Die Erdung ist ein Prinzip der Elektrizität, das Hausbesitzern manchmal Rätsel aufgibt. Um seine Bedeutung für die Hausinstallation zu verstehen, ist es wichtig, etwas über die Natur des elektrischen Energieflusses zu wissen.
Was ist eine elektrische Erdung?
Die Erdung bietet überschüssiger Elektrizität den effektivsten und sichersten Weg von einem Gerät zurück zur Erde über eine elektrische Schalttafel. Die elektrische Erdung ist ein Sicherungspfad, der im Allgemeinen nur verwendet wird, wenn ein Fehler in der Verkabelung vorliegt.
Ein paar Grundlagen der Elektrizität
Der elektrische Strom in der Verkabelung Ihres Hauses besteht aus einem Elektronenfluss innerhalb von Metallleitungen. Der Strom kommt in zwei Formen, einer negativen und einer positiven Ladung, und dieses geladene elektrische Feld wird von riesigen Generatoren erzeugt, die vom Energieversorgungsunternehmen betrieben werden, manchmal viele hundert Kilometer entfernt. Es ist diese polarisierte Ladung, die den Stromfluss ausmacht, und sie erreicht Ihr Haus durch ein riesiges Netz von Hochspannungsleitungen, Umspannwerken und Transformatoren, die die Landschaft überziehen.
Die negative Hälfte der Ladung ist der „heiße“ Strom. Im Leitungssystem Ihres Hauses wird der heiße Strom normalerweise von schwarzen Drähten getragen, während die neutralen Drähte, die weiß sind, die positive Ladung tragen. Beide Adernpaare gelangen durch die Hauptversorgungsleitungen des Stromversorgers in Ihr Haus, verlaufen durch Ihre elektrische Schalttafel und verlaufen Seite an Seite durch jeden Stromkreis in Ihrem Haus.
Die Physik des elektrischen Flusses ist komplizierter als die meisten einfachen Erklärungen vermitteln können, aber im Wesentlichen versucht die Elektrizität, ihre Elektronen zur „Erde“ zurückzubringen – das heißt, ihre negative Energie zu entladen und ins Gleichgewicht zurückzukehren. Normalerweise kehrt der Strom durch die neutralen Drähte im elektrischen System zur Erde zurück. Sollte es jedoch zu einer Unterbrechung dieses Weges kommen, kann der heiße Strom stattdessen durch andere Materialien fließen, wie z. B. Holzrahmen, Metallrohre oder brennbare Materialien in Ihrem Haus. Ein Kurzschluss liegt vor, wenn der Strom außerhalb der Drähte fließt, durch die er eigentlich fließen sollte – mit anderen Worten, wenn er einen kürzeren Weg zur Erde nimmt.
Das Hauserdungssystem
Um diese Gefahr zu vermeiden, enthält das elektrische System Ihres Hauses einen Sicherungsplan – ein System von Erdungsdrähten, das parallel zu den heißen und neutralen Drähten verläuft. Es bietet einen alternativen Weg für den elektrischen Strom, falls es zu einer Unterbrechung im System der heißen und neutralen Drähte kommt, die normalerweise den Strom führen. Wenn sich z. B. eine Drahtverbindung löst oder ein Nagetier einen Draht durchnagt, leitet das Erdungssystem den Streustrom über diesen alternativen Weg zurück zur Erde, bevor er einen Brand oder einen Stromschlag verursachen kann.
Der Erdungspfad wird in der Regel durch ein System aus blanken Kupferdrähten gebildet, die mit jedem Gerät und jeder Metalldose in Ihrem Haus verbunden sind. In standardmäßig ummantelten NM-Kabeln ist dieser blanke Kupferdraht zusammen mit den isolierten leitenden Drähten im Kabel enthalten. Die blanken Kupfererdungsdrähte enden in einer Erdungsschiene in Ihrem Hauptanschlusskasten, und diese Erdungsschiene ist wiederum mit einem Erdungsstab verbunden, der tief in die Erde außerhalb Ihres Hauses getrieben ist. Dieses Erdungssystem bietet einen Weg des geringsten Widerstands für die Elektrizität, um zurück zur Erde zu gelangen, sollte eine Unterbrechung in der Verkabelung es ermöglichen, dass Elektrizität aus dem bevorzugten System der schwarzen und weißen Stromkreisdrähte „entweicht“.
In den meisten Hausverkabelungssystemen kann der Nachweis des Erdungssystems an jeder Steckdose gesehen werden, wo der dritte runde Schlitz in der Vorderseite der Steckdose die Erdungsverbindung darstellt. Wenn ein geerdetes Gerät in eine solche Steckdose eingesteckt wird, ist sein runder Erdungszapfen nun direkt mit dem System der blanken Kupfererdungsdrähte innerhalb der Hausstromkreise verbunden.
