Begriffserläuterungen

Elektrotechnik/Elektronik

                                                                                                                      zuletzt aktualisiert am: 12.03. 2003

Ich möchte an dieser Stelle erklären, das ich mich zurzeit mit einer

Erweiterung der Begriffserläuterungen nicht beschäftige. Vielmehr sammle und schreibe ich jetzt

diverse Fachbegriffe aus der Elektro- und Aufzugstechnik mit den zugehörigen Erklärungen auf,

um sie dann etwa im Herbst diesen Jahres in Buchform zu veröffentlichen.

Doch dazu später mehr.

Hinweis: Kursiv geschriebene und unterstrichene Stichworte z.B. Sicherheitskreis

weisen darauf hin, dass dieses Stichwort innerhalb dieser Begriffssammlung unter dem

entspr. Anfangsbuchstaben erläutert wird.

A

Ableitstrom:  (mitunter auch als Leck- oder Schutzleiterstrom bezeichnet)

Strom, der betriebsmäßig von den aktiven Teilen eines elektrotechnischen Betriebsmittels oder einer 

Anlage über dessen Betriebsisolierung zu den inaktiven Teilen oder zur Erde fließt.

Oder mit anderen Worten und etwas ausführlicher: Ableitströme in Wechselspannungsnetzen entstehen 

durch Kapazitäten, die zwischen Außenleiter L und Schutzleiter PE nachweisbar sind.

Ursache dieser Ableitströme sind

    - Kapazität der elektrischen Leitungen (im geringen Maß),

    - Einsatz div. Störschutzkondensatoren und Bauelemente mit nichtlinearer Kennlinie,

- Kapazität der Wicklungen von Motoren, Drosseln, Transformatoren etc. gegen den leitfähigen Körper 

dieser Betriebsmittel.

Der A. ist im allg. kleiner 5 mA, in vielen Fällen sogar kleiner 1 mA. Man rechnet in der Praxis mit etwa 

< 1 mA/kW.

Erhebliche A. in der Größenordnung von einigen 100 mA treten bei elektr. Heizungen (Nachtspeicheröfen, 

Rohrheizkörper, etc.) auf.

Werden z.B. mit einer Stromzange 500 mA an einer Anlage mit Frequenzumrichter gemessen, so weist das 

auf Entstörkondensatoren, die gegen Erde geschaltet sind, hin. Nach dem sukzessiven Abklemmen muss die 

Reduzierung des Ableitstromes beobachtet werden können.

Am Steuerschrank ist ein Warnhinweis "Hoher Ableitstrom !" anzubringen.

Bei erhöhtem A. ist dem Einsatz und der Funktion von RCD (FI-Schutzeinrichtungen) besondere

Aufmerksamkeit zu widmen.

Das Schaltbild zeigt einen dreiphasigen Filter.

Das Schaltbild zeigt einen dreistufigen einphasigen Filter

Vermutlich wird bald die Messung des Isolationswiderstandes als Nachweis für die Qualität der Isolierung

entfallen können. Stattdessen werden die Ableitströme als Beurteilungskriterium treten.

Die Verfügbarkeit und der Einsatz  hochwertiger Stromzangen zur Ableitstrom-/Leckstrommessung werden

dies ermöglichen.

1. Ausgleichsstrom: Strom, der in einem Dreileitersystem z.B. wegen unterschiedlich hoch belasteter Außenleiter

(unsymmetrische Belastung oder Schieflast) über den Neutralleiter zum Sternpunkt der Stromquelle zurückfließt.

Sind die drei Außenleiter gleichmäßig belastet (symmetrische Belastung), fließt im Neutralleiter - abgesehen von

Oberwellenströmen durch z.B. Entladungslampen - kein Betriebsstrom. Der Ausgleichsstrom ist i.d.R. wesentlich

geringer als der Strom in einem der Außenleiter. Deshalb darf auch der Neutralleiter im allgemeinen querschnitts-

mäßig niedriger bemessen werden als die drei Außenleiter.

2. Ausgleichsstrom: Mit A. werden Ströme bezeichnet, die aus dem Energieversorgungssystem (TN-C-System)

kommen, und über die Leiter von Kommunikationsnetzen, z.B. über die Schirme von Koaxialkabeln, fließen. Die Leiter 

(Schirme) dieser Netze sind für (verschleppte) PEN-Leiterströme, die u.U. mehrere Ampere betragen können, nicht 

vorgesehen und infolgedessen dafür auch nicht bemessen.

Vor allem die Oberschwingungen 3. Ordnung (f = 150 Hz) wirken sich in Bezug auf die Ausgleichsströme besonders 

Störend aus, weil sich diese Oberschwingungsströme in einem Drehstromsystem selbst bei symmetrischer Belastung 

im Sternpunkt (PEN-Leiter) nicht zu Null addieren.

Die gen. Störungen und Gefahren lassen einschränken oder gar verhindern durch

- Vermeidung von TN-C-Systemen (keine PEN-Brücken),

- Verwendung von Betriebsmitteln der Schutzklasse II,

- Durchführung eines (Entlastungs-)Potenzialausgleichs und/oder

   potenzialtrennende Maßnahmen.

Auslösestrom, magnetischer: beträgt bei Sicherungsautomaten z.B. mit der Charakteristik A oder Z (früher H) 

das 3fache, B (früher L) das 5fache, C (früher G) das 10fache, K das 11 bis 14fache, D das 20fache, und bei den 

sogen. Tarifautomaten mit der Charakteristik E  das 6,25fache des Nennstroms.

