2. Praktikum Prüfung - Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden

Anleitung für Praktikum Elektrosicherheit
E10/A6/M7
Prüfen elektrischer Anlagen und Betriebsmittel
05/2016
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
Prof. Dr.-Ing. Ralf-Dieter Rogler
Dipl.-Ing. K. Schellenberger
1
Einleitung
In diesem Versuch werden grundlegende Sachverhalte und Methoden zur Prüfung
elektrischer Anlagen und Betriebsmittel untersucht. Insbesondere soll ein Einblick in die
praxisorientierte und rationelle Durchführung solcher Überprüfungen vermittelt werden.
Die durchzuführenden Prüfungen sind Teil der „Unfallverhütungsvorschriften für elektrische Anlagen und Betriebsmittel DGUV-V3 (vormals BGV A3 und GUV-V A3)“ und somit
gesetzlich gefordert. In der DGUV-V3 heißt es u.a.:
„Der Unternehmer hat dafür zu sorgen, dass die elektrischen Anlagen und Betriebsmittel
auf ihren ordnungsgemäßen und sicheren Zustand geprüft werden
1. vor der ersten Inbetriebnahme und nach einer Änderung oder Instandsetzung vor der
Wiederinbetriebnahme durch eine Elektrofachkraft oder unter Leitung und Aufsicht
einer Elektrofachkraft und
2. in bestimmten Zeitabständen. Die Fristen sind so zu bemessen, dass entstehende
Mängel, mit denen gerechnet werden muss, rechtzeitig festgestellt werden.“
Die vorgeschriebenen Prüfungen sind u.a. in folgenden VDE-Bestimmungen enthalten:
DIN VDE 0100-410 „Errichten von Niederspannungsanlagen Teil 4-41: Schutzmaßnahmen - Schutz gegen elektrischen Schlag“
DIN VDE 0105-100 „Betrieb von elektrischen Anlagen - Allgemeine Festlegungen“
DIN VDE 0701-0702 „Prüfung nach Instandsetzung, Änderung elektrischer Geräte; Wiederholungsprüfung, allg. Anforderungen für die elektrische Sicherheit“
DIN VDE 0100-600 „Errichten von Niederspannungsanlagen - Teil 6: Prüfungen"
DIN VDE 0413 -2, -3, -4: „Geräte zum Prüfen, Messen und Überwachen von Schutzmaßnahmen in elektrischen Anlagen- ... "
Für eine Elektrofachkraft sind daher umfangreiche Kenntnisse bezüglich der dort festgelegten Anforderungen und Maßnahmen erforderlich. Sie muss die Fähigkeit besitzen, die
jeweils zutreffende Prüfung auszuwählen und diese verantwortungsbewusst durchzuführen. Die wichtigsten Prüfschritte zur Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben für elektrische
Anlagen und Betriebsmittel sind in den Bildern 1 und 2 dargestellt.
2
Prüfung von elektrischen Anlagen
(ortsfest, aus mehreren Einzelgeräten bestehend, integrierte Sicherheitsfunktionen)
Zeitpunkt
Besichtigung
(bewusstes visuelles Prüfen
der Anlage)
umfasst z.B.:
Erproben und
Messen (Feststellen von IstWerten
bzw. -Zuständen)
Dokumentation
Erstprüfung
Wiederholungsprüfung
Teilprüfungen während der Errich- Prüfungen an der fertigen Anlage
tung und Gesamtprüfung nach
nach Änderungen / Instandsetzungen
Fertigstellung / vor Inbetrieboder in bestimmten Zeitintervallen
nahme der Anlage
- Sind alle verbauten Einzelgeräte, Kabelverbindungen, Anschlüsse und
Schaltgeräte normgerecht ausgewählt und eingestellt?
- sind die Schutzmaßnahmen gegen mögliche Gefährdungen (elektrische,
thermische, mechanische u.s.w.) vorhanden und wirksam?
- ist die Anlage frei von sicherheitsrelevanten Beschädigungen? (Gehäuse, Abdeckungen, Anschlüsse, Isolation, Zugentlastung, ...)
- Entspricht die Anlage den zu erwartenden Umgebungseinflüssen?
- sind alle Bedienelemente nutzbar und eindeutig gekennzeichnet?
- Sind aussagefähige Schaltungsunterlagen vorhanden? Sind alle Aufschriften, Symbole, Warnhinweise, Typenschilder dauerhaft befestigt?
- Schutzleiterwiderstand RSL, RPE, Durchgängigkeit der Leiter (RL, RN, PA )
- Isolationswiderstand RISO , ggf. Erdungswiderstand RA (z.B. bei TT-System)
- Einhaltung der Bedingungen für die automatische Abschaltung
(Messung von Schleifenimpedanz, Kurzschlussstrom, Spannungsfall)
- Prüfung des zusätzl. Schutzes (RCD); ggf. der Polarität / Phasenfolge
- Funktions- und Betriebsprüfungen
- Erstellen eines Prüfberichtes
Bild 1: Prüfschritte für elektrische Anlagen (nach /1/)
Wiederholungsprüfung von elektrischen Geräten (ortsveränderl. Betriebsmittel)
Schutzklasse
I
Zeitpunkt
Prüfungen nach Änderungen / Instandsetzungen oder in bestimmten Zeitintervallen (siehe Bild 3)
- ist das Gerät frei von Beschädigungen, die die Sicherheit beeinträchtigen könnten? (Gehäuse, Isolation, Stecker, Zugentlastung, Schalter)
- Sind Eingriffe, Verschmutzung oder Anzeichen von Überlastung
erkennbar die die Sicherheit oder die Funktion gefährden könnten?
- Entspricht das Gerät den zu erwartenden Umgebungseinflüssen?
- Sind alle Aufschriften, Symbole, Warnhinweise und ein
Typenschild dauerhaft am Gerät befestigt und lesbar?
