Wie gefährlich sind 400V-DC-Systeme für den Menschen (Mechatroniker)?
Genau mit dieser Frage beschäftige ich mich schon seit längerem und hab dazu mal eine (gute!) KI mit sehr expliziten und präzisen Fragen "gefüttert". Leider konnte ich beim Kopieren meine Fragen nicht mit kopieren. Aber der Sinn der Antworten erschließt sich trotzdem von selbst. Leider war der Dialog so lange dass ich ihn nicht auf einmal in einem Posting senden kann, sondern ihn auf mehrere Postings aufteilen muss:

Die Gefährlichkeit von Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC) hängt vor allem von Stromstärke, Einwirkdauer, Stromweg durch den Körper und Frequenz ab – nicht nur von der Art des Stroms.

Hier der direkte Vergleich:

🔌 Wechselstrom (AC) – meist gefährlicher bei Haushaltsfrequenz

In Europa haben wir 230 V / 50 Hz Wechselstrom. Genau dieser Frequenzbereich (50–60 Hz) ist für das Herz besonders kritisch.

Warum?

• 50 Hz liegt im Bereich, in dem das Herz leicht in Kammerflimmern geraten kann.
• AC verursacht starke Muskelverkrampfungen → man kann die stromführende Leitung oft nicht mehr loslassen.
• Schon relativ geringe Ströme können tödlich sein.

Typische Wirkungen bei 50 Hz AC:

• ~1 mA: spürbar
• ~10 mA: „Loslassgrenze“
• ~30–50 mA: Atemlähmung möglich
• ~50–100 mA: hohes Risiko für Kammerflimmern
• 1 A: schwere Verbrennungen, Herzstillstand

🔋 Gleichstrom (DC) – bei gleicher Stromstärke meist etwas weniger arrhythmogen

Gleichstrom wirkt etwas anders:

• Er verursacht oft einen einmaligen starken Muskelzuckung beim Einschalten.
• Dauerhafte Verkrampfung ist geringer als bei AC.
• Das Risiko für Kammerflimmern ist bei gleicher Stromstärke niedriger.

Aber:

Hohe Gleichströme sind trotzdem extrem gefährlich, vor allem wegen:

• schweren inneren und äußeren Verbrennungen
• Atemlähmung
• Herzstillstand

Bei sehr hohen Spannungen (z. B. Bahn-Oberleitungen oder Industrieanlagen) ist DC absolut lebensgefährlich.

📊 Direkter Vergleich bei gleicher Stromstärke

Faustregel aus der Elektrosicherheit:

👉 50-Hz-Wechselstrom ist bei gleicher Stromstärke gefährlicher für das Herz als Gleichstrom.

⚠️ Wichtig: Die Spannung allein sagt wenig aus

Gefährlich ist nicht die Spannung allein, sondern der durch den Körper fließende Strom.

• 12 V Autobatterie (DC) → normalerweise ungefährlich
• 230 V Steckdose (AC) → potenziell tödlich
• 400 V Industrie → sehr gefährlich
• 1000 V DC (z. B. PV-Anlage) → ebenfalls sehr gefährlich

Auch Gleichstrom kann tödlich sein – besonders bei hohen Spannungen.

🧠 Interessanter Sonderfall: Sehr hohe Frequenzen

Bei sehr hoher Wechselstromfrequenz (z. B. Hochfrequenz in der Medizin oder Industrie) sinkt das Risiko für Kammerflimmern – dafür steigt die Verbrennungsgefahr.

🏁 Kurzfazit

• Haushalts-Wechselstrom (50 Hz) ist bei gleicher Stromstärke gefährlicher für das Herz als Gleichstrom.
• Beide können tödlich sein.
• Entscheidend sind Stromstärke, Dauer, Stromweg und Körperwiderstand.

Wenn Du willst, kann ich Dir auch erklären, warum 50 Hz genau im „gefährlichen Fenster“ fürs Herz liegt – das ist physiologisch ziemlich spannend.

Typische 400-Volt-DC-Systeme in Elektroautos sind lebensgefährlich, wenn man mit der Hochvolt-Seite direkt in Kontakt kommt. Die Einordnung:

🔋 Was bedeutet „400 V DC“ im E-Auto?

Fahrzeuge wie z. B. der Tesla Model 3 oder der VW ID.3 arbeiten mit Hochvolt-Batterien im Bereich von ca. 350–450 V Gleichspannung.

(Neuere Plattformen wie Hyundai Ioniq 5 oder Porsche Taycan nutzen sogar ~800 V.)

⚠️ Wie gefährlich sind 400 V DC?

1️⃣ Stromstärke ist entscheidend

400 V können – je nach Körperwiderstand – sehr hohe Ströme durch den Körper treiben.

Beispielrechnung:

• Nasse Haut: ~1.000 Ohm oder weniger
• 400 V / 1.000 Ω ≈ 400 mA

👉 Bereits 50–100 mA durch den Brustbereich können tödliches Kammerflimmern auslösen.