Diese Angaben gelten für 50-Hz-Wechsestrom. Bei Gleichstrom (Allstrom) sind die genannten Werte mit 

Scheitelfaktor (ca. 1,5) zu multiplizieren.

B

Blitzschutz

Maßnahmen zum gefahrlosen Auffangen und Ableiten des Blitzstroms in die Erde (äußerer Blitzschutz) sowie 

gegen die Auswirkungen elektromagnetischer Blitzimpulse auf elektrische und elektronische Systeme in baulichen 

Anlagen (innerer Blitzschutz).

Der Blitzschutz dient somit primär der Schadensverhütung, der Erhaltung der Funktionsfähigkeit der elektrischen 

und elektronischen Systeme sowie dem Schutz von Personen und Nutztieren gegen gefährliche elektrische 

Durchströmungen bei direkten und indirekten Blitzeinschlägen.

C

D

E

EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit)

Einschaltstrom

Alle elektrischen Verbraucher nehmen im Moment des Einschaltens(bis max. 100 ms) einen höheren Strom als im 

Normalbetrieb auf. Dieser Strom kann so groß werden, dass die vorgeschaltete Überlast-Schalteinrichtung auslöst 

und damit den Stromkreis unterbricht. Wie entsteht der erhöhte Strom?

·        Bei induktiven Verbrauchern, also Motoren, Trafos oder sonstigen Spulen können leicht Einschaltströme ent-

stehen, die das 2- bis 7-fache des Normalstromes betragen. Daraus könnte man schließen, dass der Einschalt-

strom bei Induktivitäten besonders groß sein muss. Das ist falsch, genau das das Gegenteil ist der Fall. Im

Einschaltmoment fließt durch eine Induktivität kein Strom; bekanntlich eilt bei Induktivitäten der Strom der 

Spannung nach.

            Das trotzdem ein hoher Einschaltstrom fließt, liegt daran, dass im Einschaltmoment der Strom einzig und 

allein von dem kalten ohmschen Widerstand der Wicklungsdrähte bestimmt wird. Da dieser Widerstand meist 

klein ist, ist der Einschaltstrom groß. Zur Erinnerung: bei konstanter U verhalten sich I und R umgekehrt 

proportional (reziprok) zueinander.

Im Einschaltmoment wirkt die Gegen-EMK noch nicht, die dem Ansteigen des Stromes entgegenwirkt. Erst 

nach einigen ms wirkt die Gegen-EMK dem Einschaltstrom entgegen und begrenzt ihn auf den Betriebsstrom. 

·        Auch bei kapazitiven Verbrauchern können hohe Einschaltströme auftreten, die Kondensatoren verursachen 

diese. Im Einschaltmoment liegen beide Beläge des entladenen Kondensators auf gleichem Potenzial, also ein 

sehr geringer Widerstand, folglich fließt nahezu ein Kurzschlussstrom (Grund: R gegen Null). Theoretisch und 

rein mathematisch ist der Strom im Einschaltmoment unendlich groß. 

·        Auch rein ohmsche Verbraucher, gemeint sind hiermit elektrische Betriebsmittel, bei denen der Strom 

metallische Leiter erwärmt (bekanntlich erzeugt jeder Strom, gleichgültig ob 1 mA oder 1 kA, Wärme), 

treten Einschaltströme auf. Hierzu gehören u.a. die Heizdrähte von Glühlampen, Kochplatten, 

in Elektronenröhren, Heizstäbe von Öfen, u.a.m. 

                        Elektrische, i.d.R. metallische Leiter sind Kaltleiter, deren Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt.

Ein Maß für diese Zunahme ist der sogen. Temperaturkoeffizient α (alpha). Er kennzeichnet die relative 

Widerstandsänderung je ºKelvin Temperaturänderung. Er beträgt für die meisten metallischen Leiter 

α= 0,004 /ºK.

Jeder weiß, dass sich z.B. Stahl bei Erwärmung ausdehnt. 

Bei der Bemessung elektrischer Leitungen wird praxisüblich der Spannungsfall bei einer Leitertemperatur 

von 20 ºC ermittelt. Bei höheren Leitertemperaturen vergrößert sich durch den erhöhten Leitungs-

widerstand der Spannungsfall. Bei einer zulässigen Betriebstemperatur von 70 ºC sind das etwa 20 %. 

F

FELV - Funktionskleinspannung ohne sichere Trennung

Anmerkung:Mit der VDE 0100-410, Ausgabe 1997 sind Akronyme (Worte aus den Anfangsbuchstaben mehrerer 

Wörter) eingeführt worden, die der englischen Sprache entlehnt sind. Die bekanntesten sind wohl FELV, SELV und 

PELV für die Schutz- bzw. Funktionskleinspannung und u.a. auch RCD für die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung. Es 

gibt noch mehr von diesen Sprechblasen oder Sprachblüten bzw. Anglizismen, denken Sie nur an PEN-Leiter, 

TN-C-S-System, u.a.m., aber auch Nato, Bafög, Nabu etc. sind typische Akronyme. Wir können uns darüber erregen, 

aber ändern werden wir es nicht; wir müssen uns ja miteinander verständigen.

