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04.09.2006
11:32 Uhr
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Gelernt ist gelernt
Die grünen Seiten
für die Aus- und
Weiterbildung
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Inhalt
Web-basiertes
Trainingscenter für
Kleinsteuerungen
Dirk Wunder
Moeller bietet für Anwender der Kleinsteuerungen Easy
oder MFD-Titan nun eine web-basierte Informations- und
Trainingsplattform mit vielen Beispielen, Tipps und Tricks
(Bild 1). Wegen des einfachen Plattformaufbaus dürften
sich alle Nutzer auch ohne Handbuch schnell zurechtfinden, und zwar sowohl bei den Geräten als auch bei der
Projektiersoftware Easysoft.
Zeit ist Geld. Und warum das Rad immer wieder neu erfinden?
Schließlich empfinden es viele Handwerker als mühsam, sich in
eine neue Software oder Gerätebedienung einzuarbeiten.
Hinzu kommt der Zeitaufwand zum Sichten von Literatur und
Handbüchern sowie Montagehinweisen. Zur Unterstützung
der Anwender bietet Moeller nun einen neuen Service, ein
Online Trainingscenter. Die web-basierte Informations- und
Trainingsplattform macht jedem Handwerker das Wissen der
Moeller Supportfachleute zentral verfügbar – kostenlos und
jederzeit im Internet erreichbar.
Angenommen, man benötigt eine Temperaturregelung für
ein Gewächshaus, dann bleiben einem zwei Möglichkeiten.
Entweder man parametriert alles auf herkömmliche Art und
Weise oder man kann sich die Arbeit erleichtern und erstmal
im Trainingscenter unter http://trainingscenter.moeller.net
nachschauen (Bild 2). Unter dem Punkt »Applikationen« findet man fertig programmierte und dokumentierte kleinere oder
größere Projekte für die Kleinsteuerungen Easy und MFDTitan. Die nach Branchen und Applikationsarten sortierten
Projekte lassen sich kostenlos herunterladen. Eine Bildergalerie
informiert zusätzlich zum betreffenden Thema – anhand Screenshots oder Verdrahtungsplänen. Und zu jedem Thema gibt es
weitere Links zu anderen interessanten Internetseiten oder
Downloads.
12/2006
87 Elektroinstallation
Web-basiertes
Trainingscenter für
Kleinsteuerungen
Dokumentationen wie Montageanweisungen, Bedienhandbücher und Produktinformationen sind – passend zum
jeweiligen Gerät – hinterlegt.
Zudem werden alle Feldbusanschaltungen beschrieben, im
Downloadbereich findet man
die notwendigen Gerätestammdateien mit dazugehöriger Anleitung zur Vernetzung.
Und die stets gefragten CADDateien zur Elektro-Konstruktion befinden sich herunterladbar auf der Website des
Geräts.
89 Technisches Englisch
Reinforced racquets and
heated wallpaper
90 Elektroinstallation
Aus der Praxis:
Fehlerhafte Elektroinstallationen
[ 16 ]
91 Elektroinstallation
Erdungsanlagen,
Schutzleiter,
Potentialausgleich
[2]
93 Grundlagen
Elektrischer Widerstand,
Widerstandsreihen,
Farbcode
Funktionen – Schlüssel
zur zügigen Projektierung
Die kostenlos als Demoversion im Online Trainingscenter herunterladbare Projektiersoftware Easysoft beinhaltet über 50
vorprogrammierte Funktionsbausteine. Sie reichen von kleineren bis hin zu komplexen Bausteinen und helfen den Anwendern, ihre Projektieraufgaben unkompliziert und schnell zu lösen.
Einfach mal reingucken, einfach starten
Dirk Wunder, Leiter Marketing, Moeller GmbH, Bonn
de 12/2006
Quelle: Moeller
Das Online Trainingscenter gliedert sich in vier Hauptgruppen:
Produkte, Funktionen, Applikationen und Software. Die erste
Hauptgruppe stellt die Geräteklassen vor – übersichtlich strukturiert mit Gerätehardware, möglichen Konfigurationen, Leistungsstärken sowie entsprechendem Zubehör. Sämtliche
Bild 1: Von Moeller gibt es nun ein Online Trainingscenter für die
Kleinsteuerungen Easy und MFD-Titan
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ELEKTROINSTALLATION
Wählt man auf der übersichtlich strukturierten Startseite des Trainingscenters unter www.trainingscenter.moeller.net (links oben)
den Punkt »Applikationen«, stößt man auf Anwendungen aus verschiedenen Branchen (rechts oben); nach Auswahl der benötigten
Applikation (hier landwirtschaftliche Steuerungen) öffnet sich eine Seite, bei der man die Wahl zwischen verschiedenen Gewächshaussteuerungen hat (links unten); interessiert man sich z. B. für die Temperatursteuerung eines Gewächshauses, öffnet sich ein weiteres Fenster (rechts unten) – hier wird nicht nur viel Wissenswertes angeboten, sondern man kann auch verschiedene Dinge herunterladen, u. a. das Programm und/oder die Dokumentation
Bei der neuen Easy-Reihe integriert bereits die kleinste Geräteklasse, die Easy 500, 16 vorprogrammierte Funktionsbausteine, so etwa Multifunktionszeitrelais, schnelle Zähler
oder Analogwertvergleicher (Schwellwertschalter).
