Potentialausgleich wozu?

[gerdkat]

hier ging's los: der Anfang

Dirk hatte geschrieben: http://<a href="http://www.boote-for...066#379066</a>

...
Bundesverband Wassersportwirtschaft e.V.

..."Für mehr Aufregung sorgt jedoch die Vorschrift, das zukünftig alle metallischen Teile der Yachten doch ein geeignetes Erdungssystem leitend miteinander zu verbinden sind. Hiervon ist der Minuspol des Gleichstromnetzes nur dann ausgenommen, wenn dieses vollständig isoliert verlegt worden ist. Im Prinzip hätte dieser Punkt nie zu besonderer Aufregung führen müssen, da die VDE-Bestimmungen schon immer einen vollständigen Potenzialausgleich gefordert haben. Nur welcher Installateur hat es tatsächlich gemacht? Was in der Hausinstallation schon seit Jahrzehnten selbstverständlicher Bestandteil der Elektroanlage ist, muß heute dem angehenden Yachtbesitzer in oft mühevollen Erklärungen verkauft werden. Denn welcher Auftraggeber läßt sich schon gerne etwas in sein Boot bauen, was er eigentlich gar nicht haben will? So eine Installation kann schnell einige tausend Euro kosten. Denn es sind alle metallischen Teile in dieses System einzubeziehen. Hierzu gehören Tanks, Rohrleitungen Relingsteile, Kiel, Rigg, Mast aber auch die nicht abgesicherten Teile der elektrischen Anlage. Also Schutzleiter, Nullleiter und auch der Minuspol der Gleichstromanlage, wenn dieser nicht in jedem Stromkreis zweipolig abgesichert ist. Da die meisten Schalttafelhersteller jedoch keine oder nur sehr teure zweipolige Schalttafel anbieten, führt kein Weg an der Erdung des Minuspol vorbei...

Ich nehme meinen Katamaran als Beispiel für die Frage, wozu ein solcher Potentialausgleich dienen soll und ob er notwendig ist.

Main Kat ist aus GFK und wird von zwei ABs angetrieben. Er hat fast keinerlei Metallteile ständig im Wasser, hat keinen Metallkiel, kein Wasserstag, keine Innenborder. Einzig die Bronzeventile der WCs und Pantry haben ständigen Wasserkontakt.

Die Außenborder sind nur bei Motorfahrt im Wasser, sonst hochgeklappt.

Die ABs sind elektrisch getrennt und werden von zwei separaten Batterien gestartet, die auch nur zum Starten verwandt werden.
Die Verbraucherbatterie ist elektrisch von den Starterbatterien getrennt.

Dienen würde der Potentialausgleich auf meinem Kat, soweit ich das verstehe, allein dazu, daß ich z.B. keinen gewischt bekomme, wenn ich ein Want anfasse.

Und wozu sonst noch? Habe ich etwas übersehen?

fragt
Gerd

[FINNnix]

hallo Gerd, Du verhinderst damit die galvanische Korrosion an Deinem Kunststoffrumpf. (*g*)

[Oscar]

Hallo Gerdkat,

in Deinem speziellen Fall könntest Du damit eigentlich nur verhindern, daß Dein "Wurm" beim pullern elektrisch erregt wird.

[gerdkat]

Rolf,
du bringst mich zum Lachen,

und Oscar,
du machst mich jetzt richtig nachdenklich.

Und sonst ist der Potetialausgleich zu nichts nütze?

fragt sich und euch
gerd

[Oscar]

War ironisch gemeint.

Ich kenne Deine elektrische Installation nicht.

Ich habe im Parallelstrang einmal versucht es zu erklären.

Du würdest mit einem Potentialausgleich in Deinem Boot sicherlich nichts falsch machen. Auch mit einer Erdung über den Landstrom nicht.

Aber Du kannst ja mal in groben Zügen Deine Elektrik beschreiben.
Oder besteht die wirklich nur aus 2x AB und Navi-Beleuchtung?

[gerdkat]

Zitat von Oscar

War ironisch gemeint. schon klar

Ich kenne Deine elektrische Installation nicht.

Ich habe im Parallelstrang einmal versucht es zu erklären.

...

hier

Hallo,

ich versuche die Sache einmal einfach zu erklären.

zu 1. Potentialausgleich bedeutet das sämtliche Metallteile (Besteck o.ä. natürlich ausgenommen ) an Bord mit einem entsprechenden elektrischem Leiter verbunden sind. Als Kabel wird i.d.R. 2,5qmm Aderleitung verwendet.