Entwicklung der DIN VDE 0100-410:

seit dem 1.1.1997 : Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag - DIN VDE 0100- 0410

davor, seit 1973: Schutzmaßnahmen gegen gefährliche Körperströme - VDE 0100, Teil 410

davor :Schutz gegen zu hohe Berührungsspannung - VDE 0100 § 4 bis §14

in der DDR: Maßnahmen zum Schutz von Menschen und Nutztieren gegen gefährliche Durchströmung ihrer Körper 

- TGL 200-0602.

Neben den Kleinspannungen SELV und PELV  gibt es die "Funktionskleinspannung FELV", (engl. functional 

extra-low voltage).

FELV-Stromkreise haben eine Nennspannung von max. 50 V AC / 120 V DC. FELV-Spannung wird jedoch im Gegensatz 

zu SELV- und PELV-Stromkreisen von keiner Stromquelle mit sicherer Trennung (doppelte oder verstärkte Isolierung 

zwischen den Wicklungen), sondern z.B. von einem Netz- oder Steuertrafo mit normaler Basisisolierung (VDE 0550 

Teil 1 und 3) erzeugt.

Die Körper der mit dieser Spannung versorgten elektrischen Betriebsmittel werden mit dem geerdeten Schutzleiter 

verbunden.

Gleichfalls kann ein Außenleiter der Sekundärspannung mit diesem Schutzleiter (PE) verbunden werden. In dem 

zweiten Außenleiter der Sekundärspannung ist eine Überstrom-Schutzeinrichtung (Leitungsschutzschalter) anzuordnen.

Stecker von FELV-Systemen dürfen nicht in Steckdosen für SELV-, PELV- oder anderer Systeme eingeführt werden können.

Dies gilt natürlich auch umgekehrt für FELV-Steckdosen.

Anwendung der FELV: Versorgung von Steuerstromkreisen, z.B. 12 V oder 24 V AC oder DC.

Im übrigen: Die Trafos führender Hersteller (Siemens, Klö-Mö, etc.) sind heute Steuer-, Trenn- und Sicherheitstrafo 

in einem.

Allein schon aus diesem Grunde wird oftmals FELV zu PELV.

 

FI-Schutzschalter

 

 

 

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

PELV - Funktionskleinspannung mit sicherer Trennung

(DIN VDE 0100-410/01.97, Abschnitt 410)

(engl.: Protection by protective extra-low voltage)

Kennzeichnend für einen PELV-Stromkreis, hier insbesondere für Sicherheitsstromkreise für Aufzugsanlagen, sind:

- Verwendung eines Steuerstrom-Transformators nach DIN VDE 0550.

- Ein sekundärer Außenleiter wird geerdet. Dies ist ein einfacher und preiswerter Aufbau. Beim Auftreten eines 

Erdschlusses spricht die (einpolige) Überstrom-Schutzeinrichtung (i. d. R. Leitungsschutzschalter) an, und die 

Spannung wird abgeschaltet.

  Jedoch: dieses unverzögerte Abschalten erweist sich mitunter als nachteilig, wenn ein eingeleiteter Vorgang nach 

Auftreten eines Erdschlusses noch beendet werden muss.

-         Primärseitig wird der Trafo über einen zwei- oder auch dreipoligen Schutzschalter geschalten, der auf den Primär-

Nennstrom des Trafos als Kurzschluss- und Überlastschutz eingestellt ist. Zugleich dient dieser Schalter als 

Leitungsschutz und zum Freischalten des gesamten Steuerstromkreises, er schaltet also im Fall eines Isolations-

fehlers oder Erdschlusses allpolig ab.

-         Der Trafo kann zwischen Außenleiter und Neutralleiter (230 V), sofern einer vorhanden, bevorzugt aber zwischen 

zwei Außenleiter (400 V) angeschlossen werden.

-         Die Verbindung zum Schutzleitersystem PE soll so nahe wie möglich an der für die Erdung vorgesehene Trafoklemme 

erfolgen.

    Diese Verbindung erfolgt z.B. mit grün/gelber Aderleitung. Servicefreundlich ist die Installation dieser Verbindung 

über eine sogen. Erdleitertrennklemme (Trennlasche) zur kurzzeitigen Trennung dieser Verbindung. Bei einem 

Erdschluss ist die Fehlersuche bei einer getrennten Verbindung einfacher.

Potenzialausgleich

Die Definition nach DIN VDE 0100-540 lautet: Potenzialausgleich ist die elektrische Verbindung, die die Körper 

Elektrischer Betriebsmittel und fremde leitfähige Teile auf gleiches oder annähernd gleiches Potential bringt.

Eine ältere, aber deutlichere Definition lautet: Potenzialausgleich ist das Beseitigen von Potentialunterschieden 

(Spannungen), z.B. zwischen Schutzleitern (Null-Leitern, PEN-Leitern), leitfähigen Rohrleitungen und leitfähigen 

Gebäudeteilen sowie zwischen diesen Rohrleitungen und Gebäudeteilen ggf. untereinander.

Die sehr umfangreiche und verknüpfungsintensive Elektroinstallation, sowie die Anzahl und die Verwendungsarten 

und -möglichkeiten elektrischer Betriebsmittel in praktisch allen Räumen eines Gebäudes führen im Fehlerfall zu 

einer völlig unübersichtlichen Ausbreitung der Fehlerspannung.

