Erdung
Englisch: ground
Ein elektrischer Leiter, der mit der Erde verbunden ist, oder ein großflächiger Leiter, dessen elektrisches Potenzial als Null definiert wird (etwa ein Stahlfahrgestell).
Masse: Ihr Nullvolt-Bezugspunkt
In elektrischen Anlagen ist die Masse eine bewusste Verbindung zur Erde oder zu einer großen leitenden Masse, deren Spannung als Null definiert ist. Sie dient als Bezugspunkt, gegen den alle anderen Spannungen im System gemessen werden. Ohne sie wäre Spannung bedeutungslos, denn Spannung ist immer relativ, ein Potentialunterschied zwischen zwei Punkten. Durch Verankerung eines Punktes an der Masse kann die Spannung jedes anderen Punktes als einzelne Zahl angegeben werden, anstatt als Differenz.
In der Stromverteilung fungiert die Erde selbst als dieser Leiter. Ein Kupferstab oder eine Kupferplatte wird in den Boden an einer Umspannstation oder am Hausanschluss eingetrieben und erzeugt eine niederohmige Verbindung zur Erde. Die Elektroinstallationsnorm schreibt typischerweise vor, dass dieser Kontakt einen Widerstand unter 25 Ohm aufweisen muss, manchmal niedriger je nach Bodenbeschaffenheit und Fehlerstrom des Systems. Bei tragbarer oder raumgebundener Ausrüstung erfüllt ein Stahlgehäuse oder ein interner Leiter dieselbe Aufgabe, ohne Bodenkontakt herstellen zu müssen.
Masse erfüllt zwei kritische Funktionen. Erstens bietet sie einen sicheren Weg für den Fehlerstrom, falls die Isolierung beschädigt wird. Berührt ein Stromleiter ein Metallgehäuse, ermöglicht eine Masseverbindung einen niedrigohmigen Pfad, der Schutzgeräten wie Leitungsschutzschaltern ermöglicht, den Fehler schnell zu erkennen und zu unterbrechen. Zweitens minimiert sie die Potentialdifferenz zwischen leitenden Objekten in einer Anlage und verringert damit die Elektroschockgefahr. Ohne ordnungsgemäße Erdung könnte eine Person, die zwei unterschiedliche Spannungen berührt, einen gefährlichen Strom durch ihren Körper erfahren.
Varianten und Anwendungen
Elektrische Systeme nutzen mehrere verwandte Konzepte. Die Netzeinspeisung oder Hausanschluss-Masse verbindet die Transformatorsekunda des Stromversorgers mit der Erde. Anlagenschutz verbindet Metallgehäuse und Rahmen auf gleiches Potential. Signalmasse in Steuerkreisen bietet eine rauscharmere Referenz für Messung und Kommunikation. Freischwebende Systeme (ungeerdet), wie sie in manchen hochzuverlässigen Geräten oder Medizinprodukten vorkommen, vermeiden absichtlich eine direkte Masseverbindung, um Isolation zu bewahren, erfordern aber unterschiedliche Schutzmaßnahmen wie Isolationsüberwachung.
Der Begriff stammt von der physikalischen Erde selbst, die als Bezugspunkt gewählt wurde, weil sie groß, immer vorhanden und relativ stabil in der Spannung ist. In älterer Verwendung wird ein Rückleiter in einem Schaltkreis manchmal noch als Masse bezeichnet, auch wenn keine tatsächliche Erdverbindung besteht; diese Legacyterminologie bleibt in Flugzeugen, Fahrzeugen und anderen Systemen bestehen, wo stattdessen ein Chassis oder eine Struktur diese Aufgabe erfüllt.