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Wumpus-Gollum-Forum von "Welt der Radios".
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Messgerät für die Betriebssicherheit an Stromnetz
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24.12.15 09:14
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

24.12.15 09:14
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

Messgerät für die Betriebssicherheit an Stromnetz

hallo alle,

euch allen ein frohes Weihnachten.

Ich möchte hier mal etwas besonders vorstellen, ein Messgerät für die elektrische Betriebssicherheit am Netz.
Dazu gibt es einiges im Vorfeld zu erzählen, da das ein recht heikles und vernachlässigtes Thema unter Bastlern ist diesmal recht ausführlich.

Wichtig ! Es geht hier ausdrücklich nicht um den vorschriftsgerechten Einsatz solcher Messmittel in gewerblicher Umgebung, dieser ist aufgrund der Gesetzeslage Fachkräften vorbehalten und erfordert Messmittel die dem aktuellen Stand der Technik entsprechen und nachweisbar gültig kalibriert sind.
Es geht mir um eine einfache Form der Sicherheitsprüfung im privaten Bereich, wo diese NICHT vorgeschrieben ist, was uns aber nicht daran hindern soll das Thema hier mal ausführlich durchzugehen. Dazu sei noch angemerkt, daß ich selbst keine Fachkraft bin, also nicht über die nötige Ausbildung verfüge, eine ggf. nötige korrektur durch einen Elektromeister oder Dipl.Ing nehm ich daher gerne an sofern das hier erforderlich wird und änder den Beitrag dann entsprechend ab. Es sei ausdrücklich darum gebeten hier alles so zu verfassen daß jeder Hobbybastler sofort verstehen kann was gemeint ist, also bitte keine Argumente die auf DIN ISO EN 701/702 mit Stand später 2008 verweisen sondern das Verfahren stets ausformulieren


Was ist eine Sicherheitsüberprüfung, bezogen auf ein Heimgerät wie zB ein Röhrenradio, Grundlagen.

Wir unterscheiden zuersteinmal Geräte die vollisoliert sind und ein zweipoliges Netzkabel haben, und solche mit Schukostecker und dreipoligem Netzkabel, bei denen auch geerdete Metallteile berührbar vorhanden sein können.

Fall1; das vollisolierte Gerät mit zweipoligem Netzkabel.

Wir können die Betriebssicherheit hier nicht direkt prüfen da es garkeinen Schutzleiter hat. Somit führen wir durch:
Sichtkontrolle des Netzkabels und des Gerätegehäuses auf Beschädigung und mangelhafte Isolation.
Bei alten Röhrenradios die direkt am Netz arbeiten, also ohne eigenen Netztrafo ( U-Röhren und dergleichen), ist das Chassis des Gerätes mit einem Pol der zweipoligen Netzleitung direkt verbunden, d.h. direkte Berührung kann sehr gefährlich sein. Nach außen hin haben wir die Poti- bzw. Schalterachsen auf denen unbedingt hoch isolierende Knöpfe fest montiert sein müssen um ein Berühren der Metallachsen zu verhindern, evtl. vorhandene Schraubenköpfe mit denen das Chassis befestigt ist kann man mit Isolierband abkleben um so eine Isolation zu erreichen.
Der Betrieb offener Geräte dieser Art sollte nur hinter einem Netz-Trenntrafo erfolgen. Eine zusätzliche Information ob ein Gehäuseteil, Chassis unter Spannung steht liefert uns der Elektrikerschraubendreher mit eingebautem Gaslämpchen, geht das bei Berühren des Chassis an drehen wir bitte den Netzstecker umd prüfen nochmal, ideal ist das Lämpchen bleibt AUS !

Fall2; das Gerät mit Schutzerdung und dreipoligem Netzkabel.