Diese Maßnahme dient dem Schutz des Menschen vor gefährlichen hohen Berührungsspannungen diesen Metallteilen.
Diese Berührungsspannungen können u.a. auch durch statische Aufladung entstehen. Vor allem entstehen sie aber durch Gerätefehler.

Bei einem elektrischen System bei dem an keiner Stelle im Stromkreis stromführende metallische Teile berührt werden können, das beinhaltet auch metallische Teile die durch einen Fehler im System Strom führen, kann auf einen Potentialausgleich verzichtet werden.
...

Hm, Gerätefehler kann's auf jedem Schiff geben.
z.B. scheuert die Isolierung der Dreifarbenlaterne durch, und Mast und Rigg werden dadurch stromführend.
Entstehen bei diesen 12V/25W schon gefährlich hohe Stromstärken?

Die Geräte, UKW, Kühlkompressor, haben ja über die Minusleitung zur Batterie ihre Erdung, oder nicht?

fragt
Gerd

[gerdkat]

Zitat von Oscar

...
Aber Du kannst ja mal in groben Zügen Deine Elektrik beschreiben.
Oder besteht die wirklich nur aus 2x AB und Navi-Beleuchtung?

Das braucht etwas Zeit und Überlegung. Kommt noch.

Gruß
Gerd

[Oscar]

Bei 12V entstehen keine gefährlichen Stromstärken.
Das Problem wären eigentlich auch eher Spannungen die durch Geräte eingekoppelt werden können die hohe Spannungen erzeugen (z.B. TV).

Bei Geräten wie UKW und Kühlkompressor ist i.d.R. die Minusleitung mit dem Gehäuse verbunden.
Das hat aber nichts mit Erdung zu tun.


Erdung heißt ich schalte alle Gehäuseteile auf ein Potential (Potentialausgleich) und bringe dieses Potential auf Erdpotential (Erdung).

Das ist ein kleiner, aber feiner Unterschied.

Den Mast eines Seglers zu erden, wäre aber z.B. eine sinnvolle Maßnahme (Blitzschutz).

[moskito]

Zitat von gerdkat

Und sonst ist der Potetialausgleich zu nichts nütze?

fragt sich und euch
gerd

na ja ...der Potentialausgleich soll eigentlich nur alle Erd-und damit auch -Leitung--punkte auf ein Potential bringen. Das kannst Du an Deinem Boot leicht ausprobieren, was das bedeutet.
Nimm ein Vokltmeter und gehe auf --sagen wir mal 200mV Messbereich.
Und dann gehst du mit dem einen Pol des Messgerätes auf den Motor und mit dem anderen Pol auf minus Batterie.
Potentialausgleich heisst jetzt...Das Messinstrument sollte 0 mV anzeigen, weil zwischen den beiden ja eigentlich negativen Punkten eben keine Spannungsdifferenz sein sollte..
in Praxis ist es aber nicht

mess mal bei Dir und dann bin ich mal gespannt, was du da findest.

[gerdkat]

Zitat von moskito

na ja ...der Potentialausgleich soll eigentlich nur alle Erd-und damit auch -Leitung--punkte auf ein Potential bringen.
...
mess mal bei Dir und dann bin ich mal gespannt, was du da findest.

Im Moment liegt es noch hoch und trocken wegen Ausbau. Wenn's fertig ist, werde ich messen. Jetzt, beim Ausbau, möchte ich natürlich auch elektrisch richtig und sicher verkabeln. Und noch ist recht einfach, noch sind die Rümpfe ohne Einbauten.

Gruß
Gerd

[gerdkat]

Zitat von Oscar

...

Erdung heißt ich schalte alle Gehäuseteile auf ein Potential (Potentialausgleich) und bringe dieses Potential auf Erdpotential (Erdung).

Das ist ein kleiner, aber feiner Unterschied.
...

Die Erde auf meinem Kat ist nicht der Minuspol der Batterie(n), sondern, wenn er im Wasser schwimmt, das Potential des Wassers, in dem er schwimmt. Richtig?

Erdung ist also der Vorgang, mit dem ich das Potential des Bootes (seiner Metallteile und Minusseite der Batterien) über einen ausreichend leitenden Kontakt mit dem Wasser verbinde.

Ist vielleicht etwas banal, was ich gerade schreibe. Will nur sicher sein, daß wir von demselben reden.

Gruß
Gerd

[moskito]

guck mal hier

http://www.bluewater.de/blitzschlag.htm

[Oscar]

Zitat von gerdkat

Die Erde auf meinem Kat ist nicht der Minuspol der Batterie(n), sondern, wenn er im Wasser schwimmt, das Potential des Wassers, in dem er schwimmt. Richtig?