Um bei Maschinen und Anlagen die Betriebs-, Wartungsoder eventuelle Stillstandsintervalle zu erfassen, verfügen jetzt
auch Easy 500 und Easy 700 über vier separate Betriebsstundenzähler. Ihr Inhalt bleibt auch nach einem erneuten Programm-Download gespeichert und lässt sich aus Sicherheitsgründen nur über einen gezielten Rücksetzimpuls löschen.
Komplexere Funktionen, etwa für Easy 800 oder MFDTitan, bieten z.B. folgende Bausteine: Arithmetikverarbeitung,
PID-Regler-Funktion, schnelle Impulsausgabe, Frequenzzähler,
Werte-Skalierung, Tabellenfunktionen, Grafikfunktionen (Bargraphen, Blinken etc.) und Schieberegister.
Damit sich jeder Anwender der Kleinsteuerung Easy einen
schnellen Überblick über die Funktion verschaffen kann, wird
zu jeder der 54 Easysoft-Funktionen ein kompaktes Easy-Beispielprogramm angeboten. Bei der Zeitrelais-Funktion ist etwa
der Eingang I1 auf den Start des Zeitrelais gelegt worden und
der Ausgang Q1 wurde mit der eingestellten Verzögerung
geschaltet. Diese Easy-Datei lässt sich nun entweder direkt
vom Anwender in das vorhandene Easy-Gerät mit Easysoft
laden oder auch vorab simulieren, also ausgiebig testen und
anpassen – bis zum gewünschten Resultat.
88
Alle Funktionen sind anhand der Leistungsstärke der EasyGeräte sortiert, es werden stets nur die von der ausgewählten
Kleinsteuerung unterstützten Funktionen angezeigt. Zur einfachen Orientierung entwickelte man zu den einzelnen Funktionen neue Icons, sie sollen die zügige Auswahl ermöglichen.
Alle Bespielprogramme sind mit detaillierten Funktionsbeschreibungen dokumentiert, ergänzt um Screenshots aus der
Software Easysoft. Die Beispiele stehen als komprimierte ZipDatei im Downloadcenter unter der jeweiligen Funktionsrubrik. Ein Link auf der Website der betreffenden Funktion
zeigt auf, zu welcher Geräteklasse die Funktion gehört.
Anwender finden teilweise ebenso kleinere, bereits erstellte
Flash-Programme. Sie zeigen in einer Animation, wie einzelne
Funktionen mit Easysoft erstellt wurden. Die Animationen lassen sich wie ein Videofilm unterbrechen und zurück oder vorwärts spulen. Farblich abgesetzte Kommentare unterstützen
den Bildlauf und sorgen dafür, schnell zur eigenen Einstellung
zu gelangen.
Fertige Applikationen helfen beim Start
Nicht selten beginnen Anwender sozusagen bei Null, sie stehen vor einem »leeren Blatt« und sollen eine Applikation oder
Schaltung nach Vorgabe erstellen, eventuell sogar mit unbekannter Technik. Derartige Einstiege kosten meist viel Zeit.
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ELEKTROINSTALLATION
Das neue Online Trainingscenter hilft dabei, erste Ideen oder
Programmteile zu finden, um schnell zu einer Lösung zu
gelangen.
Anwendern bietet das Online Trainingscenter unter der
Hauptgruppe »Applikationen« eine Vielzahl an vorprogrammierten, typischen oder häufig vorkommenden Anwendungen
mit Easy oder MFD-Titan. Typische Applikationen umfassen
etwa Temperaturregelungen in Gewächshäusern, aber auch
Treppenhauslichtsteuerungen, Motorsteuerungen (Rührwerke
mit Drehzahlsteuerung etc.), eine Ampelsteuerung mit Schieberegister, Rollladensteuerungen oder sogar eine Aquariumsteuerung mit pH-Wert-Regelung und vielem mehr. Ebenso
finden sich hier kleinere Beispiele zum Thema Grafikdisplayanwendung mit MFD-Titan, PID-Lern- und Testprogramme
oder ein Nockenschalterersatz mit Kleinsteuerungen. Alle Programme und auch die Funktionen sind von Moeller ausgetestet und komplett dokumentiert. Das betrifft die verwendeten
Funktionsbeschreibungen, die Verdrahtungspläne sowie die
Screenshots von relevanten Softwarepositionen unter Easysoft.
Stößt der Anwender auf eine ihn interessierende Applikation, die das »leere Blatt« schon mal füllt, so findet er – unter den
dieser Applikation zugehörigen Funktionen – einen Link direkt
zur Funktions- und Geräteseite. Das erspart ihm den Umweg der
Informationssuche über die Gesamtübersicht. Anwender können
nun unmittelbar in der Applikation die erforderlichen Parameter
einstellen oder die Applikation umgestalten.
