Prüfung elektrischer Anlagen - Hochschule für Technik und

E10/A6/ES2
Prüfen elektrischer Anlagen und Betriebsmittel
05/2015
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 wird ein Einblick in die
praxisorientierte und rationelle Prüfung elektrischer Geräte vermittelt.
Die Beachtung der Unfallverhütungsvorschriften ist gesetzlich gefordert. Für die Elektrotechnik gelten die „Unfallverhütungsvorschriften für elektrische Anlagen und Betriebsmittel DGUV-V3 (vormals BGV A3 und GUV-V A3)“. Darin 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.“
Um diese Forderungen zu erfüllen, müssen die Anforderungen der elektrotechnischen
Regeln eingehalten und die in diesen Regeln festgelegten Maßnahmen durchgeführt werden. Für eine Elektrofachkraft sind daher Kenntnisse über durchzuführende Prüfungen
und deren verantwortungsvolle Anwendung erforderlich. Diese Maßnahmen 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 0701-0721 „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- ... "
Die wichtigsten Prüfschritte für elektrische Anlagen und Betriebsmittel sind in den Bildern
1 und 2 dargestellt.
2
Prüfung von elektrischen Anlagen
Erstprüfung
Wiederholungsprüfung
Zeitpunkt
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
Besichtigung
(bewusstes viSchaltgeräte normgerecht ausgewählt und eingestellt?
- sind die Schutzmaßnahmen gegen mögliche Gefährdungen (elektrische,
suelles Prüfen
der Anlage) um- thermische, mechanische u.s.w.) vorhanden und wirksam?
- ist die Anlage frei von sicherheitsrelevanten Beschädigungen? (Gefasst z.B.:
häuse, 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 wie Symbole; Warnhinweise,Typenschild dauerhaft befestigt?
Erproben und
- Durchgängigkeit der Leiter (RSL, RPE, RL, RN, Potentialausgleich )
Messen (Fest- Isolationswiderstand RISO
stellen von Ist- Einhaltung der Bedingungen für die automatische Abschaltung
Werten bzw. (Messung von Schleifenimpedanz, Kurzschlussstrom, Spannungsfall)
Zuständen)
- Prüfung des zusätzl. Schutzes (RCD); ggf. der Polarität / Phasenfolge
- Funktions- und Betriebsprüfungen
Dokumentation - Erstellen eines Prüfberichtes
Bild 1: Prüfschritte für elektrische Anlagen (nach /1/)
Wiederholungsprüfung von elektrischen Geräten
Schutzklasse I
Zeitpunkt
Besichtigung
(bewusstes visuelles Prüfen
der Anlage)
umfasst z.B.:
Erproben und
Messen (Feststellen von IstWerten bzw. Zuständen)
Schutzklasse II und III
Prüfungen nach Änderungen / Instandsetzungen oder in bestimmten Zeitintervallen (siehe Tabelle )
- ist das Gerät frei von Beschädigungen, die die Sicherheit beeinträchtigen könnten? (Gehäuse, Isolation, Stecker, Zugentlastung, Bedienelemente)
- 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 und Symbole, wie Warnhinweise und ein
Typenschild dauerhaft am Gerät befestigt und lesbar?
- Schutzleiterwiderstand RSL
___
- Isolationswiderstand RISO
- optional Schutzleiterstrom ISL
___
- optional Berührungsstrom IB
- optional Prüfung der Wirksamkeit weiterer Schutzmaßnahmen
- Funktionsprüfungen
Dokumentation
- Erstellen eines Prüfberichtes
Bild 2: Prüfschritte für die Wiederholungsprüfung elektrischer Geräte (nach /2/)
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 Wiederholungsprüfungen sollte das Gerät nur bei begründetem Verdacht auf einen inneren Fehler geöffnet 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. Dazu ist die angegebene Reihenfolge 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 und dem Schutzkontakt des Netzsteckers oder -Anschlusses. Diese Messung ist immer zuerst durchzuführen! RSL ist ausschlaggebend für
die Wirksamkeit der eingesetzten Schutzmaßnahme. RSL muss so gering wie möglich
sein. Vor der Messung sollte er überschlägig aus der Kabellänge berechnet werden. Als
Richtwert kann der Leiterwiderstandsbelag zur Berechnung genutzt werden.
