Wie gefährlich sind geräte mit > 1 ampere?
Ich muss sagen mein Physik Unterricht ist schon ewig her und da gibt's was mit Ohm und so aber jetzt kurz und knapp:
Ich möchte ventilatoren verbauen, ein ventilator hat 12V DC und 1,6A. Es waren ursprünglich 6 ventilatoren geplant. Sprich ich müsste da ein Netzteil haben mit guten 10A. Ich hab dann im Gespräch mit einen Bekannten auch das erste mal davon gehört das man ja nur maximal 16A ziehen kann? Und theoretisch sind ja bereits 50mA gefährlich. Glaube aber weil es nur 12V sind ist es nicht tragisch? Was müsste den passieren das es mich pluverisiert. Also wenn da Strom auf den Kabeln ist, welches Szenario würde mich da grillen. 😂
Lg
7 Antworten
Vielleicht hilft der Vergleich mit einer Wasserleitung:
Die Spannung (in Volt) ist wie der Wasserdruck. Die Stromstärke (in Ampere) ist wie die Durchflussmenge.
Du kannst eine große Durchflussmenge bei viel Druck haben (Hochdruck-Wasserleitung) oder die gleiche Durchflussmenge bei wenig Druck (z.B. bei einem breiten Fluss).
Spannung mal Stromstärke ergibt die Leistung (in Watt), das ist die Größe der Energieumwandlung in einem Moment... Also wie stark der Motor angetrieben wird, wie viel Licht und Wärme produziert wird, etc...
Gefährlich für den Menschen wird es bei einem höheren Druck - also einer höheren Spannung... dann kann nämlich ein größerer Strom durch den Körper fließen. (Es geht nicht um die Höhe des Stromes, der durch die Leitung fließt, sondern durch den Körper, wenn du anfasst).
Die 16A beziehen sich auf die übliche Absicherung von Steckdosen, also 230V. Es sind also 3680W möglich.
Die 50mA als gefährlicher Strom beziehen sich auf den Körper. Bei 12V wird es nicht dazu kommen, erst Recht nicht, wenn deine Haut an der Berührstelle unverletzt ist. (Ich merke 12V nicht einmal)
Die 10A wären ja bei 12V. Da kann das Kabel halt warm werden, wenn der Leiter zu dünn ist. Ein Netzteil wandelt Spannung (und Stromstärke) um. Die Leistung bleibt auf beiden Seiten gleich. Aus 230V und 0,522 A werden 12V und 10A.
Es kommt zunächst auf die Spannung an, Spannungen unter 60 Volt DC sind unkritisch, dazu aus https://sicherheitsingenieur.nrw/glossar/schutzkleinspannung/
Bei Spannungen unter 25 Volt AC oder 60 Volt DC kann gänzlich auf einen Schutz gegen Berühren verzichtet werden; diese Spannungen gelten auch für Tiere und Kinder als ungefährlich.
Aufgrund des Innenwiderstandes des Körpers von ca. 1 kOhm fließt da kein nennenswerter Strom, der eine Reaktion auslösen könnte.
Grundsatz: zuerst muss eine Spannung erzeugt werden und erst dann fließt ein Strom, der durch den Lastwiderstand bestimmt wird.
Fazit: 12 Volt sind völlig unkritisch.
Wegen der Überlast der Haussicherung:
Um den Faktor, dem du die Spannung herabsetzt, erhöht sich bei gleichbleibender Leistung die Stromstärke:
P=U*I
Die 1,6A gelten für die Betriebsspannung, also 12V.
Du betreibst ihn nicht direkt an 230V. Da ist ein Netzteil zwischen, das die Spannung auf 12V herabsetzt.
Vermutlich verwendest du dazu ein (relativ kompliziert und jetzt bisschen blöd zu erklärendes) Schaltnetzteil. Aber der Einfachkeit halber und zum besseren Verständnis vereinfachen wir das, auch wenn es bisschen falsch ist:
- O-förmiger Eisenkern
- Primärwicklung links: 230V, Eingangsseite.
- Sekundärwicklung rechts: 12V Ausgangsseite.
- Die Wandlung ist verlustfrei bzw. ohne Verlustleistung.
(gucke in dein Physikbuch oder im Internet, wie der primitivste Trafo aufgebaut ist, den es gibt).
Unter diesen Umständen gilt:
P1 = P2 bzw. Eingangsleistung = Ausgangsleistung
Wir wissen auch aus früheren Lektionen in Sachen Strom:
P = U * I
Beides zusammen ergibt diese Formel:
U1 * I1 = U2 * I2
Wir haben:
- U1 = 230V
- U2 = 12V
- I2 = 1,6A
Wir suchen:
- I1 = ?
Einsetzen....
230V * I1 = 12V * 1,6A
...nach I1 umstellen...
I1 = 12V * 1,6A / 230V
...und ausrechnen!
Raus kommt: 0,0834A = 83,4mA auf der 230V-Primärseite je Ventilator.
Du brauchst also sehr viele von diesen Ventilatoren, um den speisenden 16A zu überlasten (sofern nichts anderes darüber versorgt wird).