Hier ist das Chassis sowie vorhandene Metallteile mit ausnahme von Teleskopantennen geerdet, also mit dem Schutzleiter fest und nicht abschaltbar verbunden ! Gängige Vorschriften verlangen nun, daß der Widerstand vom Gerätechassis, Gehäuse, zum Schutzkontakt des Netzsteckers kleiner als 0,3 Ohm sein muß bei einer Kabellänge von maximal 5 Metern.
Hier setzt unser Sicherheitsmessgerät an und prüft das.

Die Isolation des Schutzleiters, PE, zu den beiden Netzleitungen (L, N) muß einen Wechselstromwiderstand von allermindestens 1 Megaohm haben, aus meiner Sicht sind auch 3 M schon ein Anlaß zur Nachbesserung. Auch hier setzt unser sicherheitsmessgerät an und überprüft das.

Zuguterletzt kann noch geprüft werden ob es einen Strom durch den Schutzleiter gibt, selbiger ist äußerst unerwünscht und ab einer gewissen Höhe unzulässig. In modernen Haushalten führt dieser, wenn er 30mA überschreitet, zum auslösen des FI Schutzrelais und wir sitzen im Dunklen. Da FI nur bei Neuinstallationen vorgeschrieben sind gibts es unzählige Häuser wo keine FI installiert sind, auch in denen laufen alte Radios prima. Hier setzt unser sicherheitsmessgerät wiederum an und überprüft das.

Sind nach gewissenhafter Sichtkontrolle alle drei Tests bestanden, also

1. der Schutzleiterwiderstand
2. die Isolationswiderstandsmessung
3. die Ersatz Ableitstrommessung,

dann können wir davon ausgehen daß unser Radio in einem sicheren elektrischen Zustand befindet

Eine nennenswerte Eigenschaft von Sicherheitsprüfgeräten ist die, daß sie viel zu teuer sind, daher verwendet sie auch sogut wie niemand im privaten Bereich. Man behilft sich eher mit Hausmitteln oder prüft garnicht bzw. mit dem Taschenmultimeter...

Der Gesetzgeber hat hier etwas Abhilfe geschaffen indem die gängigen Vorschriften über diese Sicherheitsmessungen im Jahre 2008 verändert, überarbeitet wurden. Daraus ergab sich eine Anpassung der Messmittel, oder anders gesagt, es gab neue. Somit gibt es nun Sicherheitsmessgeräte für den 701 Test, die nichtmehr dem "Stand der Technik" entsprechen,
--> Fortsetzung

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24.12.15 09:23
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

24.12.15 09:23
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

Re: Messgerät für die Betriebssicherheit an Stromnetz

sie sind also "unzulässig".
Genau diese Geräte sind nun billig in der Bucht zu finden. Setzen wir sie doch ein.
Sie sind für uns Hobbybastler geradezu ideal, also her damit, und messen

Ich hab ein solches besorgt.





Es arbeitet folgendermaßen:

Schritt 1: Auf Dreiecksymbol schalten und die Skala auf Endwert abgleichen mit dem Poti.
Schritt 2: eine Stellung weiter, nun misst es die Netzspannung.
Schritt3: es mißt den Widerstand des Schutzleiters in milli-Ohm.
Schritt4: es mißt den Isolationswiderstand des Schutzleiters zu N, L
Schritt5: es führt die Ableitstrommessung durch.

Die Schritte 3-5 erfordern daß das Radio bzw. zu prüfende Gerät am Messgerät angeschlossen ist.
Für Schritt3 ist zusätzlich das Chassis bzw. Metallgehäuse mit dem dicken Tastkabel zu berühren.

Ein Piepton gibt bei jedem der 3 Schritte sein OK, fehlt der, ist das nicht in Ordnung und bedarf der Reparatur und wiederholung der Sicherheitsprüfung. Unter OK versteh ich jetzt daß der Test gem. den Vorschriften vor 2008 bestanden ist.