- Schutzleiterwiderstand RSL
___
Besichtigung
(bewusstes visuelles Prüfen
der Anlage)
umfasst z.B.:
Erproben und
Messen (Feststellen von IstWerten bzw. Zuständen)
II und III
- Isolationswiderstand RISO
- optional Schutzleiterstrom ISL
___
- optional Berührungsstrom IB , Ersatzableitstrom IEA
- optional Prüfung der Wirksamkeit weiterer Schutzmaßnahmen
- Funktionsprüfungen
Dokumentation
- Erstellen eines Prüfberichtes
Bild 2: Prüfschritte für die Wiederholungsprüfung elektrischer Geräte (nach /2/)
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
3
2
Arten von Prüfungen
2.1 Besichtigen / Sichtprüfung
Das Besichtigen der Anlage bzw. des Gerätes erfolgt um äußerlich erkennbare Mängel
und die grundsätzliche Eignung für den vorgesehenen Einsatzzweck festzustellen. (siehe
Bilder 1 und 2). Die Erstprüfung oder Prüfung nach Reparaturen sollte, wenn möglich,
am geöffneten Gerät stattfinden. Bei der Wiederholungsprüfung sollte ein Öffnen nur bei
begründetem Verdacht auf einen inneren Fehler durchgeführt werden.
2.2
Erproben und Messen
Erproben und Messen bedeuten das Feststellen von Ist-Werten. Dazu müssen die hier
beschriebenen Prüfungen, soweit zutreffend, durchgeführt werden. Die angegebene Reihenfolge ist einzuhalten. Wenn ein Fehler festgestellt wird, sind nach dessen Behebung
die vorhergehenden Tests ggf. zu wiederholen.
2.2.1
Zu messende Größen bei Geräten und Anlagen
Der Schutzleiterwiderstand RSL ist der Widerstand zwischen einem zu Schutzzwecken
angeschlossenen leitfähigen Teil (Gehäuse, Tragekonstruktion) und dem Schutzkontakt
des Netzsteckers oder -Anschlusses. Diese Messung ist immer zuerst durchzuführen!
RSL ist ausschlaggebend für die Wirksamkeit der Schutzmaßnahme „Erdung“. Er muss
so gering wie möglich sein.
Zu beachten ist der Einfluss der Temperatur des Leiters sowie die Alterung von Material
und Anschlussstellen. Parallel angeschlossene Schirmungen und Potentialausgleichsleitungen können die Messwerte verfälschen und sind zu entfernen wenn möglich.
Der Messstrom beträgt je nach Messgerät zwischen 0,2 und 10 A. Mit hohen Strömen
könnten zu schwach dimensionierte Leitungen besser, aber erhöhte Kontaktübergangswiderstände schlechter erkannt werden.
Prüfling
Nebenbedingung
Anlage
Art des Erdungssystems, Wert der
automatischen Abschaltung
normales Gerät
Zuleitung < 5m
Gerät mit langer Zuleitung
je 7,5 m zusätzliche Leitung
Tabelle 1: Geforderte Schutzleiterwiderstände /1/ /2/
Grenzwert
siehe Schleifenimpedanz
< 0,3 
+ 0,1 , max.1 
Der Isolationswiderstand RISO ist der ohmsche Widerstand des Isoliermaterials zwischen einem aktiven Leiter und dem Schutzleiter bzw. einem berührbaren leitfähigen
Teil. Er gibt Auskunft über die Qualität der galvanischen Trennung zwischen diesen. Bei
Anlagen muss RISO zwischen den aktiven Leitern und dem mit der Erde verbundenen
Schutzleiter gemessen werden, bei Geräten zwischen aktivem Leiter und einem berührbaren leitfähigen Teil. Letzteres ist bei Geräten der Schutzklasse I üblicherweise mit
dem Schutzleiter verbunden, bei Geräten der Schutzklasse II und III isoliert.
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
4
Der Prüfling muss vom Netz getrennt werden. Die aktiven Leiter dürfen miteinander
elektrisch verbunden werden. Es muss darauf geachtet werden, dass wirklich alle aktivierbaren Geräteteile geprüft werden (alle Schalter geschlossen). Der Messstrom wird
vom Messgerät bereitgestellt (DC) und muss mindestens 1 mA betragen.
Falls zwischen aktivem Leiter und Schutzleiter elektronische Bauteile, z.B. Überspannungsableiter geschaltet sind, müssen diese ggf. vor der Prüfung abgeklemmt oder die
Prüfspannung reduziert werden.
Eine Auswahl der in den Normen geforderten Werte zeigt die Tabelle 2.
Prüfobjekt
Messgleichspannung
Anlage mit SELV / PELV
> 250 V
Anlage bis einschl. 500 V Nennspannung bzw. FELV
500 V
Anlage über 500 V Nennspannung
> UN
Geräte Schutzklasse I allgemein
500 V
Geräte Schutzklasse I mit Heizelementen
500 V
Geräte Schutzklasse II
500 V
Geräte Schutzklasse III
250 V
Tabelle 2: Geforderte Mindest-Isolationswiderstände /1/ /2/
Min. Isolationswiderstand
 0,5 M
 1,0 M
 1,0 M
 1,0 M
 0,3 M
 2,0 M
 0,25 M
Üblicherweise sind reale Werte intakter Isolierungen wesentlich höher als die angegebenen. Ist RISO zu gering, kann es zu gefährlichen Berührungsspannungen oder durch Fehlerströme am Ort der defekten Isolation zu Bränden kommen!
2.2.2
Nur bei Geräten zu messende Größen
Der Schutzleiterstrom ISL ist die Summe aller Ströme, die über die Isolierung eines
Gerätes der Schutzklasse I über den Schutzleiter abfließen. Er setzt sich zusammen
aus dem geringen Ableitstrom, der üblicherweise auch über die fehlerfreie Isolierung
abfließt und dem Fehlerstrom, der über die fehlerhaften Teile der Isolierung zur Erde
oder zum Schutzleiter oder einem fremden leitfähigen Teil fließt. Wenn das Gerät von
der Erde isoliert aufgestellt werden kann, kann ISL direkt, mittels Stromzange oder als
Berührungs- Differenzstrom bei Netzspannung und-Frequenz gemessen werden.
