http://www.linksammlung.info/

http://www.schaltungen.at/

                                                                                             Wels, am 2013-08-26

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DIN A3 oder DIN A4 quer ausdrucken
DIN A4  ausdrucken   (Heftrand 15mm / 5mm)     siehe     http://sites.schaltungen.at/drucker/sites-prenninger
~015_b_PrennIng-a_elektronik-basteln-sicherheit.geraete (xx Seiten)_1a.pdf

http://www.elektor.de/service/selbstbau-sicherheit.83065.lynkx,

~300_b_Elektor-x_Selbstbau und Sicherheit_1a.pdf

https://www.elektormagazine.de/pages/Selbstbau-Sicherheit

 ACHTUNG:  230Vac sind lebensgefährlich ! ! !

Wenn die Versorgungsspannung unter 25V Wechselspannung

                                                  oder unter 60V Gleichspannung liegt,

kann sogar auf jeden Schutz gegen direkte Berührung verzichtet werden.

Theoretisch angenommener Körperwiderstand  bei 230Vac z.B. 1.000 Ohm (Hand zu Hand)

                                                                                                             z.B.    600 Ohm (Hände zu Füße)

I = U/R  = 100 Vac / 1k Ohm = 100mA   lebensgefährlich

I = U/R  = 30 Vdc / 1k Ohm = 30mA   ungefährlich

https://www.voltimum.de/sites/www.voltimum.de/files/pdflibrary/221642_seite_161-164_kor.pdf

Impedanzwerte des Körpers

Die Impedanz trockener Haut liegt bei 1000 Ω und bei feuchter Haut um 100 Ω.

Über 100 Volt kommt es zum Durchschlag und der Hautwiderstand geht gegen 0 Ω.

Der innere Körperwiderstand beträgt im Normalfall 700 ... 1000 Ω, bei Extrembedingungen um 300 Ω.

Der durchschnittliche Körperwiderstand, die Impedanz beträgt um 1000 Ω.

Neben der Stromstärke, die als Körperstrom durch Körper und Herz geht, sind auch die Stromeinwirkzeiten für die Schäden verantwortlich. Die folgende Liste zeigt Auswirkungen für 50 Hz Wechselstrom verschiedener Stromstärken. Darüber hinausgehende Stromwerte bewirken zusätzlich thermische Gewebeschäden.

      bis 0,5 mA nicht spürbar oder leichtes Kribbeln.

  0,5 ... 5 mA    deutliches Kribbeln bis Muskelverkrampfungen, Ursache meist selbst überwindbar.

  5 ... 15 mA    schmerzhafte Verkrampfungen, die Loslassschwelle ist überschritten.

15 ... 25 mA    Behinderung der Atmung und des Kreislaufs verspürbar.

25 ... 50 mA    Atmungsbeschwerden, Herzrhythmusstörungen, Blutdruckanstieg.

       >50 mA     Kammerflimmern, Herzstillstand bei einer Einwirkdauer über eine Herzperiode (≤1 s)

https://www.elektroniktutor.de/elektrophysik/schutz.html

https://www.bgn-branchenwissen.de/daten/asi/a3_10_0/2.htm

https://de.wikipedia.org/wiki/Körperwiderstand

ESM Sicherheit DIN IEC 0100

DIN VDE 0100: Die Normenreihe für elektrische Sicherheit bei Installationen im Elektrohandwerk

Prüfung selbstgebauter elektronischer Geräte
Erstprüfung nach DIN VDE 0100  vor Inbetriebnahme
Prüfung elektrischer Anlagen nach DIN VDE 0100-600

              Selbstbau und Sicherheit

Die Vorschriften
Alle elektronischen Geräte müssen so konstruiert sein, daß sie die Bedingungen der Deutschen Industrie Norm DIN IEC 0100  erfüllen.

Die Vorschriften sollen der Gefahr eines elektrischen Schlages bei bestimmungsgemäßen Gebrauch und im Fehlerfall vorbeugen.

Dazu muß die Berührung von Teilen, die spannungsführend sind oder bei einem Fehler spannungsführend werden können, durch den Einsatz von Kapselung oder Abdeckungen oder durch das Anbringen dieser Teile an unzugänglichenn Stellen ausgeschlossen werden.

