Zeichnen eines Ersatzschaltbildes

[Sarah123434]

Hallo Techniker,

ich bräuchte Hilfe zu einem Ersatzschaltbild was ich gerne zeichnen würde, leider bin ich mir nicht so sicher ob das überhaupt stimmt was ich da so gemacht habe, es geht um folgendes Bild:

ESB.PNG

ich hab Probleme da das ESB dazu zu zeichnen, vor allem bin ich mir nicht sicher wie ich die Potentialausgleichsschiene reinmalen muss und wo, dann hab ich schwierigkeiten da ja das gelbe Kabel oben bestimmt auch mit der Antenne verbunden ist, wie stehen also beide Stromkreisläufe in Beziehung zu einander? das müsste doch ein großes Ersatzschaltbild ergeben oder?


Mein Ansatz, der obere Kreislauf stellt den mit dem Versorgungskabel (rot) dar.
Der untere den mit dem gelben.

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Kann mir jemand bitte helfen der hierin gut geübt ist und die Lösung sicher weiß?

Liebe Grüße,
Sarah

[BernhardS]

Sei mir nicht böse, aber da wird einem ja schwindlig. Darf man fragen was das mal werden soll?

Zunächst:
Das Stromnetz hat 230V an einer normalen Steckdose. 400V nur an einer roten Drehstromsteckdose - gern Starkstrom genannt.

Das Gerät macht aus den 230V irgendwo 48V. Mit denen wird die "outdoor box" versorgt. Du musst da noch einen Trafo von 230 auf 48 einzeichnen.

Da gelbe ist wohl ein Signalkabel. Soweit ich es auf die Schnelle überblicke wird das Signal auf ein Lichtwellenleiterkabel übertragen. Die beiden Kabel LWL und 48V gehen zum Antennenmast. Was dort wie stattfindet darüber habe ich nicht nachgedacht. Zumindest kann man mit einem Lichtwellenleiter keine Antenne bespeisen. Da ist mir aber zuviel raten dabei. Genauer: zuwenig Information zur Verfügung gestellt worden.

Natürlich gibt es einen Potentialausgleich. Ich würde bei einer solchen Geschichte jedoch die Erde der Stromversorgung, die Erde des Signals und die Blitzschutzerde nicht zusammenklemmen ohne zuvor sorgfältig nachgedacht zu haben.

[Sarah123434]

das Bild ist von einem Unternehmen welches einen Blitzschutzlösung anbietet, das ganze möchte ich im Zuge meiner Hausarbeit etwas näher erläutern, daher wollte ich ein ESB dazu malen, die jeweiligen Kombiableiter des unternehmens habe ich überprüft wie eingezeichnet, entstehen diese meist aus Funkenstrecke und einem Varistor bzw. oben an dieser Remote radio unit eben auch aus einer Freilaufdiode....



anders gefragt, könntest du ein ESB dafür malen mit den Infos die ich dir gegeben habe, das die Kombileiter einmal wie eingezeichnet bei mir zusammengesetzt sind

[BernhardS]

Schlechte Nachricht: Ich bin hier der Nicht-Elektriker, ein Chemietechniker der Elektronik als Hobby betreibt. Mit formalen Fragen und schulmäßig korrekten Zeichnungen habe ich es nicht so.

Ich vermute mal Kombileiter ist Kombiableiter.
Woher kommt jetzt eine Freilaufdiode? Auf dem Verdrahtungsplan ist keine zu sehen. Ebensowenig das Innenleben der Ableiter.
Zum Thema Blitzschutz darf ich wiederholen, daß ein alter Industriechemiker doch so viel von Elektroanlagen versteht, daß die Blitzschutzerde lieber mal von der Elektrikererde getrennt ist. Wird bei einem ausgesprochenen Blitzfänger wie einem Antennenmast nicht anders sein. Auch das ist nirgends angedeutet.

Auf welcher Basis soll also jemand etwas zeichnen?
Oder: besorgte Frage eines älteren Herrn: Willst Du nicht lieber über etwas schreiben, das Du auch verstanden hast?