Prüfling
Grenzwert
Gerät allgemein
3,5 mA
Gerät mit eingeschalteten Heizelemen1mA/kW, max.
ten einer Gesamtleistung über 3,5 kW
10 mA
Tabelle 3: Höchstwerte für den Schutzleiterstrom /2/
Bemerkung
andere Grenzwerte durch
Produktnorm oder Herstellerangaben möglich
Bei empfindlichen elektronischen Geräten die nicht von der Erdung isoliert werden können kann stattdessen eine Messung des Ersatz-Ableitstromes vorgenommen werden.
Dabei muss das Gerät vom Netz getrennt und an ein Messgerät angeschlossen werden. Das Messgerät erzeugt eine Leerlauf-Wechselspannung von mindestens 25 V und
höchstens 250 V und 50 Hz. Der Innenwiderstand des Messgerätes muss 2 k betragen. (Schaltungsbeispiele siehe /2/; Anhang C)
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
5
Für alle Verfahren gilt: bei Geräten mit Umschaltern und bei nicht festgelegter Phasenzuordnung des Anschlusskabels (deutsche Schukostecker) muss stets in allen Variationen gemessen und der höchste gemessene Wert bewertet werden. Große Kapazitäten
und feucht gewordene Heizelemente können das Messergebnis beeinflussen, dann
können abweichende Grenzwerte festgelegt werden.
Prüfobjekt
Max. Ersatzableitstrom
Geräte Schutzklasse I allgemein / Heizgeräte bis 3,5 kW
3,5 mA
Geräte Schutzklasse II allgemein
0,5 mA
Geräte Schutzklasse I mit Heizelem. > 3,5 kW bis 6 kW
1 mA / kW
Geräte der Schutzklasse I mit Heizelementen > 6kW
15 mA
Tabelle 4a: Höchstwerte für den Ersatzableitstrom
Der Berührungsstrom IB ist der Strom, der beim Berühren von nicht mit dem Schutzleiter verbundenen Teilen des Gerätes über die berührende Person zur Erde fließt. Die
Messmöglichkeiten sind bezüglich des vorherigen Bestehens der Tests von RISO und der
Isolierbarkeit des Gerätes gegen Erde die gleichen wie bei ISL, jedoch ist keine Messung
mittels Stromzange möglich. (Messung bei Netzspannung und -frequenz)
Geräteteil
Grenzwert
Bemerkung
nicht mit dem Schutzleiter ver- 0,5 mA
bei gleichzeitig mit einer Hand berührbundene berührbare Teile
baren Teilen die Summe bewerten
bei Geräten der Schutzkl. III und der Informationstechnik
Mess. nicht erforderlich
Tabelle 4b: Höchstwerte für den Berührungsstrom /2/
2.2.3
Nur bei Anlagen zu messende Größen
Die Schleifenimpedanz ist die Summe aller Scheinwiderstände in einer Stromschleife,
durch die der Strom während eines Kurzschlusses fließen würde. Sie besteht aus der
Impedanz der Stromquelle, der des Außenleiters von einem Pol der Stromquelle bis zur
Fehlerstelle (bzw. Messstelle) und der Impedanz des Rückleiters zurück zur Stromquelle.
Bei dieser Messung wird überprüft, ob bei einem Kurzschluss ein genügend hoher Strom
fließen kann um die zugeordnete Überstromschutzeinrichtung schnell und sicher zum
Auslösen zu bringen (Richtwert: 10 * IN des LS-Schalters). Zuvor muss der Test von RSL
und RISO bestanden worden sein! (weiteres siehe Aufgabe 3)
Auch der Erdungswiderstand kann wichtig für die Einhaltung der Abschaltbedingungen
beim Schutz durch Überstromschutzeinrichtungen sein. Nach /1/ wird die Messung beim
Betrieb bestimmter Anlagen, z.B. bei IT und TT-Systemen, gefordert. Die Messung muss
unter Beachtung der Umgebungsbedingungen (Einplanung veränderlicher Erdfeuchte,
Setzen von Hilfserdern und Messsonden außerhalb von Spannungstrichtern) durchgeführt werden.
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
6
Drehstromsteckdosen sind so zu installieren, dass die Drehfeldrichtung ein Rechtsdrehfeld ergibt. Dabei ist von vorn auf die Steckdose zu schauen.
Wiederum sowohl für Geräte als auch für Anlagen werden folgende abschließende Prüfungen, soweit zutreffend, durchgeführt:
-
-
Bei der Prüfung der Funktion der Bedien- und Schutzelemente wird das Verhalten des Gerätes bei der Betätigung von Schaltern, bei Anlagen auch Not-AusSchaltern, FI- und Leitungsschutzschaltern kontrolliert.
Es folgt ein Funktionstest, ggf. mit Überprüfung der Verbrauchskennwerte.
Zum Schluss muss ein Prüfbericht angefertigt werden, ggf. sind weitere Maßnahmen einzuleiten.
Zur Beurteilung der erforderlichen Prüffristen können die Vorschläge in BGV A3 (neu:
DGUV-Vorschrift 3) genutzt werden.
Anlage/Betriebsmittel
Prüffrist Richt- und Maximalwerte
Elektrische Anlagen
4 Jahre
und ortsfeste Betriebsmittel
Elektr. Anlagen und ortsfeste
1 Jahr
elektr. Betriebsmittel in „Betriebsstätten, Räumen u. Anlagen besonderer Art“
(DIN VDE 0100 Gruppe 700)
Schutzmaßnahmen mit
FehlerstromSchutzeinrichtungen
in nichtstationären Anlagen
Fehlerstrom-, Differenzstrom
und FehlerspannungsSchutzschalter
- in stationären Anlagen
- in nichtstationären Anlagen
Ortsveränderliche elektrische Betriebsmittel (soweit
benutzt);
- Verlängerungs- und Geräteanschlussleitungen mit
Steckvorrichtungen;
- Anschlussleitungen
mit Stecker;
- bewegliche Leitungen mit
Stecker und Festanschluss
Art der Prüfung
auf ordnungsgemäßen Zustand
auf ordnungsgemäßen Zustand
auf Wirksamkeit
1 Monat
6 Monate
arbeitstäglich
Richtwert 6 Monate,
auf Baustellen 3 Monate.
