1.3 Arithmetik/Algebra
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1.3 Arithmetik/Algebra Geometrische Darstellung komplexer Zahlen 1 Komplexe Zahlen lassen sich durch Punkte in einer Zahlenebene wiedergeben. Die Zahl z = a + ib = 4 + i3 = 5 0,6435 wird durch den Punkt mit der Abszisse a = 4 und der Ordinate ib = i3, beziehungsweise durch den Zeiger mit dem Betrag z = 5 und dem Winkel Ç ϕ = 0,6435 (entspricht 36,87°), dargestellt (siehe Abb.). Die konjugiert komplexe Zahl z* = a – ib = 4 – i3 = 5 –0,6435 entspricht dem Punkt (4, –i3) bzw. z = 5 und ϕ = –0,6435. Ç 1-7 Vorzeichen der Komponenten Quadrant I II III IV Re z positiv negativ negativ positiv Im z positiv positiv negativ negativ Rechenverfahren mit komplexen Zahlen Addition Subtraktion Multiplikation Division Sowohl die Realteile als auch die Imaginärteile werden addiert. z = z1 + z2 = (a + ib) + (c + id) z = (a + c) + i(b + d) Die Summe konjugiert komplexer Zahlen ist reell. z = z1 + z* 1 = (a + ib) + (a – ib) z = 2a Sowohl die Realteile als auch die Imaginärteile werden subtrahiert. z = z1 – z2 = (a + ib) – (c + id) z = (a – c) + i(b – d) Die Differenz konjugiert komplexer Zahlen ist rein imaginär. z = z1 – z* 1 = (a + ib) – (a – ib) z = i2b Die Multiplikation komplexer Zahlen besteht aus der Multiplikation mit ihren Gliedern. z = z1 · z2 = (a + ib) · (c + id) z = (ac – bd) + i(bc + ad) Die Beträge werden multipliziert und die Argumente werden addiert. z = z1 · z2 = z1 · eiϕ1 · z2 · eiϕ2 z = z1 · z2 · ei(ϕ1 + ϕ2) Das Produkt konjugiert komplexer Zahlen ist reell. z = z1 · z* 1 = (a + ib) · (a – ib) z = a2 + b2 Durch Erweitern mit der konjugiert komplexen Zahl wird der Divisor reell, dann wird wie üblich dividiert. z= z 1 ( a + ib ) ( a + ib )(c − id ) = = z 2 (c + id ) (c + id )(c − id ) z= ac + bd bc − ad +i 2 c2 + d2 c + d2 Die Beträge werden dividiert und die Argumente werden subtrahiert. z= z1 z ⋅ eiϕ1 z i(ϕ –ϕ ) = 1 ⋅e 1 2 = 1 z 2 z 2 ⋅ eiϕ 2 z 2 Potenzieren Der Betrag wird in die n-te Potenz erhoben und das Argument wird mit n multipliziert. zn = (z · eiϕ)n = zn · einϕ zn = zn ∠nϕ Radizieren Aus dem Betrag wird die Wurzel gezogen und das Argument wird durch den Wurzelexponenten dividiert. Logarithmieren Betrag und Argument logarithmieren; Summe ist komplexe Zahl (Komponentenform). n i ϕ z = n z ⋅ eiϕ = n z ⋅ e n = n z ϕ n ln z = ln (z · eiϕ) = ln (z) + ln (eiϕ) ln z = ln (z) + iϕ 1-5 2.5 Wärmetechnische Grundlagen 2.5.3 Wärmeleitung Größe Formelzeichen Einheit Bedeutung Wärmestrom Φ W Wärmemenge, die innerhalb einer Zeiteinheit durch eine senkrecht zur Strömungsrichtung liegende Fläche strömt. Wärmeleitfähigkeit Ç λ W m·K Wärmestrom, der durch einen Querschnitt von 1 m2 eines 1 m langen Körpers strömt, wenn der Temperaturunterschied 1 K beträgt. Bildliche Darstellung 2 Berechnung Φ= Ç 14-3 f Erklärung Φ Q t λ A s ∆T t 1, t 2 Q t A ⋅ ∆T S ∆T = t 1 − t 2 Φ =λ⋅ Wärmestrom in W Wärmemenge in J Zeit in s Wärmeleitfähigkeit in W/(m · K) 1) Fläche der Wärmeleitung in m2 Dicke in m Temperaturunterschied in K Temperaturen in °C 2.5.4 Wärmestrahlung Welche Strahlungsmenge ein Körper absorbiert oder reflektiert, hängt stark von der Farbe und Oberflächenbeschaffenheit des Körpers ab. ε= absorbierte Strahlung ankommende Strahlung Φ = ε ⋅ σ ⋅ A ⋅T 4 σ = 5,671⋅ 10 –8 W m2 K 4 ε Φ σ Emissionsgrad Wärmestrom in W Strahlungskonstante A Oberfläche des Strahlers in m2 Temperatur in K T Emissionsgrade ε von Oberflächen Werkstoff ε Absolut schwarzer Körper Aluminium (walzblank) Gold, Silber (poliert) 1 0,04 0,025 Glas Kupfer (poliert) 0,93 0,035 Kupfer (oxidiert) Porzellan 0,76 0,93 2.5.5 Ausdehnung durch Wärme Der Längenausdehnungskoeffizient αl gibt die Längenzunahme der Längeneinheit eines Körpers bei 1 K Temperaturerhöhung an. Der Volumenausdehnungskoeffizient γ gibt die Volumenzunahme der Volumeneinheit eines Körpers bei 1 K Temperaturerhöhung an. Längenausdehnung Volumenausdehnung ∆l = l0 · α l · ∆T ∆V = V0 · γ · ∆T ∆l ∆V l0 V0 αl γ ∆T 1) Längenzunahme in m Volumenzunahme in m3 Länge (in kaltem Zustand) in m Volumen (in kaltem Zustand) in m3 Längenausdehnungskoeffizient in 1/K Volumenausdehnungskoeffizient in 1/K Temperaturzunahme in K Längenausdehnungskoeffizient Ç αl (für 0 ... 100 °C) Volumenausdehnungskoeffizient γ (bei 18 °C) Stoff αl in 1/K Stoff γ in 1/K Aluminium Eisen (rein) Glas (ca.) Gold Grafit Konstantan Kupfer Manganin Messing Nickel Silber Silizium Wolfram 23,8 · 10–6 12,3 · 10–6 6,5 · 10–6 14,2 · 10–6 7,9 · 10–6 15,2 · 10–6 16,5 · 10–6 17,5 · 10–6 18,4 · 10–6 13,0 · 10–6 19,5 · 10–6 7,6 · 10–6 4,5 · 10–6 Alkohol Glyzerin Petroleum Quecksilber Schwefelsäure Wasser 1,10 · 10–3 0,50 · 10–3 0,99 · 10–3 0,18 · 10–3 Ç 14-3 0,57 · 10–3 0,18 · 10–3 Für feste Stoffe ist γ ≈ 3 · αl. Für alle Gase ist γ ≈ 1/273. Werte siehe Seite 2-12. 