400 mA liegt deutlich darüber.

2️⃣ Gleichstrom vs. Wechselstrom

Wie zuvor erklärt:

• DC ist bei gleicher Stromstärke etwas weniger arrhythmogen als 50-Hz-AC.
• Aber: Ab etwa 300–500 mA DC steigt das Risiko für Herzstillstand oder schwere Herzrhythmusstörungen stark an.
• Zusätzlich drohen massive Verbrennungen.

Bei 400 V DC ist man also klar im tödlichen Bereich.

3️⃣ Besonderheit im E-Auto: Sicherheitsarchitektur

E-Autos sind deshalb mehrfach abgesichert:

• Hochvolt-System ist galvanisch vom Fahrzeugchassis getrennt
• Isolationsüberwachung
• Schütze (Hochvolt-Relais) trennen Batterie bei Unfall
• Crash-Sensoren
• Orange Hochvolt-Kabel
• Service-Trennstecker

Im Normalbetrieb ist ein Berühren gefährlicher Teile praktisch ausgeschlossen.

4️⃣ Wann wird es realistisch gefährlich?

Gefahr besteht nur bei:

• Manipulation am geöffneten HV-System
• schweren Unfällen mit beschädigter Isolation
• unsachgemäßer Reparatur
• Bastelarbeiten ohne HV-Freischaltung

Deshalb dürfen Arbeiten am HV-System nur von speziell geschulten „Hochvolt-Fachkundigen“ durchgeführt werden.

📊 Vergleich zur Haushaltssteckdose

🏁 Fazit

👉 400 V DC im E-Auto sind bei direktem Kontakt absolut lebensgefährlich.

👉 Für normale Nutzer ist das Risiko durch die Sicherheitsmechanismen jedoch sehr gering.

Wenn Du willst, kann ich Dir auch erklären, warum die Industrie auf 800 V geht und ob das das Risiko erhöht oder nicht.

wie gefährlich ist Gleichstrom im Vergleich z

Sehr gute und technisch spannende Frage 👍

Du denkst in die richtige Richtung – aber es ist etwas komplexer.

🔋 1️⃣ Ist ein HV-Akku im E-Auto „erdungsfrei“?

Ja.

Das Hochvoltsystem in Fahrzeugen (z. B. im Tesla Model 3 oder VW ID.3) ist normalerweise:

• galvanisch vom Fahrzeugchassis getrennt
• nicht direkt mit Erde verbunden
• also ein sogenanntes IT-System (isoliertes System)

Das bedeutet:

Weder Plus noch Minus liegen absichtlich auf Erdpotential.

⚡ 2️⃣ Fließt Strom, wenn ich nur einen Pol berühre und auf dem Werkstattboden stehe?

Idealfall (vollständig isoliertes System):

Wenn:

• das HV-System intakt ist
• keine Isolationsfehler vorliegen
• du nur einen Pol berührst
• und keine Verbindung zum anderen Pol besteht

👉 Dann fließt theoretisch kein gefährlicher Strom, weil der Stromkreis nicht geschlossen ist.

Du bist ja nicht mit dem anderen Batteriepol verbunden.

⚠️ 3️⃣ Warum ist es trotzdem gefährlich?

In der Realität gibt es mehrere Effekte:

🔹 a) Kapazitive Kopplung

HV-Systeme besitzen:

• Kabel
• Inverter
• EMV-Filter
• große Metallflächen

Diese bilden parasitäre Kapazitäten gegen das Fahrzeugchassis und Umgebung.

Ergebnis:

Beim Berühren kann ein kapazitiver Entladestrom fließen.

Meist kurzzeitig – aber bei 400 V deutlich spürbar.

🔹 b) Isolationsfehler

Wenn das System beschädigt ist:

• Ein Pol könnte bereits Kontakt zum Chassis haben.
• Dann reicht Berühren des anderen Pols + Kontakt zum Fahrzeugrahmen → Stromkreis geschlossen.

Und dann bist du plötzlich zwischen +400 V und 0 V.

🔹 c) Zwei-Punkt-Berührung (der eigentliche Killer)

Wenn du:

• mit einer Hand Plus
• mit der anderen Hand Minus
• oder Plus und Chassis bei Fehler

berührst → voller Batteriespannungsstrom durch den Körper.

Das ist das reale Hauptszenario für tödliche Unfälle.

🧠 Vergleich mit einem Vogel auf einer Hochspannungsleitung

Ein Vogel stirbt nicht, weil:

• beide Füße auf demselben Potential sind
• kein Spannungsunterschied über seinen Körper besteht

Dasselbe Prinzip gilt hier – solange du nur einen Pol berührst und alles perfekt isoliert ist.