Die Ausbreitung von Fehlerspannungen wird durch leitfähige Rohrsysteme (Gas, Wasser, Heizung) und/oder leitfähige

Konstruktionsteile (Träger, Stützen, Gerüste, Leitern, Abdeckungen, Gitter, Gehäuse, etc.) erst möglich bzw. begünstigt.

Dabei spielt das Material/die Leitfähigkeit der Teile vordergründig keine Rolle, denn ob z.B. 230 V an Alu, Stahl oder 

Kupfer anliegen, ist gleichgültig. Es herrscht ein Potenzial zwischen Erde und der Oberfläche diesen Material von 230 V. 

Wenn ich nun mit meinem Körper (Hand und Füße) dieses Potenzial überbrücke, dann erhalte ich einen elektrischen Schlag.

Dieser kann recht gefährlich, ja sogar tödlich,  sein. Der Strom, der dann fließt, ist abhängig von diversen Widerständen 

(trockene oder feuchte Haut, Stromweg, etc.). Ein Strom größer 30 mA ist i.d.R. tödlich.

Aber wie kommt es nun überhaupt zu Fehler- bzw. zu gefährlichen Spannungen? Nun, ein Defekt in der Betriebsisolation, 

ein Drahtbruch z.B. , bei dem das spannungsführende Ende gegen das leitfähige Gehäuse stößt oder andere ähnliche 

Ereignisse, führen zu einem Körperschluss.

Ein Körperschluss eines Betriebsmittels (Bügeleisen, Heißwasserbereiter, Elektromotor; es gibt Hunderte davon), der, 

aus welchen Gründen auch immer, nicht zur Abschaltung des Betriebsmittels führt, kann zu derartigen Fehlerspannungen/

Spannungsverschleppungen führen.

Aufgabe des Potenzialausgleichs ist es nun, durch eine niederohmige leitende Verbindung die leitfähigen Rohrsysteme und 

Konstruktionsteile zum einen  - untereinander und zum anderen  - über die Hauptpotenzialschiene mit der Erde zu verbinden.

Nunmehr haben der Wasserhahn und der Heizkörper das gleiche Potenzial, denn sie sind untereinander und mit der Erde 

leitend verbunden.

Es gibt also keinen Spannungsunterschied mehr zwischen einem elektrisch leitfähigen Teil und der Erde, folglich kann auch 

im Fehlerfall keine gefährliche Berührungsspannung bestehen bleiben.

Aber, haben Sie es bemerkt, der Potenzialausgleich ist ein Zusatzschutz, der erst dann richtig wirksam wird, wenn die 

eigentliche Schutzmaßnahme, z. B. die klassische Nullung, die stromlose Nullung oder die FI-Nullung, versagen oder nicht 

wirksam werden.

Der Querschnitt des Potenzialausgleichsleiters richtet nach DIN VDE 0100-540:1991-11 - Auswahl und Errichtung

elektrischer Betriebsmittel;

Im Elektrohandwerk wird ohne viel zu überlegen fast immer und überall 16 mm2- Aderleitung (PVC-Aderleitung 

H07V-K16, grün-gelb) verwendet, stimmt bis zu Leitungen von 25 mm2.

Zum Nachweis der Wirksamkeit des Potenzialausgleichs reicht die Messung des Widerstandes zwischen den 

leitfähigen Teilen untereinander und gegen den Potenzialausgleich (einfache Durchgangsmessung). Dieser Widerstand 

muss sehr niederohmig sein, etwa in der Größenordnung von 0,1 Ohm. Zum Nachweis der niederohmigen Verbindung 

sind Messgeräte nach DIN VDE 0413 zu verwenden.

Literatur: VDE-Schriftenreihe, Band 39; Band 43; Band 52; Band 100; Band 105

.

.

Pullup-/Pulldown-Widerstand

Pull heißt ziehen. Up steht für AUF (herauf) und Down steht für AB (herunter). Ein Pullup-R zieht also ein Potenzial 

hinauf, ein Pulldown-R zieht das Potenzial hinunter. Das Hinaufziehen geht meist bis zur Betriebsspannung, das 

Hinunterziehen auf Masse bzw. GND (Ground). 

Es gibt 2 Möglichkeiten mit einem Schalter (z.B. DIL-Schalter zwecks Programmierung) oder Taster (z.B. Reset) 

einen Eingang eines logischen Gatters zu verbinden, siehe Bild; links. Soll der Eingangspin auf logisch 

LOW = L (0 in mathematischer Schreibweise) gezogen werden, wird der Taster betätigt. Der R ist zugleich 

Verbraucher und seine Größe wirkt strombegrenzend, denn andernfalls würde ein direkter Kurzschluss geschaltet 

werden.

Beim Öffnen des Tasters liegt wieder die Betriebsspannung am Eingangspin, was logisch 

HIGH = H (1 in mathematischer Schreibweise) entspricht.

Der Pullup-R zieht den Eingangspin des NAND-Gatters bei unbetätigtem Taster störsicher auf H-Pegel.

Muss schaltungstechnisch der Eingangspin auf H gezogen werden, wenn der Taster betätigt wird, so gilt die rechte 

Seite des Bildes. Der Pulldown-R liegt zwischen GND und dem Eingang. Beim Öffnen des Kontaktes zieht der 

Pulldown-R den Eingangspin auf L = GND.

Bei der Anwendung von Pullup- und Pulldown- Widerständen geht es  ganz einfach immer darum, dass bei einem 

offenen Kontakt der korrekte logische Eingangspegel am betreffenden Gattereingang anliegt.

