Potenziale von Ground, Masse PE, N usw

Technik Elektronik & Elektrotechnik
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Hallo,

in meiner vorherigen Frage (Messen von PWM signalen) habe ich festgestellt, das ich mir über die verschiedenen elektrischen

Potenziale z.B. L1, N, +, -, Masse und PE noch nicht im klaren bin.
Darum wollte ich euch bitten, mit ein paar Fragen darüber zu beantworten und/oder mir Literaturempfehlungen zu geben, wo ich mich darüber weitergehend belesen kann.

zur Vereinfachung der Erklärung habe ich hier zwei auszüge aus einem Schaltplan, woran man die Unterschiede z.B. erklären

könnte.

http://img381.imageshack.us/my.php?image=transformat… -Transformator

http://img96.imageshack.us/my.php?image=pwmsignal7wy…

verschiedene potenziale könnten meiner Meinung nach sein:
PE
Masse
Ground
+

L
und N

PE
An einer Druckmaschine z.B. ist jedes Metallteil, sei es die Tür vom Schaltschrank bis zum Lager elektrisch leitend mit dem

PE-Leiter verbunden. Dies besagt, dass bei einem Körperschluß der Strom von z.B. L1 über den PE-Leiter ins Erdreich

(fundamenterder) und zurück zum Versorger via Pe-Leiter geleitet wird. Der geringe Widerstand der Ableitung hat zur Folge,

dass die vorgeschalteten Überstromschutzorgane schnell abschalten, bevor es zu einem Unfall mit einem Meschen durch Berührung

der unter Spannung stehenden Teile kommt.

N-Leiter
Ein örtlicher Schutzleiter (PE-Leiter) mit Erdverbindung (also z.B. Fundamenterder, oder?) allein stellt noch keine funktionierende Absicherung dar. Dies ist erst bei korrekter Ausführung der gesamten Schaltung bis hin zur Spannungsquelle (dortige Erdung des Nulleiters oder des Sternpunktes und zusätzlichem Einbau von Abschalt-Sicherungen) gegeben.

heißt das, der PE-Leiter wird mit dem N-Leiter verbunden und damit haben die beiden doch überall in eier Anlage das selbe potenzial, oder?

Kann man den N-Leiter am sekundärseitigen Ausgang des Transformators bei Klemme X9:4-6 aus Bild 1 mit dem PE-Leiter verbinden?
Welchen Sinn hätte das?
Wenn man die Leiter nicht verbinden würde, hätte dieser N zu PE auch nicht unbedingt das gleiche Potenzial, oder?

In einem symmetrisch belasteten System ist der Strom über N gleich Null. Nur bei unsymmetrischer Belastung fließt ein Strom über den N-Leiter und damit auch über PE???

ich glaube jetzt bringe ich was durcheinander!! Man kann doch nicht immer sicherstellen, das in allen drei Außenbleitern gleich viel strom fließt. In einer Druckmaschine z.B. gibt es auch einphasige Motoren und dann fließt doch ein Strom über den N-Leiter. Also dann auch über PE?

So ich höre lieber erstmal auf zu fragen. Das wird wohl sonst so viel. Ich denke wenn mir diese ganzen Fragen klar sind, bin ich schon ein ganzes Stück weiter.

Masse
Wass bezeichnet man als Masse? Die Masse ist mir z.B. im Fahrzeugbereich bekannt, im Zusammenhang mit Gleichstrom habe ich schon oft etwas darüber gehört. Ein typischer Anwendungsfall der Masse ist beim Automobil zu finden, wo die Karosserie als Leiter für das Bordnetz verwendet wird.
Wahlweise wird plus oder minus auf alle Metallteile gelegt. praktisch so ähnlich wie der PE-Leiter z.B. in einer Druckmaschine.
Der einzige vorteil der sich daraus in meinen Augen ergibt ist der, das man einen Leiter zum Verbraucher spart. Das ist das gleiche wie bei einem Fahrrad.

Ich habe aber auch gelesen, dass es Minus, Masse, Plus gibt, wie kommt da die Masse zustande und vor allen dingen worauf bezieht sich diese Masse?

Ist Ground der englische Begriff für Masse?

Diese Aussage verstehe ich noch nicht, da ich die oben gestellten Fragen auch noch nicht beantworten kann.

