16.1 Gefährdung

Allgemein:

Alle Spannungsnetze weisen eine Spannung gegen Erde auf³. Daher ist eine Schutzmaßnahme erforderlich, um einen Benutzer der elektrischen Anlage im Fehlerfall vor Schäden zu bewahren.

Berührspannung:

Durch einen Isolationsfehler entstehende Spannung gegen Erde bei einem Bauteil, das im Normalfall spannungslos sein sollte (z.B. Gehäuseteil).

Gefahr:

Nicht die Spannung sondern der Strom durch den menschlichen Körper ist gefährlich! Ohm’sches Gesetz: Spannung → Körperwiderstand → Strom (Beispiel Sensordimmer!)

Mensch:

Aufgrund des zusätzlichen Hautwiderstandes ist anfangs der Körperwiderstand noch R_K ≈ 3 kΩ, danach nur:

Fuß — Fuß:

2 kΩ

Hand — Hand:

1 kΩ

Hand — Fuß:

1,5 kΩ

Hand — Füße:

1 kΩ

Durchschlag:

Verkleinerung der Widerstände für den fließenden Strom.

I < 2mA:

Keine Wahrnehmung.

I < 25mA:

Einsetzen einer Muskelverkrampfung, keine tödliche Wirkung.

I < 80mA:

Lebensgefährliches Herzkammerflimmern (kein Pumpen sondern nur schnelle Zuckungen) kann nach ca. 30 s zum Herzstillstand führen.

I < 3A:

Herzkammerflimmern nach 0,1 s bis 0,3 s. 100 mA Gleichstrom sind tödlich!

I > 3A:

Als Folge von Hochspannungsunfällen treten bei großen Strömen schwere innere und äußere Verbrennungen auf, die zum Tode führen.

Hochfrequenz:

Die Gefährdung nimmt mit der Frequenz des Wechselstromes ab.

→ Mehrere Ampere hochfrequenten Strom ohne Schaden in der medizinischen Heilbehandlung⁴.

U < 24V:

Besonders gefährdete Bereiche (z.B.: medizinische Geräte in Behandlungsräumen)

U < 42V:

Kinderspielzeug

U < 50V:

Allgemein keine Gefährdung, da der Strom I = U∕R_K = 50 V∕2 kΩ = 25 mA ist. Es sind keine besonderen Schutzmaßnahmen notwendig.

U < 250V:

Es sind i.a. Schutzmaßnahmen notwendig.

U > 250V:

Es sind immer besondere Schutzmaßnahmen notwendig.

→Sensorik zum Erkennen eines Fehlers und Aktorik zum Schutz von Personen im Fehlerfall⁵.

Sicher:

Abschaltströme, bei denen Sicherungen innerhalb von 0,1 s den Strom unterbrechen müssen:

6 und 10A:

I_A = 5,25I_N

16 und 25A:

I_A = 4,90I_N

32 und 63A:

I_A = 4,55I_N