Elektrik: asymetrische Belastung

[KraKi]

Moin,
ich bin AzuBi in einem elektrotechnischen Handwerksbetrieb.
Juste sind in NRW Schulferien, daher kann ich meine Lehrer nicht fragen, mein Meister verwechselt schon mal Öffner und Schließer wenn sie international bezeichnet sind und die Gesellen... naja, sagen wir sie geben nicht zu wenn sie etwas nicht wissen :)
Daher frag ich hier.

Situation war wie folgt:
Ich war mit einem Gesellen unterwegs und wir machten so Haus-Installationskrams. Wir standen also so am Sicherungskasten herum und dabei fiel mir auf, dass da weiße Drähte in der N-Schiene steckten. Ich fragte meinen Gesellen warum er das so gemacht hätte (kompletter Neubau). Seine Antwort war vollkommen schlüssig: Er hätte hier und dort halt fünf-adriges Kabel genommen und nebeneinander liegende Steckdosen über verschiedene Sicherungen laufen zu lassen. Dazu hätte er eben braun/blau für die eine und schwarz/weiß für die andere genommen. Als ich ihn fragte ob die denn auch über verschiedene Phasen liefen bejahte er dies.
Und dann fragte ich mich und ihn ob man dann denn den Neutralleiter überhaupt getrennt zurück führen müsse. Er war sich sicher dass ja, weil der Neutralleiter ja von beiden Phasen voll belastet würde und man daraufhin einen höheren Querschnitt bräuchte.
Ich war oder bin aber der Ansicht, dass bei asynchroner Belastung die Ströme einander aufheben und der Neutralleiter im "Sternpunkt" sogar geringer belastet sein dürfte, als bei Ein-Phasen-Betrieb.
Ich habe diesen Standpunkt auch erwähnt, aber mein Geselle war sich recht sicher dass dem nicht so sei und ich habe es dabei belassen, was soll ich mich da auch totdiskutieren so sicher bin ich ja auch nicht, sonst würde ich hier nicht fragen ^^.
Also zweifelsohne ist es nicht schädlich was der Kollege da gemacht hat, ob er dafür jetzt fünf oder sechs Adern zieht (also zwei RICHTIG getrennte Stromkreise) dürfte kaum eine Rolle spielen.
Aber wie gesagt: Dürfte der Neutralleiter nicht eigentlich sogar geringer belastet werden? Kann ich nicht mit einem fünf-adrigen Kabel drei (bzw. hier: zwei) Steckdosen über drei Sicherungen aber einen gemeinsamen Neutralleiter installieren?

[hotti]

Moin,

Und dann fragte ich mich und ihn ob man dann denn den Neutralleiter überhaupt getrennt zurück führen müsse. Er war sich sicher dass ja, weil der Neutralleiter ja von beiden Phasen voll belastet würde und man daraufhin einen höheren Querschnitt bräuchte.

Gut mitgedacht, weil: Es sind Steckdosen. Da ist nicht immer die gleiche Last drangesteckt ;-)

Ich war oder bin aber der Ansicht, dass bei asynchroner Belastung die Ströme einander aufheben und der Neutralleiter im "Sternpunkt" sogar geringer belastet sein dürfte, als bei Ein-Phasen-Betrieb.

Na, da sind wir uns doch einig: Der Nullleiter wird (idealerweise) stromlos, wenn auf allen drei Phasen die gleiche Nennlast liegt. Das ist der Fall, wenn _eine_ Maschine mit Drei-Phasen-Wechselstrom betrieben wird oder an den drei Steckdosen je baugleiche Heizkissen brennen.

Viele Grüße,
Horst Heizer

[Der Martin]

Hallo,

Gut mitgedacht, weil: Es sind Steckdosen. Da ist nicht immer die gleiche Last drangesteckt ;-)

die Erkenntnis ist einen Gummipunkt wert (denn der ist dehnbar).

Der Nullleiter wird (idealerweise) stromlos, wenn auf allen drei Phasen die gleiche Nennlast liegt. Das ist der Fall, wenn _eine_ Maschine mit Drei-Phasen-Wechselstrom betrieben wird oder an den drei Steckdosen je baugleiche Heizkissen brennen.

