Die Vorschrift DIN VDE 0100 definiert die Schutzmaßnahmen die im Umgang mit elektrischem Strom einzuhalten beziehungsweise zu errichten sind.
Wirkung des elektrischen Stromes auf den menschlichen Körper
Elektrischer Srom ist für den Menschen besonders gefährlich, da er ihn nicht direkt wahrnehmen kann. Ein Mensch kann nur die Wirkung des elektrischen Stromes in Form von chemischer, physiologischer oder Wärmewirkung wahrnehmen.
chemische Wirkung:
Durch elektrischen Strom wird die Zellflüssigkeit in den Zellen des menschlichen Körpers zersetzt. Damit sterben die Grundbestandteile des menschlichen Körpers ab.
physiologische Wirkung:
Der elektrische Strom stört die normalen Nervenimpulse. Liegt eine Spannung von außen an einem menschlichen Körper an, kann dieses zu Muskelkrämpfen führen. Dies gilt insbesonderer für das Herz.. Durch Spannungsimpulse aus dem Wechselspannungsnetz mit der Frequenz von 50 Hertz wird das Herz 100 mal in der Sekunde zum Zusammenziehen bewegt. Es kommt zu einem unnatürlich schnellen und oberflächlichem Arbeiten des Herzens, dem sogenannten Herzflimmern, welches zum Herzstillstand führen kann.
Wärmewirkung:
An jedem ohmschen Widerstand fällt eine Leistung in Form von Wärme ab, auch am menschlichen Körper. Gerade an den Ein- und Austrittsstellen können aufgrund des hohen Übergangswiderstandes ( P= I²xR) leicht Schäden durch Wärmewirkung entstehen (Strommarken). Zudem lässt die Hitze das Eiweiß im Gewebe gerinnen und bereits eine Temperaturerhöhung um 15° bringt die roten Blutkörperchen zum Platzen.
Stromstärkebereiche
Die Stärke mit der sich die beschriebenen Wirkungen zeigen hängt von vielen Faktoren ab. Insbesondere die Stromstärke, aber auch der Stromweg und die Einwirkzeit spielen eine Rolle. Das Gefährdungspotentiall wird durch eine Unterteilung in vier Bereiche, die sogenannten Stromstärkebereiche beschrieben.
Bereich | Stomstärke in mA Wechselstrom | Wirkungen | Folgen |
1 | 210 bis 25 | leichtes KribbelnLähmungserscheinungen, Muskelverkrampfungen, Blutdruchsteigerung | unkontrollierte Bewegungen durch Erschrecken „Loslassgrenze“, Atemlähmung, u.U. Bewusstlosigkeit |
2 | 25 bis 80 | Magenverkrampfungen, starke Muskelverkrampungen, Herzkammerflimmern nach längerer Einwirkzeit | Übelkeit, Knochenbrüche durch Verspannungen, Blutkreislauf versagt, Gehirn ohne Sauerstoff, nach etwa 4 Minuten Absterben der Gehirnzellen |
3 | 80 bis 5000 | Herzkammerflimmern bereits nach etwa 0,1 Sekunden Einwirkzeit | Herzstillstand und Tod |
4 | über 5000 | Starke Verbrennungen, vielfach Herzstillstand, im Allgemeinen kein Herzkammerflimmern | Tod aufgrund von Verbrennungen, oft nach Tagen oder Wochen |
Höchstzulässige Berührungsspannung
Für die Berechung der höchstzulässigen Berührungsspannung muss der Widerstand des menschlichen Körpers bekannt sein. Da dieser jedoch stark vom physischen Zustand abhängt und sich messtechnisch nur sehr schwer ermittelt lässt, verwendet man hier einen Schätzwert von 1000 Ohm, welcher i.d.R.nicht unterschritten wird.
Damit ergibt sich nach U=IxR eine maximale Berührungsspannung von 0,025 A x 1000 Ohm = 25V
Da man davon ausgeht, dass ein Mensch nie die volle Betriebsspannung überbrücken kann, hat die VDE festgelegt, dass bei Anlagen mit mehr als 50V Wechselspannung als Netzspannung zusätzliche Schutzmaßnahmen gegen indirektes Berühren zu treffen sind. 50V sind die höchstzulässiger Berührungsspannung für Wechselstrom.