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. 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 einem aktiven 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.
4
Prüfobjekt
Messgleichspannung
Anlage mit SELV / PELV
> 250 V
Anlage bis einschl. 500 V Nennspannung sowie 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 mit Schutzklasse III
> 250 V
Tabelle 2: Geforderte Mindest-Isolationswiderstände /1/ /2/
Isolationswiderstand
 0,5 M
 1,0 M
 1,0 M
 1,0 M
 0,3 M
 2,0 M
 0,25 M
Der Prüfling muss vom Netz getrennt werden. Die aktiven Leiter dürfen miteinander
elektrisch verbunden werden. Es muss darauf geachtet werden, dass alle Geräteteile
geprüft werden (alle Schalter geschlossen). Der Messstrom 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. Üblicherweise
sind reale Werte intakter Isolierungen wesentlich höher als die angegebenen. Ist RISO zu
gering, kann es zu gefährlichen Berührungsspannungen oder durch Fehlerströme 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 zum Schutzleiter fließen. Er setzt sich zusammen aus dem
Ableitstrom, der über die fehlerfreie Isolierung fließt und dem Fehlerstrom der über
die fehlerhafte Isolierung des Gerätes zur Erde oder zum Schutzleiter oder einem fremden leitfähigen Teil fließt. Die Messung erfolgt bei Netzspannung.
Wenn das Gerät von der Erde isoliert werden kann, kann ISL direkt, als Differenzstrom
oder mittels Stromzange, wenn zuvor der Isolationstest bestanden wurde auch als Ersatz-Ableitstrom gemessen werden. Bei Geräten die von der Erdung nicht isoliert werden können kann die direkte Messung nicht angewendet werden.
Prüfling
Grenzwert
Bemerkung
Gerät allgemein
3,5 mA
andere Grenzwerte durch
Gerät mit eingeschalteten
1mA/kW, max. 10 mA Produktnorm oder Herstellerangaben möglich
Heizelementen > 3,5 kW
Tabelle 3: Höchstwerte für den Schutzleiterstrom /2/
Die direkte Messung, die Differenzstrommessung und die Messung mit Stromzange
können unter Verwendung von Netzspannung und -Frequenz durchgeführt werden. Beim
Ersatzableitstrom-Messverfahren muss das Gerät vom Netz getrennt werden. Das
Messgerät erzeugt eine Leerlauf-Wechselspannung von mindestens 25 V und höchstens
5
250 V und 50 Hz. Der Innenwiderstand muss 2 k betragen. (Schaltungsbeispiele siehe
/2/; Anhang C)
Für alle Verfahren gilt: bei Geräten mit nicht festgelegte Phasenzuordnung wie Schukostecker und Geräten mit Umschaltern muss stets mit allen Varianten gemessen und der
höchste Wert als Messwert betrachtet werden.
Prüfobjekt
Geräte Schutzklasse I allgemein
Geräte Schutzklasse II allgemein
Geräte Schutzklasse I mit Heizelementen >3,5 kW
Geräte Schutzklasse I mit Heizelementen bis 6 kW
Geräte der Schutzklasse I mit Heizelementen > 6kW
Tabelle 4a: Höchstwerte für den Ersatzableitstrom
Max. Ersatzableitstrom
3,5 mA
0,5 mA
1 mA / kW
7 mA
15 mA
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)
Geräteteil
Grenzwert
Bemerkung
nicht mit dem Schutzleiter ver- 0,5 mA
bei gleichzeitig mit einer Hand berührbundene berührbare Teile
baren Teilen Summe bewerten
bei Geräten der Schutzklasse III und der Informationstechn. 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.
Sie besteht aus der Impedanz der Stromquelle, des Außenleiters und des Rückleiters
jeweils von einem Pol der Stromquelle bis zur Messstelle.
