Potentialausgleich wozu?

[Oscar]

Hallo Günther,

gute Erklärung und ich denke mal auch schlüssig.

Eine Frage bleibt aber noch:

Warum ist an Verbindungen zwischen zwei unterschiedlichen Metallen nur Korrosion zu finden wenn diese nicht richtig Kontakt haben?

[Cyrus]

Das ist intressantes Thema welches ich auch schon mal angeschnitten habe.

Bei unseren Z-Antrieb treffen Edelstahl und Aluminium aufeinander.
Die Teile sind elektrisch miteinander verbunden und werden von den Anoden geschützt. Soweit so gut.

Jetzt hatten wir einen Fall wo ein Boot einen externen Wassereinlass aus Aluminium hat. Der Wassereinlass hat keine elektrische Verbindung zum Antrieb oder der Masse. Der Abstand beträgt ca. 1 Meter zum Antrieb.

Dieser Einlass war nach 6 Monaten schon richtig angegriffen und hätte keine zweite Saison überlebt.

Kann es sein, das sich der Wassereinlass sich eine elektrische Verbindung über den Seewasserschlauch geholt hat?

Jetzt stellte sich die Frage das Teil auf Masse zu legen oder eine Alu-Anode zu verbauen.

[GüntherB]

Hallo Cyrus,

ich habe jetzt wieder mehr Zeit für mich, nachdem mein Schiffsumbau langsam der "Vollendung" zustrebt. Schiff fertig - ich fertig usw.

Zu Deiner Frage: Bei Alu ist das so eine Sache. Alu ist in den meisten Fällen eine Legierung. Legierungen haben den Nachteil, dass sie sich selbst zerstören können, weil die Anoden und Kathoden sehr niederohmig miteinander verbunden sind. Wenn sich das Al selbst zerstört dann hilft nur noch die Magnesiumelektrode.

Wegen dieser Eigenelektrolyse werden auch keine Edelstahlschiffe gebaut.
Bei den wenigen Schiffen, die man gebaut hatte war das Elektrolyseproblem nicht in Griff zu bekommen.

Günther

[Cyrus]

Zitat von GüntherB

Hallo Cyrus,

ich habe jetzt wieder mehr Zeit für mich, nachdem mein Schiffsumbau langsam der "Vollendung" zustrebt. Schiff fertig - ich fertig usw.

Hallo Günther,

ich habe mich schon in einem anderen Thread darüber gefreut,
da Du wieder an Bord bist.

Zu dem Wassereinlass:
Wir haben dem guten Stück eine niedrig legierte Alu-Anode verpasst und somit die Korrosion gestoppt.
Aber ich war kurz davor eine Masse-Leitung zu ziehen.

[Cyrus]

Zitat von Oscar

Warum ist an Verbindungen zwischen zwei unterschiedlichen Metallen nur Korrosion zu finden wenn diese nicht richtig Kontakt haben?

Wenn an diesen Teilen Anoden verbaut sind,
haben die Anoden auch keinen Kontakt mehr.
So ist es bei unseren Z-Antrieben. Wenn eine Masseleitung fehlt geht es los.

[Oscar]

@ Günther
Ich glaube ich habe so langsam verstanden was Du meinst (ich stand ein wenig auf der Leitung).

Ich bin immer von der "normalen" Elektrolyse ausgegangen und habe nicht berücksichtigt, das der Spannungsunterschied ja von den Metallen selbst kommt, also auch nicht kurzgeschlossen werden kann.

Es ist immer wieder interessant was man im alles lernen kann.

[Dirk]

Zitat von Oscar

Das ist richtig weil die Anode direkt mit dem Bootsrumpf verbunden ist, also kein Potentialunterschied besteht.

Wieso besteht kein Potentialunterschied?
Es besteht immernoch ein Potentialunterschied zwischen:

-Anode (-1,8V) und Stahlsteg (-0,43V)
-Anode (-1,8V) und Aluboot (-1,45V)
-Aluboot (-1,45V und Stahlsteg (-0,43V)

Alle Element befinden sich im Salzwasser, also.......

Das Problem mit dem Landanschluß entsteht, weil der Widerstand der Anschlußleitung so hoch ist, das ein Potentialunterschied zwischen mit dem Landanschluß verbundenen Metallkörper und dem direkt geerdetem Steg besteht.

