Lernfeld 5 · Prüfung Teil 1

Schutz gegen elektrischen Schlag

Schutz gegen elektrischen Schlag nach DIN VDE 0100-410: Basisschutz, Fehlerschutz, Abschaltbedingung, RCD-Typen, SELV und Schutzklassen.

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Darum geht es

Jede Schutzmaßnahme besteht aus zwei Teilen. Der Basisschutz verhindert, dass du aktive Teile im normalen Betrieb berühren kannst, etwa durch Isolierung und Abdeckungen. Der Fehlerschutz wirkt, wenn diese Isolierung versagt hat und ein Gehäuse plötzlich Spannung führt. Die häufigste Schutzmaßnahme ist die automatische Abschaltung: Der Fehlerstrom fließt über den Schutzleiter zurück, und die Schutzeinrichtung schaltet ab, bevor die Berührungsspannung gefährlich wird. Weitere Schutzmaßnahmen sind doppelte Isolierung, Schutztrennung und Kleinspannung SELV oder PELV.

Im TN-System ist die Abschaltbedingung erfüllt, wenn der Fehlerstrom groß genug ist, um die Schutzeinrichtung schnell auszulösen. Für Endstromkreise bis 32 A, mit Steckdosen bis 63 A, gelten bei 230 V höchstens 0,4 s. Daraus ergibt sich die größte zulässige Schleifenimpedanz. Im TT-System ist der Erdungswiderstand meist zu groß, dort sorgt eine RCD für die Abschaltung. Für Steckdosen bis 32 A verlangt die Norm zusätzlich eine RCD mit höchstens 30 mA.

In der Antriebstechnik musst du beim RCD-Typ aufpassen. Frequenzumrichter mit dreiphasigem Eingang können glatte Gleichfehlerströme erzeugen, die eine RCD vom Typ A blind machen. Dann ist Typ B nötig. Umrichter haben außerdem große Ableitströme; über 10 mA verlangt DIN EN 60204-1 einen verstärkten oder doppelten Schutzleiter.

Das solltest du dir merken

Basisschutz verhindert das Berühren, Fehlerschutz wirkt bei versagter Isolierung.
Im TN-System gilt Z_S · I_a ≤ U_0, für Endstromkreise bis 32 A mit 0,4 s.
Die dauernd zulässige Berührungsspannung beträgt 50 V Wechselspannung.
Am dreiphasigen Umrichter schützt nur eine RCD vom Typ B zuverlässig.
Die fünf Sicherheitsregeln haben eine feste Reihenfolge.

Formeln

Abschaltbedingung im TN-System: $Z_{S} \cdot I_{a} \leq U_{0}$; $Z_{S}$ Schleifenimpedanz in Ω, $I_{a}$ Abschaltstrom in A, $U_{0}$ Spannung gegen Erde in V
Abschaltstrom des LS-Schalters: $I_{a} = k \cdot I_{n}$; $k$ = 5 bei Charakteristik B, 10 bei C, 20 bei D; $I_{n}$ Bemessungsstrom in A
Bedingung im TT-System mit RCD: $R_{A} \cdot I_{Δ n} \leq U_{L}$; $R_{A}$ Erdungswiderstand in Ω, $I_{Δ n}$ Bemessungsdifferenzstrom in A, $U_{L}$ = 50 V

Typische Fehler in der Prüfung

Den Bemessungsstrom des LS-Schalters statt des Abschaltstroms in die Abschaltbedingung eingesetzt.
Eine RCD vom Typ A vor einen dreiphasigen Frequenzumrichter gesetzt.
Basisschutz und Fehlerschutz verwechselt.
Beim Spannungsfreischalten erst geerdet und dann die Spannungsfreiheit festgestellt.

Tipps aus der Werkstatt

In die Abschaltbedingung gehört der Abschaltstrom, nicht der Bemessungsstrom: Beim C16 sind das 160 A, nicht 16 A. Und hängt ein dreiphasiger Frequenzumrichter am Abgang, frag immer nach dem RCD-Typ, dort hilft nur Typ B.

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14 Aufgaben zu „Schutz gegen elektrischen Schlag“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Maschinen und Antriebstechnik, Lernfeld 5 (Elektroenergieversorgung dimensionieren und die Sicherheit von Anlagen herstellen); DIN VDE 0100-410. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.