„Wenn PE und Masse nirgendwo verbunden sind, ist es völlig unvorhersagbar, welche Spannung zwischen beiden zu messen ist.“

Wenn die Masse elektrisch mit der Erde verbunden ist, wird das als Erdung bezeichnet. Was hat das für einen Sinn das Bezugspotential der Elektronik (Gleichspannung) mit Masse zu verbinden?

Wenn die Masse einzelner Geräte an mehr als einem Punkt verbunden wird, entsteht eine Brummschleife. Daher ist zum Beispiel bei einem Plattenspieler die Signalmasse über ein dediziertes Kabel anzuschließen.

Wie ist das gemeint? Die Masse eintzelner Geräte wird an mehr als einen Punkt verbunden?
Das sagt mir gar nichts! Was sollen das für mehrere Punkte sein?

Klar jedes Gerät muß mit einem Massepunkt verbunden sein, damit es ein definiertes Massepotenzial hat, das gleich ist wie die anderen Geräte oder Baugruppen in einem Gerät.

Es geht um ein elektrisches Schaltnetzteil, welches aus 230V Wechselspannung 24V GLeichspannung bereitstellt.

Aussage: "Die Sekundärseite ist nicht geerdet. Daher kann bei Bedarf wahlweise die + oder -Klemme geerdet werden.
Wann ist so ein Bedarf da? Warum muß/soll/kann ich eine Klemme erden?
Darf diese mit dem PE-Leiter geerdet werden? Wird der geerdete pol dann auch als Masse bezeichnet?

Grüße, Matthias

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Hallo Matthias!

heißt das, der PE-Leiter wird mit dem N-Leiter verbunden und
damit haben die beiden doch überall in eier Anlage das selbe
potenzial, oder?

PE und N sind in der Hauseinspeisung miteinander verbunden, aber nicht in der Gebäudeinstallation und nicht an den einzelnen Verbrauchern. Damit ist nur N stromführend und PE ist stromlos. Strom verursacht Spannungsabfall und deshalb können N und PE lastabhängig unterschiedliche Potentiale annehmen, also zwischen N und PE kann eine Spannung meßbar sein.

Kann man den N-Leiter am sekundärseitigen Ausgang des
Transformators bei Klemme X9:4-6 aus Bild 1 mit dem
PE-Leiter verbinden?

Ich hab mir das Bild noch nicht angesehen, hole ich vielleicht noch im Laufe des Tages nach. An Verbrauchern soll keine Verbindung von PE und N hergestellt werden, insbesondere dann nicht, wenn es in der Anlage Fehlerstromschutzschalter gibt.

In einem symmetrisch belasteten System ist der Strom über N
gleich Null. Nur bei unsymmetrischer Belastung fließt ein
Strom über den N-Leiter…

Ja.

… und damit auch über PE???

Nein! PE muß im Normalfall stromlos sein. Deshalb soll es in der Installation nur an der Hauseinspeisung, aber sonst nirgends eine Verbindung von N und PE geben.

Gruß
Wolfgang

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Hallo Matthias,

in meiner vorherigen Frage (Messen von PWM signalen) habe ich
festgestellt, das ich mir über die verschiedenen elektrischen

Potenziale z.B. L1, N, +, -, Masse und PE noch nicht im klaren
bin.

Eigentlich ist es mit dir ja noch vieeel schlimmer :wink:)

Also:
Die Spannung ist der Potenzialunterschied zwischen zwei Potenzialen.
Damit zwei Potenziale gegeneinander definiert sind, müssen sie irgendwie elektrisch miteinander verbunden sein !

Z.B. Der Pluspol einer Batterie hat kein definiertes Potential gegenüber PE !!
Erst wenn einer der Pole der Batterie irgendwie mit PE verbunden wird, entsteht eine Spannung zwischen PE und dem Pluspol der Batterie.

Ausser dem Elektrometer, welches aber nur bei Hochspannung verwendet wird, gibt es in der Praxis kein Messgerät, welches die Spannung misst.
In der Praxis messen alle Voltmeter eigentlich den Strom, welcher zur Spannung proportional ist. Jedes Voltmeter hat einen Innenwiderstand.

Heutige DVMs haben aber einen so hohen Innenwiderstand, dass bereits die Anschlussleitungen als Antennen wirken. Zudem gibt es noch Eingangs-Offset-Ströme und Spannungen. Dadurch zeigt ein nicht angeschlossenes DVM selten „0“ an.

verschiedene potenziale könnten meiner Meinung nach sein:
PE
Masse
Ground
+

L
und N

Hier machst du aber schon deinen ersten Denkfehler:
Das mit den Potenzialen ist noch richtig, aber um eine Spannung messen zu können, benötigst du immer zwei Potenziale !
Eines ist das Bezugspotenzial, welches per Defninition als Nullpotenzial bezeichnet wird.

