In den acht Jahren, in denen ich diese Kolumne geschrieben habe, habe ich Verdrahtungs- und Erdungsprobleme in Industrieanlagen, Häusern und Milchviehbetrieben erörtert. Diesen Monat werde ich Bootsanlegestellen hinzufügen.
Wenn Sie dachten, dass elektrische Leckströme in einer Küche oder einem Badezimmer gefährlich sind, überlegen Sie, was passieren kann, wenn ein ahnungsloser Schwimmer in die Nähe eines Bootes kommt und ein Wechselstrom-Leckstrom zwischen dem Bootsrumpf und geerdeten Dock-Komponenten oder dem Grund eines Sees fließt. (Siehe den Bericht Stromschlag Ertrinken Vorfälle-Marinas ©.)
Die düstere Realität ist, dass ein Wechselstrom-Leckstrom, oft weniger als 100 Milliampere, unentdeckt im Wasser fließen kann. Das ist weit entfernt von der Menge, die erforderlich ist, um einen 20-Ampere-Unterbrecher auszulösen, aber genug, um einen Schwimmer zu lähmen. Sie würden keine Schläge im Wasser sehen oder einen Hilferuf hören. Später wurde eine ertrunkene Person aus dem Wasser gezogen, ohne einen Hinweis auf die Ursache des Ertrinkens zu geben.
Leider ist mir ein solcher Fall bekannt, der an einem privaten Dock an einem See aufgetreten ist. In diesem Fall fühlte die Person, die den Schwimmer entdeckte, einen leichten Schock, als er seine Hand ins Wasser legte und weise den Strom am Brecherkasten ausschaltete, bevor er eine Rettung versuchte (was leider erfolglos war).
Wechselstrom ist an einem Dock für Beleuchtung, Windenbetrieb oder an Steckdosen vorhanden, an denen ein Verlängerungskabel angeschlossen werden kann, um Werkzeuge, die auf dem Dock verwendet werden, mit Strom zu versorgen, oder an Bord eines Bootes, um ein Batterieladegerät zu betreiben, das an das Gleichstromnetz des Bootes angeschlossen ist. Jedes dieser Geräte, auf dem Dock oder auf dem Boot, kann einen Pfad für elektrischen Strom bereitstellen, der aufgrund einer Fehlverdrahtung oder eines Fehlerzustands durch das Wasser zur Erde fließt.
Wie können Sie das wahrscheinliche Vorhandensein kleiner Wechselstrom-Leckströme im Wasser feststellen?
Zu den vielen Werkzeugen, die Fluke zum Testen von Wechselstromkreisen anbietet, gehört das AC-Leckagezangenmessgerät Modell 360. Dieses Messgerät kann bei normalem Gebrauch bis zu 60 Ampere Wechselstrom messen, verfügt jedoch über zwei Besonderheiten, die es für die Leckstromprüfung geeignet machen.
- Die Strommessempfindlichkeit reicht bis in einen Bereich von 3 mA mit 1 µA Auflösung.
- Die kiefer größe ist 1,5 zoll (3,81 zentimeter), so dass die backen zu platziert werden um dicke kabel und leitung.
Wo zu messen
1845 formulierte Gustav Kirchoff eine Regel über den Stromfluss durch einen Knoten in einem Stromkreis. Es besagt, dass die Summe aller Ströme, die in und aus einem Knoten fließen, gleich Null sein muss. Wir können diese Informationen verwenden, um ein Testverfahren für ein Dock mit oder ohne anwesendes Boot zu entwickeln. Im folgenden Diagramm ist der Knoten, den wir verwenden, mit „N“ gekennzeichnet. Pfeile mit durchgezogenen Linien zeigen, wo Strom fließen soll, und die gepunkteten Linien zeigen, wo Leckagen auftreten können.
Wenn Sie den Strom messen möchten, der von der Quelle zur Last fließt, platzieren Sie die Klemme um einen einzelnen Leiter (# 1).
Aber mit dem Kirchoffschen Stromgesetz können Sie die Klemme um mehrere Leiter legen, wie an den Positionen # 2 und # 3 gezeigt.
In einem ordnungsgemäß verdrahteten Stromkreis sollte der Zangenzählerstand für die Positionen # 2 und #3 Null sein. Jeder Leckstrom, der im grünen Sicherheits-Erdungskabel fließt, wird an Position 2 als ein Wert ungleich Null angesehen, und jeder Leckstrom von der Last zur Erde würde an den Positionen 2 oder 3 einen Wert ungleich Null anzeigen. Da der grüne Draht an Position 3 in den Test einbezogen wird, wird in diesem Fall nur der Erdstrom als Leckage registriert.
Ich habe hier eine einphasige 120V-Schaltung gezeigt, aber Kirchoffs Stromgesetz funktioniert genauso gut für 240/120 Volt-Schaltungen oder dreiphasige Schaltungskabel mit bis zu 5 Leitern. Wenn es keine streu leckage zu boden von der last, eine leckage clamp meter platziert um die kabel sollte lesen null.
Wie viel leckstrom ist ok?
Idealerweise sollte kein Streustrom aus dem Stromkreis fließen, aber Leckagekapazitäten und einige Rauschfiltervorrichtungen können dazu führen, dass selbst in einem ordnungsgemäß funktionierenden System kleine Strommengen fließen.
Ein GFCI-Gerät (Ground Fault Circuit Interrupter), entweder als Unterbrecher, als Steckdose oder als Inline-Gerät, kann sicherstellen, dass kein tödlicher Strom von einer geschützten Last zur Erde fließt. GFCI-Geräte verwenden das Kirchoff-Prinzip, um den Strom in den Leitungs- und Neutralleitern (Position 2 im Diagramm) zu erfassen und den Stromkreis zu öffnen, wenn der Nettostrom 6 mA überschreitet.
Demonstration des aktuellen Kirchoff-Gesetzes in Aktion
Ich habe ein Zubehörteil hergestellt, um bequeme Messungen in den drei im obigen Diagramm gezeigten Testpositionen zu ermöglichen. Ich kaufte mir ein kurzes Verlängerungskabel mit dreifacher Steckdose und modifizierte es wie hier gezeigt, um die drei Leiter einzeln zugänglich zu machen.
Als ich das Kabel in eine Steckdose steckte, an der nichts an das Buchsenende angeschlossen war, maß ich den Strom um den einzelnen schwarzen Leiter (Test # 1) und registrierte 1.480 mA. Das liegt daran, dass der Drei-Dosen-Kopf an meinem Kabel eine Neon-Kontrollleuchte hat, die mir sagt, dass das Kabel unter Spannung steht. Messungen in den Positionen # 2 (weiß und schwarz) und # 3 (weiß, schwarz und grün) lesen von 0,000 bis 0.002 mA, was bestätigt, dass der gesamte Strom, der das Licht speist, nur in der Leitung und im Neutralleiter fließt – so wie es sein sollte.
Mit meinem Testadapter, einem Stromkreisverdrahtungstester wie dem Fluke T + PRO und dem Fluke Model 360 können Sie Verdrahtungsprobleme mit Leckströmen schnell beheben und GFCI-Geräte auf ordnungsgemäßen Betrieb testen.
Es ist ein kleiner Preis zu zahlen, um Docks, Yachthäfen, Schwimmbäder und unsere eigenen Hinterhöfe sicher zu halten, während Sie elektrische Geräte benutzen, denken Sie nicht?