2-13 3.4 Grundgesetze im Stromkreis 3.4.2 Gesetze in einfachen und verzweigten Stromkreisen Gesetz 3 Ohmsches Gesetz Reihenschaltung von Widerständen 12-18 f Ç Spannungsfall auf Leitung Ç Parallelschaltung von Widerständen Bildliche Darstellung Berechnung Erklärung U R U R= I U = R⋅I I U R U = U1 + U2 + U3 + … U U1, U2 R R1, R2 Gesamtspannung in V Teilspannungen in V Gesamtwiderstand in Ω Teilwiderstände in Ω Uv RLtg I l γ S uv U Spannungsfall in V Leitungswiderstand in Ω Strom in A Einfache Leiterlänge in m Leitfähigkeit des Leitungswerkstoffes in Sm/mm2 Leitungsquerschnitt in mm2 Spannungsfall in % Bemessungsspannung in V I I1, I2 R G G1, G2 R1, R2 Gesamtstrom in A Teilströme in A Gesamtwiderstand in Ω Gesamtleitwert in S Einzelleitwerte in S Einzelwiderstände in Ω I= 1Ω = R = R1 + R2 + R3 + … I= U U1 U2 U3 = = = R R1 R2 R3 U v = RLtg ⋅ I 2⋅l ⋅I γ ⋅S 2⋅l RLtg = γ ⋅S U ⋅ 100 uv = v U Uv = I = I1 + I 2 + I 3 + ... G = G1 + G2 + G3 + ... 1 1 1 1 = + + + ... R R1 R2 R3 U = R ⋅ I = R1 ⋅ I1 = R2 ⋅ I 2 = ... 1. Sonderfall: Zwei Widestände parallel 2. Sonderfall: n gleiche Widerstände Rn parallel 1. kirchhoffscher Satz (Knotenpunktregel) Strom in A Spannung in V Widerstand in Ω R= R= R1 ⋅ R2 (R1 + R2 ) Beispiel: R1 = 147 Ω; R2 = 65 Ω: Rn n Beispiel: 3 gleiche Widerstände mit R = 147 Ω In jedem Stromverzweigungspunkt (Knotenpunkt) ist die Summe (Σ) aller zufließenden Ströme gleich der Summe aller abfließenden Ströme: Σ Izu = Σ Iab 1V 1A R= R1 ⋅ R2 147 Ω ⋅ 65 Ω = 45,07 Ω = (R1 + R2 ) (147 Ω + 65 Ω) n=3 ⇒ R = Rn 147 Ω = = 49 Ω n 3 Beispiel: I1 = 3 A; I2 = 6 A; I3 = 2 A; I4 = 1,5 A; I5 = ? A Lösung: Die zufließenden Ströme sind I1 und I5. Die abfließenden Ströme sind I2, I3 und I4. I1 + I5 = I2 + I3 + I4 I5 = I2 + I3 + I4 − I1 I5 = 6 A + 2 A + 1,5 A − 3 A I5 = 9,5 A − 3 A I5 = 6,5 A 3-6 4.2 Digitaltechnik 4.2.6 Programmierbare Logik 4 Programmierbare Digitalrechner Mikroprozessor (μP) Der Mikroprozessor besteht mindestens aus: • ALU (arithmetic logic unit; Verknüpfung der Daten) • Steuerwerk (enthält u. a. die Hardware zur Umsetzung des Befehlsatzes) • Registern (z. B. links: A, B, C, D, E, F, T). Ein Register ist ein Speicher für ein Datenwort. Einige Register haben spezielle Aufgaben: A = Akkumulator, Eingabe- und Ergebnisregister F = Flag, für Statusanzeigen (z. B. Überlauf) T = Temporäres Register zur Zwischenspeicherung bis zur Verarbeitung in der ALU B ... E = universell verwendbare Register Insgesamt werden drei Busse genutzt: • Datenbus: zur Weiterleitung der zu verarbeitenden Daten • Adressbus: zur Adressierung, z. B. von Speicherstellen • Steuerbus: zur Steuerung der Komponenten (z. B. Schreib-/Lese-Anweisungen) Mikrocontroller Ç (μC) Signalprozessor (DSP = digital signal processor) Beim Mikrocontroller handelt es sich um einen Mikroprozessor mit weiteren Funktionseinheiten (Peripherals) auf einem Chip, die über Bussysteme miteinander verbunden sind. Beispiel: μC MSP430 CPU = Mikroprozessor Clock-System = Taktgeber JTAG/Debug = Einheit für Programmierung und Test Flash = überschreibbarer Programmspeicher RAM = Arbeitsspeicher Port = Ein-/Ausgabekanal Watchdog = Einheit zur Verhinderung von Abstürzen Analog Peripherals = z. B. Analog-/Digital-Konverter Digital Peripherals = z. B. Ausgänge zur direkten Ansteuerung von Displays Ç 9-17 Der Signalprozessor dient der kontinuierlichen Bearbeitung von digitalen Signalen (z. B. Audio- oder Videosignale) meist in Echtzeit. Dazu wird der DSP in Verbindung mit Analog-Digital-Umsetzern und Digital-Analog-Umsetzern und einer speziellen Architektur, die schnelle Signalverarbeitung erlaubt, eingesetzt. Beispiel: DSP TMS320C6711 DMA = Direct Memory Access; Einheit für direkten Speicherzugriff L1 = First Level Cache; schneller Arbeitsspeicher, der unmittelbar von der CPU verwendet werden kann L2 = Second Level Cache; schneller Arbeitsspeicher 4-19 4.3 Signale und Signalaufbereitung 4.3.1 Signaltypen Determiniertes Signal Jedes determinierte Signal – wie z. B. das Sinussignal – kann zumindest in einem begrenzten Zeitintervall analytisch beschrieben werden. Sein Augenblickswert ist für jeden beliebigen Zeitpunkt innerhalb des Zeitintervalls berechenbar. 4 Stochastisches Signal Bei stochastischen Signalen lässt sich der Augenblickswert der Zeitfunktion zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nicht berechnen. Unter bestimmten Voraussetzungen kann ein stochastischer Zeitvorgang jedoch mittels statistischer Kenngrößen und -funktionen beschrieben werden. Wertdiskretes, zeitkontinuierliches Signal Der Signalparameter a ist durch vorgegebene, diskrete Werte gegeben. Allerdings ist er für alle Zeitpunkte während der Dauer des Signals definiert. Beispiele: quantisierte Sprach- und Musiksignale, Ausgangsspannung eines Digital-Analog-Umsetzers Zeitdiskretes, wertkontinuierliches Signal Der Signalparameter a existiert nur zu vorgegebenen, diskreten Zeitpunkten oder während aufeinanderfolgender diskreter Zeitintervalle. Beispiele: zyklisch abgefragte Messwerte, Pulsamplitudenmodulation Wert- und zeitdiskretes Signal Der Wertbereich a wird in Quantisierungsintervalle bzw. Wertstufen zerlegt. Jedem Intervall wird ein diskreter Wert zugeordnet (unterer oder oberer Grenzwert oder Mittelwert). Beispiel: quantisierte Pulsamplitudenmodulation 4-15 Ç 4-16 4-17 Ideale Impulsfolge Impulse Ç Parameter: Technische Impulsfolge tr tf Ti Tp T A = Anstiegszeit (rise time) = Abfallzeit (fall time) = Impulsdauer = Impulspause = Periodendauer = Amplitude ü = a Überschwingen A Ti = Tastgrad T 4-22 5.2 Hardware 5.2.2 Interner Aufbau der Zentraleinheit 5 In der Zentraleinheit eines modernen Personalcomputers befindet sich die Hauptplatine mit den wichtigsten Computerkomponenten. Die einzelnen Bestandteile sind über verschiedene Bussysteme miteinander verbunden. Der Datenaustausch zwischen den Bussystemen wird von zwei Chips (Chipset) mit der Bezeichnung Northbridge und Southbridge kontrolliert. Northbridge Southbridge • Die Northbridge gewährleistet den schnellen Datenaustausch zwischen CPU, Hauptspeicher (RAM) und Grafikkarte. • Die Southbridge regelt den Datenaustausch der langsameren Komponenten wie Festplatte, E/AKarten und externer Peripherie. • Systembus oder Frontside-Bus (FSB); Verbindung der CPU mit der Northbridge; bei einigen Mikroprozessoren ist die Northbridge bereits integriert. • PCI Express x1, serieller PCI-Bus für Erweiterungssteckplätze • AGP-Bus (Accelerated Graphics Port) zur Verbindung der Grafikkarte • ATA/ATAPI-Bus (Advanced Technology Attachment with Packet Interface) zum Datenaustausch mit Laufwerken (Festplatten, HDD): PATA: paralleler ATA-Bus; alter Standard SATA: serieller ATA-Bus; neuer Standard • PCI-Express-Bus (PCI = Peripheral Component Interconnect); serieller Bus mit hoher Übertragungsrate • USB (Universal Serial Bus), serieller Bus zum Anschluss von externen Peripheriegeräten • Ein in der Northbridge enthaltener Speichercontroller regelt den Datenfluss zwischen Prozessor und Arbeitsspeicher. • EPP (Enhanced Parallel Port), Verbindung zur Standard-Parallelschnittstelle • Häufig ist die Northbridge mit einem Kühlkörper ausgestattet. • RS232, Bezeichnung für die serielle StandardSchnittstelle • BIOS-ROM, Verbindung zum Binary-Input-OutputSystem • PCI (Peripheral Component Interconnect), paralleler Verbindungsbus für Erweiterungssteckkarten; alter Standard 5-3 5.3 Software 5.3.4 Betriebssystem Definition und Aufbau von Betriebssystemen Schematische Darstellung zur Definition des Betriebssystems Definition Ein Betriebssystem bezeichnet alle Programme eines Rechensystems, die die Ausführung der Benutzerprogramme, die Verteilung der Ressourcen (Betriebsmittel) auf die Benutzerprogramme und die Aufrechterhaltung der Betriebsart steuern und überwachen sowie dem Anwender eine (dateiorientierte) Schnittstelle (Befehlsinterpreter/Benutzeroberfläche) zur Hardware zur Verfügung stellen und eine Programmierung dieser Hardware auf hohem logischen Niveau ermöglichen. 5 Betriebsmittel: Prozessor, Hauptspeicher, Ein-/ Ausgabegeräte, Daten, ausführbarer Code, … Betriebsarten: • Einprogramm-/Mehrprogrammbetrieb (single/multi programming) • Stapelbetrieb/Dialogbetrieb (batch/interactive mode) • Einzelplatzbetrieb/Netzwerkbetrieb (stand alone/networking) Aufgaben eines Betriebssystems Ebenenmodell der Computer-Software Das Betriebssystem ist zwischen BIOS (Basic Input Output System) und Anwenderprogrammen angeordnet. • Starten und Beenden des Rechnerbetriebes • Organisation und Verwaltung des Arbeitsspeichers • Dateien in Katalogen verwalten • Steuerung der Hardwarekomponenten • Organisation und Verwaltung der externen Speichermedien • Organisation der Bildschirmanzeige • Laden und Kontrollieren der Anwenderprogramme, Weitergabe von Benutzereingaben, Behandlung von Fehlern, Verwaltung von Benutzerrechten • Verwaltung und Bedienung mehrerer Benutzer mit eigenen Zugriffsrechten und Nutzungsprofilen • Bereitstellung von Dienstprogrammen für verschiedenste Zwecke: Datensicherung, Telekommunikation, Spracheingabe etc. 5-22 6.4 Überspannungsableiter 12-37 Ç 6.4.1 Überspannungsschutzmodule für den Mittelschutz (Typ 2) Allgemeine Kennlinie eines Varistors 6 Überspannungsschutzableiter mit Varistor (die Spannung ist logarithmisch aufgetragen) Überspannungsschutzmodule für den Mittelschutz (Typ 2, früher Klasse C) für den Einbau in Haupt- oder Unterverteilungen haben leistungsstarke Varistoren als Ableitbauelemente. Sie begrenzen die verbleibenden Überspannungen auf Werte zwischen maximal 600 bis 2 000 V. Die von diesen Modulen abzufangenden Überspannungen liegen unterhalb von 4 000 V. Aufbau: Varistoren bestehen aus gesintertem Siliziumkarbid. Es setzt sich aus vielen Halbleiterzonen zusammen. Zwischen den Halbleiterzonen entstehen Sperrschichten, wie bei Dioden. Die Polung der Sperrschichten ist unregelmäßig. Eine angelegte Spannung erzeugt ein elektrisches Feld, das die Sperrschichten teilweise abbaut. Wird die Spannung erhöht, baut die Feldstärke weitere Sperrschichten ab. Eigenschaften: Überspannungsschutzableiter mit Varistoren reagieren im unteren Nanosekundenbereich. Zu beachten ist die Alterung (Durchlegieren von Diodenelementen innerhalb des Varistormaterials) und die hohe Kapazität. Der Einsatz ist bis 30 kHz sinnvoll. 