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 bei
der Errichtung bestimmter Anlagen, z.B. IT und TT-Systemen, gefordert. Die Messung
muss unter Beachtung der Umgebungsbedingungen (Einplanung veränderlicher Erdfeuchte, Setzen von Hilfserdern und Sonde außerhalb von Spannungstrichtern) durchgeführt werden.
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 Schutzeinrichtungen wird das Auslöseverhalten von z.B. FI- und Leitungsschutzschaltern, und auch von Not-Aus-Schaltern
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-V3) 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
Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen
in nichtstationären Anlagen
Fehlerstrom-, Differenzstrom
und
Fehlerspannungs-Schutzschalter
- 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
Bild 3: Prüffristen
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 ähnl. Bedingungen 1Jahr
in Büros oder unter ähnlichen
Bedingungen mindestens alle 2
Jahre
Art der Prüfung
auf ordnungsgemäßen Zustand
auf Wirksamkeit
auf einwandfreie
Funktion durch
Betätigen der
Prüfeinrichtung
auf
ordnungsgemäßen
Zustand
Prüfer
Elektrofachkraft
Elektrofachkraft
oder elektrotechnisch unterwiesene Person bei
Verwendung geeigneter Messund Prüfgeräte
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 (Geräteprüfung) und eine an realen zu testenden
Geräten. Die Aufgaben sind mit verschiedenen handelsüblichen Messgeräten auszuführen. Beachten Sie bitte auch die ausliegenden Kurzanleitungen für die Messgeräte.
Aufgabe 1
Erstprüfung einer Anlage: Bestimmung von Schutzleiter-, Schleifenund Isolationswiderstand
Geräte zur Stromversorgung:
- Stelltransformator (AC, 0 – 250 V, 0 – 3 A), Phasenrichtig angeschlossen
- Platte "Anschlusseinheit" mit Schalter, Anschlusskabel (hinten) und LED´s
- Schalttafelinstrument zur Kontrolle der Versorgungsspannung
Zur "Anlage" gehörige Geräte:
- Platte "Stromversorgung" mit „Ein“- und „AUS“-Taster, Hauptschütz und Not-Aus
- Platte "FI 30 mA" oder "FI 10 mA" (anfangs überbrückt)
- Verbundene Platten "Steckdose", "Heißwasserspeicher" und "Automat"
Messgeräte: siehe Aufgabentext oder letzte Spalte der Tabellen
 Aufbau bzw. Kontrolle der Schaltung der "Anlage" nach Bild 4. Die PE-Verbindung der
Steckdose ist mittels Brücke zunächst bei "0" herzustellen. Zwischen "Speicher" und
„Automat“ soll ein zusätzlicher Potentialausgleich hergestellt werden.
Bild 4: Schaltbild zur Erstprüfung von Anlagen
8
Verbindung der „Anschlusseinheit“ mit der "Anlage" bzw. Kontrolle der Verkabelung:
- Zu Beginn alle Schalter "Aus" und Stelltrafo auf "0 V" einstellen.
- Schalttafelmessgerät zur Spannungsmessung anschließen
- Schukostecker der "Anschlusseinheit" phasenrichtig mit dem Stelltrafo verbinden
- Stelltrafo “Ein“, Spannung erhöhen , obere LED "L" an der Anschlusseinheit leuchtet
- Einstellung von 230 V am Stelltrafo
- alle Anlagen-Schalter einschalten, Kontrolle rote LED´s an "Speicher" und "Gerät"
- Stelltrafo vorerst wieder ausschalten.
 Bestimmen Sie zuerst die Schutzleiterwiderstände aller Anlagenteile.
Wählen Sie die richtige Einstellung des Messgerätes und einen sinnvollen Bezugspunkt
für das Erdungs-Anschlusskabel (des Messgerätes) aus (z.B. Haupterdungspunkt der
Anlage). Testen Sie mit der Prüfspitze die gekennzeichneten PE-Anschlüsse (Pos.1
und Pos.2 an Speicher und Automat). Testen Sie die Steckdose sowohl mit PEVerbindung bei „0“ als auch bei "2".
