Diagnose von Stromversorgungssystemen an der Steckdose

06-21-2013 | Elektrik

Diese Schnellmessungen sind äußerst informativ.

Wenn Sie die Werte für Spannung Phase/Neutralleiter, Spannung zwischen Sternpunkt und Erde und Spannung Phase/Schutzleiter gemessen haben, können Sie folgende Fragen vermutlich schon beantworten:

  • Ist die Verkabelung der Steckdose fehlerhaft?
  • Ist die Last an der Abzweigleitung zu hoch?
  • Liegt an empfindlichen elektrischen Lasten genau die erforderliche Spannung an?

Diese drei schnellen Messungen, die an einer Steckdose vorgenommen werden, liefern Ihnen ein fundiertes Wissen über die Energieversorgung eines Gebäudes.

Prüfung einer dreipoligen Steckdose auf Erdpolarität

Falsch verkabelte Steckdosen sind nichts Außergewöhnliches. Eine dreipolige Steckdose verfügt über einen Phasenanschluss (kurz), einen Neutralleiteranschluss (lang) und einen Erdungsanschluss (in U-Form). Sind Phase (schwarz) und Neutralleiter (weiß) vertauscht? Sind Neutral- und Erdkabel (grün) vertauscht oder kurzgeschlossen?

Solche Bedingungen bleiben oft lange Zeit unentdeckt. Viele Lasten sind gegenüber Polarität nicht empfindlich und werden durch eine Vertauschung von Neutralleiter und Phase nicht beeinträchtigt. Andererseits gibt es empfindliche elektronische Lasten wie Computer und Instrumente, für die eine saubere Erdung (ohne Spannung oder Lastströme) wichtig ist. Eine einzige Vertauschung von Neutralleiter und Erde kann das gesamte Erdungssystem beeinträchtigen.

Was finden Sie also vor?

Phase-Neutral ist die Lastspannung. Die Spannung sollte etwa 120 V (meist 115 V bis 125 V) betragen. Ihre Messung ergibt genau 118,5 V.

  • Die Spannung zwischen Sternpunkt und Erde ist ein Spannungsabfall, der durch Laststrom verursacht wird, der durch die Impedanz des weißen Kabels fließt. Nehmen wir einmal an, dass 1,5 V gemessen werden.
  • Man kann sich Phase-Erde als die Quelle der an der Steckdose verfügbaren Spannung vorstellen. Sie lesen 120,0 V aus. Ihnen fällt auf, dass der Wert für Phase-Erde höher ist als für Phase-Neutral. Phase-Erde entspricht sogar der Summe der Spannung zwischen Sternpunkt und Erde und Phase-Neutral.

Sind diese Messwerte normal? Ist die Steckdose korrekt angeschlossen?

Die häufigste fehlerhafte Verkabelung entsteht durch die Vertauschung von Phase und Neutralleiter oder durch die Vertauschung oder das Kurzschließen von Neutralleiter und Erde. Wie stellt man diese Bedingungen fest?

  1. Die Messung von Phase-Neutral reicht allein nicht aus, um festzustellen, ob diese Komponenten vertauscht wurden. Die Messung muss von Neutralleiter-Erde oder Phase-Erde erfolgen. Wenn die Spannung zwischen Sternpunkt und Erde etwa 120 V und diejenige zwischen Phase und Erde nur einige wenige Volt beträgt, wurden Phase und Sternpunkt vertauscht.
  2. Unter Lastbedingungen sollte eine gewisse Spannung zwischen Sternpunkt und Erde vorliegen – typisch sind 2 V oder geringfügig weniger. Wenn die Spannung zwischen Sternpunkt und Erde 0 V beträgt – wieder unter der Voraussetzung, dass sich Last im Stromkreis befindet –, dann überprüfen Sie die Steckdose auf eine versehentlich oder absichtlich gelegte Verbindung zwischen Sternpunkt und Erde.
  3. Um zu prüfen, ob Neutralleiter und Erde vertauscht wurden, nehmen Sie die Messung zwischen Phase und Neutralleiter sowie zwischen Phase und Erde unter Last vor. Zwischen Phase und Erde sollte ein höherer Wert gemessen werden als zwischen Phase und Neutralleiter. Je höher die Last, desto höher ist der Unterschied. Ist die mit Last im Stromkreis gemessene Spannung Phase/Neutralleiter höher als zwischen Phase und Erde, so wurden Neutralleiter und Erde vertauscht. Dies stellt ein potenzielles Sicherheitsrisiko dar, und die Bedingung ist sofort zu beheben.

Der Messwert zwischen Phase und Erde sollte der höchste der drei Messwerte sein. Die Erdungsverbindung sollte unter normalen fehlerfreien Bedingungen keinen Strom führen und entsprechend keinen Spannungsabfall aufweisen. Man kann sich die Erdverbindung wie ein Kabel vorstellen, das zur Stromquelle (dem Hauptschaltfeld des Transformators) zurückführt, wo sie mit dem Neutralleiter verbunden ist. Auf der Steckdosenseite der Erdungsleitung, an der die Messung erfolgt, ist die Erde mit keiner Spannungsquelle verbunden (auch unter der Annahme, dass kein Fehler vorliegt). Das Erdungskabel ist also wie eine lange Messleitung, die zur Quellspannung zurückführt. Wenn eine Last angeschlossen ist, sollte die Quellspannung der Steckdose Phase/Schutzleiter der Summe aus der Spannung Phase/Neutralleiter (der Spannung entlang der Last) und der Spannung zwischen Sternpunkt und Erde (dem Spannungsabfall auf dem Neutralleiter bis zum Anschluss am Erdstromkreis) entsprechen.