Ich hoffe das hat einigen ein wenig geholfen.

lG Martin

Zuletzt bearbeitet am 24.12.15 09:28

Datei-Anhänge
elavi.JPG elavi.JPG (345x)

Mime-Type: image/jpeg, 150 kB

elavi1.JPG elavi1.JPG (315x)

Mime-Type: image/jpeg, 132 kB

24.12.15 09:42
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

24.12.15 09:42
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

Re: Messgerät für die Betriebssicherheit an Stromnetz

Nachtrag (ohne Gewähr auf Richtigkeit)

Für den Isolationswiderstand gilt als "bestanden" wenn er größer als 1 Mega-Ohm ist.
Für den Widerstand des Schutzleiters gilt als "bestanden" wenn er kleiner als 0,3 Ohm = 300 milliOhm ist
Für den Ableitstrom gilt als "bestanden" wenn er kleiner als 7mA ist.

Bestanden = Piepton bezogen auf veraltete Vorschriften von vor - 2008

lG Martin

24.12.15 14:24
j.werner 

WGF-Premiumnutzer

24.12.15 14:24
j.werner 

WGF-Premiumnutzer

Re: Messgerät für die Betriebssicherheit an Stromnetz

Hallo,Martin ein sehr guter Beitrag in punkto Gerätesicherheit.Auch der Vorschlag sich ein "unmodernes Gerät" zuzulegen finde Ich ist eine gute Idee.Habe selbst vor ca.2 Jahren einen Mess-Lehrgang bei der B.G.abolviert,sehr interessant und lehrreich.Man wird sich bewusst was einem durch Gleichgültigkeit oder durch Gerätedefekt alles so passieren kann.Allerdings bin ich skeptisch bei den Messgeräten und Methoden um getaktete Netzteile zu überprüfen. Es wird eine Spannung von 500VDC verwendet,meiner Meinung nach Könnte dadurch schon mal ein defekt im Netzteil entstehen.Da würde Ich um einen event.Schutzleiterstrom zu messen ein Zangenamperemeter mit einem unteren Messbereich von 2ma. verwenden.Habe dafür ein "MastechMs2006" mir angeschaft.
Schöne Weihnachtszeit.
mfg.Joachim.

Zuletzt bearbeitet am 24.12.15 16:23

24.12.15 14:45
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

24.12.15 14:45
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

Re: Messgerät für die Betriebssicherheit an Stromnetz

hallo Joachim,

der Genauigkeit halber...
man kann eine Schutzleiterstrommessung unmöglich hoher Spannung durchführen, daraus ergäbe sich Lebensgefahr für den der das durchführt. Das Gerät legt somit eine niedrige Prüfspannung an, der Stromkreis schließt sich vom Schutzkontakt der geräteeigenen Steckdose über das gelbgrüne PE Kabel der Netzleitung bis zum Gerätechassis bzw. Gehäuse wo das dicke Messkabel des Prüfgerätes dranzuhalten ist.

Die hohe Spannung ist anzuwenden bei der Prüfung der Isolation.
Ein gewisses Risiko findet sich bei Entstörbaugruppen in denen kleinere Kondensatoren von N und L direkt nach PE verbunden sind, deren Spannungsfestigkeit entscheidet darüber ob es so durchführbar ist oder ist. Meines Wissens darf man in begründeten Fällen die Prüfspannung reduzieren um solche Schäden zu vermeiden. Ich bin mir hier aber unsicher ob diese 500V nicht ein Bestandteil der Änderung der Vorschriften sind, die 2008 stattfand, ist dem so trifft das auf die älteren Messgeräte nicht zu Damit hätten wir schon die erste offene Frage.