6-20 Ç 6.4.2 Überspannungsableiter für den Feinschutz (Typ 3) Überspannungsableiter, bestehend aus Gasableiter und Suppressor-Diode Ein Feinschutz (Typ 3, früher Klasse D) wird für den Geräteschutz eingesetzt. Er wird unmittelbar vor dem zu schützenden Gerät angeordnet. Aufbau: Ein möglicher Aufbau ist eine Reihenschaltung von Varistoren und gasgefüllten Überspannungsableitern. Die Anordnung wird zwischen L und PE bzw. N und PE geschaltet. Eine andere Möglichkeit bietet die Kopplung eines gasgefüllten Überspannungsableiters und einer Suppressor-Diode über eine Induktivität (siehe Abbildung links). Kennlinie einer Suppressor-Diode Eigenschaften: Beim Auftreten einer Überspannung spricht die Suppressor-Diode als schnellstes Bauelement zuerst an. Die Schaltung ist so konzipiert, dass der Ableitstrom mit ansteigender Amplitude auf den Gasableiter kommutiert, bevor die Suppressor-Diode zerstört werden kann. uS + ∆u ≥ uG uS ∆u uG 6-10 Spannung über der Suppressor-Diode Differenzspannung über der Entkopplungsinduktivität Ansprechspannung des Gasableiters 6.9 Relais Bauarten von Relais Elektromagnetische Relais Monostabile Relais Monostabile neutrale Relais 6 Monostabile gepolte Relais Monostabile gepolte Relais mit magn. Vorspannung Bistabile Relais WechselstromRelais Bistabile neutrale Relais Bistabile gepolte Relais Bistabile gepolte Relais mit magn. Vorspannung RemanenzRelais Monostabiles Relais Relais fällt nach Abschalten des Erregerstromes in Ruhestellung zurück. Bistabiles Relais Relais verharrt nach Abschalten des Erregerstromes in der zuletzt erreichten Schaltstellung. Neutrales Relais Ruhe- und Arbeitsstellung ist unabhängig von der Richtung des Erregerstromes. Gepoltes Relais Ruhe- und Arbeitsstellung ist von der Richtung des Erregerstromes abhängig. Remanenzrelais Ein Remanenzrelais/Haftrelais benötigt zum Umschalten nur einen Stromimpuls (Bistabilität). Schütz Ein Schütz ist eine Art Relais für große Leistungen. Es kennt normalerweise zwei Schaltstellungen und schaltet ohne besondere Vorkehrungen monostabil. Elektromagnetisches monostabiles Relais (Grundaufbau) Ein Elektromagnet zieht einen Anker an, durch den Kontakte geschlossen und/oder geöffnet werden. Der Elektromagnet befindet sich im Steuerstromkreis. Der Kontakt befindet sich im Arbeitstromkreis. Beide Stromkreise sind galvanisch voneinander getrennt. Kleinrelais/Kammrelais Spule und Kontakte sind wie beim Grundaufbau dargestellt ausgeführt. Der Anker kann unterschiedlich viele Arbeitskontakte (Öffner/Schließer/Wechsler) betätigen. Die Anordnung mehrerer Arbeitskontakte hintereinander erinnert an einen Kamm. Die Anschlüsse sind nach unten auf einer Grundplatte geführt. Diese Relais sind steckbar. Reed-Relais Ein Reed-Relais besteht aus einem Reed-Kontakt, der aus ferromagnetischem Material hergestellt und in einem hermetisch dichten Gehäuse untergebracht ist. Meist wird dazu ein Glasrohr (obere Abbildung) verwendet. Der Innenraum ist mit einem Schutzgas oder mit Luft gefüllt. Wird die auf das Glasrohr aufgebrachte Spule von einem Strom durchflossen, schließt der Kontakt. Nach Abschalten des Stromes öffnet der Kontakt wieder aufgrund der Federkraft der Kontaktzungen. Der Reed-Kontakt kann auch durch Annäherung und Entfernung eines Dauermagneten geschaltet werden. Leiterplatten-Relais Meist handelt es sich um Reed-Relais, die in einem Dual-inLine-Gehäuse (DIL) untergebracht sind. Häufig enthalten die Relais eine zur Spule in Sperrrichtung geschaltete Schutzdiode, Beschaltung z.B. Relaisspule an Pin 6 und 13, Schließer an Pin 1/14 und 7/8 (Siemens). Schütz Ç (Relais für große Leistungen) 9-6 Ç 3 Schütz (Konstruktionsprinzip) 6-30 Schnitt durch ein Universalschütz. Darstellung einer Strombahn. A1, A2 Spulenanschlüsse 1, 2 feste Schaltstücke, 3 bewegliches Schaltstück Wird die Spule über A1 und A2 von Strom durchflossen, dann wird das bewegliche Schaltstück angezogen und es überbrückt die festen Schaltstücke. 7.2 Grundlagen (Elektrische Leitfähigkeit) Kennlinien Als Kennlinie bezeichnet man die grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen voneinander abhängigen physikalischen Größen, die für ein Bauelement, eine Baugruppe oder ein Gerät charakteristisch sind. Dargestellt werden die Ergebnisse von Messungen einer physikalischen Größe, wobei die anderen Größen stufenweise oder gleitend geändert werden. Messschaltung Kennlinien Anmerkungen Beispiel: Ohmscher Widerstand aus Metall (Drahtwiderstand 1,5 Ω) Die Leitfähigkeit in Metallen ist unabhängig von Strom und Spannung. Die Messwerte liegen auf einer Geraden durch den Nullpunkt (lineare Kennlinie). Beispiel: Diode Ç 7 Ç 7-6 Physikalische Effekte, die bei charakteristischen Spannungen wirksam werden, ändern die Abhängigkeit von Strom und Spannung. Die Messwerte liegen auf einer gekrümmten Linie, sie bilden eine sogenannte nichtlineare Kennlinie. Kennlinien werden unterschiedlich dargestellt, je nachdem, welche Aussage hervorgehoben werden soll: Die Darstellung oben zeigt die Diodenkennlinie stark verallgemeinert, es sind keine Maßstäbe angegeben und die Effekte sind übertrieben dargestellt. Diodenkennlinien mit Maßstab: Man erkennt: Für Si-Dioden ist der Sperrstrom vernachlässigbar klein; infolge der Maßstabsänderung entstehen scheinbare Knicke. Dafür