Technisches Englisch
Reinforced racquets and heated wallpaper
Christiane Decker
Extrem leitfähig, stärker als Stahl und leichter als Aluminium – das sind nur einige der erstaunlichen Eigenschaften von Carbon Nano Tubes (CNT). Mit Hilfe eines neuen
Verfahrens lässt sich der »Wunder-Werkstoff« jetzt auch
im industriellen Maßstab verarbeiten.
Ever since they were first discovered in 1991, carbon nanotubes
have inspired the imagination of scientists and entrepreneurs
alike. They are extremely conductive, robust and lightweight.
The CNT composite system can be mixed with many different materials and combines just as easily with plastics as
with textiles. Reinforced tennis racquets are only one of many
potential applications. The researcher believes that the greatest
potential for creating new products at the present time lies in
harnessing the electrical properties of nanotubes to generate
heat. The material is not only extremely light and robust, but
can also very efficiently heat up surfaces of any size. In their
various experimental applications for CNTs, the engineers
have embedded them in kidney belts or used them to de-ice
mirrors, achieving a high degree of efficiency. The potential
applications are virtually unlimited – they range from electric
blankets and heatable aircraft wings that no longer ice up.
Dipl.-Ing. (FH) Christiane Decker, Redaktion »de«, nach Unterlagen
der Fraunhofer Gesellschaft
de 12/2006
Software – eine genügt zum Projektieren
Zum Programmieren aller Projekte und Easy-Geräte genügt die
Software Easysoft. Jedes erstellte Anwenderprogramm lässt
sich – vor dem Download in das Easy-Gerät – am PC mit Easysoft simulieren. Der Simulationsmodus zeigt die Eingänge an,
sie lassen sich per Mausklick schalten und die Ausgänge kontrollieren. Die Simulation am PC verkürzt die Testphase und
erleichtert die Inbetriebnahme. Kostenlos in Easysoft integriert
ist der OPC-Server. Durch die Integration der Ethernet-Schnittstelle für Easy-Geräte und MFD-Titan eröffnen sich viele Vernetzungsoptionen.
Informieren, diskutieren und Ideen austauschen
Das Online Trainingscenter mit Volltextsuche bietet aktuelle
Updates, Dokumentationen, Gerätestammdateien sowie Tipps
und Tricks im FAQ-Bereich als auch einen Link zum EasyForum. Dort diskutieren und informieren sich derzeit rund
1600 Anwender über eigene Anwendungen, stellen Fragen und
tauschen ihre Ideen rund um Kleinsteuerungen aus (www.easyforum.net). Dort sind auch Links zur Software zu den Kleinsteuerungen gelegt, so etwa zum Labeleditor für MFD-Titan.
Mit dem Hilfe-Formular lassen sich auch letzte individuelle
Fragen an das Moeller Expertenteam stellen – mit persönlicher
Antwort.
■
reinforced (,ri:nPfɔ:sd) verstärkt
racquet (Pr{kt) (Tennis)Schläger
wallpaper (Pwɔ:l,pepər) Tapete
to inspire (nPspaər) inspirieren, beflügeln
imagination (,m{dZPneʃən) Phantasie
scientist (Psaəntst) Wissenschaftler
entrepreneur (,ɒntrəprəPn«r)
Unternehmer
alike (əPlak) gleichermaßen
conductive (kənPdÃktv) leitfähig
robust (rəPbÃst) stabil, fest
lightweight (Plat-wet) leicht
composite system
(Pkɒmpəzt Psstm) Verbundsystem
to combine (kəmPban) verbinden
plastics (Ppl{stks) Kunststoff
to harness (Phɑ:ns) nutzbar machen
properties (Pprɒpətz) Eigenschaften
to generate heat (PdZenəret hi:t) Wärmeerzeugung
not only (nɒt Pəυnli) nicht nur
to heat up (hi:t Ãp) aufheizen
to be embedded (mPbedd) eingebaut werden
kidney belts (Pkdni beltz) Nierengurte
to de-ice (,di:Pas) enteisen
virtually (Pv«:tʃuəli) fast, ziemlich
unlimited (ÃnPlmtd) unbegrenzt
electric blanket (Plektrk Pbl{ŋkt) Heizdecke
heatable (hi:təbəl) beheizbare
aircraft wings (Peəkrɑ:ft wŋz) Flugzeugtragflächen
to ice up (as Ãp) vereisen
■
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ELEKTROINSTALLATION
Aus der Praxis: Fehlerhafte Elektroinstallationen [ 16 ]
Christiane Decker
Alles hat mal ein Ende. In diesem nun letzten Teil des Beitrags zeigen wir nochmals Aufnahmen von fehlerhaften
Elektroinstallationen, die aufmerksame ElektrohandwerQuelle: S. Bertram