[Sarah123434]

Hallo Bernhard,


ich denke ich werde nicht über mich hinaus wachsen, wenn ich nur Sachen wiederhole und mich nicht an neuen Dingen probiere, das macht letzten Endes ja einen Naturwissenschaftler/Ingenieur aus.

Ich habe im Studium leider immer nur komplett theoretische und abstrakte ESB's zeichnen müssen, daher fällt es mir so schwer, wenn ich so einen Aufbau sehe und diesen in ein ESB zeichnen soll.

[BernhardS]

Dann hätte ich nochmal eine Frage:
Es gibt ein elektrisches Bauteil, beispielsweise einen Ableiter. Misst man das Teil elektrisch durch, so bekommt man Meßwerte für Widerstand, Induktivität und Kapazität. Weiter hat das Teil auch eine nach Durchzündung leitfähige Strecke oder auch zwei.
Nun nehme ich die ganzen Informationen und zeichne ein ESB. Dieses enthält Widerstände, Induktivitätten und Kondensatoren, sowie die Entladungsstrecke(n). Gebe ich das ESB in eine Simulationssoftware ein so verhält es sich im Idealfall wie das eigentliche Bauteil.

Soweit versteht es auch der Nicht-Elektriker. Entschuldigung, kleiner Scherz - in Wirklichkeit fange ich gerade mit der Amateurfunkprüfung an, da muss man sowas auch können.

Nie und nimmer käme ich auf die Idee beispielsweise eine Mobilfunkstation als ESB darzustellen. Das kann sich doch, nach meinem Verständnis nur auf einzelne Komponenten oder vielleicht ein Grüppchen von Teilen beziehen.

Irgendwie liegt das Problem im unpräzisen Sprachgebrauch. Das ist für einen Ingenieur schon mehr als nur ein bißchen ungünstig.
Also: Was genau soll das werden? Ein ESB kann man von einem Ableiter zeichnen. "Kombiableiter" gibt es übrigens nach der Norm nicht. Irgendwo steht "Kombileiter", das gibt es - ist aber mehr für Apfelbäume.
Oder ein Schaltplan von der ganzen Kiste, von der wir den Verdrahtungsplan vor uns haben? Das wäre ein Schaltplan kein ESB.
Oder ein ESB von dem Bereich Potentialausgleich, Blitzschutz? Dann musst Du erstmal einen normalen Schaltplan zeichnen. Aus dem kannst Du ein ESB machen.

Das ist nicht bösartig gemeint. Jedoch: Unpräzises Reden führt zu unpräzisem Denken. Unpräzises Denken führt nirgendwo hin.

[winnman]

Ich würde das in der Firma so ähnlich zeichnen:

Antenne.PNG

Bei den Ü-Ableitern ev. je nach Ausführung (es gibt auch welche bei denen es getrennte Klemmen für Eingang uns Ausgang gibt, dann natürlich das entsprechende Symbol)

[Sarah123434]

Dann hätte ich nochmal eine Frage:
Es gibt ein elektrisches Bauteil, beispielsweise einen Ableiter. Misst man das Teil elektrisch durch, so bekommt man Meßwerte für Widerstand, Induktivität und Kapazität. Weiter hat das Teil auch eine nach Durchzündung leitfähige Strecke oder auch zwei.
Nun nehme ich die ganzen Informationen und zeichne ein ESB. Dieses enthält Widerstände, Induktivitätten und Kondensatoren, sowie die Entladungsstrecke(n). Gebe ich das ESB in eine Simulationssoftware ein so verhält es sich im Idealfall wie das eigentliche Bauteil.

Soweit versteht es auch der Nicht-Elektriker. Entschuldigung, kleiner Scherz - in Wirklichkeit fange ich gerade mit der Amateurfunkprüfung an, da muss man sowas auch können.

Nie und nimmer käme ich auf die Idee beispielsweise eine Mobilfunkstation als ESB darzustellen. Das kann sich doch, nach meinem Verständnis nur auf einzelne Komponenten oder vielleicht ein Grüppchen von Teilen beziehen.