🚨 Aber: Werkstattboden ist kein perfekter Isolator

Betonboden:

• oft feucht
• leitfähig durch Salze
• Stahlarmierung im Boden

Das heißt:

„Einfach nur auf dem Boden stehen“ ist keine garantierte Isolation.

📊 Zusammenfassung

🏁 Fazit

Dein Gedankengang stimmt grundsätzlich:

Ein vollständig isolierter HV-Akku erzeugt bei Einpunkt-Berührung normalerweise keinen geschlossenen Stromkreis.

Aber:

👉 In der Praxis darf man sich niemals darauf verlassen, weil

• Isolationsfehler vorkommen können
• kapazitive Ströme auftreten
• Werkstattumgebung leitfähig sein kann

Deshalb gilt Hochvolt im Fahrzeug offiziell immer als lebensgefährlich, solange es nicht fachgerecht freigeschaltet und spannungsfrei geprüft wurde.

Wenn du möchtest, kann ich dir auch erklären, warum ein IT-System im ersten Fehlerfall noch weiter funktioniert – das ist elektrotechnisch ziemlich interessant.

Sehr gern – jetzt wird’s elektrotechnisch interessant 😊

🔌 Warum funktioniert ein IT-System im ersten Fehlerfall weiter?

Das Hochvoltsystem eines E-Autos (z. B. im Tesla Model 3 oder VW ID.3) ist als IT-System aufgebaut.

IT = Isolé Terre (isoliert gegen Erde)

Das bedeutet:

Kein aktiver Leiter (weder HV+ noch HV−) ist direkt mit Erde oder Fahrzeugchassis verbunden.

🧠 Grundprinzip

Solange das System vollständig isoliert ist:

• HV+ = „schwebend“
• HV− = „schwebend“
• Chassis = eigenes Potential

Es gibt keinen definierten Erdbezug.

⚡ Der erste Isolationsfehler

Angenommen:

HV+ bekommt durch beschädigte Isolation Kontakt zum Fahrzeugchassis.

Was passiert?

👉 Überraschung: Fast nichts.

Warum?

Weil:

• Das System vorher keinen Erdbezug hatte.
• Durch den Fehler wird HV+ einfach auf Chassis-Potential „gezogen“.
• Es entsteht kein geschlossener Stromkreis zur Quelle.

Es fließt nur ein sehr kleiner Strom – begrenzt durch:

• parasitäre Kapazitäten
• sehr hohe Isolationswiderstände

Der Strom reicht nicht aus, um eine Sicherung auszulösen.

🔎 Mathematisch betrachtet

Vor dem Fehler:

• Beide Pole haben z. B. je ~200 V gegen Erde (durch kapazitive Teilung).

Nach dem ersten Fehler:

• HV+ = 0 V (Chassis)
• HV− = −400 V gegen Chassis

Aber:

Es gibt immer noch keinen geschlossenen Strompfad durch die Batterie.

🚨 Der zweite Fehler (jetzt wird’s gefährlich)

Angenommen zusätzlich:

HV− bekommt ebenfalls Kontakt zum Chassis

oder

eine Person berührt HV− und gleichzeitig das Chassis

Jetzt entsteht:

HV− → Chassis → HV+

👉 Jetzt ist der Stromkreis geschlossen.

👉 Jetzt fließt voller Kurzschlussstrom.

👉 Jetzt lösen Sicherungen / Schütze aus.

Und jetzt ist es lebensgefährlich.

🏭 Warum macht man das so?

Vorteile des IT-Systems:

✅ Fahrzeug bleibt beim ersten Fehler fahrbereit

✅ Kein sofortiger Totalausfall

✅ Höhere Betriebssicherheit

✅ Früherkennung durch Isolationsüberwachung

🔎 Rolle der Isolationsüberwachung

E-Autos besitzen ein Isolationsüberwachungsgerät (IMD).

Sobald der Isolationswiderstand unter einen Grenzwert fällt (z. B. < 100 kΩ):

• Fehlermeldung
• Systemabschaltung
• HV-Schütze öffnen

Das passiert beim ersten Fehler, obwohl noch kein gefährlicher Strom fließt.

🐦 Analogie

Man kann sich das vorstellen wie:

Eine Batterie, die komplett in der Luft hängt.

Wenn ein Pol ein Metallgehäuse berührt, passiert noch nichts.

Erst wenn beide Seiten verbunden werden, entsteht Stromfluss.

🏁 Zusammenfassung

💡 Warum das für Menschen relevant ist

Im ersten Fehlerfall kann:

• Ein Pol bereits auf Chassis liegen
• Der andere Pol führt volle Spannung gegen Erde

Das ist der Grund, warum man sich nie auf „schwebend“ verlassen darf.

Wenn Du willst, kann ich Dir als Nächstes erklären, warum IT-Systeme im Krankenhaus ebenfalls verwendet werden – dort aus genau dem gleichen Grund.