Eine Alternative stellt die Beschränkung von Spannungen und Strömen an Teilen, die absichtlich oder zufällig berührt werden können, durch eine Spannungs- und/oder Strombegrenzung oder Erdung dar.

Die Höhe des Stroms, der für den menschlichen Körper gefährlich werden kann, schwankt individuell je nach Art des Anschlusses an den Körper, der Frequenz und der Zeitspanne des Stromflusses.

Geräte mit Netzspannungsanschluß werden in drei Schutzklassen eingeteilt.

SK1 - Geräteschutzklasse I: Höchste Sicherheitsstufe (Die Schutzerdung) 
Geräte der Schutzklasse I sind dadurch gekennzeichnet, daß ihre berührbaren leitfähigen Teile, die im Falle des Versagens der Basisisolierung berührgefährlich werden können, mit dem Schutzleiter des Netzes verbunden sind.

Ein zusätzlicher Schutz ist dadurch gegeben, daß alle berührbaren leitfähigen Teile durch ein (unter Umständen flexibles) Kabel an den (grün/gelben) Schutzleiter der festverlegten Installation angeschlossen sind.

So kann kein Teil beim Ausfall der Basisisolierung spannungsführend werden.

Besitzt das Gerät eine abnehmbare Anschlußleitung, muß auch der Gerätestecker einen voreilenden Schutzkontakt besitzen.

Der grün/gelbe Schutzleiter darf niemals für eine andere Aufgabe als der des Schutzleiters eingesetzt werden und keinen kleineren Querschnitt als die Versorgungsleiter haben.

Zusätzlich zu dieser Maßnahme können Geräte der Schutzklasse I Teile mit doppelter oder verstärkter Isolierung enthalten.

Auch Teile, die mit Schutzkleinspannung oder durch Schutzimpedanz geschützt sind (wenn leitfähige Teile berührt werden müssen), sind möglich.

Geräteschutzklasse II: Schutzisolierte Geräte
Die Geräteschutzklasse II vereint Geräte, die schutzisoliert sind.

Das wird durch ein Doppelquadrat gekennzeichnet.

Diese Sicherheit kann durch verstärkte oder doppelte Isolierung erreicht werden.
Im Haushalt verwendete Geräte wie
Elektrowerkzeuge (z.B. Bohrmaschinen), Handleuchten, Geräte für Haar- und Hautbehandlungen, Ortsveränderliche Sicherheitstransformatoren

SK2 - Geräteschutzklasse II: Schutzisolierte Geräte  (Die Schutzisolierung) 
Auch bei Geräten der Schutzklasse II, bei denen die Möglichkeit eines Schutzleiteranschlusses fehlt, hängt der Schutz nicht nur von der Basisisolierung ab, sondern auch von zusätzlichen Maßnahmen.

Eine mögliche Maßnahme kann die Verwendung eines im wesentlichen zusammenhängenden Gehäuses aus nichtleitendem Material sein, das alle leitfähigen Teile umfaßt.

Berührbare Schilder, Schrauben oder Nieten müssen in gleicher Qualität gegen spannungsführende Teile isoliert sein.

Wird das Gerät dagegen in einem im wesentlichen zusammenhängenden leitfähigen Gehäuse untergebracht, muß beim Netzteil durchweg eine doppelte Isolierung angewendet werden.

Eine Ausnahme stellt die verstärkte Isolierung dar, die dann angewandt wird, wenn eine doppelte Isolierung unmöglich ist.

Natürlich können auch Kombinationen zwischen isolierenden und leitenden Gehäusen eingesetzt werden, die diese Bedingung erfüllen.

Es ist unzulässig, die Zusatzisolation durch nichtleitende Schrauben, Muttern oder Montageteile erreichen zu wollen.

Bei einer möglichen Reparatur könnte es durch Vertauschung zur Aufhebung der Zusatzisolation kommen.

Geräteschutzklasse III: Höchste Sicherheit durch niedrige Spannung
Bei der Geräteschutzklasse III ist die Spannung der Geräte begrenzt.

Gekennzeichnet wird das mit einer Raute.

Da die Spannung begrenzt ist, droht im Fehlerfall bei einer Berührung keine Gefahr durch einen elektrischen Schlag.

Alle Geräte in dieser Schutzklasse verfügen somit über die höchste Sicherheit im Vergleich zu anderen elektronischen Geräten.

