Frühstück und die Sicherung fliegt
AFB I–IIIn der Küche der Familie Kalb hängen alle Steckdosen an einem Stromkreis mit einer 16-A-Sicherung. Am Sonntagmorgen laufen mehrere Geräte gleichzeitig, und plötzlich ist der Strom in der Küche weg. Der Onkel schlägt vor: „Wir klemmen einfach eine 25-A-Sicherung rein, dann ist Ruhe.“
| Gerät | Stromstärke | läuft um 9:00 Uhr |
|---|---|---|
| Wasserkocher | 9 A | ja |
| Toaster | 4 A | ja |
| Kaffeemaschine | 5 A | ja |
| Kühlschrank | 1 A | ja |
| Radio | 0,1 A | ja |
Alle Geräte hängen parallel am selben Stromkreis. Die Sicherung löst aus, sobald mehr als 16 A fließen.
- Berechne die Gesamtstromstärke um 9:00 Uhr und entscheide, ob die Sicherung auslösen musste.
- Erkläre, wie eine Schmelzsicherung den Stromkreis unterbricht.
- Beurteile den Vorschlag des Onkels und nenne eine bessere Lösung.
Tipp zu Aufgabe a)
Tipp zu Aufgabe b)
Tipp zu Aufgabe c)
Lösung zu Aufgabe a)
9 A + 4 A + 5 A + 1 A + 0,1 A = 19,1 A
19,1 A ist mehr als die zulässigen 16 A. Die Sicherung musste also auslösen — sie hat genau das getan, wofür sie eingebaut ist.
Hätte die Familie den Wasserkocher (9 A) später eingeschaltet, wären nur 10,1 A geflossen und der Strom wäre nicht ausgefallen.
Lösung zu Aufgabe b)
In der Schmelzsicherung liegt ein sehr dünner Metalldraht im Stromweg. Bei normalem Strom bleibt er kühl. Steigt die Stromstärke über den aufgedruckten Wert, erwärmt sich der Draht so stark, dass er schmilzt und reißt.
Damit ist der Stromkreis unterbrochen und es fließt kein Strom mehr. Eine Schmelzsicherung kann das nur einmal; danach muss sie ersetzt werden. Heute sind meist Sicherungsautomaten eingebaut, die man wieder einschalten kann.
Lösung zu Aufgabe c)
Der Vorschlag ist gefährlich und verboten. Die Sicherung schützt nicht die Geräte, sondern die Leitungen in der Wand: Sie sind nur für 16 A ausgelegt. Fließen dauerhaft 25 A, werden die Kabel heiß, die Isolierung kann schmelzen — es droht ein Kabelbrand hinter der Wand, wo ihn niemand rechtzeitig bemerkt.
Ebenso wenig gehören Münzen oder Alufolie in eine Sicherung: Dann fließt der Strom unbegrenzt weiter.
Besser: die Geräte nacheinander benutzen, große Verbraucher auf verschiedene Stromkreise verteilen — und wenn die Sicherung immer wieder auslöst, eine Elektrofachkraft rufen.
Der Schutzleiter an der Waschmaschine
AFB II–IIIIn der Waschmaschine der Familie Ilic hat sich ein Kabel durchgescheuert und berührt nun das Metallgehäuse (Material M2). Bei der alten Maschine ohne Schutzleiter bekam der Vater beim Anfassen einen Schlag. Die neue Maschine hat einen Schutzleiter und hängt an einem Stromkreis mit FI-Schalter — dort fiel beim selben Fehler sofort der Strom aus.
Ein Nachbar meint: „Der Schutzleiter ist überflüssig. Wir haben doch Sicherungen im Kasten, die schützen uns schon.“
Der Schutzleiter ist der grün-gelbe Draht im Kabel. Der FI-Schalter trennt den Stromkreis in etwa 0,03 Sekunden.
- Beschreibe anhand von M2, welchen Weg der Strom in beiden Fällen nimmt.
- Erkläre, warum das Metallgehäuse überhaupt mit der Erde verbunden wird und wieso die schnelle Abschaltung des FI-Schalters so wichtig ist.
- Widerlege die Aussage des Nachbarn.
Tipp zu Aufgabe a)
Tipp zu Aufgabe b)
Tipp zu Aufgabe c)
Lösung zu Aufgabe a)
Ohne Schutzleiter: Das defekte Kabel setzt das Metallgehäuse unter Spannung. Berührt jemand das Gehäuse, fließt der Strom über die Hand durch den Körper zu den Füßen und in den Boden — der Mensch wird selbst zum Leiter.
Mit Schutzleiter: Vom Gehäuse führt der grün-gelbe Draht direkt zur Erde. Der Strom nimmt diesen gut leitenden Weg, und der FI-Schalter bemerkt ihn und trennt den Stromkreis.
Lösung zu Aufgabe b)
Das Gehäuse wird geerdet, damit ein Fehlerstrom sofort einen bequemen Weg zur Erde findet. Dann bleibt das Gehäuse spannungsfrei, und für den Menschen ist kein Stromfluss mehr möglich.
Die Schnelligkeit zählt, weil schon kleine Ströme das Herz aus dem Takt bringen können — und zwar umso eher, je länger sie fließen. In den 0,03 Sekunden des FI-Schalters bleibt der Stromstoß so kurz, dass er in aller Regel folgenlos ist.
Lösung zu Aufgabe c)
Die Aussage stimmt nicht, weil sie zwei verschiedene Schutzaufgaben verwechselt.
Die Sicherung im Kasten schützt die Leitungen vor Überlastung; sie löst erst bei 16 A aus. Für einen Menschen ist aber schon ein winziger Bruchteil davon lebensgefährlich. Fließt über einen Menschen ein solcher Strom, bleibt die Sicherung ruhig — sie merkt davon nichts.
Genau diese Lücke schließen Schutzleiter und FI-Schalter: Sie schützen Menschen. Deshalb sind beide vorgeschrieben, und im Bad ist der FI-Schalter Pflicht.