Erdung ist also der Vorgang, mit dem ich das Potential des Bootes (seiner Metallteile und Minusseite der Batterien) über einen ausreichend leitenden Kontakt mit dem Wasser verbinde.

Ist vielleicht etwas banal, was ich gerade schreibe. Will nur sicher sein, daß wir von demselben reden.

Gruß
Gerd

Banal Ich sage lieber einfach beschrieben, aber richtig.

[GüntherB]

Hallo Gerdkat,

ich halte nicht viel von Potentialausgleichsmaßnahmen auf Schiffen, weil man eigentlich nur zusätzliche Probleme schafft.
Wenn man zwei unterschiedliche Metalle in eine leitende Flüssigkeit taucht (Salzwasser) dann entsteht eine elektrische Spannung. Diese Spannung ist abhängig vom Metall (Kupfer, Eisen) und der Elektrolytflüssigkeit.

Wenn man jetzt eine solche Batterie- etwas anderes ist das nicht- mit einem Leiter verbindet d.h. einen Kurzschluß macht, dann fließ Strom.
Stromfluß in einer Batterie bedeutet, dass Metall durch Elektrolyse von der Anode (negativerer Punkt) zur Kathode (positiverer Punkt) transportiert wird. D. h. die Anode baut sich ab.
Um dies zu verhindern, wird in diesen Kreislauf ein Metall eingebracht, das eine sehr negative Anode ausbildet. - Zink-
Jetzt fließt Strom von der Zinkanode zu den beiden anderen Metallen, wobei das Metallteil das ohne Zinkanode die Anode war, jetzt zur Kathode wird und damit geschützt wird.

Wenn Du aber diesen Stromfluß gar nicht aufkommen läßt-d.h. Du verbindest die Metallteile nicht mit der Potentialausglichsleitung, dann kannst Du auf diesen Kunsttrick mit der Zinkanode verzichten.

Günther

[gerdkat]

Danke, Günther,

für deine Erklärung. Bisher habe ich die Elektrik eher "mechanisch" verstanden, das ändert sich langsam dank dieses Klasse Boote-forums, durch solche Beiträge wie deinen, die von Oscar und vielen andern. Einfach gut.

Gruß
Gerd

[gerdkat]

Zitat von moskito

guck mal hier

http://www.bluewater.de/blitzschlag.htm

Hab's gelesen. Zum Blitzschlag habe ich schon alles mögliche gelesen und gehört, würde das gern später diskutieren. Jetzt beschäftigt mich noch das generelle Layout der E-Anlage. Sowieso platzt mein Kopf, an was ich alles denken muß.

Gruß
Gerd

[gerdkat]

"Aber Du kannst ja mal in groben Zügen Deine Elektrik beschreiben", schrieb Oscar. Ich habe mich also hingesetzt und das Layout in seinen Grundzügen gezeichnet.

Dazu ist zu sagen:

Die beiden Außenborder haben black boxes, die kaputt gehen, wenn sie elektrisch verbunden sind. Daher hat jeder Außenborder seine eigene Stromversorgung mit 44 Ah-Säurebatterie, Ladegerät usw.
Über diese Batterien werden auch die Laternen für Motorfahrt versorgt. Die Lichtspulen in den Außenbordern reichen dafür aus.

Getrennt davon gibt es 200Ah-Versorgungsbatterie (zwei 100er in Reihe) für Dreifarbenlaterne, Navi-Instrumente samt GPS, Autopilot, VHF, Innenbeleuchtung, Kühlkompressor und Radio. Radarplotter, Wassermacher und Laptop kommen u.U. später dazu.

Noch offen ist, wo ich für diese Verbraucherbatterie den Hauptschalter setze, in Plus oder in Minus - hier im Forum gab's dazu eine Diskussion, die ich noch nachlesen will.

Was denkt ihr über dieses Konzept?

fragt
Gerd

[Oscar]

Hallo Günther,

Deine Aussage ist so nicht ganz richtig.

Zitat:

Wenn man zwei unterschiedliche Metalle in eine leitende Flüssigkeit taucht (Salzwasser) dann entsteht eine elektrische Spannung.
Zitatende.

Das ist richtig.

Zitat:

Wenn man jetzt eine solche Batterie- etwas anderes ist das nicht- mit einem Leiter verbindet d.h. einen Kurzschluß macht, dann fließ Strom.
Zitatende.

Auch diese Aussage ist an sich richtig. ABER.....

Wenn diese beiden Metalle miteinander elektrisch leitend verbunden sind, d.h. kurzgeschlossen sind, gibt es keinen Spannungsunterschied zwischen den Metallen und damit auch keine Elektrolyse (für diese ist nämlich ein Spannungsunterschied Grundvoraussetzung.

Die von Dir beschriebenen Effekte treten nur auf, wenn die beiden Metalle über einen Widerstand verbunden sind (z.B. lange Anschlußleitungen vom Landanschluß etc.).

Eine Aufgabe des Potentialausgleiches ist es genau diese Spannungsunterschiede zwischen den unterschiedlichen Metallen zu verhindern.

Das ist übrigens auch der Grund warum Zinkanoden eine metallische Verbindung mit dem Stahlrumpf bzw. mit dem Antrieb haben sollen.

[Oscar]

Hallo Gerd,

Deine Elektrik sieht auf dem Papier richtig gut aus (in natura sicher auch ).

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

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

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

Ich habe leider schon einige schöne Segler gesehen die durch einen Kurzschluß im Ladegerät bzw. der Zuleitung Brandschäden hatten.

[Oscar]

Die Hauptsicherung würde ich immer zwischen Hauptschalter und Batterie setzen, dann ist sie näher an der Batterie.

Wenn der Schalter aus ist, kann das Kabel eh nicht brennen (zumindest nicht durch Strom).

[hakl]

Ich denke

hatten wir schon einmal

ausführlich. 2 elektrisch verbundene Metalle in einem Elektrolythen gesteckt, ergibt ein galvanisches Element... und da fließt Strom !

[GüntherB]

Hallo Oscar,

leider muß ich Dir widersprechen, für die Elektrolyse ist nicht der Spannungsunterschied verantwortlich, sondern der Stromfluß.

Denke an eine ganz normale Zink-Kohle Batterie. Wenn Du die Pole offen läßt = kein Strom, dann kannst Du sie sehr lange lagern (kaum verschleiß). Wenn Du sie aber kurzschließt, dann ist sie sehr schnell leer. Dann ist das Zink an der Anode schnell verbraucht.

Überdenke Deine Theorie nochmals.

Günther

[Dirk]

Zitat von Oscar

.......Wenn diese beiden Metalle miteinander elektrisch leitend verbunden sind, d.h. kurzgeschlossen sind, gibt es keinen Spannungsunterschied zwischen den Metallen und damit auch keine Elektrolyse.......

Elektrolyse nicht, aber ein Galvanisches Element:
zwei unterschiedliche Metalle in einer ionenleitenden Flüssigkeit werden elektrisch miteinander verbunden! Der Spannungsunterschied resultiert aus den unterschiedlichen Normalpotentialen der Metalle, wobei das negativere Metall sich zuerst auflöst. Das ist dann die gefürchtete Korrosion.

Beispiel:

Aluboot (Alu -1,45V) am Steg aus Metall (Fe -0,43V) in Salzwasser (ionenleitend) versorgt über Landstrom (Schutzleiter hat elektrische Verbindung zwischen geerdetem Stahlsteg und Alubootskörper hergestellt)


-wenn der Schutzleiterwiderstand hoch ist, ist die Korrosion gering, diesen Umstand erzeugt man mit dem "Galvanic Isolator" in dem man zwei Dioden antiparallel schaltet: 2* 0,6 Volt)

-wenn der Schutzleiterwiderstand gering ist ( wie laut VDE gefordert ) gibt es die herrlichste galvanische Korrosion am Alubootskörper

-wenn ich jetzt eine Magnesiumanode (-1,80V) an den Alukörper anbringe
wird sich diese zuerst opfern.................

[Oscar]

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

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.

Deshalb würde ich am Landanschluß auch einen Trenntrafo einsetzen.

Um Elektronen aus ihrem Gitter zu lösen ist ein Potentialunterschied notwendig (bzw. eine andere Art der Energiezuführung).

Den Potentialunterschied verhindert man, wie der Name schon sagt, durch einen Potentialausgleich.

Der Vergleich mit einer Batterie / Akku hinkt ein wenig, weil man schlecht beobachten kann, wie sich diese Bauteile verhalten nach dem der Potentialausgleich hergestellt wurde und noch Elektrolyt vorhanden ist, da diese i.d.R. durch solche Aktionen in kurzer Zeit gehimmelt werden.

Der Link von Hakl ist sehr interessant und zeigt das das Thema nicht ohne ist.

[GüntherB]

Hallo Dirk,

nochmal zur Klarstellung:
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.
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. Würde man eine Zinkanode z.B. nicht mit den Metallen verbinden, sondern isoliert anbringen, dann würde sich lediglich eine Spannung aufbauen und die Zinkanode würde Jahre unangegriffen bleiben.(bis auf einen geringen Eigenelektrolyseeffekt)

Günther