Im Haushalt verwendete Geräte wie

Medizinische Geräte, Spielzeuge, Geräte die in Badewanne und Dusche (Elektr. Zahnbürste, Rasierer) verwendet werden.

Die mit Batterien oder Akkus betrieben werden.

SK3 - Geräteschutzklasse III: Höchste Sicherheit durch niedrige Spannung <25Vac  <60Vdc (Die Kleinspannung) 

Bei besonders hoher Gefährdung,

z. B. bei Geräten zur Körperbehandlung, ist die maximale Spannung auf max. 12Vac bzw. 30Vdc begrenzt.

Geräte mit der Schutzklasse III werden ausschließlich aus besonders zuverlässigen Stromquellen mit Schutzkleinspannung gespeist.

Ortsveränderliche Transformatoren müssen schutzisoliert und gemäß DIN VDE 0551 ausgeführt sein.

Aktive Teile, die betriebsmäßig Spannung führen, dürfen nicht mit dem Schutzleiter, der Erde oder mit aktiven Leitern anderer Stromkreise verbunden sein.

Stecker an Geräten der Schutzklasse III dürfen keinen Schutzleiteranschluß besitzen und auch nicht in Steckdosen für höhere Spannung passen.

Wenn die Versorgungsspannung unter 25V Wechselspannung oder unter 60V Gleichspannung liegt, kann sogar auf jeden Schutz gegen direkte Berührung verzichtet werden.

Geräte mit Schutzklasse III, die mit Spannungen bis 50VAC oder 120VDC betrieben werden (dies sind die Maximalspannungen für Geräte der Schutzklasse III), müssen mit einem Schutz gegen direktes Berühren versehen sein.

Die Netzteile aller drei Schutzklassen müssen zusätzlich zur Basisisolierung mit einer weiteren, den Anforderungen der jeweiligen Schutzklasse entsprechenden Schutzmaßnahme versehen sein.

Eine Erdung sollte bei Schutzklasse-III-Geräten übrigens immer vermieden werden.

SK0 - Geräteschutzklasse 0: Keine Sicherheit - nicht mehr zulässig

Bei der Schutzklasse 0 besteht neben der Basisisolierung kein besonderer Schutz gegen einen elektrischen Schlag.

Der Anschluss an das Schutzleitersystem ist nicht gegeben.

Der Schutz ist ausschließlich durch die Umgebung des Betriebsmittels sicherzustellen.

Die Schutzklasse 0 besitzt kein eigenes Symbol, da eine Kennzeichnung nicht vorgesehen ist.

 In Deutschland ist sie normativ nicht mehr zulässig und wird daher nicht mehr verwendet

                   Praktische Hinweise

 - Netzdurchführung
In der Praxis betreffen diese Sicherheitsvorschriften vor allem den Umgang mit der 230V Netzspannung.

Oberstes Gebot sollte es sein, die netzspannungsführenden Teile so kompakt und stabil wie möglich zu halten.

Dies kann durch komplette Netzspannungsgerätestecker, wie sie im Foto zu sehen sind, erreicht werden.

Diese Stecker sind mit und ohne Schutzleiteranschluß und teilweise mit integrierter Primärsicherung und Netzschalter im Handel.

Verzichtet man auf diese Netzspannungsgerätestecker, muß das Netzkabel mit einer wirksamen Zugentlastung ausgestattet sein.

Bei Klasse-I-Geräten wird der gelb/grüne Schutzleiter direkt neben der Durchführung leitend mit dem Gehäuse und - wenn möglich - mit dem Trafokern verbunden.

 - Schalter
Bei der Auswahl des Netzschalters ist zunächst auf die nötige Spannungsfestigkeit von 250V Wechselspannung zu achten.

Diese Information findet man üblicherweise auf der Rückseite des Schalters, ebenso wie die Angabe über den maximalen Strom.

Der geklammerte Wert bezeichnet den maximalen Strom bei induktiver oder kapazitiver Last.

Schließt man beispielsweise einen Motor als Last an, ist der niedrigere Wert gültig.

Die auf den Schaltern angegebene Spannung ist die Schaltspannung und betrifft nicht den Berührschutz.

Im Bereich des Netzteils sollten nur Bauteile (Netzschalter, Sicherungsschalter etc.) mit VDE-Zeichen verwendet werden, da nur dieses Zeichen die Einhaltung der Kriech- und Luftstrecken nach außen garantiert.

