Ist eine Erdung der Hauselektrik wirklich notwendig?

Ich weiß, dass die Antwort auf meine Frage "Ja, ist es!" lautet. Der Erdungsanschluss ist erforderlich, um zu vermeiden, dass eine Person einen elektrischen Schlag erleidet, wenn sie ein metallisches Teil eines fehlerhaften Geräts berührt. Die Person fungiert also als Leiter, der den Stromkreis zwischen dem metallischen Hochspannungsteil und der Erde schließt (per Definition bei null Volt). Die Erdungsverbindung bietet daher einen alternativen Weg für den Stromfluss, und dies geschieht, weil irgendwo entlang des Stromverteilungssystems der Neutralleiter N mit einem in den Boden gepflanzten Metallstab verbunden ist. Meine Frage ist: Was ist, wenn diese Verbindung zwischen Neutralleiter und Masse entfernt wird, wie im Bild dargestellt? Dies würde das Erdungskabel in Haushaltssteckdosen überflüssig machen, da eine Person, die das Metallgehäuse eines defekten Geräts berührt, den Stromkreis nicht schließt, weil es nicht den Stromkreis einschließlich der Erde gibt. So wie ich es verstehe, würde dies (vielleicht) funktionieren, wenn das Stromverteilungssystem nirgendwo geerdet ist. Ist es möglich, ein vollständig vom Boden schwebendes Stromverteilungssystem zu realisieren? Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Antwort nein ist, aber ich weiß nicht warum ... also, warum ist das nicht möglich??? Danke schön.

Elektrisches Energiesystem ohne Masseverbindungen.

Es ist da, wenn etwas schief geht, nicht wenn alles in Ordnung ist.
Es heißt PE für "Schutzerde", es ist eine Sicherheitsfunktion.
Ihr Denkprozess ist weitgehend richtig. Wenn alle Ausgänge des Transformators isoliert sind, ist alles in Ordnung. Es treten jedoch Fehler auf, die dazu führen, dass Drähte von Zeit zu Zeit freiliegendes Metall berühren. In den USA sind einige Dreiphasensysteme ungeerdet. Aber es gibt viele Anforderungen an solche Systeme, um die Sicherheit aufrechtzuerhalten. Hier ist ein kurzer Artikel darüber. ecmag.com/section/codes-standards/…
@mkeith - Ich werde BS anrufen. Wenn in Ihrem Elektroherd ein heißer Kurzschluss auftritt, werden der inhärente Leckstrom und die inhärente Kapazität des Transformatorsystems genügend Strom durch Ihren Körper treiben, um Sie zu töten.
@mkeith - Ich habe einen Master in Elektrotechnik und habe am College Leistungstransformatoren studiert. Selbst wenn im Transformator oder an anderer Stelle im Stromkreis kein Widerstandsleck vorhanden ist (was unwahrscheinlich ist), würde die Kapazität zwischen den Sekundärwicklungen des Transformators und dem Gehäuse sowie die Kapazität zwischen Sekundär- und Primärwicklung einen erheblichen Stromfluss zulassen.
@mkeith - Der Fall ist der am Strommast draußen.
@HotLicks Ich dachte, dass irgendwo in Skandinavien alle Häuser Transformatoren hatten, genau um die typische Art und Weise zu verhindern, wie man einen Stromschlag bekommt. Einarmige Kinder können den ganzen Tag in Steckdosen stochern, ohne Schaden anzurichten.
@mkeith - Und ich habe über ungeerdete Systeme gesprochen.
@Pauer Eighty Six bist du jetzt mit dieser Frage fertig?
Ja, ich bin fertig. Danke euch allen!
@PauerEightySix Nehmen Sie vielleicht an der 2-minütigen Tour teil , um zu verstehen, was Sie tun müssen, um diese Frage als vollständig abzuschließen.

Antworten (4)

Was Sie nicht in Betracht ziehen, ist, dass ein geerdetes Chassis oder eine Metallbox, die eine "bösartige" Live-Verbindung enthält, sich selbst offenbart, falls ein Fehler auftritt, der dazu führt, dass Live das geerdete Metall berührt. Es wird eine Sicherung durchbrennen und innerhalb weniger Millisekunden wird das Problem sicher gemacht und aufgedeckt .

