Gefährliche Ströme

Unter gefährlichen Strömen wird hier die Stromstärke oder Intensität des elektrischen Stromes, welche für den Menschen bei Durchströmung des Körpers gefährlich ist, verstanden.

Daneben passieren jedoch auch Unfälle mit Personenschaden zum Beispiel durch spritzendes geschmolzenes Metall oder explodierende Geräte bei Verursachung eines Kurzschlusses.

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Gefährliche Stromstärken

Entscheidend für die Folgen eines Stromunfalles ist die Spannung als Ursache und als Folge die Stromstärke und die Frequenz, die durch den Körper des betroffenen Menschen fließt. Die Wirkung auf den Körper erfolgt einerseits aufgrund der physiologischen Wirkung auf Ionenkanäle, andererseits aufgrund der thermischen Wirkung des Stroms. Bei Frequenzen über 1 kHz sind vor allem die thermischen Wirkungen (Verbrennungen ab 500 mA) schädlich.

• Bis zu 0,5 mA sind nicht spürbar und haben keinerlei Auswirkungen und Schädigungen zur Folge.
• Von 2 bis 10 mA sind theoretisch ungefährlich. Da diese Stromstärken jedoch mehr oder weniger als unangenehm empfunden werden, können sie Schreckreaktionen und somit Unfälle (z. B. Sturz) zur Folge haben.
• Ab 10 mA (Loslassgrenze) kommt es zu ersten Muskelverkrampfungen, was sich in einem „Kleben bleiben am Strom“ äußern kann. Im schlechtesten Fall kann die Verkrampfung der Brustmuskulatur zu einer Atemlähmung führen.
• Von 10 bis höchstens 50 mA (Abhängig von der Stromdurchflussdauer) ergeben sich normalerweise keine organischen Schäden. Es ist jedoch mit Muskelkontraktionen und Atemschwierigkeiten zu rechnen.
• Von 50 bis 500 mA (abhängig von der Stromdurchflussdauer) treten mit hoher Wahrscheinlichkeit Vorhofflimmern oder Herzkammerflimmern auf. Zudem treten Herzstillstand, Atemstillstand und (innere) Verbrennungen auf.
• Ab 500 mA kommen schwere (innere) Verbrennungen (Nekrosen) dazu, die eventuell erst Tage nach dem Unfall zum Tod führen.

Allgemein lässt sich sagen, dass Stromstärken ab 50 mA bereits tödliche Folgen haben können.

Andererseits können auch vom Menschen aus für die Technik gefährliche Ströme abfließen. Der menschliche Körper kann durch elektrostatische Aufladung sehr hohe Spannungen erreichen (z. B. bis zu 35.000 Volt zwischen Fingerspitze und einem Referenz-Objekt nach dem Gehen über einen Teppich). Die nachfolgende elektrostatische Entladung (z. B. Fingerspitzenentladung), kann zu Strömen von bis zu mehreren Ampère führen, wobei die Stromflussdauer jedoch im Bereich von Nanosekunden liegt (siehe ESD-Simulationsmodelle).

Alle elektrischen Geräte geben Leckströme bei Berühren an den Benutzer ab. Die elektrischen Normen geben Grenzwerte für die Ableitströme an, das sind die Ströme, welche im Normalbetrieb und auch bei einem Fehler (zum Beispiel einer Unterbrechung des Schutzleiters) fließen. Man unterscheidet zwischen Berührstrom (den Strom der über den geerdeten Körper fließt bei Berührung eines Gerätes), Ableitstrom (Strom bei Berühren, wenn der Schutzleiter unterbrochen ist) und Patientenableitstrom. Die Grenzwerte der meisten Normen für den Ableitstrom liegen bei 3,5 mA. Die Ableitströme werden durch Nachbildung des menschlichen Körpers zum Beispiel durch einen 2.000 Ohm Widerstand gemessen.

Elektrische Geräte, welche als Arbeitsmittel benutzt werden, müssen regelmäßig überprüft werden. Hierzu werden oft Messgeräte verwendet, welche den Ersatzableitstrom messen. Dies ist ein vereinfachtes Verfahren nach VDE 0710, welches jedoch im TN-Netz bei symmetrischem Aufbau der Y-Kondensatoren im Netzfilter doppelte Messwerte anzeigt. Deshalb erlaubt die VDE 0710, den Messwert zu halbieren.

Faktoren

Die Gefährlichkeit des Stromes ist von mehreren Faktoren abhängig:

Durchströmungsdauer: Je länger der Strom auf den Körper wirkt, desto stärker sind auch die Auswirkungen. So reicht bei einer Dauer von einigen Sekunden bereits eine Stromstärke von 50 mA aus, um einen Herzstillstand zu verursachen, wobei bei einer Dauer von einigen Millisekunden eine viel höhere Stromstärke dazu erforderlich ist.

Stromart: Wechselstrom ist bei längerer Durchströmungsdauer, vor allem in Bezug auf Herzkammerflimmern, etwa dreimal gefährlicher als Gleichstrom.

Weitere: Der Bereich der Körperoberfläche, die Art des Kontaktes und der Zustand der Stromübergangsstelle (Feuchtigkeit, Temperatur) und individuelle physiologische Eigenschaften der berührenden Person stellen ebenfalls wichtige Faktoren dar.

Bezug zur Spannung

Die Stromstärke hängt unmittelbar von der elektrischen Spannung ab. Erst wenn genügend Spannung vorhanden ist, kann ein ausreichend starker Strom fließen. An der Haushaltssteckdose liegt eine Spannung von 230 V~ an.

Die Stromstärke, die durch den Menschen fließt, kann nach dem ohmschen Gesetz,

,

U = Spannung (Volt)

R = Widerstand (Ohm)

I = Stromstärke (A)

bestimmt werden, wobei der Mensch einen Widerstand von etwa 1.000 Ohm (z. B. Hand zu Hand, Hand zu Fuß) besitzt. Der Widerstand hängt aber von viele Faktoren ab und kann stark schwanken, insbesondere ist er kein Ohmscher Widerstand.

Beispiel: Bei einer Spannung von 230 Volt ergibt sich nach I = 230V/1.000 Ohm, eine Stromstärke von 230 mA, was bereits tödliche Folgen haben kann. (Siehe Abschnitt Gefährliche Stromstärken)

Literatur

• Rolf Hotopp, Manfred Kammler, Manfred Lange-Hüsken, Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag. VDE Verlag, Berlin 1998. ISBN 978-3800722488
• Gottfried Biegelmeier, Kriterien für konventionelle Vereinbarungen über vertretbare Risiken beim Schutz gegen schädlichen elektrischen Schlag bei Wechselstrom 50/60 Hz. Zeitschrift e & i Elektrotechnik und Informationstechnik, Springer Verlag, Wien. Heft 123, Number 12 (Dezember 2006). ISSN 0932-383X

Siehe auch

• Elektrischer Schlag
• Gefährliche Spannungen
• Die fünf Sicherheitsregeln
• Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter)
• Elektrosmog