Ich würde ein Zangenamperemeter nicht einsetzen da es für einpolige Leiter konzipiert ist, unsere Netzleitung hat deren drei.

lG Martin

24.12.15 16:37
j.werner 

WGF-Premiumnutzer

24.12.15 16:37
j.werner 

WGF-Premiumnutzer

Re: Messgerät für die Betriebssicherheit an Stromnetz

Hallo,Martin dieses Spezielle Messgerät wird für die Differenzstrommesung verwendet.D.h.Bei einem Gerät mit Schutzleiter heben sich die Zu und Abfliesenden Ströme auf.Ein event. Strom über den Schutzleiter wird so erfasst während des Normalbetriebes des Gerätes.Genaue Hinweise findet man unter BGV A3 bei den B.G.s.Mittlerweile hat die Vorschrift E.U. mässig wohl einen anderen Namen.
einen schönen Heiligabend
mfg.Joachim.

Zuletzt bearbeitet am 25.12.15 00:21

24.12.15 18:58
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

24.12.15 18:58
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

Re: Messgerät für die Betriebssicherheit an Stromnetz

hallo Joachim,

ich bin mir ziemlich sicher daß die Oldies keine Differenzstrommessung beherschen, bei denen nennt sich das noch Ersatz-Ableitstrommessung. Ich bezog mich auf die 500V Geschichte... bei der wird beim Prüfling N+L gebrückt und die 500V gegen PE angelegt. So kann dem Gerät selbst eigentlich nichts passieren, ausgenommen die C die im Entstörknubbel gegen PE geschaltet sind, die kriegen das voll auf die Plättchen

lG Martin

30.12.15 03:12
SmdSchubser 

WGF-Nutzer Stufe 2

30.12.15 03:12
SmdSchubser 

WGF-Nutzer Stufe 2

Re: Messgerät für die Betriebssicherheit an Stromnetz

Hallo Martin,

ein paar kleine Ergänzungen von meiner Seite:

Zitieren:
Wir unterscheiden zuersteinmal Geräte die vollisoliert sind und ein zweipoliges Netzkabel haben, und solche mit Schukostecker und dreipoligem Netzkabel, bei denen auch geerdete Metallteile berührbar vorhanden sein können.

Der Begriff Vollisoliert passt in diesem Zusammenhang nicht. Kennzeichen eines Schutzklasse-2- Gerätes ist eine doppelte oder verstärkte Isolierung der gefährlichen Leiter zum Gehäuse bzw. anderer von außen (!) berührbaren leitfähigen Teile. Eine einfache Isolierung (auch wenn sie alles umhüllt, also "voll" ist) reicht dafür nicht aus. Hintergrund: da hier nur die Isolation den Benutzer vor einem Schlag schützt, und z.B. kein geerdetes Gehäuse, muss die Isolierung ihrerseits die Anforderung an 1-Fehler-Sicherheit erfüllen. d.h. es darf kein einzelner Fehler möglich sein, der zum Versagen der Isolierung führen kann

Eine geeignete Isolation für Schutzisolierung besteht aus 2 geschichtenen Lagen, die jede für sich der elektrischen, mechanischen und thermischen Belastung standhält, oder einer besonders stark ausgeführten Einzelisolation. Das erste Konstrukt wird bezeichnet als Basisisolierung + zusätzliche Isolierung, das zweite Konstrukt als verstärkte Isolierung.


Zitieren:
Fall1; das vollisolierte Gerät mit zweipoligem Netzkabel.

Im Zusammenhang mit alten Radios ist wichtig, dass viele ältere Geräte ein zweipoliges Netzkabel hatten, aber NICHT die Anforderungen an ein Schutzklasse-2-Gerät erfüllen. Sie haben nämlich nur eine Basisisolation (siehe z.B. die "Zwillingslitze" ohne Mantel als Netzkabel). Diese Geräte sind Schutzklasse 0, und dürfen seit langem nicht mehr in Verkehr gebracht werden. Aber das ist ja bekannt.


Zitieren:
Fall2; das Gerät mit Schutzerdung und dreipoligem Netzkabel.