Wird bei den Prüfungen eine
Fehlerquote  2% erreicht,
kann die Prüffrist entsprechend
verlängert werden;
Maximalwert auf Baustellen,
in Fertigungsstätten und Werkstätten oder unter ähnlichen
Bedingungen 1Jahr
in Büros oder unter ähnlichen
Bedingungen mindestens alle 2
Jahre
Bild 3: Prüffristen
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
auf einwandfreie
Funktion durch
Betätigen der
Prüfeinrichtung
auf
ordnungsgemäßen
Zustand
Prüfer
Elektrofachkraft
Elektrofachkraft
Elektrofachkraft,
bei Verwendung
geeigneter Messund Prüfgeräte
auch elektrotechnisch unterwiesene Person
Benutzer
Elektrofachkraft,
bei Verwendung
geeigneter Messund Prüfgeräte
auch elektrotechnisch unterwiesene Person
7
3 Versuchsaufgaben
Die ersten drei Aufgaben werden am linken Messplatz (Anlagenprüfung) ausgeführt,
zwei weitere an rechten Messplatz (Prüfung ortsveränderlicher Geräte) und weitere an
realen zu testenden Geräten bzw. Anlagen.
Die Aufgaben sind mit verschiedenen handelsüblichen Messgeräten auszuführen (siehe
Aufgabentexte). Nutzen Sie dafür die ausliegenden Kurzanleitungen. Unterscheiden
Sie, welche Prüfungen mit Netzspannung durchgeführt werden sollen und bei welchen
das Messgerät die Spannung liefert. Notieren Sie bei jedem gemessenen Wert, ob dieser der jeweiligen Norm entspricht. (z.B. durch farbige Kennzeichnung).
Aufgabe 1
Erstprüfung einer Anlage: Bestimmung von Schutzleiter-, Schleifenund Isolationswiderstand
Geräte zur Stromversorgung:
- LH-Stelltrafo (AC, 0 – 250 V, 0 – 3 A), Phasenrichtig an Wandsteckd. angeschl.
- Platte [Anschlusseinheit] mit Schalter, Anschlusskabel (hinten) und LED´s
- Schalttafel-Messinstrument zur Kontrolle der Versorgungsspannung
Zur "Anlage" gehörige Geräte:
- Versorgungseinheit [Platte Stromversorgung] mit „Ein“- und „AUS“-Taster, Hauptschütz (Einschaltrelais) und Not-Aus
- optional Platte [FI 30 mA] (oder [FI 10 mA])
- Funktionseinheit: Verbundene Platten [Steckdose], [Heißwasserspeicher] und
[Automat]
Kontrolle der Schaltung der "Anlage" nach Bild 4.
- Zwischen "Speicher" und „Automat“ ist ein zusätzlicher Potentialausgleich vorhanden. Die PE-Verbindung der [Steckdose] mittels Brücke (bei „0“) herstellen.
Bild 4: Schaltbild zur Erstprüfung von Anlagen
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
8
Inbetriebnahme der "Anlage":
- Kontrolle der Verkabelung der „Stromversorgung“, Einschalten (siehe Anleitung)
- Spannung erhöhen auf 230V. Oberste rote LED an Anschl.-einheit =Polarität o.k.
- Einschalten Anlage, Speicher und Automat. Kontrolle rote LED´s.
- Not-Aus testen. Anlage und Stelltrafo vorerst wieder ausschalten.
 Bestimmen Sie zuerst die Schutzleiterwiderstände aller Anlagenteile.
- Wie groß darf RSL maximal sein? Wählen Sie die richtige Einstellung des Messgerätes aus. Nutzen Sie ggf. die ausliegende Kurzanleitung.
- Verbinden Sie das Anschlusskabel des Messgerätes mit dem PE-Anschlusspunkt
(z.B. Haupterdungspunkt) der Anlage. Beachten Sie 2.2.1. (Potentialausgleich)!
- Verbinden Sie dann die Prüfspitze mit den gekennzeichneten PE-Anschlüssen. Testen Sie die Steckdose einmal mit PE-Verbindung (Brücke) bei „0“ und dann bei "2".
Testen Sie [Speicher] und [Automat] je einmal an Pos.1, und an Pos.2.
Stelltr.
RSL / Ω
Aus !!!
Steckdose
HW-Speicher
Automat
(PE "0")
(Pos.1)
(Pos.1)
(PE "2")
(Pos.2)
(Pos.2)
Messgerät
Metriso
Tabelle 5.1: Messwerte Schutzleiterwiderstand
 Bestimmen Sie den Isolationswiderstand.
- Hat die Auswahl der PE-, L- und N- Anschlussstellen wie bei 5.1. einen Einfluss auf
das Messergebnis? Muss der Test an mehreren Stellen durchgeführt werden?
- Hat der Geräte-Einschaltzustandes einen Einfluss auf das Messergebnis?
- Wählen Sie die richtige Prüfspannung aus. Achtung! Prüfspitzen nicht berühren!
Stelltr.
Messgerät
Riso L-PE / MΩ Aus !
Riso N-PE / MΩ
Aus !
Tabelle 5.2: Messwerte Schutzleiter- und Isolationswiderstandsmessung
Metriso
U = ……..
 Bestimmen Sie die Schleifenwiderstände und die Kurzschlussströme (siehe 2.2.3.).