ker aufgespürt und zu unserem Fotowettbewerb »Aufge-
Ludwig A. Ritter vom Logistikzentrum für Energieanwendung, Ludwigshafen,
beteiligt sich an unserem
Fotowettbewerb mit einer
Aufnahme (Bild 105), die
einen als Abstellraum
genutzten Hausanschlussund Zählerraum zeigt, und
schreibt dazu: »Bei meiner
Tätigkeit finde ich sehr viele
Räume, welche nicht den
Vorschriften entsprechend
Verwendung finden.«
Hans Kuba, Betriebselektriker bei der Krones
Bild 105: Als Abstellraum genutz- AG Werk Steinecker, schickt
ter Hausanschluss- und Zähleran »de« ein Foto (Bild 106),
das eine verschmorte 58-Wraum
Feuchtraumleuchte zeigt,
und schreibt: »Sie war bei uns in der Firma im Parkhaus montiert. Da wir die defekte Röhre nicht gleich austauschten, ist sie
auf einer Seite so heiß geworden, dass das Plastik zerschmolzen ist. Das kommt davon, wenn man nicht gleich eine defekte Röhre austauscht. Man kann sich das ausmalen, wenn so
eine Leuchte auf einem brennbaren Unterteil montiert gewesen
wäre.«
Bild 107: »Sicherung, die wahrscheinlich so professionell manipuliert wurde, dass sie jedem Kurzschlussstrom gewachsen ist«,
so S. Bertram zu diesem Foto
Quelle: Andreas Imholt
von ihm eingesandten Foto (Bild 107): »Folgende Sicherung ist
mir in die Hände geraten, die wahrscheinlich so professionell
manipuliert wurde, dass sie jedem Kurzschlussstrom gewachsen ist. Das Wort Sicherung ist hier wohl fehl am Platz. Die
Sicherung habe ich aus einem Vakuumier-Gerät entnommen,
bei dem der Schweißbalken einen Defekt hatte.«
Quelle: Andreas Imholt
Bild 108: »Wie wichtig es ist, Schraubsicherungen fest einzusetzen!!!«, schreibt Andreas Imholt zu dieser Aufnahme
Quelle: Hans Kuba
Quelle: Ludwig A. Ritter
passt und mitgemacht« eingereicht haben.
Bild 106: Verschmorte, ehemals in einem Parkhaus montierte
Feuchtraumleuchte
S. Bertram, Elektroinstallateurgeselle und tätig als Servicetechniker bei der im Bereich Elektrogeräte-Service tätigen
Firma Elektrotechnik Kohl und Jacob in Trier, berichtet zu dem
Dipl.-Ing. (FH) Christiane Decker, Redaktion »de«
Fortsetzung aus »de« 9/2006
90
Bild 109: »Was ortsveränderliche Geräte mit Schuko-Steckdosen
machen können!«, kommentiert Andreas Imholt dieses Foto
Andreas Imholt vom Objektservice Klarastift möchte mit
seinen beiden Bildern (Bild 108 und 109) auf die Gefahren bei
nicht sachgerechtem Umgang mit elektrischen Gerätschaften
aufmerksam machen.
(Ende des Beitrags)
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ELEKTROINSTALLATION
Erdungsanlagen, Schutzleiter, Potentialausgleich [ 2 ]
Enno Folkerts
Heizung, Vor- und Rücklaufrohr
Wasserrohr
Behandelte der erste Teil des Bei-
Isolationsfehler
trags ausschließlich die Erdungsan0V
lage, beleuchtet dieser zweite und
0V
letzte Teil sowohl die Aufgaben als
auch die Ausführung von Potentialausgleich, Potentialausgleichsleiter und Fundamenterder.
Lichtschalter
Für Wohnhäuser ist nach DIN 18015
Fußboden
Teil 1 (Elektrische Anlagen in Wohngebäuden; Planungsgrundlagen) heute
Zum Hauptgasrohr, metallenen Abwasserrohren u. Ä.
ein Hauptpotentialausgleich erforderlich.
Zum AntennenPotentialausgleichsleiter
Standrohr
Befindet sich eine Anlage in einem
Zum PEN am HausAltbau ohne Potentialausgleich, kann
anschluss
der in Bild 5 angedeutete IsolationsErdungsleiter
Potentialausgleichsschiene
fehler an der Schalterleitung eine fata(Hauptpotentialausgleich)
Kellerfußboden
le Wirkung haben. Er setzt die Heizungsrohre und Heizkörper des
Gebäudes unter Spannung. Bei BerühFundamenterder
(Erder)
rung dieser Anlageteile und bei gleichzeitigem Kontakt zu einer anderen
leitfähigen Einrichtung mit Erdpoten- Bild 6: Spannungsverhältnisse bedingt durch einen Isolationsfehler an der Schalterleitung
tial überbrückt der Mensch mit sei- bei einer Anlage mit Hauptpotentialausgleich
nem Körper die volle Netzspannung
Die Fehlerspannung macht sich nämlich immer nur zeitweise
(U0 = 230 V). Besonders tückisch ist so ein Isolationsfehler,
wenn er am zu schaltenden Draht einer Schalterleitung auftritt.
bemerkbar, und dadurch lässt sich die Fehlerstelle nur schwer
lokalisieren.