Der Widerstand der Anschlussleitung ist mit Sicherheit nicht hoch, das wäre dann Pfusch! Zwischen Metallsteg und Schutzleiter sollte der Widerstand gegen Null sein.......


[/quote]

[Oscar]

Hallo Dirk,

wie gesagt kleiner (fataler) Denkfehler.

Es gibt natürlich einen Spannungsunterschied.

Mit dem Widerstand der Anschlußleitung meinte ich eigentlich >5 Ohm Anschlußleitung zur Erdung am Sicherungskasten (in der Praxis sicher um einiges höher) und die wenigen Ohm vom Metall am Boot zum Wasser.

Damit habe ich ja zwischen den zwei "Erd"-Potentialen einen Spannungsabfall der dann den Effekt zwischen den Metallen verstärkt.

In dem Fall (ab einer bestimmten Größe) auch zwischen zwei gleichartigen Metallen.

[hakl]

@Cyrus,

hab leider keine Ahnung wie so ein Wassereinlass aussieht.
Aber, welche Legierung, das wäre wichtig. Da gibt es welche, die zerstören sich selbst (Cu, Pb-haltige, meist in der Dreherwerkstätten zu finden, weil leichter spanbar)
Über eine Schlauchleitung, sofern nicht leitendes Schlauchmatrial oder eingelgete Spiralen..., kann meist keine weitere Verbindung aufgebaut werden.
Hier greift der ?-Effekt, sodaß eine solche Wirkung nur 1,5?xD des Rohres hineinwirken kann. Der selbe Effekt, der auch verhindert, dünne Rohre einfach so innen galvanisieren zu können.

[Cyrus]

Klaus,

das Material kenne ich auch nicht. Es ist aber Original Mercruiser Teil.

Ahhh! Der Schlauch vom Wassereinlass hat einen Stahlspirale im Gummi. Ähnlich wie ein Tankschlauch.

[moskito]

Also..hier wird ja wohl (fast) alles durcheinandergeschmissen und Einheitsbrei draus gemacht. #

Geht es um Potentialausgleich

Wenn ja, beschreibt der Ausdruck die Verlegetechnikvon Kabeln und Anschlüssen im Elektrobereich, um Übergangswiderstände zu vermeiden, an denen Potentialunterschiede entstehen, besonders bei Erdung,Nullleiter im Wechselstromnetz und den Minus-Leitungen im Gleichstromnetz.

Das und nix anderes sagt Potentialausgleich...

das hat erst mal nichts mit Elektrolyse und Korrosion zu tun.

Das durch schlechte und unfachmännische Leitungsführung Korrosion entstehen kann, ist was anderes.

Und Landanschluss und seine Folgen hat auch nix damit zu tun. Da geht es um Sicherheit bei Kurzschluss oder ähnlichem.

[hakl]

Du hast ja recht
Nur der so harmlos klingende (in der deutschen Sprache mit besonderem Effekt...) Potential-Ausgleich, kann (und wird meist) die erwähnten Probleme erzeugen, auch wenn alles fachmännisch verlegt ist (in manchen Fällen erst gerade dann).

[Dirk]

Zitat von moskito

...
Und Landanschluss und seine Folgen hat auch nix damit zu tun. Da geht es um Sicherheit bei Kurzschluss oder ähnlichem......

Oh doch!
Landanschluss und Potentialausgleich verschlimmern unter bestimmten Bedingeungen die galvanische Korrosion...................und nicht wenig!

Deshalb auch so viel Aufregung um die EN ISO 13297

[gerdkat]

Puh, was für eine Debatte! Heute hab ich keine Zeit, ein Freund zieht um, der Sohn hat Fieber ...
Aber Morgen werde ich das alles studieren.

Bis dahin
Gruß
Gerd

[gerdkat]

So, nun habe ich "studiert", Yachtartikel, die ich von Fun_Sailor bekam, Bücher, Wikipedia.

Ich fange mal damit an, daß ich meine Ziele nenne:
1. Ich will keine durch meine elektrische Installation hervorgerufene Korrsosion (galvanische Korrosion, Elektrolyse).
2. Ich will 230-Volt-Wechselstromgerät ohne Lebensgefahr an Bord benutzen können.
3. Ich will die zerstörerischen Folgen eines Gewitters in unmittelbarer Nähe oder eines Blitzeinschlags minimieren.
4. Ich will keine "gewischt" kriegen.
Hab ich was vergessen? (abgesehen davon, daß ich segeln will )

zu (1.)
Angenommen, ich habe ein Boot aus GFK mit einer 12-Volt-Gleichstromanlage. Das Boot hat keinen Potentialausgleich gelegt und die Anlage ist nicht geerdet.
(Potentialausgleich: alle Metallteile des Boots sind gut leitend miteinander verbunden.)
(Erdung: Die elektrisch leitende Verbindung des Batterie-Minus mit dem [Salz]wasser.)