- Machen Sie sich mit dem Messgerät vertraut Schließen Sie es phasenrichtig an die
[Steckdose] an und schalten Sie diese ein. LED "L" am Messgerät leuchtet grün?
- Mit dem Daumen die gepunktete Fläche berühren (Vergleichspotential).
- Taste nur kurz drücken, sonst überhitzt das Messgerät! Während dieser Messung
wird die Anlage nahe am Kurzschluss betrieben (über einen niedrigen Widerstand)!
- Bei weiteren zu messenden Anlagenteilen schließen Sie den PE-Anschluss an den in
der Tabelle angegebenen PE-Anschlusspunktpunkt an.
Stelltrafo
Steckdose
HW-speicher
Automat
(Brücke bei „2“)
(PE-Messpkt. „1“)
(PE-Messpkt. „ 2“)
RSchleife / Ω
230 V
IK / A
230 V
Tabelle 5.3: Messwerte Schleifenwiderstände und Kurzschlussströme
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
Messgerät
M5012
9
Aufgabe 2: Prüfung des zusätzlichen Schutzes (RCD) für alle Anlagenteile
Erforderliche zusätzliche Geräte: FI-Schutzschalter. Integrieren Sie diesen (30 mA) in
die Schaltung der Anlage.
 Überprüfen Sie an mehreren Stellen der Anlage die ordnungsgemäße Auslösung zuerst des 30-mA- FI-Schutzschalters (ja / nein - Aussage) und dann (nach Austausch)
den 10-mA-FI-Schutzschalter.
RCD
Stelltrafo
Steckdose
Heißwasserspeicher
Automat
(PE-Brücke bei „2“)
(PE-Messpunkt „1“)
(PE-Messpunkt „2“)
30 mA
230 V
10 mA
230 V
Tabelle 6.1: Auslösung RCD
Messgerät
M5011
 Bestimmen Sie an der Steckdose (PE-Brücke bei "2") die am Testpunkt vor dem Auslösen
maximal anliegende Berührungsspannung und die Auslösezeit des RCD!
RCD
Stelltrafo
30 mA
230 V
10 mA
230 V
Tabelle 6.2
Berührungsspannung / V
soll
/
ist
Auslösezeit / ms
soll
/
ist
Messgerät
PG 0100N
Messwerte an der Steckdose
Stromversorgung ausschalten! Nach Änderung der Anlage (vollständiges Entfernen
aller Verbindungen des Heißwasserspeichers und Überbrückung derselben) ist eine
Wiederholungsprüfung der Anlage notwendig.

Überprüfen Sie an den verbliebenen Anlagenteilen, ob auch in diesem Zustand eine
Auslösung des RCD´s erfolgen würde!
RCD
Stelltrafo
30 mA
230 V
Steckdose
Automat
(PE-Brücke bei „2“)
(PE-Messpunkt „ 2“)
Messgerät
M5011
Tabelle 6.4 RCD-Auslösung nach Umbau
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
10
Aufgabe 3: Schleifenwiderstandsmessung am Modell
Moderne Messgeräte können zumeist wahlweise die Schleifenimpedanz oder den zu
erwartenden Kurzschlussstrom anzeigen. Diese Werte werden aus den gemessenen
Strom- und Spannungswerten ermittelt. Da zumeist nur der ohmsche Anteil der Impedanz
gemessen wird, tritt ein (geringfügiger) Fehler auf. Die Messgeräte selbst haben eine
Messungenauigkeit von bis zu 30 %. Durch Erwärmung der Leiter und durch Vergrößerung von Übergangswiderständen durch Alterungsprozesse kann sich der wahre Wert
während des Betriebes weiter verschlechtern. Um eine Anlage als "gut" zu klassifizieren
muss der gemessene Widerstandswert also wesentlich unter dem rechnerisch ermittelten
zulässigen Höchstwert liegen.
Bei einem der üblichen Messverfahren wird kurzzeitig ein direkter Kurzschluss zwischen
L und PE (bzw. PEN oder N) hergestellt (ca. 100 ms). Die Messwerte der letzten 40 ms
werden vom Messgerät bewertet.
Bei einem anderen (hier benutzten) Verfahren wird der "Kurzschluss" zwischen L und PE
über einen Prüfwiderstand RP geführt und der entstehende Spannungsfall (Unterschied
der Spannung vor und bei Belastung mit RP) bewertet. (siehe auch /11/ S. 365 - 368)
Erforderliche Geräte:
- Stelltrafo (Beginn bei 0 V), Anschlusseinheit, Multimeter zur Spannungsmessung
- Platte [RS-Messung] mit auswählbarem RS, zwei weitere Multimeter
Schalten Sie die Spannungsversorgung aus. Entfernen Sie alle Verbindungen zwischen [Anschlusseinheit] und [Platte Stromversorgung].
Aufbau der Schaltung:
- Schalten Sie die Spannungsversorgung am Stelltrafo aus.
- Entfernen Sie alle Anschlusskabel der bisherigen Anlage an der [Anschlusseinheit]
- Verbinden Sie die Platte "RS-Messung" mit den langen Kabeln direkt mit den oberen
Buchsen der Platte "Anschlusseinheit" (L, N und PE).
- Die Spannung direkt am Stelltrafo wird mit einem Multimeter kontrolliert.
- Der Schalter "Messung" muss zuerst auf "0" stehen, der Umschalter (oben) auf „PE“
- Schließen Sie die Messgeräte zur Messung des Schleifenwiderstandes nach Bild 5
an.
Bild 5: Schaltbild zur Messung der Schleifenimpedanz (Z) am Modell
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
11
-
Zur Beachtung: Um eine Überhitzung der verwendeten Geräte und Bauteile zu
verhindern, wird die Messung mit einer verminderten Netzspannung (20 V AC)
durchgeführt.
- Schalten Sie die Spannung ein (Trafo, Anschlusseinheit) und erhöhen Sie diese mit
dem Stelltrafo auf ca. 20 V (AC).