Bei einer isolierten Wechselstromquelle (z. B. der Sekundärseite eines Trenntransformators) gibt es keinen Hinweis darauf, dass möglicherweise Spannung mit dem Metallgehäuse in Kontakt gekommen ist. Sie können es berühren und vielleicht ein leichtes Kribbeln verspüren, aber es ist nicht eindeutig selbstenthüllend.

Fehler 1 ist aufgetreten und er ist nicht selbstoffenbar...

Einige Zeit später tritt ein weiterer Fehler auf, der überall in Ihrer Straße und in jedem der Häuser in dieser Straße sein kann. Dieser Fehler führt dazu, dass der Neutralleiter mit Erde verbunden wird.

Fehler 2 wird sich auch nicht selbst offenbaren, da keine Sicherung durchbrennt: -

Dann berühren Sie die ungeerdete Metallbox oder das Chassis: -

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die magentafarbenen Pfeile zeigen den Fluss des Stromschlagstroms

Jetzt ist die Metallbox eine Todesfalle (weil sie nicht geerdet ist) und wartet auf die nächste unglückliche Person, die vorbeikommt und sie berührt. Nichts hat sich gezeigt, was darauf hindeutet, dass eine gefährliche Situation eingetreten ist.

Der erste "Hinweis" (wenn Sie den Hinweis überleben) ist ein Stromschlag.

+1 Dies. Beispiel aus der realen Welt - hätte der Vorbesitzer meines Hauses einen der Lichtschalter ordnungsgemäß geerdet, wäre der Kurzschluss zwischen seiner Messingblende und der 230-V-Stromversorgung ziemlich offensichtlich gewesen, lange bevor ich ihn berührte und einen schönen Ruck bekam.
Vielleicht möchten Sie sich diese Diskussion auf der Home Improvement SE-Website ansehen. diy.stackexchange.com/questions/209261/…
Aber zumindest hier in den USA ist der zweite aufschlussreiche Fehler, den Andy zeigte, eine absichtlich hergestellte Verbindung auf der Sekundärseite des Transformators (die Seite, die zu einem Haus führt). In diesem Fall ist nur der erste Fehler erforderlich, um das Metallgehäuse / die Metallbox (denken Sie an einen Herd) auf 115 V relativ zur Erde zu legen. Daher müssen Metallgehäuse geerdet werden. Außerdem gebe ich Andy eine positive Stimme für die schöne Grafik.
Darüber hinaus erfordert ein ordnungsgemäßer Überspannungsschutz normalerweise eine funktionierende Erdung, und die Garantien, die mit den meisten Überspannungsschutzgeräten für Verbraucher geliefert werden, sind ungültig, wenn sie ohne eine zuverlässige Erdverbindung verwendet werden.
Die Londoner U-Bahn verwendet ein 4-Leiter-DC-Elektrifizierungssystem ohne Erdbezug, um Streustromeffekte zu vermeiden. Wenn ein erster Fehler auftritt, der eine Stromschiene mit einer Laufschiene kurzschließt, wird keine nachteilige Wirkung festgestellt. Mir sind zwei Vorfälle bekannt (ich kann die Berichte im Moment nicht finden), bei denen ein zweiter Fehler mehrere Kilometer vom ersten entfernt, aber an der gegenüberliegenden Stromschiene, eine große Rauchentwicklung verursachte, was in einem Fall zu einem Tod durch die darauf folgende Panik führte .
@ grahamj42: Ich würde denken, dass ein DC-basiertes System davon profitieren würde, wenn die positive Schiene auf oder leicht unter Erdpotential vorgespannt wäre, da Erdschlüsse die Korrosion an allem beschleunigen würden, was über Erdpotential vorgespannt ist.
Verweis auf einen LU-Unfall gefunden: Railwaysarchive.co.uk/docsummary.php?docID=1167
Ich dachte, die Londoner U-Bahn benutzte beide Laufschienen als Rückweg, daher würde ein Kurzschluss zu einem der beiden sofort zu einem äh ... Kurzschluss führen. Ich verstehe die vierte Schiene nicht, von der Sie sprechen, außer dass sie ein Duplikat der dritten inneren positiven 650-Volt-Schiene ist, um sie mit dem dritten „äußeren“ Schienensystem der südlichen Region kompatibel zu machen.