So kann es vorkommen, dass meine elektronik mit einer Versorgungsspannung von z.B. -12V betrieben wird.
Aus schaltungstechnischen Gründen ist mein Bezugspotenzial, also die Masse dieser Schaltung, aber mit L verbunden !!
Gegen PE misst du nun 230V~ - 12V=, dies ist aber nicht die Spannung welche meine SChaltung „sieht“.

Besonders bei der Spannungsmessung ist alles Relativ :smile:)

PE
N-Leiter

Rein physikalisch betrachtet haben N und PE das selbe Potenzial und könnten eigentlich durch einen einzigen Draht ersetzt werden.

Zuerst etwas Geschichte:
Bei den ersten E-Werken wurden in jedes Haus einfach 2 Drähte geführt. Diese beiden Anschlüsse waren direkt mit dem Generator im E-Werk verbunden und keiner diese beiden Anschlüsse hatte eine Verbindung zur Erde.
Nun kamm es halt vor, dass irgendwo einer dieser Drähte einen Erdschluss hatte, was keine weiteren Auswirkungen hatte.
Hatte nun aber der andere Draht irgendwo anders auch einen Erdschluss, floss ein Srom, welcher das E-Werk liefern musste. Wenn diese beiden Erdschlüsse weit genug auseinander lagen, gab es aber keinen Kurzschluss, da das Erdreich ja einen Widerstand hat, welcher zudem noch von der Witterung abhängt. Also funktionierte bei trockenem, sonnigem Wetter alles bestens und wenn es dann regnete gingen die Probleme los…

Also löste man das Problem indem man einen der beiden Drähte schon im E-Werk mit der Erde verbunden hat. Zudem hat man dann in jedem Haus diesen Leiter auch noch mit der Wasserleitung verbunden.

Nun konnte aber bei einem Gerätedeffekt, das metallische Gehäuse verbindung mit dem L-Leiter bekommen, was aber die Funktion des Geräts nicht beeinträchtigte und auch keine Sicherung zum auslösen brachte.
Allerdings liegt dann das Gehäuse auf L-Potenzial, was für den Menschen gefährlich werden kann.
Also beschloss man das Metallgehäuse mit dem N-Potenzial zu verbinden, damit bei einer solchen Störung wenigstens der Leitungsschutzschalter auslöst und eigentlich kein gefährliches Potenzial gegen N am Gehäuse entstehen kann.
Nun gibt es aber noch zwei Fälle:

  1. Der N-Leiter kann unterbrochen sein.
  2. Im N-Leiter fliesst ein Strom, wodurch auch ein Spannungsabfall entsteht. Bei ungünstigen Bedingunen können also, z.B. gegenüber der Wasserleitung im selben Haus, dennoch gefährliche Spannungen am Gehäuse auftreten.

Dies führte dann zur Einführung des PE-Leiters, welcher eigentlich paralell zum N-Leiter geführt wird, aber im Ggegensatz zu diesem immer Stromlos sein sollte. Heute wird der PE ab dem Hausanschluss getrennt geführt.
Bei den ersten Systemen wurde PEN erst in der Steckdose in N und PE aufgetrennt. Später wurde dann die Trennung in die Etagenverteilung verlegt, dann in die Hauptverteilung und heute wird sie direkt im Hausanschluss vorgenommen.

In einem symmetrisch belasteten System ist der Strom über N
gleich Null. Nur bei unsymmetrischer Belastung fließt ein
Strom über den N-Leiter und damit auch über PE???

Mit Symetrisch meinst du jetzt aber ein 3-Phasen-System.
Nein, der PE darf (eigentlich) nur im Fehlerfall Strom führen. Praktisch sind es aber, z.B. durch Netzfilter, bis zu einigen mA.

Masse
Wass bezeichnet man als Masse?

Masse ist ganz einfach dein Bezugspotenzial, welches als „0“ angenommen wird.
Diese Masse kann aber durchaus eine Spannung zu einem anderen Potenzial aufweisen.

Ist Ground der englische Begriff für Masse?

Ja.
„Protective Ground“ ist entspricht dann PE.

Wenn die Masse einzelner Geräte an mehr als einem Punkt
verbunden wird, entsteht eine Brummschleife. Daher ist zum
Beispiel bei einem Plattenspieler die Signalmasse über ein
dediziertes Kabel anzuschließen.