Richtig. Wenn aber eine Phase mit rein ohmscher Last, eine mit stark induktiver Last und eine mit stark kapazitiver Last betrieben wird, haben wir den Wurstkäse ... äh, worst case. Dann muss der N-Leiter tatsächlich ein Mehrfaches des pro Phase fließenden Stroms führen.

Okay, solche Verbraucher mit einem cos(φ), der stark von 1 abweicht, mögen die EVU nicht. Deshalb sind alle Geräte mit großer Stromaufnahme entsprechend kompensiert. Bei kleinen Strömen sieht man das allerdings nicht so eng.
Die erste Generation der bekannten Acculux-Taschenlampen hatte beispielsweise nur eine Diode und einen Kondensator im Ladestromkreis für den NC-Akku. Die Stromaufnahme war also, wenn auch nur wenige mA, nahezu rein kapazitiv. Wenn man sowas wieder im größeren Stil macht ...

Ciao,
 Martin

[Sven Rautenberg]

Moin!

Richtig. Wenn aber eine Phase mit rein ohmscher Last, eine mit stark induktiver Last und eine mit stark kapazitiver Last betrieben wird, haben wir den Wurstkäse ... äh, worst case. Dann muss der N-Leiter tatsächlich ein Mehrfaches des pro Phase fließenden Stroms führen.

Okay, solche Verbraucher mit einem cos(φ), der stark von 1 abweicht, mögen die EVU nicht. Deshalb sind alle Geräte mit großer Stromaufnahme entsprechend kompensiert. Bei kleinen Strömen sieht man das allerdings nicht so eng.

Du musst nicht am Gerät kompensieren, dem EVU ist nur wichtig, dass überhaupt kompensiert wird, ansonsten kostet der Blindstrom nämlich extra. Die Kompensation kann also auch direkt hinter dem Hauptschalter sitzen - und dann sind die Steckdosen halt doch belastet. :)

- Sven Rautenberg

[KraKi]

»»» Na, da sind wir uns doch einig: Der Nullleiter wird (idealerweise) stromlos, wenn auf allen drei Phasen die gleiche Nennlast liegt. Das ist der Fall, wenn _eine_ Maschine mit Drei-Phasen-Wechselstrom betrieben wird oder an den drei Steckdosen je baugleiche Heizkissen brennen.
Ja. Was ich meinte war, dass bei einer normalen Installation: Eine Phase, ein Verbraucher, ein Neutralleiter bereits die höchste Last anliegt und mit jeder weiteren Phase der Strom auf dem Neutralleiter geringer werden sollte.
Also wenn ich drei Steckdosen mit gemeinsamen N-Leiter installiere und nur eine benutze, dann habe ich im Grunde den Fall, den ich hätte, wenn ich nur eine Steckdose da hätte.

Richtig. Wenn aber eine Phase mit rein ohmscher Last, eine mit stark induktiver Last und eine mit stark kapazitiver Last betrieben wird, haben wir den Wurstkäse ... äh, worst case. Dann muss der N-Leiter tatsächlich ein Mehrfaches des pro Phase fließenden Stroms führen.

Ah daran habe ich nicht gedacht. Dass eine so starke Phasenverschiebung auftritt mag in einer Küche um die es hier ging unwahrscheinlich sein, aber Wahrscheinlichkeiten spielen in der Sicherheit ja kaum eine Rolle, die Möglichkeit besteht ja.
Stimmt, dann addieren sich die Phasen schlimmstenfalls auf, das wäre schlecht.

Naja, hatte ich wohl unrecht ^^ wäre also nur möglich, wenn ich garantieren kann, dass keine Schein- bzw. Blindströme auftreten bzw. immer gleich sind (symetrische Last). Indem man nämlich keine Dosen, sondern direkt irgendwelche Verbraucher anschließt. Also bspw. mehrere Glühlampen an insgesamt zwei Phasen hänge oder halt andere hauptsächlich ohmsche Verbraucher (Heizwiderstände halt).
Aber die Anwendungen dürften so selten werden, dass es sich wohl kaum lohnt darüber Gedanken zu machen.