Bei Standard-TTL - Schaltkreisen liegt der Pullup-R zwischen 5 bis 10 kΩ,  ein Pulldown-R wird mit 390 Ω angesetzt.

 

Q

 

R

RCD – siehe unter: FI-Schutzschalter

Die Bezeichnung RCD für einen FI-Schutzschalter ist mittlerweile internationale Praxis, die selbst schon in Normen

Einzug gehalten hat; RCD ist weiblich, es heißt also richtig „eine RCD“. RCD steht für „residual current device“; siehe

hierzu auch meine Anmerkung unter „FELV“.

Es existieren div. erweiterte Funktionsbezeichnungen, wie - selektiv, pulsstromsensitiv, allstromsensitiv,

umrichterfest, mit besonders hoher Stoßstromfestigkeit, kurzzeitverzögert, mit/ohne Unterspannungsauslösung,

für mobilen Einsatz geeignet/ungeeignet, etc.

 

S

Schutzmaßnahme, elektrische

Schutzmaßnahmen, in dem Sinne wie wir sie hier betrachten, dienen der Vermeidung einer gefährlich hohen

Berührungsspannung, in deren Folge ein gefährlicher  Körperstrom durch Mensch und Tier fließen kann.

Schon geringe Stromstärken (Mensch: ≥ 30 mA, Tier: ≥ 8 mA) können eine  tödliche Gefahr bedeuten.

Frage; wie kann es eigentlich zu einem Stromfluss über einen lebenden  Körper kommen? Ganz einfach, wenn

wir z. B.  mit unseren Händen gleichzeitig zwei Teile berühren (Wasserhahn und das leitfähige Gehäuse der

Waschmaschine oder ein Teil auf dem Fahrkorb und die Führungsbahn oder die Schachttür), zwischen denen

eine unterschiedlich hohe Spannung besteht, schließen wir diesen Stromkreis mit unserem Körper über unsere

Gliedmaße. Quasi sind wir ein Schalter, weil wir eine Potenzialdifferenz  überbrücken. Ein Potenzial ist damit

eine Spannung gegen Erde (die Erde, das Erdreich).

Das dass leitfähige Gehäuse ein Potenzial gegen Erde besitzt, ist natürlich nicht normal, das Betriebsmittel ist

in diesem Fall fehlerhaft, es hat einen Körperschluss.

Um nun eine gefährliche Durchströmung eines Körpers (Mensch oder Tier) zu verhindern, sind schon bald nach

der Einführung der  Elektrizität ebenfalls die zugehörigen Schutzmaßnahmen eingeführt worden.

 

Schutzmaßnahme mit Schutzleiter

Elektrogeräte der Schutzklasse I – also mit Schutzleiteranschluss – sind nach wie vor unverzichtbar und in der

Industrie, im Handwerk und im Haushalt zahlreich vorhanden. Dies sind, kurz gesagt, alle Geräte und Betriebs-

mittel, deren Gehäuse aus leitfähigen, metallenen Teilen besteht, die im Fehlerfall eine gefährliche Berührungs-

spannung führen können.

Folglich kann auf eine Schutzleiter-Schutzmaßnahme nicht verzichtet werden. Diese ist demzufolge in nahezu

jeder elekr. Verbraucheranlage vertreten.

Zum Funktionieren dieser Schutzmaßnahme sind erforderlich

-         ein Erder (Einzel- oder Fundamenterder, etc.)

-         ein Hauptpotenzialausgleich

-         ein Schutzleiter

-         eine Schutzeinrichtung (Überstrom- oder FI-Schutzeinrichtung).

Anmerkung:

Wer diese 4 Begriffe definieren kann, sich diese einprägt, die Verbindungen untereinander kennt und

deren Wirken versteht, hat die Aufgabe und das Wirken elektrischer Schutzmaßnahmen verstanden! ;

und damit auch die Sicherheits-Philosophie, die sich dahinter verbirgt.

Nach DIN VDE 0100-410:1997-01 wird diese Schutzmaßnahme, die am häufigsten (auch weltweit) angewendet

wird, als Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung bezeichnet.

 

Schutzmaßnahme ohne Schutzleiter

·         Schutzkleinspannung

·         Schutzisolierung

·         Schutztrennung

 

 

SELV - Schutz durch Kleinspannung (DIN VDE 0100-410/01.97)

(engl.: Protection by safety extra-low voltage), auch als "Schutzkleinspannung" oder "Sicherheitskleinspannung" 

bekannt, ist seit etwa 1932 eine der 3 eigenständigen Schutzmaßnahme ohne Schutzleiter, neben der Schutzisolierung 

und Schutztrennung.

Bei dieser Schutzmaßnahme darf kein Außenleiter geerdet sein, gleiches gilt für die ev. leitfähige Gehäuse 

elektrischer Betriebsmittel.

.

System (früher: Netz) nach Art der Erdverbindung

In der DIN VDE 0100-410/01.97 Tabelle N.1 sind die einzelnen Systeme detailliert und übersichtlich gezeichnet.