Es gibt auch Geräte mit dreipoligem Netzkabel, die Schutzklasse 2 sind, oder sogar ein Kunststoffgehäuse haben. Also keine Verbindung des Gehäuses mit dem Schutzleiter. Z.B. Notebook-Netzteile, wo der PE vom Netzteil verwendet wird um die EMV zu verbessern.


Zitieren:
Hier ist das Chassis sowie vorhandene Metallteile mit ausnahme von Teleskopantennen geerdet
Ein im Inneren befindliches Chassis müsste nicht unbedingt geerdet sein für Schutzklasse 1. Es reicht mMn , wenn das Gehäuse geerdet ist, sofern das innere Chassis nicht von außen berührt werden kann. Hier müsste ich mich aber nochmal in den Normen rückversichern. In der Praxis würde man wohl beides gemeinsam erden, schon aus konstruktiven Gründen.


In Summe haben wir also:

- zweipoliger Netzstecker mit basisisoliertem Gerät: alte Radios --> Schutzklasse 0, heute nicht mehr zulässig, kann bei einem 1-Fach-Fehler gefährlich werden

- zweipoliger Netzstecker mit schutzisoliertem Gerät --> Schutzklasse 2, kann auch bei einem 1-Fach-Fehler für den Benutzer(!) wegen der besonderen Ausführung der Isolation nicht gefährlich werden, da das Gehäuse keine Spannung annehmen kann

- dreipoliger Netzstecker mit geerdetem Gehäuse --> Schutzklasse 1, kann auch bei einem 1-Fach-Fehler für den Benutzer(!) nicht gefährlich werden, da bei Fremdspannung auf dem Gehäuse die Haus-Sicherung abschaltet und dabei das Gehäuse wegen der Schutzleiterverbindung keine gefährlich hohe Spannung annehmen kann
[Nachtrag: Das Gehäuse kann währenddessen bis zu 1/2 der Netzspannung annehmen]

- dreipoliger Netzstecker mit schutzisoliertem Gerät --> Schutzklasse 2. Der mitgeführte PE spielt keine Rolle für die Sicherheit (ist nur Funktionserdung)

Wichtig: die Schutzklassen beziehen sich immer auf das geschlossene Gerät, also so wie es benutzt wird.


Zitieren:
Es wird eine Spannung von 500VDC verwendet,meiner Meinung nach Könnte dadurch schon mal ein defekt im Netzteil entstehen.
Hallo Joachim, 500V sind unkritisch. Die Y-Kondensatoren müssen viel höheren Spannungen bei ihrer Stückprüfung und im normalen Betrieb durch transiente Netzüberspannung stand halten.
Es ist allerdings richtig, dass man Komponenten von der Prüfung ausnehmen kann, WENN diese vorab vom Hersteller geprüft wurden und bestimmungsgemäß eingesetzt werden.


Gruß Martin

Zuletzt bearbeitet am 30.12.15 15:04

30.12.15 08:02
Herrmann 

WGF-Nutzer Stufe 3

30.12.15 08:02
Herrmann 

WGF-Nutzer Stufe 3

Re: Messgerät für die Betriebssicherheit an Stromnetz

Hallo Martin,

Zitieren:
Schutzklasse 1, kann auch bei einem 1-Fach-Fehler für den Benutzer(!) nicht gefährlich werden, da bei Fremdspannung auf dem Gehäuse die Haus-Sicherung abschaltet und dabei das Gehäuse wegen der Schutzleiterverbindung keine gefährlich hohe Spannung annehmen kann

Kleiner Einspruch. Im Kurzschlußfall über den PE bilden L und PE der Elektroinstallation einen Spannungsteiler, so daß am Gehäuse während des Kurzschlusses die halbe Netzspannung gegenüber der lokalen Erde anliegen kann.

