Physik Sexl 6 RG, Schulbuch

3.4 Stromkreise im Haushalt Wie kommt der Strom in die Steckdose? Hier wollen wir nur den Stromverlauf in- nerhalb eines Haushalts betrachten. (Wie Strom vom E-Werk zum Haus gelangt, wird in Physik 7 behandelt.) Die Verwendung des elektrischen Stroms ist mit Ge- fahren verbunden, daher ist auf größtmögliche Sicherheit zu achten. Im Hausanschluss geht das Stromnetz des Energieversorgers in das private Netz des Kunden über. Die Versorgung erfolgt mittels vier Leitungen, den drei Außen- leitern L1 , L2 , L3 (oft als Phasen bezeichnet; engl. line conductor = spannungfüh- render Leiter) und dem Neutralleiter N . Zwischen jedem Außenleiter und dem Neu- tralleiter besteht eine Wechselspannung von 230V , die mit 50Hz zwischen positiven und negativen Werten oszilliert. Gegenüber dem Erdboden soll der Neu- tralleiter die Spannung Null haben. Das wird erreicht, indem der Neutralleiter ge- erdet wird, d. h. leitend mit dem Erdungssystem des Gebäudes verbunden wird. Von Verteilerkästen im Gebäude zweigen eigene Stromkreise für einzelne Verbrau- chergruppen (z. B. fest installierte Beleuchtung und Steckdosen eines Raumes) ab. 90.5 zeigt schematisch einen Stromkreis mit Nebenstromkreisen für einzelne Verbraucher: Alle Geräte sind parallel, Schalter mit dem zugehörigen Gerät in Se- rie geschaltet. Dadurch steht allen Geräten dieselbe Spannung zur Verfügung. (Große Verbraucher wie E-Herd oder Waschmaschine müssen durch eigene Strom- kreise versorgt werden.) In jedem Stromkreis liefert ein Außenleiter L den Strom zum Verbraucher, der Neutralleiter N dient als Rückleitung. Jeder Außenleiter ent- hält eine Sicherung. Die Leitungen bestehen aus isoliertem Kupferdraht, wobei die Farbe der Isolation genormt ist ( 90.2 ). Sicherheitsmaßnahme 1: Schutz der Leitungen durch die Sicherung Kurzschlüsse können Brände auslösen! Zu Kurzschlüssen kommt es, wenn Strom nahezu widerstandslos zwischen den Leitern L und N (statt über den Widerstand eines Geräts) fließt. Dies kann durch Alterung der Isolation (z. B. Versprödung durch hohe Temperaturen), durch Beschädigung bei der Benutzung oder durch Feuchtigkeit in einem Gerät möglich werden. Oft entsteht ein Lichtbogen (Funken- überschlag), der einen Brand verursachen kann. Dabei kann ein Kurzschlussstrom von mehreren tausend Ampere fließen. Ebenfalls gefährlich ist eine Überlastung des Stromkreises, wenn zu viele Verbraucher parallel angeschlossen sind und die Stromstärke den für die Leitung zulässigen Höchstwert übersteigt: Zwar kein Kurzschluss, aber bald würden die Leitungen sehr heiß werden – es besteht Brand- gefahr! Um bei Kurzschluss oder Überlastung die Leitungen zu schützen, unterbricht die Sicherung den Außenleiter, eventuell gleichzeitig den Neutralleiter. Keinesfalls darf der Neutralleiter extra „gesichert“ sein! Im Haushalt findet man zwei Arten von Sicherungen: Leitungsschutzschalter und – bei alten Installationen – Schmelz- sicherungen. Im Leitungsschutzschalter (Sicherungsautomat) unterbricht bei Kurzschluss ein Elektromagnet die Leitung sofort, bei Überlastung besorgt dies ein Bimetall-Schal- ter verzögert. (Funktion der Sicherung siehe 90.1 ) In der Schmelzsicherung ( 90.3 ) verbindet ein Kupferdraht die gegenüberliegen- den Kontakte. Bei Kurzschluss oder längerer Überlastung schmilzt der Draht und unterbricht den Stromkreis. 90.5 Schematische Darstellung eines Stromkreises im Haushalt ab dem Verteiler. In der Regel ist für die Waschmaschine ein eigener Stromkreis vorgesehen. 90.3 Schmelzsicherungen sichern den Außenleiter bei Kurzschluss oder Überlastung durch Schmelzen des Drahtes im Inneren. Das „Flicken“ mit einem Draht zwischen den Endkappen ist gefährlich und verboten. Bimetall (Überlastungsschutz) magnetische Kurzschlussauslösung 90.1 Der Leitungsschutzschalter (Siche- rungsautomat) unterbricht den Strom bei Kurzschluss (der Eisenstift in der Spule wird gegen den Schalter gedrückt) oder bei Über- lastung (Bimetallstreifen krümmt sich durch Erwärmung und öffnet den Schalter). L1 braun L2 schwarz L3 grau N blau PE grün-gelb 90.2 Normfarben der Leitungsdrähte Schmelzdraht Glaskolben Metallhülse 90.4 Feinsicherung, z. B. für Messgeräte 90 ENERGIEVERSORGUNG Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv