Eine wissenschaftliche Definition von Strom würde den Rahmen dieses Artikels sprengen, deshalb nehmen wir Strom als solches einfach mal hin. Wir wissen das Strom ein Energielieferant ist und dass wir tagtäglich auf Strom angewiesen sind. Von hier aus können wir mit der Reise des Stroms in unseren Haushalt beginnen.
Die Reise von Strom in unseren Haushalt
Strom wird über Hochspannungsleitungen vom Elektrizitätswerk zum örtlichen Umspannwerk und dann weiter über vier Niederspannungsleitungen in den Sicherungskasten des eigenen Hauses oder der Wohnung geliefert. Drei Kabel dienen der Zuführung von Strom, das sind die sogenannten Phasen (L1, L2, L3). Das vierte Kabel ist der Nullleiter (NL), der für die Rückführung des Stroms verantwortlich zeichnet.
Warum Strom auch wieder zurückfließen muss, wird am besten durch das Modell des Wasserkreislaufs erklärt.
Elektrischer Strom im Haushalt und die Analogie zum Wasserkreislauf
Fließt Wasser von einem höher gelegenen Reservat durch ein Rohr in einen tiefer gelegenen See und befindet sich in der Mitte dieses Weges ein durch Wasser angetriebenes Schaufelrad, so wird sich dieses drehen. Die Wassermenge, die vom Reservat in den See läuft, ändert sich dabei nicht. Die Energie allerdings hat abgenommen.
Genauso verhält es sich auch mit Strom: Die Menge an Strom, die zum Verbraucher (Schaufelrad) fließt, ist gleich der Menge Strom, die auch wieder abfließen muss. Bei Elektroinstallationen wird der Zufluss vom Reservat zum Schaufelrad „Phase“ und der Abfluss „Nullleiter“ genannt. Das Schaufelrad wird als „Verbraucher“ oder „Widerstand“ bezeichnet. Schnell wird klar, dass der Strom also nicht wirklich verloren geht, auch wenn Energie verbraucht wurde.
Verbrauchter elektrischer Strom im Haushalt = Energie = Leistung
Aber welche Energie wird verbraucht und wofür verrechnet der Stromanbieter eigentlich seine monatlichen Gebühren, wenn die Menge an Strom immer gleich bleibt? Die Lösung: Verbraucht wird die bereitgestellte Energie. Das Wasser im Reservat etwa hat eine höhere Energie als das Wasser im See. Um das Schaufelrad erneut anzutreiben, muss das Wasser wieder in das Reservat gepumpt und so mit Energie angereichert werden.
Der verbrauchten Energie entspricht im Beispiel des Wasserkreislaufs die herabgeflossene Wassermenge mal der Zeit. Im Falle von Strom wird die Energie berechnet als Leistung gemessen in Watt (Spannung [Volt] x Strom [Ampere]) mal der Zeit gemessen in Stunden. Darum finden sich auf der Stromrechnung auch immer kWh (Kilowattstunden). Kilo steht hierbei für tausend (1.000). Wird ein Verbraucher wie eine Glühbirne eingeschaltet, so fließt Strom entsprechend der Leistung (z.B. 100 W). Wird jetzt dieser für zehn Stunden eingeschaltet, so wurde nach diesen zehn Stunden eine Kilowattstunde an Energie (1 kWh) verbraucht.
4 Kabel vom Kraftwerk, 2 Löcher in der Steckdose und 3 Drähte im Stromkabel
Richtig - so sieht es in den meisten Fällen aus. Aber was hat es nun mit den Kabeln, Löchern und Drähten auf sich? Wieso passt das so offensichtlich nicht zusammen?
Vier Kabel vom Kraftwerk?
Wie bereits beschrieben, kommen in Haushalten drei stromzuführende Kabel (Phasen) und ein stromabfließendes Kabel (Nullleiter) an. Beginnen wir zuerst mit den stromzuführenden Leitern.
Werden die Spannungen der einzelnen Phasen gegen den Nullleiter (Neutralleiter) gemessen, so ergeben sich rund 230 V. Wird dagegen die Spannung zwischen zwei beliebigen Phasen gemessen, so ergibt sich eine verkettete Spannung von 400 V. Liegen nun drei Phasen in einer Sternschaltung um den Neutralleiter vor, dann wird das Starkstrom oder auch Drehstrom genannt. Im Haushalt benötigen aber nur die stromhungrigsten Geräte, wie z.B. ein E-Herd oder ein Saunaofen, Starkstrom. Diese Geräte werden aber aus Sicherheitsgründen meist fix verdrahtet, sodass Drehstrom-Steckdosen nur sehr selten und vorrangig in Garagen und Werkstätten anzutreffen sind.
Viel üblicher im Haushalt ist Strom mit 230 V Spannung. Dieser ergibt sich, wenn eine beliebige Phase gegen den Nullleiter gemessen wird. In Schuko-Steckdosen, Lampen und allen anderen 230V-betriebenen Geräten findet sich daher auch immer nur eine Phase (L) anstelle von dreien.
Zwei Löcher in der Steckdose, aber drei Drähte
Wird eine Steckdose näher in Augenschein genommen, so besteht diese aus zwei Löchern mit innenliegenden Kontakten und zwei außen anliegenden, freistehenden Kontakten im rechten Winkel dazu. Diese außen anliegenden Kontakte sind allerdings miteinander kurzgeschlossen und zählen lediglich als ein Kontakt. Schnell wird deutlich, dass die Steckdose eigentlich drei und nicht nur zwei Kontakte hat, was ja an sich auch sehr gut zu den drei Drähten eines Stromkabels passt.
Drei Kontakte und drei Drähte
Fügen wir die gewonnenen Erkenntnisse zusammen:
- Für Strom im Haushalt werden gewöhnlich 230 V benötigt. Dafür reicht eine Phase der vom Kraftwerk ankommenden Leitungen aus, womit der erste der benötigten Drähte eine Phase ist.
- Da Strom auch wieder abfließen muss, dient der zweite erforderliche Draht selbstverständlich dem Abfluss des Stroms. Das wäre dann der Nullleiter.
Beide diese Leiter führen Strom und sollten daher nicht von außen zugänglich sein. Deshalb werden sie an die im Inneren liegenden Kontakte angeschlossen.
- Jetzt fehlt noch der dritte Draht. Dieser Kontakt, oder eher die zwei kurzgeschlossenen, außen anliegenden Kontakte, ist mit der sogenannten Erdung, dem Erdleiter, verbunden.
Da dieser der Personensicherheit dient und nur im Fehlerfall Strom führen kann, stört es nicht, wenn dieser von außen erreichbar ist. Mehr dazu aber im letzten Abschnitt dieses Artikels.
Elektrischer Strom im Haushalt ist bunt
Gehen wir nun einen Schritt tiefer und betrachten das Innere einer Steckdose. Wir wissen, dass drei Drähte zum Vorschein kommen müssen. Die Frage, die sich jetzt stellt, ist die des Auseinanderhaltens. Woran ist zu erkennen, welcher Draht welche Funktion erfüllt? Zum Glück sind die Drähte farbcodiert! Das Dumme daran ist nur, dass sich diese Codierung im Laufe der Zeit verändert hat.
Sind die eigenen vier Wände relativ neu, so sollte die Phase immer über einen schwarzen, der Nullleiter dagegen über einen blauen und die Erdung wiederum über einen grün-gelben Draht geführt werden. Vorsicht ist geboten in alten Gebäuden oder wenn die Installation nicht von Profis durchgeführt wurde: Anstatt sich blind auf die Farben der verlegten Drähte zu verlassen, sollte hier stets mit einem Messgerät nachgemessen werden.
Wer detailliertere Auskunft über die vergangene und heutige Farbgebung von elektrischem Strom im Haushalt sucht, findet dazu mehr im Artikel Stromkabel - die Farben einer Elektroinstallation.
Elektrischer Strom im Haushalt - Die Sicherung
Von Kindheit an werden wir darüber belehrt, wie gefährlich Strom ist. Und wie selbstverständlich wird dieses Wissen auch an die eigenen Kinder weitergegeben. Aber Strom kann nicht nur für den Menschen gefährlich sein. Auch die Elektroinstallation selbst sowie die angeschlossenen elektrischen Geräte müssen vor zu hohen Strömen oder Spannungsspitzen geschützt werden.
Der Sicherungskasten beherbergt daher jede Menge Schutzmechanismen für Gerät und Mensch, so auch die Sicherung!
Beispielsweise wird jeder verlegte Stromkreis durch einen Leitungsschutzschalter oder Sicherungsautomaten (umgangssprachlich einfach nur „Sicherung“ genannt) abgesichert. Dieser dient ausschließlich dem Schutz der Geräte und Elektroinstallation und nicht, wie oft vermutet, zu unserem Schutz.
Im Falle von zu starken Strömen können Drähte überhitzen und im schlimmsten Fall sogar Brand verursachen. Druch eine Begrenzung des zulässigen Stromflusses schützt die Sicherung alle verlegten Stromkabel effektiv bei Kurzschlüssen und Überlast. Detailliertere Informationen über die Funktionsweise von Sicherungen und deren Schutzfunktion können im Artikel Sicherung, Leitungsschutzschalter oder Sicherungsautomat nachgelesen werden.
Elektrischer Strom im Haushalt - Der Erdleiter und der FI-Schalter
Sicherungen schützen also die Geräte. Aber was oder wer schützt den Menschen? Jeder weiß zwar, dass es keine gute Idee ist, in die Steckdose zu fassen oder blanke Drähte zu berühren. Aber was passiert, wenn dennoch ein Kontakt mit stromführenden Leitungen zustande kommt?
Keine Sorge denn hier betritt der Fehlerstrom-Schutzschalter, auch FI-Schutzschalter oder FI-Schalter genannt, die Bühne. Dieser erkennt innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde, dass ein Fehler vorliegt, und unterbricht den Stromkreis. Ein elektrischer Schalg wird zwar nicht vermieden, tödlich ist dieser in den meisten Fällen jedoch nicht.
Der FI-Schalter befindet sich in der Regel vor allen anderen Sicherungen ganz links oder rechts oben im Sicherungskasten. Wer wissen möchte, wie dieser genau funktioniert, kann dies im Artikel Personenschutz durch den FI-Schalter nachlesen.
Eine weitere Sicherheitsmaßnahme ist der Erdleiter (auch Schutzleiter, Erdung oder ganz kurz Erde genannt), der grün-gelbe Draht, welcher in keiner Steckdose und in keinem Lampenauslass fehlen darf. Er stellt eine weitere Maßnahme zum Personenschutz dar und hilft dem FI-Schutzschalter, seine Funktion noch besser zu erfüllen. Warum der Erdleiter aber nicht immer angeschlossen werden muss und welche Rolle er beim Schutz des Menschen erfüllt, verrät der Artikel Wie und wen schützt der Erdleiter.
Zusammenfassung
Kurz zusammengefasst, erfüllen die Bestandteile der Elektroinstallation folgende Aufgabe:
- Sicherungskasten = Verteilung des Stroms im Haushalt und Beherbergung aller notwendigen Sicherheitseinrichtungen
- Phase (Schwarz) = Stromzufluss (230 V)
- Nullleiter (Blau) = Stromabfluss
- Erdleiter (Grün-Gelb) = Sicherheitsdraht zum Schutz des Menschen
- FI-Schalter = Schutz des Menschen vor tödlichen elektrischen Schlägen
- Sicherung = Schutz der Elektroinstallation bei Kurzschlüssen und Überlast
Sicherheitshinweis
Es ist zu beachten, dass bei allen Arbeiten mit Strom die eigene Sicherheit im Vordergrund steht. Sämtliche grundlegenden Informationen dazu sollten vor Arbeiten an elektrischen Installationen und Anlagen bekannt sein. Ein Auszug daraus findet sich in den oben genannten Artikeln sowie in der Übersicht Sicheres Arbeiten an elektrischen Anlagen und stromführenden Leitungen .
Wer sich dieses Grundwissen vorab angeeignet hat, der ist der sicheren Arbeit mit Strom im Haushalt schon ein gutes Stück weit entgegengekommen. Wer dennoch Bedenken hegt, ruft lieber einen Professionisten!