Ing. Enno Folkerts, Fachjournalist, Oldenburg
Fortsetzung aus »de« 10/2006
Wasserrohr
Sinn des Hauptpotentialausgleichs
Heizung, Vor- und
Rücklaufrohr
Isolationsfehler
230 V
230 V
Lichtschalter
Fußboden
Zwangserdung
(infolge Verbindung mit
dem Hauptwassernetz)
Bild 5: Spannungsverhältnisse bedingt durch einen Isolationsfehler an der Schalterleitung bei einer Anlage in einem Altbau ohne
Potentialausgleich
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Stromkunden mit einer modernen Anlage (Bild 6) sind besser
geschützt. Ihr Gebäude verfügt über einen umfassenden, i.d.R.
im Keller in der Nähe des Hausanschlusses installierten Hauptpotentialausgleich. Entscheidend ist dabei die niederohmige
Verbindung aller leitfähigen Systeme des Bauwerkes, wie
Hauptwasserrohr, Heizungsvor- und -rücklaufrohr, Hauptgasrohr und ähnliche Einrichtungen sowie der PEN-Leiter des
Stromnetzes oder der Schutzleiter (PE) der Anlage über Potentialausgleichsleiter an der Potentialausgleichsschiene. Diese Systeme haben damit alle dasselbe elektrische Potential und führen
im Fehlerfall ggf. dieselbe Spannung gegenüber Erde. Zwischen
den miteinander verbundenen Systemen tritt praktisch kein
Spannungsunterschied (Potentialunterschied) mehr auf.
Hat das Bauwerk außerdem einen Fundamenterder, wird
der Hauptpotentialausgleich mit Hilfe einer Erdungsleitung –
verlegt zwischen Potentialausgleichsschiene und Fundamenterder – geerdet. Infolge der Erdung hebt sich zugleich auch das
Potential weniger gut leitender Gebäudeteile – wie Fußböden
oder Mauerwerk – mit an. Die Größe des Erdungswiderstandes des Fundamenterders hat dabei nur untergeordnete Bedeutung. Durch das Einbeziehen von PEN-Leiter oder PE-Leiter ist
außerdem die Wahrscheinlichkeit groß, dass der Isolationsfehler zur Auslösung der Stromkreissicherung oder einer RCD (FISchutzeinrichtung) führt und den fehlerbehafteten Stromkreis
vom Netz trennt.
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ELEKTROINSTALLATION
4 x (3 x 1,5 mm2 NYIF-I)
1 x (5 x 1,5 mm2 NYIF-I)
Wohnungsverteilung
TN-System
3 x (5 x 10 mm2 NYM-I)
kWh
kWh
kWh
Zählerschrank, 3 Zählerplätze
4 x 25 mm2 Cu
EINE AUFGABE ZUM THEMA
• Der Auszubildende vertritt die Ansicht, dass der in Bild 5 angedeutete Isolationsfehler in der Praxis ein eher kleines Problem darstellt, denn die Heizungsanlage ist zwangsläufig geerdet. Durch den
zu erwartenden Erdschlussstrom über die Fehlerstelle – so seine
Ansicht – löst der dem Stromkreis vorgeschaltete Leitungsschutzschalter (L-Schalter) oder die entsprechende Stromkreissicherung
umgehend aus und trennt die Fehlerstelle vom Netz. Stimmt seine
Auffassung?
Lösung: Die Ansicht des Auszubildenden ist falsch. Zunächst muss
man von einer eher hochohmigen Kopplung zwischen Heizungsanlage und Erdreich ausgehen. Die Heizungsrohre enden zwar häufig im
Keller eines Hauses, jedoch nicht im Erdreich wie das Hauptwasserrohr. Um ein Auslösen zu bewirken, muss der Erdungswiderstand
aber so klein sein, dass mit Hilfe der Netzspannung U0 = 230 V das
Mehrfache des Bemessungsstromes des L-Schalters oder der Stromkreissicherung (meist In = 16 A) über die Fehlerstelle fließt. Dieser Fall
ist sehr unwahrscheinlich. Eine Trennung des fehlerbehafteten
Stromkreises von der Netzspannung ergibt sich nur dann, wenn der
Stromkreis zusätzlich durch eine hochempfindliche RCD, z.B. FISchutzeinrichtung mit I∆n ≤ 30 mA, geschützt wird.
Hausanschlusskasten
A = 25 mm2 nicht zu überschreiten. Die Tabelle enthält weitere
Informationen.