Irgendwie liegt das Problem im unpräzisen Sprachgebrauch. Das ist für einen Ingenieur schon mehr als nur ein bißchen ungünstig.
Also: Was genau soll das werden? Ein ESB kann man von einem Ableiter zeichnen. "Kombiableiter" gibt es übrigens nach der Norm nicht. Irgendwo steht "Kombileiter", das gibt es - ist aber mehr für Apfelbäume.
Oder ein Schaltplan von der ganzen Kiste, von der wir den Verdrahtungsplan vor uns haben? Das wäre ein Schaltplan kein ESB.
Oder ein ESB von dem Bereich Potentialausgleich, Blitzschutz? Dann musst Du erstmal einen normalen Schaltplan zeichnen. Aus dem kannst Du ein ESB machen.

Das ist nicht bösartig gemeint. Jedoch: Unpräzises Reden führt zu unpräzisem Denken. Unpräzises Denken führt nirgendwo hin.

Sorry damit hast du natürlich recht ich sollte mich präziser ausdrücken. Es geht mir um ein ESB aus sicht des Potentialausgleichs bzw. Blitzschutz. Das will ich im Prinzip näher erläutern und beschreiben, dazu dachte ich mir eben ich zeichne das ganze mal als ESB und kann dann daran genauer erklären wie dieser funktionieren wird.

Vielleicht hast du ja Zeit und nerven einer jungen Dame dabei etwas behilflich zu sein da ich gern dazu neige unpräzise zu sprechen

Ich würde das in der Firma so ähnlich zeichnen:

Antenne.PNG

Bei den Ü-Ableitern ev. je nach Ausführung (es gibt auch welche bei denen es getrennte Klemmen für Eingang uns Ausgang gibt, dann natürlich das entsprechende Symbol)

Das ist natürlich extrem nice, kannst du mir sagen wie dein Programm heißt, mit dem du das gemacht hast? Ich würde da evtl. paar Simulationen durchführen und testen wollen was passieren würde wenn ich statt MOV's, Dioden einbaue oder Funkenstrecken usw.

[winnman]

Das ist mit EPlan gezeichnet, simulieren kann man damit nicht.

EPlan dient zur Erstellung von Stromlaufplänen im Energie- und Automatisierungsbereich. (kann mittlerweile noch viel mehr)

[der mit den kurzen Armen]

Die Potentialausgleichsschiene ist in deiner Zeichnung die Nummer 5. Und die einzige Erdung, also dein Bezugspotential. Überspannungsschutz ist ein Konzept und soll gefährliche Spannungen nach Erde abführen und alle Leiter auf gleiches Potential anheben. siehe auch http://www.brieselang.net/innerer-blitzschutz.php
Dazu bedient man sich mehrerer Bauteile. Dazu gehören für den Grobschutz zuerst Gasableiter. (Das sind Funkenstrecken mit einer Gasfüllung. ) Danach erfolgt der weitere Abbau der Störspannung mit Varistoren.
Und für den Feinschutz kommen Varistoren oder Transildioden in Frage.
So fangen wir beim Signalweg an : An 4 werden mit Sicherheit nur Transildioden hängen. Sie haben die Aufgabe die Störspannung auf der Signalleitung zu begrenzen.
Nach der BBU kann keine Störspannung wegen LWL mehr übertragen werden.
Kommen wir nun zur Spannungsversorgung.
Das Versorgungsnetz ist mehrstufig geschützt. 1 durch den Grobschutz , 2 durch den Mittelschutz und 3 durch den Feinschutz. Dieser Schutz kann auch als Kombiableiter ausgeführt sein.
Der Feinschutz erfolgt unmittelbar an dem zu schützenden Gerät Hier die Nummer 1
Nach dem Netzteil folgt der Feinschutz der DC Versorgungsspannung (2) ( Transildiode)
Am Mast befindet sich ein weiterer Schutz für die Versorgungsspannung (3 ) Dieser Schutz muss mindestens den Grob und den Mittelschutz sicherstellen. (Also Funkenstrecke und Varistor)
Siehe auch https://www.dehn.de/de/blitz-schutzzonenkonzept-0 und https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%9Cberspannungsschutz

[Sarah123434]