Auf dem mehr oder weniger langen Weg vom Erzeuger (Kraftwerk eines Energieversorgungsunternehmens (EVU) 

bzw. Versorgungsnetzbetreibers (VNB)) zum Endverbraucher (über Haupt-, Unter- und Verbraucherverteiler bis

zur Steckdose, Glühlampe, etc. in meiner Wohnung) ist die vorletzte Station der elektrischen Energie die

Netzstation im örtlichen Versorgungsgebiet. Hier wird die Energie von Mittelspannung (1 bis 10 kV) auf Nieder-

spannung (400 V) transformiert. Das dazu ein Trafo gehört, der bekanntlich aus einer Primär- und Sekundärwicklung

besteht, das lernt jeder Elektriker bereits im Kindergarten in der kleinen Gruppe.

Aber um diesen Trafo in der Trafo- oder Netzstation geht es, nämlich darum, ob bzw. wie die niederspannungsseitige

Wicklung mit dem Erdreich verbunden ist. Diese unmittelbare Erd-Verbindung also bestimmt maßgeblich, ob, wie bzw.

welche Schutzmaßnahme gegen den elektrischen Schlag nach DIN VDE 0100-410 angewendet werden kann.

Wegen des zulässigen Spannungsfalls (früher: Spannungsabfall) von 0,5 % der Nennspannung am Zählereingang wird sich

dieser Trafo immer mehr oder weniger in der näheren Umgebung (100 m bis 5 km) befinden.

 

1. TN-System (Netz)

In Deutschland und wohl auch in der gesamten Welt ist das nullungsfähige TN-System am weitesten verbreitet.

Alle Betriebsmittel der Schutzklasse I (leitende Gehäuse) innerhalb einer elektr. Anlage sind untereinander über den 

Schutzleiter und über den Hauptpotenzialausgleich mit einem geerdeten Netzpunkt/Sternpunkt leitend verbunden. 

Kennzeichnend für dieses Netz ist, das die Überstrom-Schutzeinrichtungen i.d.R. nicht nur den Überlast- und 

Kurzschlussschutz (Sachschutz), sondern auch noch den Schutz gegen elektr. Schlag im Falle eines Körperschlusses 

(Personenschutz) übernehmen.

Besonders wegen des Personenschutzes müssen die Sicherungen oder Leitungsschutzschalter den Fehlerstromkreis so 

bald als möglich unterbrechen. Deshalb muss dafür gesorgt werden, dass beim Auftreten eines Körperschlusses sofort 

ein Vielfaches des Nennstromes der Sicherung oder des Leitungsschutzschalters zum Fließen kommt. Nur so wird 

garantiert, dass der fehlerhafte Stromkreis bereits nach wenigen ms (max. 200 ms in z.B. Endstromkreisen mit

Steckdosen) unterbrochen/abgeschalten wird.

2. TT-System (Netz)

In TT-Systemen ist der Schutzleiter in der Anlage nicht - wie in TN-Systemen - mit dem geerdeten 

Netzpunkt/Sternpunkt verbunden, sondern über eine Hauptpotenzialausgleichsschiene geerdet. Dabei sind bestimmte 

Erdungsbedingungen einzuhalten.

In diesem nicht nullungsfähigen System erfolgt die automatische Abschaltung der Stromversorgung im Fehlerfall 

durch den Einsatz von RCDs (FI-Schutzschalter). (früher: Schutzmaßnahme -  Schutzerdung, FI oder FU)

3. IT-System (Netz)

Im IT-System ist der Sternpunkt/Netzpunkt nicht geerdet. IT-Systeme sind räumlich begrenzte Netze mit 

Isolationsüberwachung.

Die Wirkungsweise beruht in erster Linie auf einem völligen Potenzialausgleich, in dem auch alle leitfähigen 

Konstruktionsteile des Gebäudes einbezogen werden müssen. Dieser Potenzialausgleich sorgt dafür, dass bei einem 

einzelnen Körperschluss der dann fließende Körperschlussstrom keinerlei gefährliche Berührungsspannungen 

erzeugen kann. 

IT-Systeme gibt es in Krankenhäusern, in Bergwerken, auf Schiffen, für Prüfplätze, in der chem. Industrie, etc.

(früher: Schutzmaßnahme - Schutzleitungssystem)

            Schließer (auch Arbeitskontakt)

Schaltglied an Relais oder Schaltgeräten, das im unbetätigten/nicht erregten Zustand (Ruhezustand) den

Stromkreis offen  hält und im betätigten/erregten Zustand (Arbeitszustand) den  Stromkreis schließt.

Schließer werden in Schalt- oder Stromlaufplänen stets im unbetätigten Zustand dargestellt.

Pendant:  Öffner            ep 12/2001, Seite 1007

 

Schutzleiter

Der Schutzleiter, Kurzbezeichnung PE, grün-gelbe Kennzeichnung, verbindet grundsätzlich die Körper aller leitfähigen 

Betriebsmittel innerhalb einer elektr. Anlage untereinander und über den Hauptpotenzialausgleich mit einem geerdeten 

Netzpunkt, z.B. dem Sternpunkt der nächstgelegenen Trafo-Station des Verteilungsnetzbetreibers (VNB), früher: EVU. 

Diese leitfähige, niederohmige und durchgängige Verbindung ist kennzeichnend für das TN-System (früher: TN-Netz).

Der Schutzleiter ist für die Durchführung von "Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag" (DIN VDE 0100-410/01.97) 

ein absolutes Erfordernis, er ist der wichtigste Baustein bei einer (Aufzugs-)Anlage der Schutzklasse 1.