Wie ist das gemeint? Die Masse eintzelner Geräte wird an mehr
als einen Punkt verbunden?
Das sagt mir gar nichts! Was sollen das für mehrere Punkte
sein?

Du darfst einfach nicht vergessen, dass jeder Leiter einen widerstand hat und somit ein Spannungsabfall entsteht, wenn ein Strom in ihm fliesst.
Wenn du also in einer Brummschle4ife einen Punkt mit einem kleineren Widerstand mit PE verbindest, verschieben sich doe Spannungspotenziale.

Hoffentlich sind jetzt ein paar Klarheiten weiter beseitigt :wink:)

MfG Peter(TOO)

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Hallo Wolfgang,

vielen Dank für Deine hilfreichen Antworten. die haben mich weitergebracht.

Ich möchte dich fragen, ob du bitte wegen der unten genannten Frage als letztes nochmal nachschauen könntest?

http://img381.imageshack.us/my.php?image=transformat…

Kann man den N-Leiter am sekundärseitigen Ausgang des
Transformators bei Klemme X9:4-6 aus Bild 1 mit dem
PE-Leiter verbinden?
Was könnten die Gründe dafür sein, das dort ein N-Leiter herausgeführt wurde? wegen eventueller unsymmetrischer Belastung?

Hätte das einen Sinn den PE mit dem N-Leiter zu verbinden.

Grüße, Matthias

Ich hab mir das Bild noch nicht angesehen, hole ich vielleicht noch im Laufe des Tages nach. An Verbrauchern soll keine Verbindung von PE und N hergestellt werden, insbesondere dann nicht, wenn es in der Anlage Fehlerstromschutzschalter gibt.

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Hallo Matthias!

http://img381.imageshack.us/my.php?image=transformat…

Kann man den N-Leiter am sekundärseitigen Ausgang des
Transformators bei Klemme X9:4-6 aus Bild 1 mit dem
PE-Leiter verbinden?

Auf der Sekundärseite des Transformators gibt es keinen N-Leiter, aber es ist eine Klemme N4 vorhanden. Das ist der Sternpunkt der 3 Wicklungen, deren jeweils anderes Ende an den Klemmen X9:4, X9:5 und X9:6 zugänglich ist. Dieses sekundärseitige 3-Phasen-System ist galvanisch vom Netz getrennt und deshalb erdfrei. Theoretisch könnte man den Sternpunkt N4 auf ein beliebiges Potential klemmen. Tatsächlich hängt es von der Anwendung ab, ob und was man mit dem Sternpunkt anfängt. Je nach Anwendung kann es sinnvoll sein, die 3 Spannungen zwischen den Klemmen X9:4 - X9:5, X9:4 - X9:6 und X9:5 - X9:6 erdbezogen zu machen. In solchem Fall verbindet man den Sternpunkt N4 mit PE.

Hätte das einen Sinn den PE mit dem N-Leiter zu verbinden.

PE und N darfst Du nirgends in der Hausinstallation oder innerhalb irgendwelcher Geräte oder Maschinen verbinden. Wo es solche Verbindungen gibt, wird vermutlich der Fehlerstromschutzschalter im Sicherungskasten auslösen. Oder meinst Du die Klemme N4? Die Klemme N4 ist der Sternpunkt eines vom Netz galvanisch getrennten 3-Phasen-Systems und was man mit diesem Sternpunkt anfängt, hängt von der Anwendung ab. Siehe Erklärung weiter oben.

Mehrphasensysteme sind nach meiner Erfahrung nicht jedermanns Sache, auch für manche gestandene Fachleute nicht. Ich habe nicht den Eindruck, daß es klug wäre, wenn Du mit dem aktuell vorhandenen Kenntnisstand an solchen Anlagen irgendwelche Schalt- und Verkabelungsarbeiten vornimmst. Es gibt zu viele Möglichkeiten, Fehler mit u. U. üblen Folgen einzubauen. Die Fragen lassen vermuten, daß Du chancenlos bist, solche Fehler rechtzeitig zu erkennen oder fehlerhafte Verschaltungen zu finden. Wie kommt es überhaupt dazu, daß Du an solchen Anlagen arbeitest? Das darf nur eine Fachkraft machen und deren Arbeit muß aus guten Gründen mindestens von einem Meister des Elektrohandwerks überprüft werden.

Gruß
Wolfgang

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Anmerkung
Hallo,

PE und N darfst Du nirgends in der Hausinstallation … verbinden.