Daher gibt es die tabellarischen Abschaltbedingungen für verschiedene Überstrom-Schutzeinrichtungen, die bei x mal I nenn in 0,x Sekunden abschalten müssen, so daß aufgrund der Kürze der anliegenden 115V keine Gefahr gesehen wird.
Die Sicherheit der Schutzklasse 1 ist also gekoppelt mit einer vorschriftsgemäßen Elektroinstallation, wo Schleifenimpedanz des Stromkreises, Nennstrom und Auslösecharakteristik eine Rolle spielen.

Gruß
Herrmann

30.12.15 14:53
SmdSchubser 

WGF-Nutzer Stufe 2

30.12.15 14:53
SmdSchubser 

WGF-Nutzer Stufe 2

Re: Messgerät für die Betriebssicherheit an Stromnetz

Hallo Herrmann,

ist richtig was du schreibst. Genau genommen ergibt sich die halbe Spannung nicht gegenüber der lokalen Erde, sondern gegenüber dem Beginn des PE-Leiters mit dem dünnen Querschnitt (also z.B. der Unterverteilung). Im schlimmsten Fall kann das am Fehlerort tatsächlich die halbe Netzspannung sein. Bei ausgedehnteren Geräten, Maschinen, Elektroanlagen etc. verbindet man zusätzlich vorhandene Metallstrukturen mit dem lokalen PE, um die Berührspannung für die Person zu verkleinern (Potentialausgleich). Der Spannungsabfall auf dem PE-Leiter wird dadurch nicht voll als Berührspannung wirksam. Im Haushalt macht das aber wohl keinen großen Unterschied, so dass wir hier die 115V annehmen müssen.

Die maximal zulässige Abschaltzeit für 230V beträgt 0,4s. Das ist eigentlich viel zu lang, um ungefährlich zu sein. Das Schutzklasse -1 Konzept beruht auch darauf, dass im Moment des Fehlers (Gehäuseschluss) wahrscheinlich niemand das Gehäuse berührt. Ein handgehaltenes Gerät in SK 1 habe ich lange nicht mehr bewußt gesehen, vermutlich gibt es diese heute gar nicht mehr. Ein Netz-Lötkolben kommt einem da als Kandidat in den Sinn.

Wenn ich netzversorgte Geräte selber baue, versuche ich trotz geerdetem Metallgehäuse einen Gehäuseschluss eines aktiven Leiters generell zu verhindern (Führung bzw. Bündelung der Leiter, mechanische Fixierung). Für Sicherheit bei offenem Gerät sollte man prinzipiell alle "gefährlich aktiven Leiter" (Begriff aus den Normen) isolieren, zumindest für die sogenannte Fingersicherheit (Schutzgrad IP20). Bei vielen kommerziellen Neugeräten ist das gegeben. Bei Altgeräten, wo das Netzpotential im Prinzip überall vorkommt, geht bzw. ging das natürlich nicht.


Ein haushaltsüblicher LS-Schalter bedingt einen zulässigen Schleifenwiderstand von 2 Ohm für die Einhaltung der Abschaltzeit. Diese muss bei der Installation für jede Steckdose nachgewiesen werden.

Übrigens ist die Vergrößerung des Schleifenwiderstands der Hauptgrund dafür, dass man nicht Verlängerungskabel bzw. Mehrfachsteckdosen kaskadieren soll (Kupferwiderstand und Übergangswiderstände der Schuko PE-Bügel). Hier finde ich die französische PE-Verbindung mit drittem Pin übrigens besser als unsere Version, die mich von der PE-Kontaktsicherheit nicht so wirklich überzeugt. Wie oft hat das Anstreichen einer Wand schon zu einem "schönen" Farbüberzug auf den PE-Bügeln geführt...

Das Vorhandensein eines FI-Schalters entspannt die Situation mit der Abschaltzeit wesentlich, weshalb dieser nicht nur für Feuchträume sinnvoll ist. In den neueren Normen für die Elektroinstallation werden FI-Schalter grundsätzlich für alle frei verwendbaren Steckdosen gefordert.


Gruß Martin

Zuletzt bearbeitet am 30.12.15 15:12

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