Bestimmen Sie dann die Isolationswiderstände aller Anlagenteile. Wählen Sie die
richtige Prüfspannung aus.
Bewerten Sie alle gemessenen Werte in Hinsicht auf ihre Normkonformität.
Stelltr.
RSL / Ω
Aus
Steckdose
HW-Speicher
Automat
(PE "0")
(Pos.1)
(Pos.1)
(PE "2")
(Pos.2)
(Pos.2)
Riso L-PE / MΩ
Aus
Riso N-PE/ MΩ
Aus
Tabelle 5.1: Messwerte Schutzleiter- und Isolationswiderstandsmessung
Messgerät
Metriso
Metriso
U = ……..
 Berechnen Sie überschlägig aus dem Schutzleiterwiderstand für den Anlagenteil
"Steckdose" die den Messwerten entsprechende Kabellänge des Schutzleiters.
Formel
Gemessener
Widerstand
Kabelquerschnitt
(bei PE "0")
1,5 mm2
(bei PE "0")
2,5 mm2
Tabelle 5.2: Berechnung Kabellänge Steckdose
Widerstands- Berechnete
belag
Kabellänge
 Bestimmen Sie die Schleifenwiderstände und die Kurzschlussströme an der in Betrieb befindlichen Anlage. Messgerät phasenrichtig (LED "L" grün) an die angegebenen
Messstellen anschließen. Taste nur kurz drücken, sonst überhitzt das Messgerät!
Stelltrafo
Steckdose
HW-speicher
Automat
RSchleife / Ω
(Pos.1)
(Pos.1)
230 V (PE "0")
IK / A
(Pos.2)
(Pos.2)
230 V (PE "2")
Tabelle 5.3: Messwerte Schleifenwiderstände und Kurzschlussströme
Messgerät
M5012
9
Aufgabe 2: Abschaltprüfung der RCD für alle Anlagenteile, linker Messplatz
- Erforderliche Geräte: Anschluss eines FI-Schutzschalters zusätzlich zu Aufgabe 1
 Überprüfen Sie an der aktiven Anlage (ausgehend von jedem "Gerät" einzeln) nacheinander die Auslösung zuerst des 30-mA- FI-Schutzschalter (ja / nein - Aussage) und
(nach Austausch) den 10-mA-FI-Schutzschalter.
RCD
Stelltrafo
Steckdose
Heißwasserspeicher
Automat
(Brücke bei „2“)
(PE-Messpunkt „2“)
(PE-Messp. „ 2“)
30 mA
230 V
10 mA
230 V
Tabelle 6.1: Auslösung RCD
Messgerät
M5011
 Bestimmen Sie an der Steckdose (PE "2") die vor dem Auslösen am Testpunkt maximal
anliegende Berührungsspannung und die Auslösezeit des FI-Schutzschalters!
RCD
Stelltrafo
30 mA
230 V
10 mA
230 V
Berührungsspannung / V
Auslösezeit / ms
Messgerät
PG 0100N
Tabelle 6.2 / 6.3 Messwerte an der Steckdose
Stromversorgung ausschalten! Nach Änderung der Anlage (vollständiges Entfernen
aller Verbindungen des Heißwasserspeichers und Überbrückung derselben) führen Sie
eine nunmehr notwendige Wiederholungsprüfung der Anlage durch.
 Messen Sie nochmals die Schutzleiterwiderstände und die Isolationswiderstände! Stellen Sie ggf, die Ursache eines festgestellten Fehlers fest
Messgröße
Stelltrafo
RSL ( = RE) / Ω
230 V
Riso L-PE / MΩ
Aus
Riso N-PE / MΩ
Aus
Steckdose
PE "2"
Automat
Pos. 2
Messgerät
PG 0100N
PG 0100N
Tabelle 6.4: Messwerte zu Aufgabe 2

Überprüfen Sie nochmals an jedem Anlagenteil, ob trotz bekanntem Fehler eine Auslösung des RCD´s erfolgen würde!