Genauer: 16A / 83,4mA = 191,84 -> abrunden, weil es keine halben gibt -> 191 dieser Ventilatoren und der Stromkreis läuft am Limit. Fügst du nun einen weiteren hinzu, ist der speisende Stromkreis überlastet :)
Nochmal zurück zum Netzteil: Wir haben mit einem klassischen Trafo gerechnet und sind von 12VAC ausgegangen. Wenn wir nun tatsächlich ein Schaltnetzteil betrachten, das DC ausgibt, ändert sich an dieser Rechnung rein gar nichts. Erst, wenn wir die in Realität vorhandene Verlustleistung des Netzteils mit reinnehmen, sind weniger Ventilatoren möglich.
Aber auch das ist egal: Du möchtest keine 191 betreiben, sondern 6.
Das ist lasttechnisch im dunkelgrünen Bereich.
Achte darauf, ein Netzteil zu nutzen, das mindestens 1,6*6=9,6A -> gerundet 10A -> ausgibt. Nimm vorsorglich ein Netzteil, das mindestens 12A liefert wegen Reserve, Anlaufströme etc.
Und noch was: Die 10A sind gefährlich! Brandgefährlich, wenn man nicht aufpasst. Das ist keine bastelsichere Stromstärke mehr.
Das heißt:
- Nicht pfuschen
- Nur für Fachleute! (bzw. dein Lehrer muss das Projekt beaufsichtigen und die Befugnis dazu haben)
- Nur im spannungsfreien Zustand daran arbeiten
- Die Leitungen auf der Sekundärseite müssen mindestens 1,5mm² haben
- saubere Klemmarbeit und geeignete Klemmen (am besten Klappwagos oder sauberes Löten) zwingend erforderlich
Ich rate daher dringend, das Projekt nur im Beisein des Lehrers und nur auf seine Verantwortung in Betrieb zu setzen. Der Lehrer kann und darf von dir nicht verlangen, dass du zuhause unbeaufsichtigt ein gefährliches Projekt unter Spannung setzt.
Also: Zusammenbauen, in den Physikunterricht bringen, Lehrer anschauen lassen und seine Anweisung zum Einschalten abwarten.
Dass du einen Stromschlag bekommst, brauchst du nicht zu befürchten, da es nur 12V sind. Diese Spannung ist zu niedrig, um eine Stromstärke durch deinen Körper zu jagen, die dir einen Schlag verpasst.
Letztendlich ist die Stromstärke entscheidend. Damit diese aber erst ermöglicht wird, benötigt man eine entsprechende Spannung. Somit ist die Spannung indirekt der entscheidende Faktor.
Bei 12V ist es völlig egal, wie viel Strom das Netzteil hergeben kann. Selbst bei 150 Ampere könntest du du die beiden Pole gefahrlos berühren, weil 12V einfach viel zu wenig sind, als dass damit der Strom den Körper nennenswert durchdringen könnte.
Anders herum genauso. Weidezäune haben zwar mehrere tausend Volt Spannung, wodruch der Strom mühelos den Körper durchdringen kann, haben aber eine stark limitierte Leistung, wodurch nur eine minimale Stromstärke entsteht, die absolut ungefährlich ist.
Beides in Kombination ist erst gefährlich, bei Netzspannung zum Beispiel.
Ich hab dann im Gespräch mit einen Bekannten auch das erste mal davon gehört das man ja nur maximal 16A ziehen kann?
Über die Steckdose, ja. Weil Stromkreise idr. mit 16A abgesichert sind. Das hat mit den 10A, welche die Ventilatoren brauchen, aber nichts zu tun. 10A bei 12V sind 120W. Bei 230V sind das wiederum nur 0,52A. Also weniger als 1/30 der maximalen Belastbarkeit einer Steckdose.
Da geraten Dir ja technische Größen heillos durcheinander! Nach Deinen obskuren Rechnungen müsste die Menschheit längst ausgestorben sein! Allein jede Spielwarenabteilung wäre da schon tödlich. Vom Gewitter erst gar nicht zu reden. 12 V DC kann man mit Mühe bestenfalls auf der Zungenspitze spüren.
6 Stromverbraucher mit jeweils 12 V und 1,6 A belasten das Netzteil ausgangsseitig mit 9,6 A und eingangsseitig mit 0,48 A. Der beanspruchte Stromkreis des Haushaltes, gewöhnlich auf 16 A begrenzt, lässt sich also ganz locker gleichzeitig mit 32 solcher Geräte zu je 0,48 A belasten!
Zum Vergleich: Bei einem handelsüblichen Heizlüfter (2 kW) fließt ein Strom von 2000/240 A = 8,33 A bzw. 8 333 mA. Bei einem handelsüblichen Durchlauferhitzer (20 kW) fließt ein Strom von 20000/240 A = 83,33 A bzw. 83 333 mA. Und in der Fahrschiene eines ICC kann ein Strom mit der Stärke von 200-300 A, also 200 000 mA bis 300 000 mA fließen, über eine halbe Million mal tödlich. Ich bin beim Überqueren von Bahnübergängen noch nie gestorben.
"theoretisch sind ja bereits 50mA gefährlich"
Fast so gefährlich wie die Stricknadel! Natürlich kann man mit einer Hochspannung von 50 000 V an einem Menschen 50 mA Körperstrom erzeugen, und, als Wechselstrom über das Herz geleitet, damit einen Menschen töten. Genauso kann man mit einer 20 cm langen Stricknadel , durch das Herz geschoben, einen Menschen töten. Deswegen fallen aber nicht alle Kunden beim Betreten der Strickwarenabteilung gleich tot um.