Werden eines Tages die leitfähigen Körper elektrischer Betriebsmittel (Motore, Gehäuse, Abdeckungen, sonstige 

Konstruktionsteile) aus Stahl, Aluminium oder anderen leitfähigen Werkstoffen durch hochwertige Kunststoffe, z.B. 

Kohlefasern, ersetzt, so ist ein Schutzleiter nicht mehr erforderlich.

Viele Geräte in Bad, Küche, Hobby- und Werkzeugbereich, etc. haben bereits heute nichtleitfähige Gehäuse und folglich 

auch keinen Schutzleiter (Schutzmaßnahme: Schutzisolierung, die wirkungsvollste Schutzmaßnahme gegen elektrischen 

Schlag die es gibt).

Bei nichtleitenden Gehäusen ist es allein aus physikalischen Gründen unmöglich, dass am Gehäuse eine gefährliche 

Berührungsspannung anstehen kann (Isolationswiderstände im Bereich einiger Teraohm).

Im TN-S-System (S steht für separat - nämlich separater Schutz- und Neutralleiter, auch umgangssprachlich 

5-Leiter-System; bei Aufzugsanlagen nach EN 81, Ziffer 13.1.5 immer erforderlich) gehört der Schutzleiter SL 

nicht zum Betriebsstromkreis. Der SL ist also für die elektrische Funktion, für den Normalbetrieb, nicht erforderlich.

Ähnlich wie eine Fangvorrichtung, die für den Normalbetrieb auch nicht benötigt wird. Aber - irgendwann, eines Tages – 

im Fehlerfall rettet der SL Leben und schützt vor Bränden; natürlich immer vorausgesetzt das er tagein, tagaus und 

jahrein, jahraus funktionstüchtig (niederohmig (im Bereich < 0,1 Ohm) und durchgängig) ist.

Es gibt - ich könnte es nahezu bedauern-  keine "statistische Erfolgskontrolle" für das Wirksamwerden des SL; es wird 

nicht registriert, wie viel mal die Überstrom-Schutzeinrichtung durch Abschaltung eine gefährliche elektrische 

Durchströmung verhindert hat.

Um nun die ständige Funktionsbereitschaft zu garantieren, muss der SL bei der Erstinbetriebnahme (DIN VDE 0100-610 

oder VDE 0113) auf "Herz und Nieren" geprüft und in den Folgejahren in regelmäßigen Abständen bezüglich 

Leitfähigkeit und Durchgängigkeit kontrolliert und gewartet werden (BGV A2, früher: VBG 4)).

Bis jetzt haben wir diverse Eigenschaften und Merkmale des SL aufgeführt, aber was veranlasst der SL im Fehlerfall 

eigentlich, z.B. bei einem Körperschluss (durch einen Isolationsfehler entsteht eine leitende Verbindung zwischen einem 

Außenleiter und dem leitfähigen Körper/Gehäuse z.B. innerhalb eines Gerätes), welche Aufgaben hat er?

Nun, der Schutzleiter hat 2 Aufgaben zu erfüllen:

1.       Bei einem Körper- oder auch Erdschluss entstehen Fehlerströme. Mitunter sind diese aber nicht besonders groß, 

weil diverse Widerstände an der Fehlerstelle wirken; man sagt die Verbindung ist widerstandsbehaftet. Folglich 

liegt der Strom unterhalb der Auslösewerte der vorgeschalteten Überstrom-Schutzeinrichtungen.

Unter diesen Bedingungen hat der Schutzleiter die Funktion eines Potenzialausgleichsleiters, weil die durch ihn 

verbundenen Punkte/Betriebsmittel keine  gefährliche Berührungsspannung gegeneinander einnehmen können.

Aber - wirken keine Schutzmaßnahmen, die den Fehlerstrom in Betrag und Zeit begrenzen, so können erhebliche 

Sachschäden, u.a. Kabelbrände, entstehen.

2.     Bei einem Körperschluss ohne Fehlerwiderstand (satter oder vollkommener Kurzschluss) fließt ein genügend hoher 

Strom zum Auslösen der vorgeschalteten Überstrom-Schutzeinrichtung (Schmelzsicherung, Leitungsschutz-

schalter, etc.).

        Der Widerstand des SL ist dann Teil des Widerstandes der Stromschleife für den Fehlerstrom, also Teil des 

Schleifenwiderstandes. Der Widerstand der Schutzleiterverbindung bestimmt also maßgeblich in Abhängigkeit von 

Länge und Querschnitt den Strom der Fehlerschleife, deswegen auch das ganze "Theater" um die Niederohmigkeit, 

Hege und Pflege, denn nach dem Ohmschen Gesetz verhält sich der Strom bekanntlich umgekehrt proportional zum 

Widerstand.

        Auch die Abschaltzeit der Überstrom-Schutzeinrichtung unterliegt nach DIN VDE 0100-410/01.97 gewissen 

Mindestforderungen. Sie beträgt 0,4 s. Ist die vorgeschaltete Schutzeinrichtung z.B. ein 16 A – Leitungsschutz-

schalter/Sicherungsautomat mit der Charakteristik B, so muss der 5fache Nennstrom, also 16 x 5 = 80 A, fließen, 

wenn die Schutzeinrichtung das fehlerhafte Betriebs mittel automatisch innerhalb von ca. 0,4 s  vom speisenden 

Netz trennen soll.