Ich mache mit meinem GFK-Kat fest - an einem Steg, an einem Kai.

Elektrisch sieht das so aus wie auf der Skizze "festgemacht" s.u.
Es passiert elektrisch lediglich, daß zwischen den unterschiedlichen Potentialen "Erde" und "Schiff" eine Spannung entsteht. Aber diese Spannung alleine zersetzt nichts.

Zitat von GüntherB

Wenn ich 2 verschiedene Metalle in eine leitende Flüssigkeit tauche, dann entsteht eine Spannung entsprechend der Normreihe dieser Metalle.
Wie in Deinem Beispiel: Al = -1,45V, Fe = -0,43V = 1,02Volt. Wenn man mit einem Voltmeter Anode und Kathode antippt, dann ist diese Spannung leicht meßbar.

Es zerfällt ja auch kein Bronzeventil, das ins Wasser gefallen und auf den Grund gesunken ist (jedenfalls nicht in der Zeitspanne der Lebensdauer unserer Boote).


Anders wäre es, wenn ich mein Boot nicht nur mit den Leinen, sondern auch elektrisch leitend mit dem Land verbinden würde und ich auf dem Boot einen geerdeten Potentialausgleich installiert hätte und ich den Schutzleiter PE (die Landerde) mit der Schiffserde verbinden würde.

Dann würden die beiden Elemente Erde und Boot elektrisch leitend miteinander verbunden. Ein galvanisches Element mit Stromfluß und galvanischer Korrosion entstünde.

Zitat von GüntherB

Verbinde ich nun diese beiden Metalle mit einem Kabel (idealisiert 0 Ohm) dann ist diese Spannung natürlich null Volt.

Aber jetzt fließt ein Strom, bei Batterien spricht man vom Kurzschlußstrom, der an der Anodenseite = der negativerere Punkt, das Metall abbaut.

Dabei bildet die Landerde die Kathode (+) und die Metalle des Schiffs die Anode (-). Wie Ugies in einem anderen thread bemerkte, wollen alle Metalle gern in Lösung gehen. Und so würde mein Bronzeventil sich langsam auflösen, falls ich nicht ein unedleres Stück Metall dafür opfere, z.B. eine Zinkopferanode.

Das sieht dann so aus wie im zweiten Schema unten.

Zitat von hakl

...
Nur der so harmlos klingende (in der deutschen Sprache mit besonderem Effekt...) Potential-Ausgleich, kann (und wird meist) die erwähnten Probleme erzeugen, auch wenn alles fachmännisch verlegt ist (in manchen Fällen erst gerade dann).

und

Zitat von Dirk

...
Landanschluss und Potentialausgleich verschlimmern unter bestimmten Bedingeungen die galvanische Korrosion...................und nicht wenig!

Deshalb auch so viel Aufregung um die EN ISO 13297

Zwischenfazit für mich:
Da meine Ladegeräte keine Metallgehäuse haben, lasse ich den Potentialausgleich sein und behalte mein Bronzeventil.

So weit erst mal.
Habe ich etwas übersehen?

[gerdkat]

Zitat von Oscar

Hallo Gerd,

...
Der Hauptschalter an der Verbraucherbatterie gehört, wie auch eine Hauptsicherung, in die Plusleitung.

Dazu gab's hier im Forum mal eine heiße Diskussion, hier. Die muß ich noch mal durchdenken.

Gruß
Gerd

[gerdkat]

Zitat von Oscar

Hallo Gerd,

...
Ich persönlich würde hinter den FI-Schalter ein Trenntrafo setzen, um das Bordnetz vom Landstrom zu entkoppeln.

Von wo guckst Du?

Liegt "hinter" nach der Landstromübernahme und vor dem FI-Schalter? Dann hätte der FI ja keinen Schutzleiter mehr. Der würde sozusagen in der Luft hängen und dann auch nicht auslösen, oder?

Zitat von Oscar

Achte darauf das die Hauptsicherungen für die Batterie (Ladeleitung und Versorgungsleitung) so nah wie möglich an der Batterie sitzen.