Nicht alle Häuser verfügen über dieses ausgeklügelte und vollständige Erdungssystem, das aus einem Netzwerk von blanken Kupferdrähten besteht. Während ein solches Erdungssystem in Häusern mit Leistungsschaltern, die mit ummantelten NM-Kabeln verdrahtet sind, Standard ist, können ältere Verkabelungssysteme, die vor 1965 installiert wurden, über Metallrohre oder Metallkabel und nicht über blanke Kupfererdungsdrähte geerdet sein. Und sogar ältere Systeme, die vor 1940 installiert wurden, haben möglicherweise überhaupt keine Form der Erdung. Dies ist der Fall bei der Verdrahtung mit Knöpfen und Rohren, wo es keinerlei Erdungspfad gibt. Viele ältere Systeme wurden bereits aktualisiert, und es ist eine gute Idee, dies zu tun, wenn Ihre Verkabelung dieser älteren Generation angehört. Ein Hinweis darauf, dass Ihre Verkabelung alt ist, ist, wenn die Steckdosen zwei statt drei Schlitze haben. Dies deutet darauf hin, dass die Steckdosen möglicherweise nicht geerdet sind.
Eingebauter Schutz
Ihre Hausverkabelung enthält auch andere Sicherheitsvorrichtungen, die helfen, Katastrophen zu verhindern. Leitungsschutzschalter oder Sicherungen schützen und steuern jeden einzelnen Stromkreis. Die Unterbrecher oder Sicherungen dienen zwei Funktionen: Sie schützen die Drähte vor Überhitzung, falls sie durch zu viel Strom überlastet werden; außerdem erkennen sie Kurzschlüsse und lösen aus oder „blasen durch“, um den Stromfluss sofort zu stoppen, wenn Probleme auftreten. In einer Kurzschluss- oder Erdschluss-Situation führt eine plötzliche Verringerung des Widerstands dazu, dass eine unkontrollierbare Menge an Strom fließt, und der Schutzschalter reagiert darauf, indem er auslöst.
Schließlich ist es ziemlich üblich, dass die Metallrohre in Ihrem Haus auch mit dem Erdungspfad verbunden sind. Dies bietet zusätzlichen Schutz, falls Strom mit diesen Metallrohren in Berührung kommt. Oft wird diese Erdung durch einen Erdungsdraht hergestellt, der an ein Metallwasserrohr in der Nähe Ihres Wassererhitzers geklemmt wird.
Geräteerdung
Nicht nur Ihre Hausverkabelung hat ein Erdungssystem für die Sicherheit, sondern auch viele steckerfertige Geräte und Vorrichtungen. Elektrowerkzeuge, Staubsauger und viele andere Geräte sind viel sicherer, wenn sie einen dritten Zacken am Kabelstecker haben, der so geformt ist, dass er in den runden Erdungsschlitz einer Steckdose passt. Das Vorhandensein dieses dritten Stifts zeigt an, dass das Gerät über ein Erdungssystem verfügt, und es ist wichtig, dass diese Geräte an geerdete Steckdosen angeschlossen werden. Es ist bekannt, dass manche Leute den Erdungsstift eines Gerätesteckers abschneiden, damit er in eine Steckdose oder ein Verlängerungskabel passt, das keinen Erdungsschlitz hat. Dies ist eine extrem gefährliche Praxis, die zu einem Stromschlag führen kann, wenn die interne Verdrahtung im Gerät kurzgeschlossen wird.
Steckeradapter
Die meisten Menschen sind mit den Steckeradaptern vertraut, die es ermöglichen, dreipolige Stecker in zweipolige Steckdosen zu stecken. Es ist wichtig zu beachten, dass diese nur dann einen Erdungsschutz bieten, wenn der Pigtail-Draht oder die Metallschleife des Adapters ordnungsgemäß an der Befestigungsschraube der Abdeckplatte der Steckdose befestigt ist UND wenn diese Schraube der Abdeckplatte mit einer Metalldose verbunden ist UND wenn diese Metalldose ordnungsgemäß geerdet ist. Dies ist keineswegs eine sichere Sache, daher sollten dreipolige auf zweipolige Adapter, wenn überhaupt, nur mit großer Vorsicht verwendet werden. Die bessere Lösung ist es, dreipolige Stecker nur in dreipolige Steckdosen zu stecken, die geerdet sind.
Wo eine geerdete Steckdose nicht möglich ist, wie z.B. bei älteren Verkabelungen, kann ein gewisser Schutz geboten werden, indem man eine GFCI-Steckdose (Ground Fault Circuit Interrupter) an diesem Ort installiert.
Der GFCI erkennt Erdungsfehler und schaltet den Strom ab, bevor ein Streustrom Probleme verursachen kann. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Verwendung eines GFCI nicht wirklich einen Erdungspfad schafft; es macht lediglich eine ungeerdete Steckdose etwas sicherer.
Natürlich haben nicht alle Geräte und Steckvorrichtungen einen dreipoligen geerdeten Stecker, und diese sind immer noch sicher zu verwenden, da sie normalerweise eine doppelt isolierte Konstruktion haben, die das Risiko von Kurzschlüssen minimiert.