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6.2. Voruntersuchungen
Da in (6.14) und (6.15) die beiden Potentiale Φ(r a ) und Φ(r i ) auf Isopotentialen
liegen und damit qua denitionem jeweils gleich groÿ sind, ergibt sich der Unterschied
zwischen E 90 ◦ und E 45 ◦ nur aus den jeweiligen Divisoren. Hier gilt:
(r a − √ 2 · r i ) < (r a − r i ) (6.16)
⇒ E 45 ◦ > E 90 ◦ (6.17)
Da auch keine weitere Richtung existiert, für die der Abstand zwischen den beiden
eingezeichneten Isopotentialächen noch geringer werden kann, liegt die höchste mittlere
E-Feldstärke E entlang einer Linie im 45 ◦ -Winkel aus einer Gebäudeecke heraus.
Da auÿerdem wegen U = ∫ E ds gilt U S ∼ E, muss auch die höchste Schrittspannung
auf dieser Linie liegen.
Simulationen
Um auf einfache Weise auch bei anderen Erderformen und Gebäudegrundrissen den
Ort der höchsten Schrittspannung zu nden und auch, um wahrscheinliche Kandidaten
für diesen Ort gut miteinander vergleichen zu können, wurden exemplarisch einige
Simulationen unter diesem Aspekt ausgewertet. Alle folgenden Ergebnisse basieren
auf einem Blitzstrom von 100 kA und Bodenleitfähigkeiten entsprechend Kapitel 6.1.
Gebäude mit quadratischem Grundriss Als Beispiel für zu schützende Strukturen
mit quadratischem Grundriss wurde die Gebäudegröÿe 10 m × 10 m gewählt. Ingesamt
werden vier Pfade betrachtet, entlang derer die Schrittspannungen ausgewertet
werden. Diese Pfade sind in Abbildung 6.16 dargestellt.
Ringerder Zunächst wird eine Erderkonguration mit vier Ringerdern sowie einem
Fundamenterder betrachtet, die entsprechenden Graphen sind in Abbildung 6.17 dargestellt.
Es fällt unmittelbar auf, dass die Ergebnisse der drei Pfade rechtwinklig zum Gebäude
nahezu identisch sind. Lediglich die Schrittspannungen entlang des Pfades
Ecke sind geringfügig höher. Im Vergleich dazu weichen die Ergebnisse entlang des
Pfades 45 ◦ stark ab: Zunächst ist hier zu erkennen, dass die lokalen Maxima der
Spannungswerte an anderen Positionen liegen. Der Grund hierfür sind die um den
Faktor √ 2 gröÿeren Abstände der Erder zueinander auf dieser Achse. Zusätzlich sind
hier jedoch auch die Schrittspannungen sowohl innerhalb als auch auÿerhalb der Erdungsanlage
gröÿer. Während die höheren Werte auÿerhalb der Anlage (r ≈ 15 m)
auf das Bestreben des elektrischen Strömungsfeldes, kreis- bzw. kugelförmige Äquipotentiallinien
bzw. -ächen auszubilden (vgl. analytische Betrachtungen), zurückzuführen
sind, liegt der Grund für die höheren Werte innerhalb der Anlage an einer
schlechteren Potentialsteuerung aufgrund der gröÿeren Abstände der Ringerder.
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