erkennt man deutlich folgende Effekte: Der Durchlassstrom steigt bei relativ kleiner Spannungsänderung steil an. Die Kennlinie verläuft nicht durch den Nullpunkt. Der Sperrstrom ist sehr stark übertrieben dargestellt und bleibt für sehr viel größere Beträge der Sperrspannung sehr klein. Erst beim Überschreiten einer charakteristischen Sperrspannung steigt der Betrag des Sperrstromes sehr stark an. Insgesamt bildet die Kennlinie eine Linie, bei der alle Übergänge ohne Knick gekrümmt sind. Fotodioden Ç-Kennlinien bei unterschiedlicher Beleuchtung: Fotozelle Ç (Solarzelle) bei unterschiedlicher Beleuchtung: Diese Kennlinien sind Ausschnitte aus der allgemeinen Diodenkennlinie, bei denen die Umgebung des Nullpunkts hervorgehoben ist. Die Darstellung ist gespiegelt, sodass der abgegebene Strom I positiv erscheint. Ç 7-49 Ç 7-50 7-3 7.3 Sperrschicht-Halbleiterbauelemente 7.3.3 Transistoren als Verstärker Verstärker-Grundschaltungen Die Bezeichnung der drei Transistor-Grundschaltungen entspricht jeweils dem am konstanten Potenzial (Masse bzw. Betriebsspannung) liegenden Transistoranschluss. Bezeichnung Emitterschaltung Kollektorschaltung Basisschaltung in Klammern Bereich der typischen Werte Schaltung rBE(rEB), rCE und rCB sind innere Wechselstromwiderstände Ç des Transistors. Ç 7-19 7-21 7 Spannungsverstärkung u Au = a ue Stromverstärkung i Ai = a ie Leistungsverstärkung G= u2 ⋅ i 2 P2 = u1 ⋅ i1 P1 Eingangswiderstand u re = e ie Ausgangswiderstand u ra = a ia Au = − β Rc / / rCE rBE A u = 1− ( < 1) (100 … 10 000) Ai = − β rBE β (RE / / rCE ) + rBE rCE rCE + RC Ai = β (10 … 500) rCE rCE + RE (10 … 500) Au = β RC / / rCB rEB (100 … 10 000) Ai = β 1+ β ( < 1) G = Au ⋅ Ai G = Au ⋅ Ai G = Au ⋅ Ai (1000 … 100 000) (10 … 500) (100 … 10 000) re = rBE r e = rBe + βR E ≈ βR E (10 Ω … 5 kΩ) (500 Ω … 5 MΩ) r a = R C //rCE (10 Ω … 500 kΩ) rBE + R Q β (10 Ω … 1kΩ) r a = R E // Arbeitspunkteinstellung re = rEB β ( < 1 Ω … 1kΩ) r a = rEB //R C (100 kΩ … 10 MΩ) Ç 7-4 Um die Arbeitspunkte A, AB oder B schwanken Spannungen und Ströme, wenn eine Verstärkerstufe mit Signalspannung oder Signalstrom ausgesteuert wird. Der Arbeitspunkt ist so zu wählen, dass die zulässigen Grenzwerte in keinem Signalzustand überschritten werden. A-Betrieb: Symmetrische Aussteuerung, Ruhestrom Ⳏ Signalmittelwert AB-Betrieb: Unsymmetrische Aussteuerung, eine Halbwelle verzerrt B-Betrieb: Halbwellenaussteuerung, Ruhestrom = 0 C-Betrieb: Impulssteuerung (nicht dargestellt) 7-17 8.3 Messfehler und Fehlerrechnung 8.3.1 Messabweichung Messgeräteabweichung (Gerätefehler) Zusammenfassende Aussage der Messabweichung durch Angabe der Genauigkeitsklasse. Der als Genauigkeitsklasse angegebene Wert (z. B. Kl = 1,5) gibt die maximale Messabweichung f vom Skalenendwert E in Prozent an. Die Messabweichung gilt für die gesamte Skala. Geräte mit Skalenanzeige f = ± E · Kl/100 Die Messgeräteabweichung setzt sich zusammen aus Genauigkeitsangabe (bezogen auf den jeweiligen Messbereich) plus Quantisierungsfehler (z.B. ± 1 Digit). Geräte mit Ziffernanzeige Absolute Abweichung (Absoluter Fehler, Messunsicherheit) 8 Relative Abweichung (Relativer Fehler, prozentualer Fehler) Der absolute Fehler F der Messeinrichtung kann positive und negative Werte annehmen. Er ergibt sich zu F = A – W. A ist der angezeigte Wert und W ist der wahre Wert, der zunächst unbekannt ist. Angabe auf Messgeräten für F z. B. ± 2 mA. Der relative Fehler f wird in Prozent angegeben. Er beschreibt die Genauigkeit des Messgerätes (z. B. durch die Genauigkeitsklasse). Mit A = angezeigter Wert und W = wahrer Wert ergibt sich: Allgemein: f= Genauigkeitsklasse nach EN 60051: F A−W A = = −1 W W W f= F = absoluter Fehler A−W E E = Skalenendwert Ablesefehler Durch Fehlbedienung und falsches Ablesen des Messwertes verursacht (meist der größte Fehlereinfluss) Einflussfehler Fehler durch Umwelteinflüsse: Temperatur, Luftfeuchte, magnetische und elektrische Störgrößen usw. Beeinflussungsfehler Durch Messverfahren/Messeinrichtung verursachte Fehler: z. B. durch Spannungs- und Stromfehlerschaltung 8.3.2 Ermittlung des wahren Wertes Ermittlung des wahren Wertes Mit Referenzmessgerät (Der Fehler des Referenzmessgerätes bleibt unberücksichtigt.) Mithilfe der Statistik (Es bleibt eine statistische Unsicherheit.) Ermittlung des wahren Wertes mithilfe der Statistik Verfahren Wahrer Wert Absoluter Fehler jeder Einzelmessung Durchschnittsfehler 8-4 Berechnung Erläuterung x= 1 i =n ⋅ ∑ Xi n i =1 δi = xi – x δ= 1 i =n ⋅∑ n i =1 δi x Xi n δ δi n Mittelwert → wahrer Wert i-te-Einzelmessung Anzahl der Messungen Durchschnittsfehler Absoluter Fehler jeder Einzelmessung Anzahl der Messungen 8.13 Elektrizitätszähler DIN VDE 0603-5: 2012-041) Elektronische Haushaltszähler (eHZ) Der elektronische Hauhaltszähler eHZ zeigt im Normalbetrieb den Stromverbrauch digital in kWh an. Zusätzliche Informationen können angezeigt oder über eine optische Datenschnittstelle ausgelesen werden. Vorteile des eHZ: • • • • geringer Eigenverbrauch keine Ersteichung notwendig geringes Gewicht einfache Montage ohne Werkzeug Vorderseite Schematischer Aufbau, Vorderseite 1 Optische Datenschnittstelle (Infrarot, IR) Datentelegramme können mit einem optischen Auslesekopf nach DIN EN 62056-21: 2003-01 ausgelesen werden. 