Hallo der mit den kurzen Armen,


also mir sind die Unterschiede von Grob-, Mittel- und Feinschutz (denke ich) bewusst. Jedoch versteh ich an deiner Erklärung nicht ganz wieso zum Beispiel an Punkt 1 ein Kombiableiter benötigt wird der sich aus allen drei Bauteilen zusammensetzt. Ich verwende an Punkt 3 ja eine Funkenstrecke z.B. und an Punkt 2 dann (eher einer einen Varistor hätte ich gesagt) und dann zu guter letzt am Ende eine Diode, so dachte ich ich zumindest immer wäre der Überspannungsschutz aufgebaut. Du aber verwendest zum Niederspannungsnetz hin nochmal das ganze Paket von vorne, wie aber kann da noch ein hohes Potential anliegen?

Wenn ein Blitz in meine Antenne einschlägt fange ich doch schon an Punkt 3 mit meiner Funkenstrecke den größten Teil der Spannung ab und sorg dafür, dass der zum Boden geleitet wird.


Liebe Grüße,
Sarah

[der mit den kurzen Armen]

Du hast die Funktion des Blitzschutzes bzw Überspannungsschutzes nicht begriffen. Die Blitzspannung und Blitzenergie wird stufenweise abgebaut , deshalb gibt es ja den Grobschutz, den Mittelschutz und den Feinschutz. Eine Funkenstrecke kann die Blitzspannung nur auf Werte zwischen 6000 und 4000V reduzieren , deshalb Grobschutz. Der Mittelschutz reduziert diese Spannung weiter auf ca 2500 bis ca 1500V. Und erst der Feinschutz weiter auf "ungefährliche" Spannung. Bei 230V zb auf 350V . Ich habe nicht umsonst Links gesetzt, die solltest du dir schon mal anschauen! Noch etwas ein Blitz kann auch in einer Anlage eine gefährliche Spannung hervorrufen ohne das der Blitz selbst in die Anlage einschlägt! Den das Erdpotential kann durch den Blitz der in die Erde einschlägt auch angehoben werden! Zur Übung kannst du ja mal das Ersatzschaltbild einer 2 Drahtleitung zeichnen. Das kann je nach Erfordernis schon recht kompliziert werden.
Kombiableiter vereinigen die Funktion des Grob und Mittelschutz meist in einem Bauteil, aber nie den Feinschutz den der muss sich unbedingt unmittelbar vor dem zu schützendem Gerät befinden! Kleiner Hinweis noch mach dich mal mit der Funktion einer gasgefüllten Funkenstrecke , der Funktion eines Varistors und der Funktion von Dioden dazu gehören normale Dioden , Z-Dioden und auch Supressordioden (Transildioden) vertraut.
Ich schreibe auch nicht umsonst Bezugspotential ist die ERDE

[Sarah123434]

Okay eine andere Frage die mir jetzt aufgekommen ist nach deinem Beitrag, was würde denn passieren wenn das Erdpotential stark angehoben wird? Das dann wieder ein Strom von Erde aus in die Anlagen fließt, da in den Anlagen ein niedrigeres Potential vorherrscht? Des Weiteren wie wird das Erdpotential bei so einem Fall wieder auf den ursprünglichen Wert fallen? Über die Zeit einfach automatisch weil die Ströme sich im Boden verteilen ?



Viele Grüße,
Sarah

[der mit den kurzen Armen]