RCD
Stelltrafo
30 mA
230 V
10 mA
230 V
Steckdose
Tabelle 6.5 Messwerte zu Aufgabe 2
Automat
Messgerät
M5011
10
Aufgabe 3: Schleifenwiderstandsmessung am Modell, linker Messplatz
Moderne Messgeräte zeigen zumeist wahlweise die Schleifenimpedanz oder den zu
erwartenden Kurzschlussstrom an, die diese zuvor aus Strom- und Spannungswerten
intern berechnet haben. Da zumeist nur der ohmsche Anteil der Impedanz gemessen
wird, tritt ein (meist geringfügiger) Fehler auf. Die Messgeräte selbst haben oft eine Messungenauigkeit von bis zu 30 %. Durch Erwärmung der Leiter und durch Vergrößerung
von Übergangswiderständen 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 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 Widerstandsnetzwerk, zwei weitere Multimeter
Entfernen Sie die Verbindungen zwischen "Anschlusseinheit" und "Anlage".
Zur Beachtung: Um eine Überhitzung der verwendeten Geräte und Bauteile zu verhindern, wird die Messung mit einer verminderten Netzspannung (20 V AC) durchgeführt.
Bild 5: Schaltbild zur Messung des Schleifenwiderstandes am Modell
Aufbau der Schaltung:
- Der (untere) Schalter der "RS-Messung" muss zuerst auf "0" stehen, der Umschalter
(oben rechts) auf „PE“
- Verbinden Sie die Platte "RS-Messung" mit den langen Kabeln direkt mit den oberen
Buchsen der Platte "Anschlusseinheit" (L, N und PE).
- Kontrollieren Sie zusätzlich die Spannung direkt am Stelltrafo mit einem Multimeter.
- Schließen Sie die Messgeräte zur Messung des Schleifenwiderstandes nach Bild 5
an.
11
- Schalten Sie die Spannung ein (Trafo, Anschlusseinheit) und stellen Sie diese mit
dem Stelltrafo auf ca. 20 V ein.
 Bei einer Trafospannung von ca. 20 V sind für 5 verschiedenen „Modellstromkreise“ (5
verschiedenen RS – Widerstände) mittels des o.g. Verfahrens über den Spannungsabfall bei Belastung die Schleifenwiderstände zu berechnen (Tab.7.1).
RP hat den Wert 25,3 Ω.
- Stellen Sie das Multimeteranzeige zur Anzeige von IP auf „Max“ ein 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. 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
Berechnen Sie U und den Schleifenwiderstand! (U = U0 - UM )
Es bedeuten:
- Uo Spannung ohne Belastung mit dem Prüfwiderstand
- UM Spannung bei Belastung mit dem Prüfwiderstand,
- IP
Strom durch den Prüfwiderstand
Hinweis: Wechseln Sie jetzt den Laborplatz (wenn dieser bereits frei ist), sonst führen
Sie bitte zuvor die Versuche 6 (Prüfung an vorhandenen Geräten und Kontrolle der
Drehfeldrichtung) durch!
12
Aufgabe 4: Wiederholungsprüfung an einem elektrischen Gerät der
Schutzklasse I
Geräte zur Stromversorgung:
- Platte „Einphasen - Anschlusseinheit“ (mit Schalter, Sicherung, LED)
- Platte "Steckdose" (mit Steckbrücke bei PE „0“)
Gerät der Schutzklasse I (Prüfling), bestehend aus:
- Platte "Steuerplatte" mit Widerstandsnetzwerk und Netzkabelanschluss (hinten)
- "Grundplatte1" mit Modellgerät "Bohrmaschine" und symbolischem Gerätestecker
Messwerterfassung:
- mittels Platte "Modellmensch" und 2(+1) Multimetern
- weitere Messgeräte siehe Angaben bei den Prüfpunkten
Anschluss des Prüflings:
- Kontrolle Anschlusseinheit: Nur "L1" (oben) darf leuchten.
- Kontrolle Verbindungen zwischen "Steuereinheit" und "Gerät Schutzkl. I" (Bild 6)
-
(Beachten Sie bitte dass die Netzanschlüsse des „Gerätes“ von rechts unten („Schalttafel“) auf die Steuerplatte
(links oben) verändert wurden!