Ja, mach ich. So etwas vergesse ich gern .

Gruß
Gerd

[gerdkat]

Es geht weiter mit Punkt (2):

2. Ich will 230-Volt-Wechselstromgerät ohne Lebensgefahr an Bord benutzen können.

Dazu habe ich den Landanschluß (LA) etwas aufgedröselt.

Drei Leiter kommen mit dem LA an Bord:
1. der Außenleiter = die Phase L (L von engl. live), Farbe Schwarz – steht unter Spannung; bringt die Wechselspannung an Bord
2. der Neutralleiter N, Farbe blau – spannungsfrei; führt den Strom zurück, wenn der Stromkreis geschlossen ist
3. der Schutzleiter PE (von engl. protection earth ), Farbe grün/gelb – erdet die äußere metallische Hülle von elektrischem Gerät und leitet im Fehlerfall den Strom über diese Erdung ab, sodass der Strom nicht durch den Menschen abfließt.

Risikofälle

Sollte mein Ladegerät defekt sein, kann bei Berührung nichts passieren. Die äußere Hülle des Geräts ist schutzisoliert.

Sollte das Gehäuse der Bohrmaschine in meiner Hand wegen eines Defekts (zB durchgescheuerte Isolierung) unter Spannung stehen, aus irgend einem Grunde die landseitige Absicherung nicht funktionieren und ich einen Schritt ins Wasser tun, dann ist ein Begräbnis fällig: Der Strom wird durch meinen Körper fließen und das Herz stillstehen (wie der Fön in der Badewanne ohne FI-Schalter).
Dagegen hilft eine Erdung an Bord – also die Verbindung der Landerde mit der Bootserde. Der Strom nimmt den leichteren Rückweg über die Bootserde.

Benutze ich ein Kabel, dessen Isolierung von L oder N unbemerkt blank etwa auf der Niro-Seereling liegt, dann liegt auf dieser Seereling Spannung, die bei Berührung durch meinen Körper abfließt. Wieder Begräbnis.
Dagegen hilft eine Verbindung dieser Seereling mit der Bootserde.

Diese und beliebig andere komplizierte Fälle legen eine Erdung aller Metallteile des Bootes nahe – den Potentialausgleich mit Verbindung zum Gleichstrom-Minus der Batterie und dem Schutzleiter PE des Landstromes.
Und los geht ist mit der Korrosion (siehe die Abbildung „fest und Landanschluß“).

Zur Vermeidung der Korrosion, also der Unterbrechung der Verbindung Landerde-Schiffserde, werden drei Lösungen vorgeschlagen:
1. Galvanischer Isolator (zB Cyrus)
2. Trenntrafo (zB pinifarina und ulacksen)
3. Inverter (landunabhängiges Bordwechselstromnetz über einen Inverter)

Und nun an die Profis unter uns zwei Fragen:
Frage 1: Sind die Probleme zutreffend geschildert?
Frage 2: Gibt es andere Möglichkeiten, sicher an Bord 230V~Gerät zu benutzen?

Irgendwie wollte ich diskutieren und es ist ein Aufsatz draus geworden. Sorry. Liegt wohl daran, daß ich mich da durchwühle und es verstehn will. Habe sozusagen hier laut gedacht. Und nerve hoffentlich niemanden.

Gruß
Gerd

In der Skizze unten ist das Boot ohne Potentialausgleich und ohne Erdung. Ist die Bohrmaschine defekt und ich steh im Wasser, ist’s vorbei mit Segeln.
Das Ladegerät ist schutzisoliert. Da passiert erstmal nichts.

[h-d]

Zitat von gerdkat

Dann hätte der FI ja keinen Schutzleiter mehr.

Ein FI-Schalter hat nie einen Schutzleiter.

[Superpapa]

Zitat von h-d

Ein FI-Schalter hat nie einen Schutzleiter.