[Wolfgang]

Richtig. Wenn aber eine Phase mit rein ohmscher Last, eine mit stark induktiver Last und eine mit stark kapazitiver Last betrieben wird, haben wir den Wurstkäse ... äh, worst case. Dann muss der N-Leiter tatsächlich ein Mehrfaches des pro Phase fließenden Stroms führen.

Es gibt da noch einen anderen Wurstkäse und der entsteht dann, wenn der Verbraucher weder rein ohmisch, induktiv oder kapaztiv ist sondern irgend eine Leistungselektronik. Das kann man relativ gut hier sehen: -> Die verPENte Elektroinstallation - Ggf. etwas durch die Beiträge klicken ...

[Der Martin]

Hallo,

Richtig. Wenn aber eine Phase mit rein ohmscher Last, eine mit stark induktiver Last und eine mit stark kapazitiver Last betrieben wird, ...
Es gibt da noch einen anderen Wurstkäse und der entsteht dann, wenn der Verbraucher weder rein ohmisch, induktiv oder kapaztiv ist sondern irgend eine Leistungselektronik.

du willst darauf hinaus, dass die Stromausnahme nicht mehr schön sinusförmig ist, sondern irgendwelche wilden Kurvenformen hat? Ja, das ist auch übel. Viele Schaltnetzteile haben zum Beispiel die Eigenschaft, nur in der Nähe des Spannungs-Scheitelpunktes mal für wenige ms einen ordentlich hohen Stromimpuls zu ziehen.
Dass sowas bei einem gemeinsamen N- oder sogar PE/N-Leiter durch den ungleichmäßigen Spannungsabfall auch die anderen Phasen stören kann, liegt auf der Hand.

Es ist aber unkritisch im Hinblick auf die Belastbarkeit von Leitungen, Steckern und Klemmen, da die Erwärmung nur vom mittleren Strom abhängt, nicht von dessen Kurvenform. Und die mittlere Stromaufnahme bewegt sich bei den Geräten meistens in einem ziemlich humanen Bereich. Nur halt der hohe Oberschwingungsanteil ...

Ciao,
 Martin

[Rato do Campo]

Aber wie gesagt: Dürfte der Neutralleiter nicht eigentlich sogar geringer belastet werden? Kann ich nicht mit einem fünf-adrigen Kabel drei (bzw. hier: zwei) Steckdosen über drei Sicherungen aber einen gemeinsamen Neutralleiter installieren?

Die Ströme heben sich auf, wenn die Belastung symetrisch ist - bei einem Drehstrommotor hast du das, bei Steckdosen praktisch nie, da die Verbraucher in einem solchen Fall variabel und voneinander unabhängig sind. Auch darfst du nicht vergessen, dass sich zwei Aussenleiter nicht gegenseitig aufheben, sondern nur alle drei.
Vereinbar wäre der Neutralleiter wohl auch nur dann, wenn die Sicherungen nicht auch den Neutralleiter schalten. Somit hast du (zweimal) einen Stromkreis, der, wenn die Sicherung auslöst, an zwei Stellen unterbrochen wird. Würdest du den Neutralleiter mit dem Neutralleiter eines anderen Stromkreises verbinden, würdest du diese Unterbrechung umgehen, was bei einer Sicherung, die auch den Neutralleiter schaltet, nicht sinnvoll bzw. womöglich sogar verboten ist.
Ein letzter Punkt: Soweit ich mich schwach erinnere, sollte der Schutzleiter im Fehlerfall den gesamten Aussenleiterstrom aufnehmen können. Falls, was ich vermute, in der genannten Installation ein Schutzleiter vorkommt, müsste er gross genug dimensioniert sein, um bei einem (theoretischen) gleichzeitigem Fehlerfall in beiden gesteckdosten Verbrauchern auch den gesamten Fehlerstrom aus beiden Aussenleitern aufnehmen zu können. Aber wie gesagt, bei diesem Punkt bin ich mir nicht sicher.

mfg
Rato