-
Das Anschlusskabel (mit Kennzeichnung der Steckerposition A/B) dient der umpolbaren
Verbindung zwischen dem „Gerät“ und der Platte „Steckdose“
-
Die Kippschalter dienen der Simulation verschiedener fehlerhafter Geräte
Eine Liste mit den Kombinationsmöglichkeiten liegt am Versuchsplatz aus
z.B. die Riso - Kombination 1 (1 bis 4 einschalten, 5 und 6 aus) ergibt ca. 1,8 kΩ,
die RSL - Kombination 16, (1 bis 4 ausschalten) ist eine Schutzleiterunterbrechung.
-
Verbinden Sie die Platte „Anschlusseinheit“ mit der Platte "Steckdose"
Schließen Sie das „Gerät“ mittels Anschlussstecker (A/B) an die „Steckdose“ an
Nehmen Sie die Schaltung in Betrieb indem Sie die Bohrmaschine einschalten.
Verbinden Sie den Modellmenschen mit dem "Bohrfutter", der Erde und Messgeräten
für UB und IB (RK beträgt 750 Ohm).
Bild 6: Messaufbau zur Prüfung eines Gerätes der Schutzklasse I
13
 Messen Sie am Modellmenschen die Berührungsspannung und den Berührungsstrom in beiden Steckerpositionen (A, B). Überprüfen Sie, ob der Fehler auch bei ausgeschaltetem Gerät bestehen bleibt.
Schaltkomb. Netzspan- „BohrmaSteckerposition A
Steckerposition B
R ISO / RSL
nung
schine“
UB / V
IB / mA
UB / V
IB / mA
1 / 16
Ein
Ein
1 / 16
Ein
Aus
Tabelle 8.1: Berührungsspannung und Berührungsstrom
- Verwenden Sie für die weiteren Messungen die Steckerposition, in der eine zu hohe
Berührungsspannung festgestellt wurde. Schalten Sie das Gerät wieder ein.
 Die Werte für den Schutzleiterwiderstand, der üblicherweise als erstes gemessen
werden muss, können Sie aus der Tabelle ablesen.
 Messen Sie nun zusätzlich den Schutzleiterstrom am Anschluss des Prüflings (zwischen dem PE am symbolischer Stecker des Modellgerätes auf der "Grundplatte 1" und
dem PE am Anschluss der Steuerplatte). Nehmen Sie weitere Messwerte für verschiedene Schutzleiterwiderstände RSL mit den Schalterkombinationen laut Tabelle 8.2. auf.
Führen Sie die Messungen zügig aus. (Erwärmungsproblem)
- Beobachten Sie den Zusammenhang zwischen der Höhe von RSL und der Gefährdung des Modellmenschens!
Schaltkombination
NetzspanUB / V
IB / mA
ISL / mA
RSL in Ω
R ISO / RSL
nung
1 / 1
Ein
1 / 2
Ein
1 / 6
Ein
1 / 12
Ein
1 / 16
Ein
Tabelle 8.2: Messwerte zu Aufgabe 4
- Schalten Sie die Netzspannung aus! Entfernen Sie das zusätzliche Multimeter und
verbinden Sie den PE-Anschluss wieder ordnungsgemäß! Entfernen Sie die Verbindung
zum Modellmenschen.
 Messen Sie den Isolationswiderstand des "Gerätes" (bei herausgezogenem Stecker
A/B).
Schaltkombination
NetzspanRISO / L – PE
RISO / N – PE
Messgeräte
R ISO / RSL
nung
(kΩ)
(kΩ)
1 / 1
Aus
Metriso
14 / 1
Aus
Tabelle 8.3: Isolationswiderstände
14
Aufgabe 5: Prüfen eines Gerätes mit Heizelementen
Bei einem Gerät der Schutzklasse I mit Heizelementen ist eine vollständige Prüfung
vorzunehmen. Das Modellgerät ist wie bei Aufgabe 4 anzuschließen, jedoch mit Vorsatzplatte „Heizgerät“ und ohne Modellmensch (siehe auch Bild 7)
Bild 7: Messaufbau zur Prüfung eines Gerätes SK I mit Heizelementen
 Bestimmen Sie den Schutzleiterwiderstand für die Messpunkte 1-3 des Testobjektes!
