3.4 Stromkreise im Haushalt Wie kommt der Strom in die Steckdose? Hier wollen wir nur den Stromverlauf innerhalb eines Haushalts betrachten. (Wie Strom vom E-Werk zum Haus gelangt, wird in Physik 7 behandelt.) Die Verwendung des elektrischen Stroms ist mit Gefahren verbunden, daher ist auf größtmögliche Sicherheit zu achten. Im Hausanschluss geht das Stromnetz des Energieversorgers in das private Netz der Kundinnen und Kunden über. Die Versorgung erfolgt mittels vier Leitungen, den drei Außenleitern L1, L2, L3 (oft als Phasen bezeichnet; engl. line conductor = spannungführender Leiter) und dem Neutralleiter N. Zwischen jedem Außenleiter und dem Neutralleiter besteht eine Wechselspannung von 230 V, die mit 50 Hz zwischen positiven und negativen Werten oszilliert. Zwischen dem Neutralleiter und der Erde soll die Spannung null sein. Das wird erreicht, indem der Neutralleiter geerdet wird, d. h. leitend mit dem Erdungssystem des Gebäudes verbunden wird. Von Verteilerkästen im Gebäude zweigen eigene Stromkreise für einzelne Verbrauchergruppen (z. B. fest installierte Beleuchtung und Steckdosen eines Raumes) ab. 97.5 zeigt schematisch einen Stromkreis mit Nebenstromkreisen für einzelne Verbraucher: Alle Geräte sind parallel, Schalter mit dem zugehörigen Gerät in Serie geschaltet. Dadurch steht allen Geräten dieselbe Spannung zur Verfügung (große Verbraucher wie der E-Herd oder die Waschmaschine müssen durch eigene Stromkreise versorgt werden). In jedem Stromkreis liefert ein Außenleiter L den Strom zum Verbraucher, der Neutralleiter N dient als Rückleitung. Jeder Außenleiter enthält eine Sicherung. Die Leitungen bestehen aus isoliertem Kupferdraht, wobei die Farbe der Isolation genormt ist (97.2, 97.3). 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 (Funkenüberschlag), 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 wäre das kein Kurzschluss, aber bald würden die Leitungen sehr heiß werden – es besteht Brandgefahr! Um bei Kurzschluss (und 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 – Schmelzsicherungen. Im Leitungsschutzschalter (Sicherungsautomat) unterbricht bei Kurzschluss ein Elektromagnet die Leitung sofort, bei Überlastung besorgt dies ein Bimetall-Schalter verzögert. (Funktion der Sicherung siehe 97.1) 97.1 Der Leitungsschutzschalter (Sicherungsautomat) unterbricht den Strom bei Kurzschluss (der Eisenstift in der Spule wird gegen den Schalter gedrückt) oder bei Überlastung (der Bimetallstreifen krümmt sich durch Erwärmung und öffnet den Schalter). Bimetall (Überlastungsschutz) magnetische Kurzschlussauslösung 97.2 Normfarben der Leitungsdrähte L1 braun L2 schwarz L3 grau N blau PE grün-gelb 97.3 Elektrische Leitungen im Haushalt sind meist Kabel mit drei Drahtleitungen, deren Isolierungen entsprechend den Normfarben (97.2) gefärbt sind. Flexible Leitungen bestehen aus Bündeln dünner Kupferdrähte, Zuleitungen zu Steckdosen etc. aus stärkerem Kupferdraht. 97.4 Blick auf die Vorderseite eines Sicherungskastens. Bei einem Kurzschluss oder einer Überlastung in einem Stromkreis trennt die entsprechende Sicherung die Verbindung zum Stromnetz, deren Schalter wird nach unten gekippt. Nach Behebung der Ursache kann man die Sicherung wieder einschalten. NUR FACHLEUTE DÜRFEN ARBEITEN IM SICHERUNGSKASTEN DURCHFÜHREN! 97.5 Schematische Darstellung eines Stromkreises im Haushalt ab dem Verteiler. In der Regel ist für die Waschmaschine ein eigener Stromkreis vorgesehen. 97 Energieversorgun 3 Elektrische Energieversorgung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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