Wie funktioniert eigentlich ein FI-Schalter? Haben wir hier keine Elektriker unter uns?
Ich bilde mir ein, dass der den Strom zwischen den beiden Leitern vergleicht und bei Differenzen(weil z.B. irgendwas nach "Masse" oder Menschenkörper abfließt) sofort zumacht. Die Auslöseschwelle steht da drauf, irgendwas im mA-Bereich.
Das heißt, ein sogenanntes TT-Netz bringt schon etwas Sicherheit. Dieses sieht imho so aus: landseitige Steckdose>Kabel>Bordeinlaß ohne angeschlossenen Schutzleiter>FI-Schalter>Schukosteckdosen mit kräftigem Schutzleiter auf Bootsmasse.
Daraus folgt: Wenn der Strom abwandert gegen Bordmasse, Wasser etc. gibt es eine Stromdifferenz zwischen den beiden Leitern und der FI-Schalter löst aus. Ist das so richtig? Ist das auch VDE-gerecht?
Bei einem landseitig defekten FI-Schalter und durchgescheuertem Kabel auf Reeling hilft das natürlich nichts - aber was hilft da überhaupt?
Bestimmt ist ein Trenntrafo sicherer und auch erlaubter. Aber leider auch schwerer und in der Leistung begrenzt und kann auch mal zu warm werden
Bitte berichtigt mich.
Gruss
Michael

[Cyrus]

Zitat von gerdkat

Sollte das Gehäuse der Bohrmaschine in meiner Hand wegen eines Defekts (zB durchgescheuerte Isolierung) unter Spannung stehen, aus irgend einem Grunde die landseitige Absicherung nicht funktionieren und ich einen Schritt ins Wasser tun, dann ist ein Begräbnis fällig: Der Strom wird durch meinen Körper fließen und das Herz stillstehen (wie der Fön in der Badewanne ohne FI-Schalter).
Dagegen hilft eine Erdung an Bord – also die Verbindung der Landerde mit der Bootserde. Der Strom nimmt den leichteren Rückweg über die Bootserde.

Benutze ich ein Kabel, dessen Isolierung von L oder N unbemerkt blank etwa auf der Niro-Seereling liegt, dann liegt auf dieser Seereling Spannung, die bei Berührung durch meinen Körper abfließt. Wieder Begräbnis.
Dagegen hilft eine Verbindung dieser Seereling mit der Bootserde.

In beiden Fällen passiert nichts,
Denn der Strom kann nur fließen, wenn Du ihn auf der anderen Seite Deines Körpers über die Erde ableitest.
Denke mal an die Vögel auf der Hochspannungsleitung.

Wenn Du die unter Spannung stehenden Reeling von Land aus berührst, oder wenn Du mit Deiner Bohrmaschine ins Wasser gehst kommt der FI.

[Cyrus]

Zitat von Superpapa

Wie funktioniert eigentlich ein FI-Schalter? Haben wir hier keine Elektriker unter uns?
Ich bilde mir ein, dass der den Strom zwischen den beiden Leitern vergleicht und bei Differenzen(weil z.B. irgendwas nach "Masse" oder Menschenkörper abfließt) sofort zumacht. Die Auslöseschwelle steht da drauf, irgendwas im mA-Bereich.

Michael,

genau so funktioniert der FI-Schutzschalter.

[Oscar]

Zitat von gerdkat

Dazu gab's hier im Forum mal eine heiße Diskussion, hier. Die muß ich noch mal durchdenken.

Gruß
Gerd

Ist sicherlich eine Philosophiefrage, ich möchte das meine Batterien lange leben und da ich einen Stahlkahn habe...

[Oscar]

Zitat von gerdkat

Zur Vermeidung der Korrosion, also der Unterbrechung der Verbindung Landerde-Schiffserde, werden drei Lösungen vorgeschlagen:
1. Galvanischer Isolator (zB Cyrus)
2. Trenntrafo (zB pinifarina und ulacksen)
3. Inverter (landunabhängiges Bordwechselstromnetz über einen Inverter)

Ich persönlich halte von einem galvanischem Isolator nix.
Sollte einmal eine Diode durchschiessen weil ich mal wieder zuviel mit Strom gespielt habe, ist die Schutzfunktion des Schutzleiters aufgehoben.

Und wie ich mich (und andere ) kenne wird (mangels Ersatz) die Reparatur auf nächste Woche verschoben und dann vergessen.

Bleiben also meiner Meinung nach nur noch die letzten beiden.

Werden viele 230V-Verbraucher nur am Landstrom betrieben, dann Trenntrafo (hinter dem FI (vom Land aus gesehen), der bräuchte aber dahinter noch einen FI ).

Willst Du die 230V auch unterwegs geniessen, dann Inverter.

Oder beides

[divefreak]

Zitat von gerdkat

Was denkt ihr über dieses Konzept?

fragt
Gerd

Masse durchschleifen und Hauptschalter in die 30er Leitungen. + Notbrücken.

MFG René