 Für 5 verschiedenen „Modellstromkreise“ (5 verschiedenen Schleifenwiderstände) ist
mittels des o.g. Verfahrens der jeweilige Spannungsabfall bei Belastung zu messen.
Daraus sind die Schleifenwiderstände zu berechnen (Tab.7.1).
Hinweis: Der Prüfwiderstand (RP) ist auf ca. 25 Ω eingestellt.
- Stellen Sie das Multimeter zur Feststellung von IP auf „Max“ (zur Fixierung des Maximalwertes)
- Stecken Sie die Brücke zuerst bei Widerstand 5 (größter, = kleinster Strom).
- lesen Sie zuerst (vor dem Einschalten der RS-Platte!) U0 ab.
- Schalten Sie den "RS-" Schalter auf "1" und warten Sie kurz bis stabile Messwerte angezeigt werden.
- Lesen Sie die Spannung ab und schalten Sie sofort wieder aus
(Erwärmungsproblem)!
-Tragen Sie die Werte in nachfolgende Tabelle ein.
Brücke RS Stelltrafo
Beginn: 5
20 V
4
20 V
3
20 V
2
20 V
1
20 V
U0 / V
UM / V
IP / A
U (berechnet) RS
(berechnet)
Tabelle 7.1: Messwerte zu Aufgabe 3
Es bedeuten:
- Uo Spannung (am Messort) ohne zusätzliche Belastung
- UM Spannung (am Messort) bei zusätzlicher Belastung mit dem Prüfwiderstand RP
- IP
Strom durch den Prüfwiderstand
- U Differenz zwischen U0 und UM
Berechnen Sie U und den Schleifenwiderstand!
Hinweis: Wechseln Sie jetzt den Laborplatz (wenn dieser bereits frei ist), sonst führen
Sie bitte zuvor die Versuche 6 (Prüfung an realen Geräten, des Weiteren Kontrolle der
Drehfeldrichtung) durch!
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
12
Aufgabe 4: Wiederholungsprüfung an einem elektrischen Gerät der
Schutzklasse I (rechter Messplatz!)
Der Prüfaufbau stellt ein „Gerät der Schutzklasse 1“ dar, an dem mittels Kippschaltern
verschiedene Fehlerzustände simuliert werden können.
Die Aufgaben sind mit verschiedenen handelsüblichen Messgeräten auszuführen
(siehe Aufgabentexte). Nutzen Sie dafür auch die ausliegenden Kurzanleitungen. Beachten Sie, bei welchen Prüfungen mit Netzspannung gearbeitet werden soll und bei
welchen das Messgerät die Spannung liefert. Notieren Sie bei jedem gemessenen
Wert, ob dieser der jeweiligen Norm entspricht. (z.B. durch farbige Kennzeichnung).
Stromversorgung: über Platte [Einphasen–Anschlusseinheit] (mit Schalter, Sicherung,
LED "L1"), angeschlossen an Wandsteckdose, verbunden mit Platte [Steckdose]
Prüfling: „Gerät“ bestehend aus dem Einschub [Steuerplatte] mit umschaltbaren Widerständen und Geräteanschlusskabel sowie [Grundplatte1] mit Modellgerät "Bohrmaschine" und Anschlussbuchsen
Anschluss des Prüflings:
- Kontrolle [Anschlusseinheit] und Verbindung mit [Steckdose].
- Anschalten. "L1" muss rot leuchten, ggf. Stecker in der Wanddose drehen
- Kontrolle Netzspannung mit Schalttafel-Messgerät
- Kontrolle Verbindungen zwischen [Steuerplatte] und [Gerät Schutzkl. I] (Bild 6)
Bild 6: Messaufbau zur Prüfung eines Gerätes der Schutzklasse I
-
Auf der [Steuerplatte] sind rechts Schutzleiterwiderstände (RSL) einschaltbar
wären alle Schalter "Aus" (0) wäre der Schutzleiter unterbrochen dh. fehlerhaft
wären die Schalter für Riso (L-PE), Riso (N-PE), alle "Aus" wäre das eine gute Isolation
Eine Tabelle mit den verbauten Widerstandswerten liegt am Versuchsplatz aus
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
13
- Das Anschlusskabel (mit Kennzeichnung der Steckerposition A/B) dient dem umpolbaren Anschluss des „Gerätes“ (zuerst mit „A“ oben) an die Platte [Steckdose].
- Schalten Sie für einen Funktionstest Stromversorgung und Gerät an. Die Lampe an
der "Bohrmaschine" muss leuchten. Danach (und in Messpausen) beides immer ausschalten!
Führen Sie bei der „Bohrmaschine“ den messtechnischen Teil einer Wiederholungsprüfung nach DIN VDE 0701-0702 durch.
 Bestimmen Sie zuerst die Schutzleiterwiderstände an verschiedenen Messpunkten
des Testobjektes sowie bei verschiedenen Einstellungen von RSL auf der [Steuerplatte]
- Wie groß darf RSL maximal sein?
- Entfernen Sie das Netzkabel (A/B) aus der [Steckdose]. Wählen Sie die richtige Einstellung des Messgerätes aus. Nutzen Sie ggf. die ausliegende Kurzanleitung.
- Verbinden Sie das Anschlusskabel des Messgerätes mit einem sinnvollen Bezugspunkt (z.B. PE-Anschluss am Netzkabel des Prüflings)
- Verbinden Sie dann die Prüfspitze mit den gekennzeichneten PE-Prüfpunkten.
RISO Schalter RSL Schalter Netzsp.
5
4
5
2
5
1
RSL 1 / 
RSL 2 / 
RSL 3 / 
Aus !!!
Messger.
Metriso
Tabelle 8.1: Schutzleiterwiderstände
 Bestimmen Sie den Isolationswiderstand des Testobjektes. Bei welcher Spannung
muss diese Prüfung durchgeführt werden (Höhe, AC / DC)? Getestet wird L / N gegen
PE, nie L gegen N! Überlegen Sie, ob das Gerät ein- oder ausgeschaltet sein muss!