Hausanschlusskabel
NYCWY3 x 25/25 mm2
Der Begriff »größter Schutzleiter der Anlage« lässt sich
anhand der schematischen Darstellung der HauptstromversorBild 7: Schematische Darstellung der Hauptstromversorgung
gung eines Wohnhauses nach Bild 7 klären. Hausanschlusskasten (HAK) und Zählerschrank erfüllen in dieser Anlage die
eines Wohnhauses
Anforderungen für die Schutzklasse II (Schutzisolierung) und
Zulässige Mindestquerschnitte
benötigen keinen Schutzleiter. Der PEN innerhalb des Leiterbündels 4 x 25 mm2 Cu (z. B. H07V-U in Rohr) zwischen HAK
Für die in Bild 6 gekennzeichneten Potentialausgleichs- und
und Zählerschrank kommt deshalb als größter Schutzleiter der
Erdungsleiter sowie Erder (Fundamenterder) sind nach DIN
Anlage nicht in Betracht, obwohl er die Schutzleiterfunktion in
VDE 0100 Teil 540 z. T. voneinander abweichende Mindestdie Abnehmeranlage »transportiert«. Die Schutzleiter innerquerschnitte zu beachten.
halb der Leitungen NYM-I 5 x 10 mm2 zwischen Zählerschrank und Wohnungsverteilungen dienen dagegen als SamDer Querschnitt von Potentialausgleichsleitern hängt u. a.
davon ab, ob sie dem
melschutzleiter für die den Wohnungsverteilungen nachge• Hauptpotentialausgleich eines Gebäudes oder
schalteten Endstromkreise. Sie gelten deshalb als »größter
• einem zusätzlichen Potentialausgleich
Schutzleiter der Anlage« und bilden die Bemessungsgrundlage
angehören. Als zusätzlicher Potentialausgleich gilt z. B. der
für die Hauptpotentialausgleichsleiter. Gemäß der Tabelle gilt:
Potentialausgleich für Räume mit Badewanne oder Dusche.
A = 10 mm2 Cu ⇒ APE = A = 10 mm2 Cu ⇒ APA = 6 mm2 Cu.
Im Bereich des Hauptpotentialausgleichs bestimmt der
Der Mindestquerschnitt eines Erdungsleiters entspricht bei
Querschnitt des »größten Schutzleiters der Anlage« den QuerVerlegung außerhalb des Erdreiches dem Querschnitt eines
Schutzleiters. Bei Verlegung im Erdreich oder im Gebäudefunschnitt der Potentialausgleichsleiter. Der Querschnitt eines
dament, kommen i. d.R. andere Werkstoffe als Kupfer in
Schutzleiters (PE) hängt wiederum vom Querschnitt der ihm
Betracht, z. B. feuerverzinkter Bandstahl. Über die Potentialzugehörenden Außenleiter (L1, L2, L3) ab. Hauptpotentialausgleichsschiene wird meist auch das Antennen-Standrohr der
ausgleichsleiter dürfen jedoch den Mindestquerschnitt A =
6 mm2 nicht unterschreiten und brauchen bei Kupfer den Wert
Hausantenne mit dem Fundamenterder verbunden.
Achtung: Die Verbindungsleitung zwischen
Antennen-Standrohr und PotentialausgleichsMindestquerschnitte
schiene ist kein Potentialausgleichsleiter, sonBestimmungsgröße
Schutzleiter
Potentialausgleichsleiter
dern ein Erdungsleiter. Hierfür kommt nach
DIN EN 60728-11 (VDE 0855-1) Folgendes in
Außenleiterquerschnitt
Betracht:
A ≤ 10 mm2
APE = A
APA = 6 mm2
• Mindestquerschnitt A ≤ 16 mm2 Cu, isoliert
A = 16 mm2
APE = 16 mm2
APA = 10 mm2
oder blank
A = 25 mm2 oder 35 mm2
APE =16 mm2
APA = 10 mm2
alternativ 25 mm2 Al, isoliert
•
A = 50 mm2
APE = 25 mm2
APA = 16 mm2
• bzw. 50mm2 Stahl, feuerverzinkt.
A
Auch der Querschnitt der Erdungsleitung zwiAPE = ––
APA = 25 mm2 Cu
A ≥ 70 mm2
schen Potentialausgleichsschiene und Funda2
menterder muss deshalb mindestens diesen
Anforderungen entsprechen.
Mindestquerschnitte für Schutzleiter (PE) und Potentialausgleichsleiter (PA) für
(Ende des Beitrags)
den Hauptpotentialausgleich
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Gelernt ist gelernt
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GRUNDLAGEN
Elektrischer Widerstand, Widerstandsreihen, Farbcode
Helmuth Biechl
Dieser Beitrag beschäftigt sich mit dem ohmschen Gesetz
und erläutert, wie sich der elektrische Widerstand eines
Leiters berechnen lässt. Hierbei wird auf den spezifischen
Widerstand und die spezifische Leitfähigkeit eingegangen. Den Schluss bilden die Widerstandsreihen und der
auf den Festwiderständen aufgedruckte Farbcode.
