Bei dem Vorgang der Erdung oder des Erdens wird eine leitende Verbindung zwischen einem Gegenstand, beispielsweise Badewanne oder Dachantenne, zu einer sehr großen Masse, vorzugsweise dem Erdboden in ein bis zwei Meter Tiefe hergestellt. Der Sinn ist der, dass durch dieses Erden jeglicher Spannungsunterschied abgebaut wird, der zu einem unbeabsichtigten Stromfluss führen könnte.
Da in der Praxis kein idealer Leiter zur Erdung eingesetzt wird, bleibt im Fall eines permanenten Stromflusses gemäß dem Ohmschen Gesetz eine Spannungsdifferenz bestehen. Nur in statischen Anwendungsfällen darf daher davon ausgegangen werden, dass mit der Erdung eines Leiters jeglicher Spannungsunterschied abgebaut ist.
Daher gibt es insbesondere bei der elektrischen Energieübertragung für jeden Einsatzzweck eine eigene Erdung.
- Bahnerde - Die als Rückleitung dienende Fahrschiene.
- Tunnelerde - Die leitende Verbindung der Bewehrung von Stahlbetontunneln.
- Wassererde - Das Erdpotential des Primärnetzes des örtlichen EVU
Anwendungsfälle
Schutzerde im Niederspannungsnetz
Im Niederspannungsnetz, das zur Stromversorgung beim Verbraucher genutzt wird, ist ein Leiter geerdet. Innerhalb der Gebäudeverkabelung von Privathaushalten wird dann sowohl dieser Neutralleiter wie auch ein spezieller Schutzleiter bis zum Gerät geführt. Gehäuse und andere nicht zur Stromführung bestimmte Metallteile werden mit der Schutzerde verbunden, um so im Falle einer defekten Isolierung keine gefährlichen Spannungsdifferenzen zum Erdpotential aufzuweisen.
Früher war es in einigen Regionen üblich, nur den Neutralleiter bis zur Steckdose zu führen, und dort den Leiter mit dem Kontakt für die Schutzerde zu verbinden. Aufgrund der durch Installationsfehler oder Kabeldefekte entstehenden Gefahren ist diese Praxis nicht mehr zulässig.
Bei fehlerfreien Kabel und Geräten darf der Stromkreis nur über Phase- und Neutralleiter führen. Fehlerstromschutzschalter können dank der gezielten Erdung des Stromnetzes so genannte Kriechströme erkennen und den betreffenden Stromkreis spannungsfrei schalten.
Wasserversorgung
Bei der Badewanne kann es ohne Erdung beim Wasser Einlassen zu einer großen Aufladung kommen, besonders dann, wenn sie auf Gummiplatten gestellt ist.
Gewitter
Dachantennen werden mittels Blitzableiter geerdet, um Blitze gefahrlos in die Erde abzuleiten, ohne dass das darunter befindliche Haus Schaden nimmt.
Schutz elektronischer Bauelemente
Zur Erdung von Personen werden Erdungskabel verwendet. Dies ist bei Elektronikern Vorschrift, wenn sie mit Feldeffekttransistoren bestückte Elektronikkarten und -einschübe in größere Geräte einsetzen oder diese in Platinen einlöten. Die leitende Verbindung zwischen der Person und dem größeren Gerät baut Spannungsdifferenzen ab, die der Karte gefährlich werden könnten. Beim Umgang mit Röhren, Thyristoren und bipolaren Transistoren ist keine Erdung der mit diesen Bauelementen umgehenden Personen nötig.
siehe auch: Antistatikband
Funk-Übertragung
Ganz besonders aufwendige Erdungsanlagen findet man bei Sendeanlagen für Langwelle, Mittelwelle und Längstwelle und bei monopolaren Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlagen, denn bei derartigen Anlagen hängt der Wirkungsgrad entscheidend von der Niederohmigkeit der Erdung ab. Bei Sendeanlagen für Langwelle, Mittelwelle und Längstwelle werden um den Antennenstandort in geringer Tiefe (10 bis 50 Zentimeter) mehrere Metallbänder vergraben, die radial von diesen weglaufen. Läßt der Boden kein Vergraben zu, so werden diese ggf. auf kleinen Masten oberirdisch verlegt. In diesem Fall spricht man vom Gegengewicht. Diese Erdbänder sollten mindestens so lang sein, wie der Antennenträger hoch ist. In den meisten Fällen ist ein Wert von ein Viertel der abgestrahlten Wellenlänge ausreichend, es wurden aber schon Erdbänder mit einer Länge von den 1,5fachen der abgestrahlten Wellenlänge verlegt. Man bezeichnet eine derartige Anlage als Erdnetz. Steht der Antennenträger auf einer Plattform im Meer, so kann wegen der guten Leitfähigkeit des Meerwassers auf ein Erdnetz verzichtet werden. Dies gilt auch für im Längst-, Lang- und Mittelwellenbereich betriebene Sender an Bord von Schiffen. Für Längstwellen mit ganz besonders niederen Frequenzen, wie den Sanguine und ZEVS wird ein über Tiefenerder geerdeter Bodendipol verwendet. Bei diesen Anlagen sind die Erder in mehreren Kilometern Tiefe versenkt.
Gleichstrom-Übertragung
Bei manchen monopolaren Anlagen zur Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung wird das gut leitende Meerwasser als zweiter Pol verwendet. Hierfür sind spezielle Erdungselektroden nötig. Eine Erdung durch Verbinden des zu erdenden Pols mit irgendwelchen Objekten der Stromrichterstation verbietet sich aus Gründen der Elektrokorrosion und unerwünschter Beeinflussung elektrischer Anlagen, zum Beispiel durch Vormagnetisierung von Transformatoren durch vagabundierende Gleichströme. Deshalb erfolgt die Erdung von Anlagen zur Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung an einem geeigneten Ort – häufig im Meer – in meist einigen Kilometern Abstand von der Stromrichterstation. Erfolgt die Erdung an Land, so werden für Anoden meist mehrere Grafitelektroden vergraben. Für Kathoden wird ein Kupferring im Erdreich verlegt. Bei Elektroden im Meer werden für Anoden Grafitelektroden oder Titannetze verwendet. Für Kathoden kommt meist ein blanker Kupferring auf dem Meeresgrund mit einem Durchmesser von über 100 Metern zum Einsatz.
Der Standort solcher Elektroden muss in Bezug auf die mögliche Korrosionsgefährdung anderer im Boden befindlicher metallischer Teile, wie Rohre oder der Beeinflussung elektrischer Anlagen sorgfältig augewählt werden. Er sollte bei Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlagen mit Seekabeln nicht zu nah an der Kabeltrasse liegen, da sonst Streuströme über den Kabelmantel abfließen können, die zur Korrosion desselben führen können.
Stromgenerator
Der Erdungsspieß ist ein Zubehörteil des Stromerzeugers von Feuerwehr oder THW. Sollte der Generator nicht hinreichend geerdet sein, so wird dieser bis zu ein Meter lange Kupferstab in den Boden getrieben und mit dem Generator verbunden. Modernere Generatoren benötigen in der Regel keinen Erdungsspieß mehr.