Diese Messung ist mit verschiedenen Messgeräten möglich. Zumeist muss der Prüfling vom Netz getrennt werden
(Anschlussstecker (A/B) aus der [Steckdose] entfernen, Stecker ggf. mit dem Tester verbinden!) Legen Sie eine geeignete Prüfspannung fest. L- und N- Leiter können einzeln oder (nur bei abgeschalteter Netzspannung!) gemeinsam
(verbunden) getestet werden. Bei einigen Geräten wird das bereits intern so geschaltet, andere sind umschaltbar.
RISO Schalter RSL Schalter Netzsp. RISO(L-PE) / k 
1
4
Aus !!!
4
4
6
4
Tabell1e 8.2: Isolationswiderstände
RISO(N-PE) / k 
Messgerät
Metriso
U=….…V
Stellen Sie beim folgenden Test fest, in welchen Situationen der Modellmensch gefährdet gewesen wäre und ob in diesem Fall der FI-Schutzschalter ausgelöst hätte!
 Nehmen Sie Messwerte für Berührungsspannung UB und Körperstrom IK sowie den
Schutzleiterstrom ISL (ISL zwischen Gerät und Schalttafel) auf!
- Verbinden Sie dazu die Hand des Modellmenschens mit dem "Bohrfutter", die Füße
mit dem „Erdreich“ (RK beträgt 750 Ω, RÜ 220 Ω). Schließen Sie Messgeräte zur
Messung von UB, IK und ISL an! Stellen Sie verschiedene Riso und RSL ein (Tab. 8.3).
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
14
Testen Sie auch, ob die Position (A/B) des Netzsteckers einen Einfluss hat!
Hinweis: Nach Einstellung der richtigen Riso und RSL-Schalter Netzspannung und Gerät
einschalten. Führen Sie die Messungen zügig aus. (Erwärmungsproblem).
RISO Schalter RSL Schalter
Netzspann.
1
0
Ein
2
0
(Stecker "A"
oben)
6
0
6
0
(St. „B“ oben)
Tabelle 8.3: Einfluss von Riso auf IK und ISL
UB / V
IK / mA
ISL / mA
RISO Schalter RSL Schalter
Netzspann.
UB / V
IK / mA
ISL / mA
1
1
Ein
1
2
(Stecker "A"
oben)
1
4
Tabelle 8.4: Einfluss von RSL auf IK und ISL
Stromversorgung abschalten. ISL-Messgerät wieder herausnehmen und PE verbinden.
Aufgabe 5: Prüfung eines Gerätes mit Heizelementen
Bei einem Gerät der Schutzklasse I mit Heizelementen ist eine vollständige Prüfung
vorzunehmen. Informieren Sie sich, welche Besonderheiten bei der Prüfung von Heizgeräten und der Bewertung der Messergebnisse zu beachten sind.
Das Modellgerät ist wie bei Aufgabe 4 anzuschließen, jedoch mit der Vorsatzplatte
[Heizgerät] und ohne Modellmensch (siehe auch Bild 7)
Bild 7: Messaufbau zur Prüfung eines Gerätes SK I mit Heizelementen
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
15

Optional: Bestimmen Sie den Schutzleiterwiderstand für die Gehäuse-Messpunkte 1-3 des Testobjektes!
(Durchführung siehe auch Aufgabe 4)
RISO Schalter RSL Schalter
3
4
Netzspann.
RSL 1 /  RSL 2 /  RSL 3 /  Messgerät
Aus !!!
Metrawatt M5013
Tabelle 9.1: Schutzleiterwiderstände
 Optional: Bestimmen Sie den Isolationswiderstand des Testobjektes!
(Stecker (A/B) aus [Steckdose] rausziehen! Durchführung siehe auch Aufgabe 4)
RISO Schalter
3
RSL Schalter
Netzspann.
4
RISO(L-PE) / k 
Aus !!!
RISO(N-PE) / k 
Messgerät
Metrawatt M
5013
Tabelle 9.2: Isolationswiderstände
 Messen Sie beim Betrieb des Testobjektes den Schutzleiterstrom (Ableitstrom, Fehlerstrom) zwischen dem Prüfling und der [Schalttafel] auf der [Steuerplatte] in beiden Steckerpositionen. Stellen Sie die Abhängigkeit vom eingestellten „Isolationswiderstand“
fest!
Anschlussstecker (A/B) mit der [Steckdose] verbinden. „Testobjekt“ einschalten.
Netzspan- Steckerposition Steckerposition
RISO Schalter RSL Schalter
Messgerät
nung
A: ISL / mA
B: ISL / mA
1
4
3
4
Ein
Multimeter
6
4
Tabelle 9.3: Schutzleiterstrom bei „A“ und „B“
In der Annahme dass jede "Kombination" ein anderes Gerät gewesen wäre, welches
hätte diesen Test bestanden?
 Messen Sie den Ersatzableitstrom. Stellen Sie fest mit welcher Spannung Uprüf das
Messgerät arbeitet. Welcher Ersatzableitstrom IEA wird am Messgerät angezeigt? Welcher ISL fließt real? Wie also arbeitet dieses Messgerät?
 Welches „Gerät“ hätte die Norm erfüllt?
IEA /
U prüf /
ISL /
Norm
RISO Schalter RSL Schalter Netzspann.
Messgerät
mA
V
mA
erfüllt?
0
4
Metrawatt
1
4
M5013
Aus !!!
und /
3
4
Multimeter
6
4
Tabelle 9.4: Ersatzableitstrom
Hinweis: bitte wechseln Sie jetzt den Laborplatz (wenn dieser bereits frei ist), sonst führen Sie zuerst den Versuch 6 (vorhandene Geräte) durch!
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
16
Aufgabe 6: Prüfung an vorhandenen Geräten nach DIN VDE 0701 - 0702
Nutzung von industrieüblichen Messgeräten, die den Prüfer bei der normgerechten
Durchführung unterstützen.