Im Beitrag »Potential, elektrischer Widerstand« (»de« 8/2006,
S. 133 ff.) lernten wir den Begriff des elektrischen Widerstandes
und das ohmsche Gesetz kennen. Das ohmsche Gesetz
beschreibt den Zusammenhang zwischen Strom und Spannung, wenn zwischen beiden eine lineare Beziehung besteht.
Dies ist z. B. bei einem Metalldraht der Fall, sofern er sich nicht
merklich erwärmt.
Als Formel geschrieben lautet das ohmsche Gesetz:
Der spezifische Widerstand ρ (gesprochen: rho) ist der Widerstand eines 1 m langen Leiters mit einer Querschnittsfläche von
A = 1 mm2. Diese Einheit bietet den Vorteil, dass man den spezifischen Widerstand nur mit der Leiterlänge in m multiplizieren und durch die Querschnittsfläche in mm2 teilen muss, um
den Widerstand in der Einheit Ω zu erhalten. Querschnittsflächen von runden Leitern gibt man in der Praxis immer in der
Einheit mm2 an. Somit lässt sich der Widerstand eines runden
Leiters sehr einfach berechnen. Tabelle 1 enthält die spezifischen Widerstände verschiedener Materialien. Silber hat
gefolgt von Kupfer die höchste Leitfähigkeit.
Betrachten wir auch hierzu ein Beispiel: Die Querschnittsfläche einer Ader eines zweiadrigen, 100 m langen Kabels betrage A = 0,75 mm2. Wie groß ist der Widerstand R des aus
Hin- und Rückleiter zusammensetzten Kabels? Wir setzen mit
Gl. (3) an (die Zwei im Zähler wegen Hin- und Rückleiter):
(1)
Für den elektrischen Leitwert G ergibt sich mit Gl. (2):
Der elektrische Leitwert
Den Kehrwert des Widerstandes bezeichnet man als elektrischen Leitwert G:
(2)
Ein großer Widerstand entspricht somit einem kleinen Leitwert
und umgekehrt. Die Einheit des Leitwertes ist 1/Ω oder – zu
Ehren des deutschen Ingenieurs und Firmengründers Werner
von Siemens – Siemens (abgekürzt S).
Betrachten wir zum elektrischen Leitwert ein Beispiel:
Gegeben sei der Widerstand einer Heizwicklung mit R = 50 Ω.
Welcher Strom I fließt in die Wicklung, wenn die Spannung
U = 250 V beträgt? Es gilt mit Gl. (1):
Tritt bei einem mit U = 230 V gespeisten Kabel am Ende ein
Kurzschluss auf, so ergibt sich folgender Kurzschlussstrom IK:
Der spezifische Leitwert
Genau wie es für den elektrischen Widerstand R den Kehrwert
G gibt, der als Leitwert bezeichnet wird, so gibt es auch den
Kenndaten von Metallen
Der Leitwert G ergibt sich mit Gl. (2) zu:
Der spezifische Widerstand
Für den Widerstand R eines Leiters gilt:
(3)
l = Länge des Leiters
A = Querschnittsfläche des Leiters (auch mit q bezeichnet)
ρ = spezifischer Widerstand des Leitermaterials [
]
Prof. Dr.-Ing. Helmuth Biechl, Labor für Elektrische Antriebe und
Mechatronik, Fachhochschule Kempten
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Leitermaterial
Aluminium
Chromnickel
Eisen
Gold
Graphit
Konstantan1)
Kupfer
Manganin2)
Messing
Silber
Wolfram
σ [S · m/mm2]
35
0,91
10
44
0,125
2
56
2,3
12,5
62,5
18
ρ [Ω · mm2/m]
0,0287
1,1
0,10
0,022
8
0,5
0,0178
0,43
0,08
0,016
0,055
Tabelle 1: Spezifische Leitfähigkeit σ und spezifischer Widerstand ρ einiger Metalle bei 20°C
Prozentuale Zusammensetzung
1) = 54 Cu, 45 Ni, 1 Mn;
2) 84 Cu, 4 Ni, 12 Mn
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GRUNDLAGEN
Widerstandsreihen
Reihe
Toleranz
Widerstandswerte
E6
±20 %
1,0
E12
±10%
1,0
E24
±5%
1,0
1,5
1,2
1,1
1,2
2,2
1,5
1,3
1,5
1,6
1,8
2,2
1,8
2,0 2,2
3,3
2,7
2,4
2,7
4,7
3,3
3,0
3,3
3,9
3,6
3,9
6,8
4,7
4,3
4,7
5,1
5,6
6,8
5,6
6,2 6,8
8,2
7,5
8,2
9,1
Tabelle 2: Widerstandreihen E6, E12, E24
spezifischen Leitwert σ mit der Einheit
(Tabelle 1):
(4)
Für den Drahtwiderstand R gilt dann für Gl. (3) mit Gl. (4):
(5)
Der Leitwert G errechnet sich mit Gl. (2) und Gl. (5) zu:
Widerstand als Bauelement
1,0 Ω + 20 % = 1,2 Ω
1,5 Ω – 20 % = 1,2 Ω
Entsteht durch den Fertigungsprozess ein Widerstand mit
R = 1,15 Ω (statt 1,0 Ω), so erhält er den Wert 1,0 Ω. Hätte er
bedingt durch den Herstellungsvorgang den wirklichen Wert
von 1,3 Ω, so würde ihm der Normwert 1,5 Ω der E6-Reihe
zugewiesen werden.
