Elektrotechnische Grundlagen/Gefahren des elektrischen Stroms: Unterschied zwischen den Versionen

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{{Box|Elektrischer Schlag|
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[[Datei:Fehlerstromkreis Motor.jpg|300px|Fehlerstromkreis mit einem Körper als Widerstand.]]<br>
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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
Das Schaubild symbolisiert den schlimmsten anzunehmenden Fall. Eine Person ist Bestandteil des elektrischen Stromkreises. Die Sicherungseinrichtung F hat eine Absicherung von 16A. Die folgenden Werte
*<math>R_{St}=6k\Omega</math>
*<math>R_{St}=6k\Omega</math>
*<math>R_{K}=1200\Omega</math>
*<math>R_{K}=1200\Omega</math>
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*<math>R_{Ue}=0\Omega</math>
*<math>R_{Ue}=0\Omega</math>
*<math>R_{L}=5\Omega</math>
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sind bekannt. <br>
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.
 
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.
|Arbeitsmethode
|Arbeitsmethode
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|Erstelle für die oben geschilderte Situation eine Gefahrenbeurteilung. Diese muss die folgenden Punkte beinhalten:
|Erstelle für die oben geschilderte Situation eine Gefahrenbeurteilung. Diese muss die folgenden Punkte beinhalten:
# Wie hoch ist der Körperstrom im Fehlerfall, wenn keine weiteren als die skizzierten Schutzmaßnahmen vorgenommen werden. Begründe deine Antwort mit einer ausführlichen Rechnung.
# Wie hoch ist der Körperstrom im Fehlerfall, wenn keine weiteren als die skizzierten Schutzmaßnahmen vorgenommen werden. Begründe deine Antwort mit einer ausführlichen Rechnung.
{{Lösung versteckt
# Beurteile die durch den Körperstrom entstehende Gefahr für Personen anhand des Zeit-Strom-Diagramms. Begründe deine Einschätzung.
|Bestimmung des Gesamtwiderstandes <math>R_g</math>
# Nenne mindestens eine Möglichkeit, wie die Anlage gegen elektrischen Schlag geschützt werden kann. Zeige deren Einbau mithilfe einer Skizze.
# Begründe mithilfe des Zeit-Strom-Diagramms, warum die von dir vorgeschlagene Maßnahme einen wirksamen Schutz gegen elektrischen Schlag bildet.
 
{{Lösung versteckt|
Bestimmung des Gesamtwiderstandes <math>R_g</math>
* <math>R_g = R_{St}+R_K+R_F+R_{Ue}+R_L=6000\Omega+1200\Omega+100\Omega+0\Omega+5\Omega=7305\Omega</math>
* <math>R_g = R_{St}+R_K+R_F+R_{Ue}+R_L=6000\Omega+1200\Omega+100\Omega+0\Omega+5\Omega=7305\Omega</math>
Bestimmung des Körperstromes<math>I_K</math>. Da es sich um im gezeigten Fall um eine Reihenschaltung handelt, ist der Strom überall gleich groß.
Bestimmung des Körperstromes<math>I_K</math>. Da es sich im gezeigten Fall um eine Reihenschaltung handelt, ist der Strom überall gleich groß.
*<math>I_K = \frac{U}{R_g} = \frac{230V}{7305\Omega}=0,0315A=31,5mA</math>
*<math>I_K = \frac{U}{R_g} = \frac{230V}{7305\Omega}=0,0315A=31,5mA</math>
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|Lösung zu 1.}}
# Beurteile die durch den Körperstrom entstehende Gefahr für Personen anhand des Zeit-Strom-Diagramms. Begründe deine Einschätzung.
 
{{Lösung versteckt
{{Lösung versteckt|
|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.
Bei einem Strom von 31,5 mA wird nach ca. 250 ms 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 5 s 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.
|Lösung}}
|Lösung zu 2.}}
# Nenne mindestens eine Möglichkeit, wie die Anlage gegen elektrischen Schlag geschützt werden kann. Zeige deren Einbau mithilfe einer Skizze.
 
{{Lösung versteckt
{{Lösung versteckt|
|Eine Möglichkeit einen wirksammen Schutz aufzubauen ist die Verwendung eines RCD'S mit einem maximalen Differenzstrom von 30mA.
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.
Dieser wird in Reihe zur Sicherung F eingebaut.
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|Lösung zu 3.}}
# Begründe mithilfe des Zeit-Strom-Diagramms, warum die von dir vorgeschlagene Maßnahme einen wirksamen Schutz gegen elektrischen Schlag bildet.
 
{{Lösung versteckt|
{{Lösung versteckt|
|Da ein RCD bei einer Stromdifferenz von 30mA '''sicher''' auslösen muss, wird der Stromkreis innerhalb weniger ms 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.
Da ein RCD bei einer Stromdifferenz von 30 mA '''sicher''' auslösen muss, wird der Stromkreis innerhalb von 200 ms 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.
|Lösung}}
|Lösung zu 4.}}
|Üben}}
|Üben}}



Aktuelle Version vom 27. Juli 2023, 06:38 Uhr

Elektrischer Schlag

Fehlerstromkreis mit einem Körper als Widerstand.
Das Schaubild symbolisiert den schlimmsten anzunehmenden Fall. Eine Person ist Bestandteil des elektrischen Stromkreises. Die Sicherungseinrichtung F hat eine Absicherung von 16A. Die folgenden Werte

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.

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

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

Bei einem Strom von 31,5 mA wird nach ca. 250 ms 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 5 s 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 30 mA sicher auslösen muss, wird der Stromkreis innerhalb von 200 ms 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.