Alle Netzschalter müssen zweipolig sein, wenn nicht mindestens eine der drei folgenden Bedingungen gegeben ist:
1) Ein einpoliger Netzschalter schaltet einen Netztransformator mit galvanisch getrennter Primär- und Sekundärwicklung.
2) Ein Funktionsschalter mit ausreichender Spannungsfestigkeit kann verwendet werden, wenn der Netztrafo getrennte Wicklungen besitzt, zusätzlich die Leistung des Gerätes weniger als 10W beträgt und deutlich sichtbar angezeigt wird, daß die Netzspannung angeschlossen ist.
3) Kein Netzschalter ist notwendig, wenn die Leistungsaufnahme bei normalem Gebrauch nicht über 10W liegt, wie dies beispielsweise bei Uhren, Antennenverstärkern oder anderen Geräten für den kontinuierlichen Gebrauch der Fall ist.

Schmelzsicherungen und Bauteile von Netzentstörfiltern müssen nicht, können und sollten aber, wenn möglich, mit ausgeschaltet werden.

 - Verdrahtung
Die Verdrahtung der netzspannungsführenden Teile erfordert erhöhte Aufmerksamkeit.

Das Netzkabel muß einen Querschnitt von mindestens 2x 0,75 mm2 und eine Isolationsschicht von 0,4mm Stärke aufweisen.

Der Schutzleiter darf nicht dünner als die Außenleiter sein.

Wenn möglich, sind doppelt isolierte Netzkabel (beispielsweise NYLHY) einfach isolierten (wie NYFAZ) vorzuziehen.

Die Adern können - wenn an der Kabeldurchführung entsprechend isolierte Lötstützpunkte vorhanden sind - verlötet, mit AMP-Steckschuhen am Netzstecker angebracht oder an (Platinen-) Lüsterklemmen festgeschraubt werden.

Keinesfalls sollte man das Netzkabel direkt auf die Platine löten oder einer mechanischen Spannung aussetzen.

Litzenenden, die in einer Lüster- oder Platinenklemme verschraubt werden, müssen einen Spleißschutz (Aderendhülsen) haben.

Verzinnen und Verdrehen ist als Spleißschutz ungeeignet und unzulässig.

Bei Klasse-I-Geräten ist darauf zu achten, daß der Schutzleiter mit allen berührbaren leitfähigen Teilen, also auch Potiachsen und Kühlkörpern verbunden ist.

Weiterhin ist für eine ausreichende Entlüftung elektronischer Baugruppen zu sorgen.

Lassen Sie, wenn im Schaltplan vorhanden, niemals eine Schmelzsicherung weg.

Bei Eigenkonstruktionen liegt der Maximalstrom der trägen Primärsicherung etwa 25 % über dem Nominalstrom.

Muß sekundär abgesichert werden, ist der Maximalstrom der schnellen (bei induktiver oder kapazitiver Belastung auch mittelträgen oder trägen) Sicherung gleich dem Nominalstrom des Gerätes.

 - Transformatoren
Netztransformatoren, die für den Einbau in elektronische Geräte vorgesehen sind, besitzen in den meisten Fällen keine Schutzklasse, sondern sind nur vorbereitet für Schutzklasse I.

Transformatoren, die die Kennzeichnung vorbereitet für Schutzklasse II tragen, können bei entsprechenden Maßnahmen auch für Klasse-I-Geräte verwendet werden.

Diese Maßnahmen betreffen bei Trafos mit den Symbolen

Trafos, die keine oder folgende Kennzeichnung

Bei Spartrafos mit der Kennzeichnung

Diese Trafos sollten nur in Ausnahmefällen und niemals zur dauerhaften Versorgung elektrischer Geräte verwendet werden.

Transformatoren mit dem Zeichen

Ein bedingt kurzschlußfester Trafo mit einem aufgedruckten

 -  Messen und Testen
Bei Eingriffen in das Gerät zu Meß-, Test- oder Reparaturzwecken müssen besondere Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.

Das Gerät speist man dann möglichst über einen Sicherheits-Trenntransformator gemäß VDE DIN 0550.

An einen Trenntrafo darf nur ein Verbraucher (max. 16 Amp. ) angeschlossen werden.

Außerdem sollte jeder Arbeitsplatz mit einem Personenschutzschalter ausgestattet sein.