2 Plombierung, mechanisch 3 Typenschild mit Angabe des Eigentümers (Versorgungsunternehmen) 8 4 Display 5 Optischer Impulsausgang (LED), Impulskonstante: 10 000 Impulse pro kWh, Unterhalb der Anlaufschwelle (Stillstand) Dauerlicht Abmessungen: Breite: 90 mm/–0,5 mm Höhe: 135 mm/–0,5 mm Tiefe: Display, Beispiel für Zweirichtungszähler 80 mm/–0,5 mm Als Anzeige dient eine nicht hinterleuchtete Flüssigkristallanzeige. 1 Anzeige Zählwerkstand, positive Wirkenergie, +A 2 Energieflussrichtung 3 Indikator (simulierte Läuferscheibe) 4 Anzeige Zählwerkstand, negative Wirkenergie, –A 5 Einheit 6 Phasenkontrolle Rückseite Schematischer Aufbau, Rückseite • Anschluss über sieben Kontaktmesser mit niedrigem Kontaktwiderstand • Vier Haltekrallen am Gehäuse für die Befestigung des Gerätes im Zählerschrank • Komplett geschlossenes Gehäuse 1) 8-36 Normentwurf. 9.2 Steuerungstechnik 9.2.8 Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) Aufbau/Hardware Programmierung/Software Funktionale Eigenschaften Anschluss/Verdrahtung Begriffe nach DIN EN 61131-1 Datentypen Steueranweisungen Programmierbeispiele DIN EN 61131-1: 2004-03 Funktionale Eigenschaften einer SPS Andere Systeme Bediener Anwendungsprogrammierer Kommunikationsfunktionen Mensch-MaschineSchnittstelle Signalverarbeitungsfunktionen Programmierfunktionen Ausführungsfunktionen Anwendungsprogramm Betriebssystemfunktionen Stromversorgungsfunktionen Netzanschluss Speicherfunktionen Schnittstellenfunktionen zu Sensoren und Aktoren Maschine/ Prozess Kommunikationsfunktionen dienen dem Datenaustausch mit Fremdgeräten. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle ermöglicht das Zusammenwirken von Bediener und Maschine. Programmierfunktionen dienen dem Erstellen, Laden, Testen, Überwachen und der Fehlerbeseitigung sowie dem Dokumentieren und Archivieren der Anwenderprogramme. 9 Die Signalverarbeitungsfunktionen ermöglichen die Ausführung der Funktionen des Anwendungsprogrammes. Sie umfassen das Betriebssystem und die Speicherung der Daten und Programme. Die Schnittstellenfunktionen zu Sensoren und Aktoren passen die Eingangssignale an die Signalverarbeitung und die Ausgangssignale der Signalverarbeitung an die Aktoren an. Stromversorgungsfunktionen dienen der Umformung der Netzspannung und zur Isolation der SPS zum speisenden Netz. Anschluss und Verdrahtung von speicherprogrammierbaren Steuerungen Eingänge der SPS Es gibt Eingänge für analoge und binäre Signale. Die Kennzeichnung erfolgt durch eine Buchstaben-/Zahlenkombination: Ex. x (x steht für die Nummerierung) Ausgänge der SPS Oft sind Niederspannungs- (230 V) und Kleinspannungsausgänge (24 V) vorhanden. Die Kennzeichnung erfolgt durch eine Buchstaben-/Zahlenkombination: Ax. x (x steht für die Ziffern) 9-9 9.2 Steuerungstechnik 5-2 f Ç 9 9.2.11 Mikrocontroller (µC) Für Steuerungsaufgaben innerhalb von Geräten verwendet man überwiegend Mikrocontroller. Neben dem eigentlichen Mikroprozessor (CPU) beinhaltet der Mikrocontroller je nach Typ noch weitere Funktionseinheiten: • Programmspeicher (ROM) • Arbeitsspeicher (RAM) • Timer für Zeitablaufsteuerung • Schnittstellen (seriell oder parallel) für die Kommunikation mit der Außenwelt (typ. RS232 oder USB) • A/D- und D/A-Konverter zur direkten Verarbeitung bzw. Ausgabe von Analogsignalen • I/O-Ports zur direkten Ansteuerung einzelner Ausgänge • Interrupt-Controller zur Programmunterbrechung bei wichtigen Ereignissen • Timer Damit enthält ein Mikrocontroller alle Komponenten eines Computers. Er kann mit entsprechender Programmierung ohne weitere Peripherie Steuerungsaufgaben in einem Gerät übernehmen. Die Programmierung erfolgte ursprünglich in Assembler. Heute gehört zu einem Mikrocontroller-Entwicklungssystem ein komfortabler Interpreter/Compiler, sodass der Programmcode in einer Hochsprache wie C oder Basic erstellt wird. Der Compiler erzeugt daraus dann Maschinencode und speichert diesen in den Programmspeicher ab. Begriffe und Abkürzungen 9-16 Interface Schnittstelle zur Verbindung des μC mit perhipheren Geräten (z. B. RS232-Interface, USB-Interface usw.) Programmspeicher (Read Only Memory) SPI / I2C Serielle Busse zum Datenaustausch zwischen „intelligenten“ Chips Flash ROM Elektrisch wiederbeschreibbarer Programmspeicher Assembler Prozessornahe Programmiersprache (Maschinensprache) Compiler Sprachübersetzer für eine höhere Programmiersprache (z. B. C oder Basic) in Maschinencode USART (Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter) Der USART ist eine Schnittstelle im μC, mit welcher es möglich ist, zwischen ihm und einer über zwei entsprechende Ports angeschlossenen Pheriperie Daten auszutauschen. Diese Schnittstelle kann auch zum Aufbau eines Bus-Systems genutzt werden. JTAG (joint test action group) Standardisiertes Programmier- und Testinterface für digitale Schaltkreise. Bei μCs mit JTAG-Anschluss kann das Programm des Mikrocontrollers von