Das Versorgungsnetz ist geerdet , das bedeutet am Trafo gibt es eine Verbindung des N und des PE zur Erde.
Die Erde selbst ist auch ein Leiter, das bedeutet sie kann auch elektrischen Strom leiten.
Nehmen wir an wir haben ein Gewitter, dann herrscht zwischen den Wolken und der Erde ein riesiger Potentialunterschied. Dieser Potentialunterschied wird durch den Blitz ausgeglichen.
Da die Erde aber auch einen Widerstand hat bildet sich um die Einschlagstelle ein Spannungstrichter. Liegt nun dein Erder der Hausanlage in diesem Spannungstrichter fließt auch ein Strom durch den Erder rückwärts ins Haus und über die Netzleitung weiter ins Versorgungsnetz.
Dieser rückwärts ins Versorgungsnetz fließende Strom hat zur Folge das eben die Spannung am PE oder PEN angehoben wird. Die Spannung am PE kann da durchaus auch mehrere kV betragen und dann hast du statt 230V zwischen PE und einem L oder zwischen N und L nicht 230 V anliegen sondern durchaus auch mehr als 2000V. So und nun kommt der Überspannungsschutz zum Tragen. Das ist keine Einbahnstraße. Die Spannung an den L wird ebenfalls nach oben gezogen, so das sich die Spannungsdifferenz verringert.
Blitze sind nur kurze Spannungs und Stromimpulse. Nach dem Ladungsausgleich fließt dann auch kein Strom weiter und die Spannung sinkt wieder auf das Bezugspotential von 0V ab. Ich erinnere noch mal daran die Erde ist und bleibt bei jedem Überspannungsschutz das Bezugspotential!

[Sarah123434]

Das Versorgungsnetz ist geerdet , das bedeutet am Trafo gibt es eine Verbindung des N und des PE zur Erde.
Die Erde selbst ist auch ein Leiter, das bedeutet sie kann auch elektrischen Strom leiten.
Nehmen wir an wir haben ein Gewitter, dann herrscht zwischen den Wolken und der Erde ein riesiger Potentialunterschied. Dieser Potentialunterschied wird durch den Blitz ausgeglichen.
Da die Erde aber auch einen Widerstand hat bildet sich um die Einschlagstelle ein Spannungstrichter. Liegt nun dein Erder der Hausanlage in diesem Spannungstrichter fließt auch ein Strom durch den Erder rückwärts ins Haus und über die Netzleitung weiter ins Versorgungsnetz.
Dieser rückwärts ins Versorgungsnetz fließende Strom hat zur Folge das eben die Spannung am PE oder PEN angehoben wird. Die Spannung am PE kann da durchaus auch mehrere kV betragen und dann hast du statt 230V zwischen PE und einem L oder zwischen N und L nicht 230 V anliegen sondern durchaus auch mehr als 2000V. So und nun kommt der Überspannungsschutz zum Tragen. Das ist keine Einbahnstraße. Die Spannung an den L wird ebenfalls nach oben gezogen, so das sich die Spannungsdifferenz verringert.
Blitze sind nur kurze Spannungs und Stromimpulse. Nach dem Ladungsausgleich fließt dann auch kein Strom weiter und die Spannung sinkt wieder auf das Bezugspotential von 0V ab. Ich erinnere noch mal daran die Erde ist und bleibt bei jedem Überspannungsschutz das Bezugspotential!

Aha, das war schon mal extrem hilfreich!

Allerdings fehlt mir da wohl noch etwas Wissen, welches du besitzt. Ich stell mir nämlich den Überspannungsschutz als Einbahnstraße vor und die soll immer dann "befahrbar" sein (wenn wir bei der Metapher bleiben), wenn ein Gewisses Potential anliegt, dann schaltet das Gerät und leitet den kompletten Strom ----> zum Boden hin ab.


Gehen wir also beim Beispiel davon aus, der Blitz schlägt in meinen Mobilfunkmast ein und hebt das Erdpotential auf 20 kV an. Selbst wenn der Masterder und der Erder meiner Basisstation wie bei dir im Plan eingezeichnet getrennt sind, sie führen ja beide in den Boden, wenn dieser Trichter der vom Blitz ausgebildet wird im Boden beide Erder erfasst, wäre auch bei meiner Basisstation das Erdpotential nun auf diesen 20 kV. So wie ich mir das vorstelle bzw. deinem Bild entsprechend sind ja vom Erder aus meine Varistoren, Dioden usw. angeschlossen die ja immer in eine Richtung leiten. Ich hätte jetzt erwartet der Strom wird unter der Erde gehalten und breitet sich da aus und sorgt dafür,dass das Potential wieder auf 0V fällt mit der Zeit.

Jetzt würde aber kein Strom mehr reinfließen, da ja das Potential auf den PEN-Leitern höher wäre als auf L, würde für die eine Sekunde sozusagen meine Baseband-Unit stromlos sein?



Viele Grüße