Farbcode
Die Widerstandswerte sowie die Herstellungstoleranz sind
üblicherweise als Zahlenwert oder Farbcode auf das Bauelement aufgedruckt. Tabelle 3 zeigt die Bedeutung der einzelnen
Farbringe. Man beginnt mit demjenigen Farbring, der sich
näher an einem Ende befindet. Er stellt die erste Ziffer dar. Der
zweite Ring steht für die zweite Ziffer und der dritte Ring für
den Multiplikator. Die Zahl, die sich aus den ersten beiden
Ringen ergibt ist dann mit diesem Multiplikator (= Faktor) zu
multiplizieren. Der vierte Farbring gibt die Toleranz des Widerstandes in % an, mit dem im ungünstigsten Fall zu rechnen ist.
Elektrische Widerstände treten nicht nur bei Drahtwicklungen
auf, sie ergeben sich auch bei schlechten Isolatoren oder an
elektrischen Übergängen von Kontakten an Schaltern, Relais
oder Schützen. Weiterhin gibt es in der Elektronik elektrische Widerstände, so genannte Festwiderstände mit
Farbcode
linearer Widerstandscharakteristik. Deren Abmessungen
Farbe
1. Ring
2. Ring
3. Ring
4. Ring
richten sich nach der Leistung, die an ihnen entsteht. Die
in unterschiedlichen Bauformen erhältlichen Festwider(2. Ziffer)
(Faktor)
(Toleranz)
(1. Ziffer)
stände unterscheiden sich bzgl. Toleranz und TemperaOhne
±20 %
turabhängigkeit.
Silber
10-2
±10%
Die Abstufung der Widerstandswerte entspricht den
10-1
Gold
±5%
in den Normen festgelegten E-Reihen, z. B. E6, E12,
Schwarz
0
100
E24. Die spezielle Kennzeichnung einer E-Reihe durch
Braun
1
1
101
±1%
den betreffenden Zahlenwert (6, 12, 24, ...) gibt an, wie
2
Rot
2
2
10
±2%
viele Werte innerhalb jeder Dekade liegen (Unter Deka3
Orange
3
3
10
de versteht man den Zahlenbereich 0,1 bis 1 oder 1 bis
104
4
4
Gelb
10 oder 10 bis 100, usw.). In Tabelle 2 sind die genorm5
Grün
5
5
10
±0,5%
ten Widerstandswerte der oben erwähnten E-Reihen mit
6
der jeweils zulässigen Toleranz angegeben.
Blau
6
6
10
Betrachten wir z. B. die E6-Reihe. Hier gibt es die
Violett
7
7
107
Werte 1,0 Ω, 1,5 Ω, 2,2 Ω, 3,3 Ω, 4,7 Ω und 6,8 Ω inner8
8
108
Grau
halb einer Dekade. In der darauf folgenden Dekade gibt
Weiß
9
9
109
es dann 10 Ω, 15 Ω, 22 Ω, 33 Ω, 47 Ω und 68 Ω. Dann
folgen die weiteren Dekaden. Ebenso gibt es in umgekehrter Richtung 0,1 Ω, 0,15 Ω, 0,22 Ω, 0,33 Ω, 0,47 Ω
1,0 · 102 Ω ±0,5%
und 0,68 Ω.
Tabelle 3: Farbcode für Festwiderstände
Anhand Tabelle 2 erkennt man:
• Die jeweils folgende E-Reihe (z.B. folgt E12 auf E6)
beinhaltet alle Werte der vorhergehenden Reihe und
Festwiderstände werden als Schicht-, Draht- oder Masse• zwischen zwei Werte der vorhergehenden Reihe wird ein
widerstände hergestellt. Bei den Schichtwiderständen wird eine
zusätzlicher Wert eingefügt.
dünne Widerstandsschicht, z.B. aus Kohle oder Metall, auf
Die zugehörigen Toleranzen sind so gewählt, dass zwischen
einen zylindrischen Träger aus Keramik oder Glas aufgebracht.
den Bereichen von zwei benachbarten Widerstandswerten
An den Enden werden Kappen aufgepresst und mit den
keine Lücke entsteht, d.h., alle produzierten Widerstände –
Anschlüssen versehen. Zum Schutz wird das Bauelement noch
aufgrund der Herstellungsverfahren mit Toleranzen behaftet –
mit einer Schicht aus Lack oder Kunststoff überzogen. Zur
lassen sich eindeutig einem Widerstandswert der E-Reihe
Herstellung größerer Widerstandswerte wird die dünne
zuordnen. Zum Beispiel gilt bei E6:
■
Metall- oder Kohleschicht gewendelt ausgeführt.
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de 12/2006