einem PC aus getestet werden. Nach erfolgreichem Test kann das Programm dann in den Programmspeicher geladen werden. Watchdog Komponente, die die Funktion eines μCs überwacht. Wird eine Fehlfunktion erkannt, so wird dies signalisiert oder eine Sprunganweisung eingeleitet, die das Problem bereinigt. Buffer Zwischenspeicher RAM Arbeitsspeicher (Random Access Memory) ROM 10.3 Stromeinwirkungen auf den menschlichen Körper 10.3.4 Strom-Zeit-Gefährdungsbereiche bei Wechselstrom (AC) Die physiologischen Beeinflussungen des elektrischen Stromes auf den menschlichen Körper hängen maßgeblich ab von folgenden Faktoren: Stromstärke, Einwirkungsdauer und Frequenz. Der Frequenzbereich 50–60 Hz zeigt für Wechselstrom das größte Gefährdungspotenzial. Bei Gleichstrom kann man von höheren Stromwerten ausgehen. Außerdem hängt die Gefährdung bei Gleichstromeinwirkung von der Stromrichtung ab. Das Diagramm zeigt den gegenwärtigen Erkenntnisstand des IEC-Berichts 419 an. 10 10.3.5 Fehlerstromkreis und höchstzulässige Berührungsspannung RB EP RÜ RiK RA IT IF UT RK Betriebserder Erdpotenzial Übergangswiderstände (Hand und Fuß) Innerer Widerstand des menschlichen Körpers Anlagenerder Berührungsstrom Fehlerstrom Berührungsspannung Gesamtkörperwiderstand RK = RÜ1 + Rik + RÜ2 = 1 000 Ω (1 kΩ) (Mittelwert) Das Bild zeigt die direkte Berührung eines Menschen mit einem aktiven (stromführenden) Leiter und einen geschlossenen Fehlerstromkreis. Zwischen der Ein- (RÜ1) und Austrittsstelle (RÜ2) fließt der Berührungsstrom IT; im restlichen Stromkreis per Definition der Fehlerstrom IF. Beide Ströme sind gleich groß, die Bezeichnungen in den Stromkreisabschnitten unterschiedlich. Die Größe des Berührungs-(bzw. Fehler-)Stromes wird durch den Gesamtwiderstand im Fehlerstromkreis begrenzt. Kurzzeitig wirkende Stromstärken bis 50 mA AC kann der Mensch ertragen (s. Punkt A im Bild oben). Aus den entsprechenden Werten kann man nun die höchstzulässige Berührungsspannung (UL) ableiten. UT = IT · RK = 50 mA · 1 kΩ UT = 50 V (UT = UL, L = Limit, Grenze) 1) 2) UL = Höchstzulässige Berührungsspannung Grenzen von UL: AC = 50 V, DC = 120 V Für besondere Anwendungsfälle gelten kleinere (z. B. halbe) Werte. Eine Durchstömung von 50 mA 1 s lang ist allgemein gefahrlos. Die Auslösekennlinie der RCD (I∆N ≤ 30 mA) liegt vor der gefährlichen Flimmerschwelle. 10-5 10.9 Prüfungen und Geräte zum Messen und Prüfen der Schutzmaßnahmen 10.9.1 Prüfen in elektrischen Anlagen Besichtigen Erproben Messen Sind die Anforderungen des technischen Standards (DIN VDE) erfüllt? Prüfvorrichtungen, Not-Aus-Schalter, Testlauf Istzustand (Messwert) mit dem Sollzustand (Vergleichs- oder Maximalwert) vergleichen 10.9.2 Mess- und Prüfgeräte zur Überprüfung der Schutzmaßnahmen Messaufgabe Messfehler Anmerkungen Messgerät Isolationswiderstand Isolationsmessgeräte Isolationszustand der elektrischen Anlage feststellen. Hinweise: Messgleichspannung, Nennstrom ≥ 1 mA, Messstrom ≤ 15 mA ± 30 % Batteriegeräte, Kurbelinduktoren Widerstand • Erdungs- u. Schutzleiter • Schutzpotenzialausgleichsleiter Widerstandswerte ermitteln Hinweise: Gleich- oder Wechselspannung, Leerlaufspannung 4 V – 24 V, Messstrom ≥ 0,2 A im minimalen Messbereich; Skalenteilung 0,5 mm je 0,1 Ω Erdungsmessgerät Widerstandsmessgerät ± 30 % Kompensations-Messverfahren, Strom-Spannungs-Verfahren (Sondenmessung) Geräte zur Niederohmmessung; oft in Kombination mit der Funktion Isolationswiderstandsmessung Stromzangen ± 10 % Messverfahren mit zwei Stromzangen zur Bestimmung des Erdschleifenwiderstandes im TN- und TT-System Schleifenimpedanz Schleifenimpedanz-Messgerät Messen aller Widerstände in einer Netzschleife (z. B. alle elektrischen Widerstände im Fehlerstromkreis des TNSystems) ± 30 % Messgeräte für Gebäudeinstallationen und bei Netzen der VNBs/EVUs und Großindustrie Abschaltbedingungen im Netzsystem Prüfgerät VDE 0100 (Integrierte Schutzmaßnahme-Prüfgeräte) 1) 2) 3) 4) Berührungsspannung Auslösestrom Auslösezeit Berührungsspannung im Auslösemoment 10 Überprüft wird die Einhaltung der Abschaltbedingungen in den Netzsystemen in Verbinung mit den entsprechenden Schutzeinrichtungen (RCD, ÜSE) UB: + 20 % Ia: ± 10 % ta: ± 10 % Messfunktionen: UL – PE,N , FI/RCD-Prüfung Impuls-Prüfstromverfahren: Messwerte UB1), RA5), ta3) Ansteigender Prüfstrom: Messwerte Ia2), UB04) Weitere Messfunktionen: Schleife, Erdung, Isolation Niederohm, Drehfeld, Spannungsfall Isolationszustand Kontrolle des Isolationszustandes in elektrischen Anlagen Konstante Isolationsüberwachungs-Einrichtungen in den Netzsystemen RCM: RCMS: IMD: EDS: Differenzstrom – Überwachungsgerät (TN- u. TT-System) Differenzstrom – Suchsysteme (TN- u. TT-System) Isolations-Überw.