Elektrotechnische Grundlagen/Gefahren des elektrischen Stroms

Elektrischer Schlag

Das Schaubild symbolisert den schlimmst anzunehmensten Fall. Eine Person ist Bestandteil des elektrischen Stromkreises. Die Sicherungseinrichtung F hat eine Absicherung von 16A. Die folgenden Werte

• $R_{St}=6k\Omega$
• $R_{K}=1200\Omega$
• $R_{F}=100\Omega$
• $R_{Ue}=0\Omega$
• $R_{L}=5\Omega$

sind bekannt.
Um die Sicherheit zu gewährleisten, beauftragt dich dein Meister, die Gefahren die für eine Person entstehen können einzuschätzen und geeignete Schutzmaßnahmen vorzuschlagen. Da du in der Ausbildung bist, gibt er dir den Zusatzauftrag, deine Ergebnisse zu präsentieren.

Aufgabe 1

Unter den Aufgaben findest du den Lernpfad Schutz gegen elektrischen Schlag. Bearbeite die einzelnen Lektionen und beantworte die darin enthaltenen Aufgaben.

Schutz gegen elektrischen Schlag

Berührungsspannung

Fehlerarten

Fehlerstrom-Schutzeinrichtung

Aufgabe 2

Erstelle aus deinen Antworten eine aussagekräftige Präsentation mit Powerpoint oder mit Word.

Aufgabe 3

Erstelle für die oben geschilderte Situation eine Gefahrenbeurteilung. Diese muss die folgenden Punkte beinhalten:

1. Wie hoch ist der Körperstrom im Fehlerfall, wenn keine weiteren als die skizzierten Schutzmaßnahmen vorgenommen werden. Begründe deine Antwort mit einer ausführlichen Rechnung.
2. Beurteile die durch den Körperstrom entstehende Gefahr für Personen anhand des Zeit-Strom-Diagramms. Begründe deine Einschätzung.
3. Nenne mindestens eine Möglichkeit, wie die Anlage gegen elektrischen Schlag geschützt werden kann. Zeige deren Einbau mithilfe einer Skizze.
4. Begründe mithilfe des Zeit-Strom-Diagramms, warum die von dir vorgeschlagene Maßnahme einen wirksamen Schutz gegen elektrischen Schlag bildet.

Bestimmung des Gesamtwiderstandes $R_g$

• $R_g = R_{St}+R_K+R_F+R_{Ue}+R_L=6000\Omega+1200\Omega+100\Omega+0\Omega+5\Omega=7305\Omega$

Bestimmung des Körperstromes$I_K$. Da es sich um im gezeigten Fall um eine Reihenschaltung handelt, ist der Strom überall gleich groß.

• $I_K = \frac{U}{R_g} = \frac{230V}{7305\Omega}=0,0315A=31,5mA$

Bei einem Strom von 31,5mA wird nach ca.250ms die Loslassschwelle überschritten. Dies würde dazu führen, dass die im Stromkreis befindliche Person aufgrund der Muskelverkrampfungen nicht mehr aus eigener Kraft aus dem Stromkreis kommt. Nach etwa 5s kann es zum Herzkammerflimmern kommen. Ein Auslösen der Sicherung ist unwahrscheinlich auf Grund des geringen Stromflusses. Daher ist ein Betrieb ohne weitere Schutzmaßnahmen Lebensgefährlich und somit unzulässig.

Eine Möglichkeit einen wirksammen Schutz aufzubauen ist die Verwendung eines RCD'S mit einem maximalen Differenzstrom von 30mA. Dieser wird in Reihe zur Sicherung F eingebaut.

Da ein RCD bei einer Stromdifferenz von 30mA sicher auslösen muss, wird der Stromkreis innerhalb von 200ms unterbrochen. Somit ist aus dem Strom-Zeit-Diagramm zu entnehmen, dass der Strom zwar warnehmbar ist, jedeoch nicht zu einem Klebenbleiben führt. Die Einwirkdauer bis zum Anschalten des Stromkreises reicht auch nicht aus, um größere Schäden zu verursachen. Somit ist ein sicherer Betrieb der Anlage möglich.