Aufgabe 6.1: Wiederholungsprüfung von Geräten
Das hier zu verwendende Prüfgerät Secutest vereinigt in sich alle notwendigen Funktionen zur Geräteprüfung. Mit dem standardisierten Testablauf (VDE0702) ist eine teilautomatisierte, schnelle und rationelle Prüfung möglich. Über den integrierten Drucker können
die Prüfergebnisse ausgedruckt und später an das Protokoll angeheftet werden.

Führen Sie eine Wiederholungsprüfung nach DIN VDE 0701-0702 durch!
Testobjekt
Prüfschritte
Ergebnis / Bemerkungen
Messgerät
Lötkolben
Schutzklasse
Secutest
…..
Tabelle 10.1: Gerätetest
Testobjekt
Prüfschritte
Ergebnis / Bemerkungen
Messgerät
Fön
Schutzklasse
Secutest
…..
Tabelle 10.2: Gerätetest
(Platz zum Anheften der Protokollausdrucke)
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
17
Aufgabe 6.2: Prüfung eines elektronischen Gerätes
Das hier zu verwendende Gerät "Minitester" ist ein besonders einfach zu bedienendes
Prüfgerät für Standard-Wiederholungsprüfungen. Mit diesem Gerät kann statt des üblichen Isolationstestes der Differenzstrom bei Nennspannung überprüft werden. Damit ist
auch ein Test empfindlicher elektronischer Geräte möglich, deren Elektronik bei Tests mit
U > UN Schaden nehmen könnte.

Prüfen Sie den älteren PC (elektronisches Gerät, Schutzklasse ............ )
Prüfschritte
Ergebnis/ Bemerkungen
Messgerät
Minitester
Tabelle 10.3: PC-Test
Aufgabe 6.3.: Prüfung der Drehfeldrichtung einer 5-poligen Steckdose
- Erforderliche Geräte: Testkoffer "PAKS"
Welche Standard-Drehrichtung ist vorgeschrieben?

Bestimmen Sie mit dem Sicherheitstester-Adapterkoffer PAKS das Drehfeld einer
Drehstromsteckdose des Raumes S205 und eines Verlängerungskabels (Tabelle
10.4).
Drehfeld
Ergebnis
Bemerkungen
Messgerät
Drehstrom-Steckdose
PAKS
Verlängerungskabel
Tabelle 10.4: Bestimmung des Drehfeldes einer Drehstromsteckdose
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7
18
7
Vorbereitungsaufgaben
-
-
Erläutern Sie folgende Sachverhalte!
o Erst- und Wiederholungsprüfungen für elektrische Anlagen und Betriebsmittel
o Schutzleiterwiderstandsmessung
o Isolationswiderstandsmessung
o Schleifenwiderstandsmessung
Wer ist für die Prüfung elektrischer Anlagen und Betriebsmittel verantwortlich?
Welche Prüfschritte werden unterschieden? Erläutern Sie diese!
Auf welche Art und Weise kann die Schleifenimpedanz bestimmt werden?
Worauf ist bei der Sichtprüfung von Elektrogeräten besonders zu achten?
Was muss bei der Prüfung fest installierter Geräte beachtet werden?
Berechnen Sie überschlägig den Schutzleiterwiderstand zweier 10 m langen Verlängerungskabel unterschiedlicher Durchmesser. (Leitermaterial: Kupfer). Als
Richtwert kann der Leiterwiderstandsbelag zur Berechnung genutzt werden.
Formel
Kabelquerschnitt
1,5 mm2
Widerstandsbelag
Berechneter
Kabelwiderstand
2,5 mm2
Tabelle 11: Berechnung Kabelwiderstand
8
Vergleichen Sie die berechneten Werte mit der Norm. Welche Risiken entstehen,
wenn Geräte über Verlängerungs-/ Verteilerkabel angeschlossen werden?
Literatur
- /1/ DIN VDE 0100 – 600: 2008-06 (Ersatz für 0100-610 : 1994-04)
- /2/ DIN VDE 0701 - 0702 : 2008-06 (Ersatz für DIN VDE 0701 - 1 : 1993-05
und DIN VDE 0702 - 1 : 1995-11)
- /3/ DIN VDE 0100 - 410 2007-06
- /4/ DIN VDE 0413
- /5/ DIN VDE 0105 - 100 : 2009-10 (Ersatz für 1997-10)
- /6/ Rosenberg; Werner (neu: Henning, Wilfried, 2006),VDE-Prüfung nach
Forderung der VBG 4; VDE-Schriftenreihe 43; VDE-Verlag GmbH, Berlin,
Offenbach; 1997
- /7/ Nienhaus; Vogt, Prüfungen vor Inbetriebnahme von Starkstromanlagen;
VDE-Schriftenreihe 63; VDE, Verlag GmbH, Berlin, Offenbach; 1995
- /8/ Winkler; Lienenklaus; Rontz , Sicherheitstechnische Prüfungen in
elektrischen Anlagen mit Spannungen bis 1000 V; VDE Schriftenreihe 47; VDEVerlag GmbH, Berlin, Offenbach; 1995
- /9/ UVV VBG4, neu: DGUV-V3 „Elektrische Anlagen und Betriebsmittel,
(Unfallverhütungsvorschrift, Verband der gewerblichen Berufsgenossenschaften)
- /10/ Bödeker, K. ; Kindermann, R., Wiederholungsprüfungen an elektrischen
Geräten nach DIN VDE 0702, Elektropraktiker, Berlin 49 (1995) 9, S.762 - 76
- /11/ Kiefer, G.; Schmolke, H., VDE 0100 und die Praxis. Wegweiser für Anfänger
und Profis. VDE-Verlag GmbH Berlin Offenbach 15. vollständig überarbeitete
Auflage, 2014
Praktikumsanleitung E10 / A6 / M7