Ein Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schalter) mit einem Auslösestrom von 30mA im Sicherungskasten verspricht ebenfalls ausreichende Sicherheit

Beispiel für ein Schutzklasse II Gerät

  1 Netzkabel mit angegossenem 2-poligen Eurostecker
  2 Zugentlastung
  3 Sicherungshalter
  4 2-poliger Netzschalter (für Klasse II geeignet)
  5 Befestigung am Netzschalter durch AMP-Kabelschuhen und Zugentlastung
  6 Netzkabel mit doppelter Isolierung
  7 Abstand zwischen Primäranschlüssen zum Trafokern oder anderen Bauteilen mindestens 6 mm (bei Sekundärspannungen <250 V)
  8 Kabel mit mindestens 2x 0,75 mm2 Kupferquerschnitt und 0,4 mm Isolation bei Stromaufnahme <6 A.
  9 Platine wird sicher am und in ausreichendem Abstand (>6 mm) vom Gehäuseboden befestigt.
10 Berührbare Teile (Potiachsen, Buchsen) dürfen leitend mit dem Gehäuse verbunden werden.
11 Bei Kunststoffgehäuse ist keine doppelte Isolation des Primär- vom Sekundärkreis notwendig.
12 Bei Metallgehäusen ist eine doppelte Isolation des Primär- vom Sekundärkreis notwendig.

A) Leiterbahnbreite auf Platinen

Die relative Temperaturerhöhung einer Kupfer-Leiterbahn mit einer Stärke von 35μm in Abhängigkeit von dem durch die Leiterbahn fließenden Strom.
Die Temperaturerhöhung gilt für eine ideale Situation, in der die Wärmeabfuhr der Platine nicht eingeschränkt ist.
Bei der in ein Gehäuse mit geringerer Belüftung eingebauten Platine kann die Temperatur wesentlich höher werden.
Es ist daher sinnvoll, die (erhebliche) Temperaturbelastbarkeit des Platinenmaterials bei der Dimensionierung nicht voll auszuschöpfen
und die Leiterbahnen so zu dimensionieren, dass die maximale Temperaturerhöhung nicht mehr als 30 bis 40 Grad beträgt.
30 °C + 40 °C = max. 70 °C

elektor 990031-11

B= Isolationsabstände von Leiterbahnen
Der Abstand zwischen zwei Leiterbahnen ist für die Spannungsbelastbarkeit einer Platine sehr wichtig.

Die nächste Grafik zeigt den für eine bestimmte Potentialdifferenz minimal erforderlichen Leiterbahnabstand.
Wenn dieser Abstand mindestens eingehalten wird, gibt es bei normalen Bedingungen keinen Spannungsüberschlag.

Auch hier ist ein ordentlicher Sicherheitszuschlag erforderlich, um Einflüsse von Unregelmäßigkeiten der Leiterbahnkanten und von Staubteilchen auf der Platine zu berücksichtigen.
In der Grafik sind zwei verschiedene Anwendungsbereiche der Platine angegeben:

Einmal für Platinen, die in Räumen verwendet werden (gestrichelt)

und zum anderen für Platinen, die in Gehäusen außerhalb von Gebäuden untergebracht sind.

In beiden Fällen wird davon ausgegangen, dass die Höhe 1000 m über dem Meeresspiegel nicht übersteigt.

Bei größeren Höhen sind wegen des niedrigeren Luftdrucks nämlich auch größere Leiterbahnabstände erforderlich.

elektor 990031-12

Neben diesen technischen Minimalforderungen sind auch noch Sicherheitsvorschriften einzuhalten, wenn eine Platine mit der Netzspannung verbunden ist.

Daraus ergibt sich ein minimaler Leiterbahnabstand von 3mm zwischen Leiterbahnen,

die Netzspannung führen, was deutlich mehr ist als der Abstand, der für diese Spannung aus dem Diagramm zu entnehmen ist.

Bei einem Gerät mit doppelter Isolation
(schutzisoliert, ohne Verbindung mit einem Schutzleiter) ist außerdem ein Mindestabstand von 6 mm zwischen einer netzspannungsführenden Leiterbahn und dem Gehäuse vorgeschrieben.

Diese 6 mm gelten auch für den Abstand zwischen dem Netzspannungsteil und dem Niederspannungsteil auf der Platine.

elektor 990031-15

Quelle:

elektor Halbleiterhefte