Der Erdleiter - Grundlagen und Zweck
Wie in den Artikeln Wichtiges Wissen über Strom und Stromkabel - Die Farben einer Elektroinstallation zu lesen ist, wird grundsätzlich zwischen drei Arten von Leitern unterschieden:
Einerseits gibt es den spannungsführenden Leiter, die Phase (L), andererseits den Nullleiter (N) sowie den Schutzleiter (PE), welcher auch Erdleiter, Erdung oder kurz Erde genannt wird. Auf letztere Art von Leiter wird in diesem Artikel im Speziellen eingegangen.
Der Erdleiter dient ausschließlich dem Personenschutz und sorgt gemeinsam mit dem Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schutzschalter/ FI-Schalter) für den Schutz von Mensch und Tier bei elektrischen Leitungen und Anlagen. Denn er leitet Fehlströme gegen die Erde ab. Daher auch der Name.
Der Erdleiter - Analogie zum Wasserkreislauf
Auch Strom befolgt die gegebenen Naturgesetze. So muss die Menge an Strom, die wir beziehen, auch irgendwohin wieder abfließen können. Vergleicht man das mit dem Wasserkreislauf, so fließt das Wasser, welches wir über den Wasserhahn beziehen, streng genommen irgendwann wieder durch den Abfluss oder Kanal zurück. Bei Strom ist das noch viel enger gekoppelt. Die Funktion des Abflusses übernimmt dabei der Nullleiter.
Gibt es aber einen Fehler in der Elektroinstallation und fließt der Strom nicht durch den Nullleiter zurück ins Stromnetz, so spricht man von Fehlströmen. Fehlströme kommen immer dann zustande, wenn Strom durch andere Leiter gegen die Erde abfließt. Man spricht dann auch von Erdschlüssen. In diesem Zusammenhang sollte der Begriff "Leiter" nicht zu wörtlich genommen werden, denn auch Mensch und Tier sind potentielle Leiter für Strom.
Und genau an diesem Punkt setzt das Prinzip des Erdleiters an. Dieser soll alle Lebewesen davor bewahren, selbst zu einem Erdleiter zu werden.
Wie und wovor schützt der Erdleiter und wie funktioniert das?
Als Beispiel fungiert hier die allseits beliebte Lampe mit Metallrahmen. Ist diese korrekt angeschlossen, dann sind Phase und Nullleiter mit den Stromklemmen der Lampe, der Erdleiter aber mit dem Metallgehäuse der Lampe verbunden.
Beispiel mit angeschlossenem Erdleiter
Rutscht aus irgendwelchen Gründen die Phase aus der Stromklemme der Lampe und berührt das Metallgehäuse, so fließt Strom durch den Erdleiter gegen die Erde ab. Dieser Fehlerstrom wird aber sofort durch den FI-Schutzschalter erkannt und die gesamte Stromzufuhr wird unterbrochen. Der Haushalt ist dann zwar ohne Strom, aber es besteht für den Menschen keine Gefahr mehr. Wird der FI-Schalter nun wieder aktiviert, löst dieser solange erneut aus, bis das Problem erkannt und beseitigt wurde. Die Fehlersuche kann beginnen. Wie der Fehler am besten lokalisiert werden kann, beschreibt der Artikel Der FI-Schalter fliegt ständig raus.
Beispiel ohne Erdleiter
Was aber geschieht, wenn der Erdleiter nicht mit dem Gehäuse verbunden wäre? Zurück zum Beispiel der Lampe mit Metallgehäuse: Die Phase löst sich von der Stromklemme der Lampe und liegt am Gehäuse an. Vorerst passiert gar nichts. Es scheint, als wäre einfach nur das Leuchtmittel kaputt. Denn die Lampe brennt ja schließlich nicht, weil die Phase die Lampe nicht mehr mit Strom versorgt.
Aber Vorsicht! Wird beim Versuch, das Leuchtmittel zu wechseln, das Gehäuse berührt, wäre unweigerlich ein elektrischer Schlag die Folge. Das liegt daran, dass Spannung am Gehäuse anliegt (vorausgesetzt, der Lichtschalter ist aufgedreht). Wird das Gehäuse nun berührt, entsteht eine Verbindung zur Erde und es fließt Strom. Wie oben erwähnt, dient jetzt der Mensch als Leiter. Dies kann natürlich äußerst unangenehm enden. Aber auch in diesem Fall würde der FI-Schutzschalter sofort reagieren und die Stromzufuhr unterbrechen. Der Schlag wäre nicht lebensbedrohlich, er würde aber genügend Irritation erzeugen, um z.B. von einer Trittleiter zu stürzen.
Ohne angeschlossene Erdung ist es übrigens kein Fehler der Sicherheitseinrichtungen (der Sicherung oder des FI-Schutzschalters), wenn diese den Fehler nicht vorab erkennen. Es fließt weder ein Fehlerstrom noch liegt ein Kurzschluss vor. Für die Elektroinstallation wäre in einem solchen Fall alles im grünen Bereich.
Der Erdleiter ist für den Personenschutz also unerlässlich und sollte, wann immer dieser vorhanden ist, auch angeschlossen werden.