Das kommt ganz drauf an. Es gibt Netze, da muß man das sogar machen. Allerdings vor dem FI. Im Zweifel beim Stromversorger nachfragen bzw. beim örtlichen Elektriker.
Gruß
Axel

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Hallo Axel!

PE und N darfst Du nirgends in der Hausinstallation … verbinden.

Das kommt ganz drauf an. Es gibt Netze, da muß man das sogar
machen. Allerdings vor dem FI.

Hier stellte ein Servicetechniker für Druckmaschinen seine Fragen. Der Servicetechniker hat i. a. mit der Installation und Instandsetzung von Maschinen zu tun, aber er hat gewiß nichts im Bereich vor dem FI verloren. So hielt ich es für wenig zielführend, alle denkbaren Ausführungen von Hausverteilungen und Einspeisungen zu erwähnen. So ist meine Aussage mit dem Verbot der Verbindung von N und PE in Installationen mit Nullung glatt falsch. Sowas findet man noch im privaten Altbaubestand, aber in gewerblich genutzten Installationen sind solche Sachen im Aussterben begriffen und so erwähnte ich die karierten Maiglöckchen lieber gar nicht erst.

Grundsätzlich ist heute die strikte Trennung von N und PE im Bereich nach Zähler, Verteilung und Sicherungskasten sowohl in der Installation als auch innerhalb aller angeschlossenen Verbraucher obligatorisch. Sobald ein FI ins Spiel kommt, ist die Trennung im Bereich nach dem FI zwingend.

Anekdote dazu, die sich alltäglich überall im Land abspielt: Eine gebrauchte Maschine wird angeschlossen, die noch gestern beim Vorbesitzer anstandslos lief und am neuen Standort gibts nach Anschluß der Maschine ein Geräusch im Verteiler- und Sicherungsschrank und alle stehen im Dunkeln. Der Servicemensch, der die Maschine angeschlossen hat, steht mit hochrotem Kopf da und stammelt was von „… unerklärlich, gestern lief sie noch…“. Der Hauselektriker wird gerufen und findet nach umständlicher Sucherei heraus, daß nur die neue Maschine die Ursache sein kann. Er klemmt sie ab, schaltet den FI ein, Strom ist wieder da. Die Maschine wird per Gabelstapler auf einen Lkw geladen und als defekt zurück geschickt. Der Verkäufer schließt die Maschine in seinen Räumen probehalber wieder an und siehe da, sie läuft anstandslos. Es findet sich ein anderer Käufer und auch in dessen alter Halle funktioniert das Maschinchen bestens. Ich weiß nicht, wieviele Leute sich jeden Tag nur mit solchem Sch"!$$ beschäftigen, aber es dürften etliche sein. Die Ursache ist immer die gleiche: Irgendwo in den Tiefen der Gebrauchtmaschine sind N und PE verbunden. In der alten Halle mit alter Installation ohne FI störte das nicht und läuft die Maschine, aber in einer neueren Installation mit FI geht eben gar nichts mehr, sobald man die Maschine anschließt.

Wenn Unternehmen mit komplettem Maschinenpark älteren Datums unter den Hammer kommen, kann so mancher Elektromeister den einzelnen Bietern, die ihr Schnäppchen zu Hause anschließen wollen, gleich hinterher fahren. Es knallt nämlich überall und die Ratlosigkeit ist groß.

In einem mir bekannten Betrieb mit umfangreichem Maschinenpark hatte es gebrannt. Der komplette Maschinenpark wurde zu Brandsanierern gekarrt, um dort die Rauchschäden zu beseitigen. Gleichzeitig wurden die schwarz verräucherten Räume saniert und in diesem Zuge die komplette E-Anlage erneuert und mit FI ausgestattet. Als alles fertig war, wurden die gereinigten Maschinen per Tieflader wieder herbei geschafft, angeschlossen und … nichts lief. Ein Mensch von der Feuerversicherung wurde gerufen, damit er sich davon überzeugt, daß der Schaden noch ein paar hunderttausend Euro höher ist, als zunächst gedacht, weil die Maschinen alle hinüber sind. Aufregung … Sachverständige … wie Kaugummi in die Länge ziehender Betriebsausfall … es dauerte richtig lange, bis ein Elektriker die Ursache erkannte, um endlich in allen Maschinen die früher übliche Verbindung von N und PE zu suchen und zu entfernen.

Gruß
Wolfgang

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