Der Potentialausgleich bezeichnet eine gut elektrisch leitende Verbindung zwischen leitfähigen Körpern, beispielsweise Gehäusen elektrischer Betriebsmittel, die verhindert oder zumindest stark reduziert, dass zwischen diesen Körpern unterschiedliche elektrische Potentiale und damit eine elektrische Spannung entstehen. Gleichzeitig trägt der Potentialausgleich dazu bei, den Erdungswiderstand einer Anlage zu minimieren. Die Norm DIN VDE 0100 Teil 200 definiert den Potentialausgleich präzise als elektrische Verbindung, die die Körper elektrischer Betriebsmittel und fremde leitfähige Teile auf gleiches oder annähernd gleiches Potential bringt.
Warum ist Potentialausgleich notwendig?
In jeder elektrischen Anlage können durch Fehlerströme, unterschiedliche Erdungspunkte oder äußere Einflüsse wie Blitzeinschläge Potentialdifferenzen zwischen leitfähigen Bauteilen entstehen. Kommt es beispielsweise zu einem Erdschluss, fließt ein Fehlerstrom über den Erdungswiderstand ab. Gemäß dem Ohmschen Gesetz (U = R × I) resultiert daraus zwangsläufig eine verbleibende Spannung zwischen dem fehlerhaften Bauteil und der Erde – und damit potenziell auch gegenüber anderen berührbaren, leitfähigen Teilen in der Nähe. Diese Restspannung muss durch kurze Verbindungsleitungen mit ausreichend großem Leitungsquerschnitt auf ungefährliche Werte begrenzt werden, um Personen wirksam vor gefährlichen Berührungsspannungen zu schützen. Der Potentialausgleich ist damit eine zentrale Schutzmaßnahme der elektrischen Sicherheit und in nahezu jeder industriellen und gewerblichen Anlage vorgeschrieben.
Potentialausgleich in der Messtechnik
Auch abseits der reinen Personensicherheit spielt der Ausgleich von Potentialdifferenzen in der Messtechnik eine wichtige Rolle – hier allerdings vor allem im Hinblick auf die Signalqualität. Sind mehrere Messgeräte, Sensoren und ein PC über ihre Erdungspunkte miteinander verbunden, können auch geringe Potentialunterschiede zwischen diesen Punkten zu unerwünschten Ausgleichsströmen führen, die über Sensor- oder Kommunikationsleitungen fließen. Solche sogenannten Erdschleifen koppeln sich dem eigentlichen Nutzsignal überlagert in die Messstrecke ein und können empfindliche Messwerte spürbar verfälschen – besonders bei kleinen Signalpegeln, langen Leitungswegen oder in elektromagnetisch belasteten Umgebungen.
Praxisbezug bei Delphin
Die Mess- und Prüfgeräte von Delphin Technology begegnen dieser Problematik durch eine konsequent galvanisch getrennte Auslegung der analogen Signaleingänge. Durch die Potentialtrennung an den Signal-Ein- und -Ausgängen werden die einzelnen Messkreise elektrisch voneinander entkoppelt, sodass Erdschleifen und Potentialverschiebungen erst gar nicht zu Ausgleichsströmen im Messkreis führen können – unabhängig davon, ob zusätzlich ein klassischer Potentialausgleich nach VDE-Vorgabe in der Anlage vorhanden ist. Diese galvanische Trennung, in Kombination mit erdungsfrei angeschlossenen Sensoren, sorgt dafür, dass Delphin Messgeräte auch bei langen Leitungsstrecken, in EMV-belasteten Industrieumgebungen oder bei Messungen an spannungsführenden Bauteilen zuverlässig unverfälschte und sichere Messergebnisse liefern.