    Prüfung der Wirksamkeit des Schutzleiters

    Neben einer Sichtprüfung (Verlegung, Durchgängigkeit, mech. Beschädigungen, Korrosion an den Anschlussstellen, etc.) 

muss die Funktion des SL bei Erst- und Wiederholungsprüfungen auch gemessen werden.

    Wir unterscheiden:

        - elektrische Anlage in Gebäuden        - Anwendung der DIN VDE 0100-610

        - elektr. Ausrüstung von Maschinen     - Anwendung der VDE  0113/EN 60 204

    Die Messung der Wirksamkeit des SL wird in den gen. Vorschriften etwas unterschiedlich gehandhabt und erfordert 

Auch unterschiedliche Messgeräte. Die verwendeten Messgeräte müssen DIN VDE 0413 entsprechen. Andere 

Messgeräte sind nicht zulässig.

      Prüfung nach DIN VDE 0100-610:1994-04

         ("heisse" Prüfung des Schutzleiters und vorzugsweise im TN-System)

        Bei der Prüfung nach DIN VDE 0100-610 wird u.a. der Schleifenwiderstand (genauer: die Schleifenimpedanz,

weil das ein induktiver Widerstand ist) gemessen, d.h. der Stromkreis

Aussenleiter gegen Schutzleiter (L gegen PE) 

wird kurzzeitig mit einem bekannten Widerstand  belastet.

        Aus dem Spannungsfall dieser Messung wird der Widerstand der Leiterschleife nach dem Ohmschen Gesetz 

berechnet, da Strom und Spannung (mit und ohne Last) bekannt sind.  Im übrigen muss die Messung an der

entferntesten Stelle des Stromkreises durchgeführt werden; es wird also über die gesamte Leitungslänge 

eines Stromkreises gemessen.

Dafür wird auch eine Messung je Stromkreis als ausreichend 

angesehen.

        Der Schleifenwiderstand ist für jeden Stromkreis zu ermitteln, 

der mit einer Überstrom-Schutzeinrichtung geschützt wird.

        Also: Eine Messung am Ende jedes durch eine Schutzeinrichtung 

(z.B. Sicherung) geschützten Stromkreises.

        Der Belastungswiderstand ist in dem Messgerät integriert, gleich-

zeitig kann auch der Abschalt- oder Kurzschlussstrom der 

Leiterschleife ermittelt werden.

        Die Messungen erfolgen bei eingeschalteter Betriebsspannung und 

unter Betriebsbedingungen. Das bedeutet für eine Aufzuganlage 

(Antriebs- und Türmotor), dass sie sich zum Zeitpunkt 

der Messung "bewegen" muss.

 

 

 

 

 

Prüfung nach VDE 0113/EN 60 204 ("kalte" Prüfung des Schutzleiters)

        Bei der Prüfung der Wirksamkeit des Schutzleiters nach VDE 0113 wird u.a. vornehmlich die durchgängige 

niederohmige Verbindung des Schutzleiters PE gemessen. Dazu wird der PE mit einem Strom von 10 A bei 

50 Hz beaufschlagt; der Strom wird einer im Messgerät integrierten SELV-Quelle  entnommen.

        Die Messung erfolgt zwischen der PE- (Einspeisungs-)Klemme und ausgewählten Prüfpunkten des 

Schutzleitersystems, z.B.

                            PE  gegen      - oberste Schachttür

                                                - unterste Schachttür

                                                - Fahrkorb

                                                - Antrieb

                                                - Steuerschrank, etc.

        Der mit der Messung ermittelte und angezeigte Spannungsfall darf in Abhängigkeit vom Querschnitt der 

Betrachteten Leitung folgende Grenzwerte nicht überschreiten:

                        3,3 V bei 1,0 mm2

                        2,6 V bei 1,5 mm2

                        1,9 V bei 2,5 mm2

                     1,4 V bei 4,0 mm2

                        1,0 V bei größer 6 mm2

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Schleifenwiderstandsmessung ("heisse" SL-Prüfung)

    Den zuvor gemachten Aussagen zur Prüfung des Schutzleiters ist noch hinzuzufügen:

-         Die Messung der Wirksamkeit der Schutzmassnahme "Automatische Abschaltung im TN-System" setzt voraus, 

dass die Aufzugsanlage voll funktionsfähig ist.

-         Die Elektroenergieversorgung durch den zuständigen VNB (früher: EVU) muss an der Aufzugsanlage korrekt und 

endgültig (keine Baustrom- oder sonstige provisorische Versorgung) sein.

-Es gibt Probleme bei hinter Frequenzumrichtern angeschlossenen Stromkreisen.

-Die Messung erfordert Arbeiten an und in der Nähe unter Spannung stehender Teile.

-Die Messung ist in TT- und IT-Systemen nicht anwendbar.

-Während der Prüfung können bei noch nicht geprüften Schutzleiterverbindungen Gefahren für den Prüfer und 

Dritte entstehen.

-         Mit der Schleifenwiderstandsmessung wird die Abschaltzeit der vorgeordneten Überstrom-Schutzeinrichtung 

bestimmt.

        Zur Information - folgende Werte:

      Schukosteckdose                                Rs                      Ik

         unmittelbar in Nähe der Verteilung           0,62 Ohm   364 Ampere

            in etwa 8 m Entfernung   0,74 Ohm 294 Ampere

            am Ende einer 10 m Verlängerung           1,34 Ohm               163  Ampere

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T

U

V

W

Z