schutzkleinspannung PELV
PELV-Stromkreise und Körper von Betriebsmitteln dürfen geerdet werden. Dadurch können gefährliche Situationen, welche durch Isolationsdefekte entstehen können, vermieden werden.Körper von bestimmten Geräten werden Abgeschirmt vor Störeinflüssen ebenfalls mit dem Schutzleiter verbunden.
z.B. Maschinensteuerung, Audiogeräte, Audioverstärker, Kommunikations- und Informationstechnk
Funkrionskleinspannung FELV
FELV ist keine Schutzmassnahme, daher ist es auch keine sichere Trennung der Stromkreise notwendig. Sie wird angewendet, wenn aus Funktionsgründen eine kleine Spannng erforderlich ist.
z.B. Betrieb einer 24V-Halogenlampe in einem Hellraumprojektor
Was sagt dieses Bild aus
Da der Stromkreis nicht geerdet ist, kann kein gefährlicher Körperstrom fliessen.
Hat der Kochhetd ein Isolationsdefekt, so nimmt das Gehäuse das gleiche Potenzial wie der Aussleiter L2 an.
Was sagt dieses Bild aus
Tritt irgendwo im Netz in einem Apparat, der mit der Erde in Verbindung steht, ein Isolationsdefekt in Aussenleiter L3 auf, erhält der Erdboden das Potential von Aussenleiter L3.
Die Person ist einer Fehlerspannung von 400V ausgesetzt. Ungeerdete Netze bieten einen guten Schutz, wenn nur ein Verbraucher angeschlossen ist (Schutztrennung).
Was sagt dieses Bild aus
Das der Trafo-Sternpunkt geerdet ist, erhält das Erdreich das Potential des Neutralleiter. Gegen Erde kann höchstens eine Spannung von 230V auftreten.
Tritt im Wasserwärmer ein Defekt auf, fliesst ein grosser Strom entgegen Erde. Der Überstromunterbrecher trennt den fehlerhaften Stromkreis ab.
Welche Vorteile weisst ein geerdetes Netz aus?
- Spannung gegen Erde max. 230V
- Erd- und Körperschlüsse werden erkannt und automtisch abgestellt
Erklärung:
Spannungstrichter und Schrittspannung
fliesst Strom über einen Erder ind Erdreich, so fliesst er räumlich nach allen Seiten vom Erder weg. Um den Erder entsteht dan ein Spannungstrichter.
Der spezifische Widerstand des Erdreichs ist sehr gross, der Erder weisst einen enormen Literquerschnnitt auf. Somit hat das Erdreicht einen Widerstnd von praktisch null Ohm. Der Widerstand ist nur an diesen stellen gross, an welchen der Strom ins Erdreich eintritt und austritt, da der Qerschnitt auf die erdoberfläche beschränkt ist.