Hinweis: wählen Sie einen sinnvollen PE-Bezugspunkt (z.B. am Anschlusskabel auf der
„Steuerplatte“)!
Schaltkomb. RISO / RSL Netzspann. RSL 1 /  RSL 2 /  RSL 3 /  Messger.
16 / 1
Aus
Metriso
Tabelle 9.1.1: Schutzleiterwiderstände
 Bestimmen Sie den Isolationswiderstand des Testobjektes!
Diese Messung ist mit verschiedenen Messgeräten möglich. Zumeist muss die Netzspannung abgeschaltet werden (Wichtig! Dann auch den 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 (bei abgeschalteter
Netzspannung) gemeinsam (verbunden) getestet werden. Bei einigen Geräten wird das
bereits intern so geschaltet, andere sind umschaltbar.
Schaltkombin. RISO / RSL
10 / 1
14 / 1
Netzspannung
Aus
bzw. je
nach Messgerät!
Tabelle 9.1.2: Isolationswiderstände
RISO / k 
Messgerät
Secutest
oder z.B.
PG 0100N
15
 Messen Sie den Ersatzableitstrom am PE-Prüfpunkt "2" für bestimmte Isolationswiderstands-Einstellungen. (Das Messgerät erzeugt selbst eine 1,06-fache Nennspannung!)
Schaltstellung
NetzspanIEA / mA
Bedingung erfüllt
Messgerät
Riso / RSL
nung
2 / 1
Aus
10 / 1
Aus
Secutest
14 / 1
Aus
18 / 1
Aus
20 / 1
Aus
Tabelle 9.2: Ersatzableitstrom
 Messen Sie beim Betrieb des Testobjektes den Schutzleiterstrom (Ableitstrom, Fehlerstrom) zwischen dem Prüfling (symbolischer Stecker des Modellgerätes) und dem „PE“
am Anschlusskabel (auf der Steuerplatte) in beiden Steckerpositionen.
Verbinden den Anschlussstecker (A/B) wieder mit der "Steckdose". Schalten Sie das
„Testobjekt“ ein.
Schalt-Kombination Netzspan- Steckerposition
Bedingung
Messgerät
nung
A
erfüllt
Riso / RSL
V
ISL / mA
2 / 1
Ein
10 / 1
Ein
14 / 1
Ein
18 / 1
Ein
20 / 1
Ein
Tabelle 9.3: Schutzleiterstrom „A“
Schalt-Kombination
Riso / RSL
Netzspannung
V
2 / 1
Ein
10 / 1
Ein
14 / 1
Ein
18 / 1
Ein
20 / 1
Ein
Tabelle 9.4: Schutzleiterstrom „B“
Multimeter
Multimeter
Multimeter
Multimeter
Multimeter
Steckerposition
B
ISL / mA
Bedingung
erfüllt
Messgerät
Multimeter
Multimeter
Multimeter
Multimeter
Multimeter
In der Annahme dass jede "Kombination" ein anderes Gerät gewesen wäre, welches
hätte diesen Test bestanden?
Hinweis: bitte wechseln Sie jetzt den Laborplatz (wenn dieser bereits frei ist), sonst führen Sie zuerst den Versuch 6 (vorhandene Geräte) durch!
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
…..
Tabelle 10.2: Gerätetest
(Platz zum Anheften der Protokollausdrucke)
Secutest
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
500 V 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 und eines Verlängerungskabels (Tabelle 7.3).
Drehfeld
Ergebnis
Bemerkungen
Messgerät
Drehstrom-Steckdose
PAKS
Verlängerungskabel
Tabelle 10.4: Bestimmung des Drehfeldes einer Drehstromsteckdose
18
7
Kontrollfragen
-
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 (z.B. Heißwasserspeicher) beachtet werden?
8
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 E 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