Zusätzlich zu Andys Antwort erfordert eine schwebende Versorgung möglicherweise zwei Leistungsschalter in jedem Stromkreis, um beide Leitungen auszulösen, da Sie nicht vorhersagen können, welche Phase durch den ersten Fehler "neutralisiert" wird.

Das absichtliche Neutralisieren einer Leitung vermeidet dieses Risiko, und daher benötigen nur die stromführenden Drähte eine Sicherung oder einen Leistungsschalterschutz.

Das gezeigte Erdungssystem ist das in Italien befolgte TT-System mit einer dreiphasigen Versorgungsspannung von 400 V und einer einphasigen 230 V.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

In diesem System liegt die Verantwortung für die neutrale Erdung des Transformators beim Versorgungsunternehmen, während die Erdung des Metallgehäuses beim Verbraucher liegt.

Das System ermöglicht die Verwendung von Leistungsschaltern (MCBs) und Fehlerstromschutzschaltern (GFCIs), um Leiter-zu-Leiter-, Leiter-zu-Neutral- und Leiter-Erde-Fehler zu beseitigen.

Die wahrscheinlichste Stelle eines Leiter-Erde-Fehlers wäre in einem Metallgehäuse. Wenn der Neutralleiter und die Metallgehäuse nicht geerdet sind, würde ein solcher Fehler nicht ausgelöst und unbemerkt bleiben. Die natürliche Folge wäre ein Stromschlag aufgrund von Kontakt mit dem stromführenden Metallgehäuse und der Erde, falls eine andere Leitung oder der Neutralleiter gleichzeitig an anderer Stelle geerdet wird.

In einem dreiphasigen System ohne Menschen (oder wertvolle Tiere/Ausrüstung) und ohne Leiterunterbrechungen besteht keine Notwendigkeit für diese redundante „Neutral“- oder „Erd“-Verbindung.

Die Probleme treten auf, wenn Fehler, Menschen und wertvolle Tiere/Ausrüstung vorhanden sind, die vor elektrischem Strom (Feuer), Körperströmen (Schlag/Tod) und Überspannung (Ausrüstung) geschützt werden müssen.

Die Erde und darin steckende Metallteile bieten einen guten Leitungsweg für Menschen, die das fehlerhafte System und die „Erde“ berühren.

Bei der ganzen Aufregung geht es darum, sicherzustellen, dass Menschen (und wertvolle Tiere), die normalerweise die Erde berühren, nicht auch fehlerhafte Geräte berühren, die Spannungen haben, die Schockströme induzieren können. Und auch, dass die Fehlerströme (in den Drähten) hoch genug sind, um die Sicherungen (Leistungsschalter) durchzubrennen, die eine niedrige Impedanz zur und durch die Erde benötigen.

Daher stellen wir sicher, dass genügend Isolierung und Abstand vorhanden sind, damit Personen die stromführenden Stromkreise nicht berühren können, dass die Stromkreise abgesichert und geerdet sind (Backup-Rückleitung) und dass wir heutzutage auch einen Leckageschutz (Fehlerstrom oder Erdschluss) haben Geräte.

Erdung ist nicht wirklich kompliziert, aber zu viele verschiedene Aspekte werden alle unter den gleichen Teppich gekehrt (z. B. Beschädigung von Versorgungsgeräten durch Überhitzung, Tod durch Feuer, Tod durch Stromschlag, Geräteschäden durch Spannungstransienten, um nur einige der Fehler zu identifizieren Schutzmaßnahmen in der modernen Versorgung).

Ist eine Erdung der Hauselektrik wirklich notwendig?
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