Grundlagen der Elektrotechnik: Spannung, Strom und Schutz

Grundlagen der elektrischen Spannung und Stromstärke

Spannung (Tension): Wenn ein Mangel an Ausgewogenheit zwischen zwei Ladungen besteht, misst man eine Differenz in Volt. Es existiert Gleichstrom (DC), Wechselstrom (AC) und Dreiphasenwechselstrom. Die Formel lautet: V = R · I.

Stromstärke (Intensität): Der Fluss der elektrischen Ladung durch ein leitendes Material. Sie wird in Ampere mit einem Amperemeter gemessen. Der technische Stromfluss erfolgt von links nach rechts.

Defekte in Elektroinstallationen

Durch den Lauf der Zeit, den Betrieb und klimatische Bedingungen können Defekte entstehen. Es ist äußerst wichtig, Standard-Faktoren zu bestimmen und geeignete Schutzmaßnahmen zu ergreifen.

Überstrom, Überlast und Kurzschluss

Überstrom: Ein Stromfluss in der Einrichtung, der unter bestimmten Umständen die Nennstromstärke überschreitet. Wenn die Bedingungen normal sind und die Anlage gut berechnet wurde, ist ein dauerhafter Betrieb möglich.

Überlast: Wenn der Strom lange genug zirkuliert, kann die Isolation der Leiter durch übermäßige Wärme beschädigt werden.

Kurzschluss: Die Anlage ist nicht darauf ausgelegt, diese hohe Intensität zu tragen. Wenn der Stromkreis nicht sofort unterbrochen wird, besteht das Risiko einer Zerstörung der Installation oder sogar eines Brandes.

Selektivität und schematische Darstellung

Staffelung (Abstieg): Die Installation eines automatischen Schaltkreises, der bei einem geringeren Strom als dem Kurzschlussstrom abschaltet, bevor andere Schalter mit höherer Schaltleistung reagieren. Dies ermöglicht erhebliche wirtschaftliche Einsparungen.

Arten der Darstellung (Schemata)

• Allpolige Darstellung (gestrandet): Hierbei werden die Symbole der Geräte mit all ihren Polen und Linien sowie sämtlichen Phasen dargestellt.
• Einpolige Darstellung (unifilar): Diese stellt ein vereinfachtes Symbol mit einem einzigen Pol und der Verkabelung in einer einzigen Linie dar, gekennzeichnet durch kleine schräge Linien.

Isolationsfehler und Überspannungen

Isolationsfehler: Ein reibungsloses Funktionieren gewährleistet, dass kein unerwünschter Kontakt zwischen verschiedenen Elementen mit unterschiedlichem Potenzial besteht. Bei mangelhafter Isolation kann Folgendes passieren:

1. Kontakt zwischen zwei aktiven Leitern (Kurzschluss).
2. Spannung an anderen Anlagenteilen, wie z. B. einem Metallgehäuse, wodurch Leckströme zur Erde fließen.

Arten von Überspannungen

Überspannungen treten auf, wenn eine Spannung angelegt wird, die größer als die Netzspannung ist:

• Transiente Überspannung: Ein sehr hoher Spannungswert über einen sehr kurzen Zeitraum, oft verursacht durch atmosphärische Erscheinungen (Blitzeinschläge) oder sehr induktive Verbraucher.
• Temporäre oder permanente Überspannung: Ein geringerer Überspannungswert (etwa 10 % über der Nennspannung), der jedoch von längerer Dauer ist, zum Beispiel durch den Verlust des Neutralleiters eines Transformators.

Funktionsweise und Bauarten von Sicherungen

Sicherungen: Dies sind Schutzelemente in elektrischen Anlagen, die in Serie geschaltet werden. Ihr Ziel ist es, bei einer Temperaturerhöhung durch zu hohe Stromstärke als erster Punkt zu schmelzen. Äußerlich ist oft nicht sichtbar, ob eine Sicherung ausgelöst hat, es sei denn, ein Kennmelder (farbiges Element) zeigt den Zustand an. Eine ausgelöste Sicherung ist unbrauchbar und muss durch eine neue ersetzt werden.

Gängige Bauformen von Sicherungen

• Zylindrisch: Dies ist die traditionelle Bauform.
• Messer- oder NH-Sicherungen: Für niedrige Spannungen und hohes Ausschaltvermögen. Nennstromstärken bis 1250 A und Spannungen bis 690 V. Das Schaltvermögen kann bis zu 120 kA erreichen. Sie besitzen oft einen kleinen Steg als Indikator.
• DIAZED-Sicherungen: Deutschen Ursprungs (auch Flaschensicherungen genannt). Nennstromstärken zwischen 2 und 100 A mit einem Ausschaltvermögen von bis zu 50 kA.