-Einr. (IT-System: akust. und opt. Meldung) Isolationsfehler – Sucheinrichtungen (IT-System) 10-13 11.5 Ruhende Maschinen Statische Wechselrichter und unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) Ein Wechselrichter Ç ist ein elektrisches Gerät, das Gleichspannung in Wechselspannung bzw. Gleichstrom in einen Wechselstrom umrichtet und in das Versorgungsnetz einspeist oder direkt vom Netz isolierte Verbraucher speist. Diese Geräte bestehen aus: • einem DC-Steller (meist Hochsetzsteller), • einem Leistungsteil mit dem eigentlichen Wechselrichter. Fremdgeführter Wechselrichter Selbstgeführter Wechselrichter Die Schaltelemente (Thyristoren, GTOs, Triacs) werden durch den Takt der Wechselspannung des Stromversorgungsnetzes, in das sie einspeisen, an- und ausgeschaltet (synchronisiert). Typische Anwendungen: • Netzgekoppelte Fotovoltaikanlagen/Solargeneratoren • Netzkopplung von Windkraftanlagen • Energierückgewinnung (Bremsenergienutzung) Die Schaltelemente (Transistoren, IGBTs) werden mit einem vom Wechselrichter selbst erzeugten Takt anund ausgeschaltet. Es wird eine Wechselspannung unabhängig vom Stromnetz erzeugt („Inselnetz“). Typische Anwendungen: • Fotovoltaikanlagen für z. B. Berghütten • Mobile Geräte, Wechselrichter in Wohnmobilen • Unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) DC-Steller (Hochsetzsteller); MPP-Tracker Der DC-Steller (oder MPP-Tracker; Maximum Point of Power) soll möglichst viel Leistung vom Eingang zum Ausgang transportieren. Er erzeugt eine Ausgangsspannung UOUT, die höher ist als die Eingangsspannung UIN. Für UOUT gilt: U ⋅ (t + t OFF ) 1 T UIN U OUT = IN ON = UIN ⋅ = t OFF 1 − d t OFF Ç 11-12 11 T Periodendauer der Steuerspannung Ust toff; ton Ausschaltzeit bzw. Einschaltzeit während einer Periode Wechselrichter Der Wechselrichter wird oft in 3-Punkt-Halbbrücke mit IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) ausgeführt. Ein Pulsweitenmodulator steuert die Brücke an. Die Ausgangsspannung vor der Drosselspule besteht aus einer Impulsfolge unterschiedlicher Breite. Mithilfe der Drosselspule bildet sich ein sinusförmiger Strom. Offline USV Online USV • Wenn ∼ UNetz vorhanden ist, wird diese direkt zum Ausgang durchgeschaltet (über einen Filter). • Bei Netzausfall wird UOUT von einem Wechselrichter erzeugt. Energiequelle ist der Akkumulator. • Bei der Umschaltung von Netz auf Akkuversorgung tritt eine Unterbrechungszeit von 2 bis 4 ms auf. • ∼ UOUT wird immer vom Wechselrichter gespeist. Der Akkumulator wird geladen bzw. die Ladung erhalten, solange ∼ UNetz vorhanden ist. • Bei Ausfall von ∼ UNetz erfolgt die Speisung des Wandlers durch den Akkumulator. • Unterbrechungsfreies Umschalten von Netz- auf Akkuversorgung. 11-17 11.6 Rotierende Maschinen 11.6.6 Bauformen und Aufstellung von umlaufenden elektrischen Maschinen DIN EN 60034-7; VDE 0530-7: 2001-12 Das Bezeichnungssystem wird als IM-Code (IM = International Mounting) spezifiziert. Es sind die beiden Bezeichnungssysteme Code I und Code II vorgesehen: Code I Code II Alphanumerische Bezeichnung, anwendbar für Motoren mit Schildlagern und nur einem Wellenende; Bezeichnung besteht aus den Buchstaben IM, einem weiteren Buchstaben und einer/zwei Ziffern. Rein numerische Bezeichnung, anwendbar für einen größeren Bereich von Motoren inkl. dem des Codes I; Bezeichnung besteht aus den Buchstaben IM und vier Ziffern. Buchstabe Erklärung 1. Ziffer Erklärung B Maschinen mit Schildlager und horizontaler Welle Maschinen mit Schildlager und vertikaler Welle 1 2 3 Für Fußanbau, mit Schildlager Für Fuß- und Flanschanbau, mit Schildlager Für Flanschanbau, mit Schildlager, Flansch am Lagerschild Wie 3, jedoch Flansch am Gehäuse Ohne Lager Mit Schildlager und Stehlager Nur mit Stehlager Vertikal, nicht durch 1 bis 4 abgedeckt Mit besonderer Aufstellung V Die folgende Zahl bezieht sich auf: • die Art der Lagerung • die Befestigung • die Art des Wellenendes 4 5 6 7 8 9 Reicht Code I zur Beschreibung der Bauform einer rotierenden Maschine nicht aus, dann ist Code II anzuwenden. 2. Ziffer: Art der Befestigung und Lagerung, 3. Ziffer: Lage des Wellenendes, 4. Ziffer: Art des Wellenendes Beispiel: IM B3 International Mounting Lagerschild und horizontale Welle Lagerbefestigung und Wellenende Beispiel: IM 1001 International Mounting Bauform (Fußanbau mit Schildlager) Lagerung und Befestigungsart Lage des Wellenendes und der Befestigung Art des Wellenendes 11 Auswahl an Bauformen Bezeichnung Bild Erklärung Bezeichnung Bild Erklärung Code I (oben) Code II (unten) Code I (oben) Code II (unten) IM B3 IM 1001 2 Lagerschilde, Gehäuse mit Füßen, Befestigung auf Unterbau, freies Wellenende IM V1 IM 3011 Befestigungsflansch am unteren Lagerschild, freies Wellenende, Zugang von der Gehäuseseite IM B5 IM 3001 2 Lagerschilde, Gehäuse IM V3 ohne Füße, Befestigungs- IM 3031 flansch, in Lagernähe, Zugang von der Gehäuseseite, freies Wellenende 2 Lagerschilde, Befestigungsflansch oben auf der Antriebsseite; freies Wellenende; Zugang von der Gehäuseseite IM B6 IM 1051 Welle horizontal; Füße an IM V4 der Wand und links bei IM 3211 Blick auf das Wellen-ende Befestigungsflansch oben entgegen der Antriebsseite; Zugang von der Gehäuseseite IM B7 IM 1061 2 Lagerschilde, Füße an IM V5 der Wand und rechts bei IM 1011 Blick auf das Wellenende, horizontale Welle 2 Lagerschilde, Gehäuse mit Füßen zur Wandbefestigung/auf Unterbau, freies Wellenende unten IM B8 IM 1071 2 Lagerschilde mit Füßen, IM V10 Gehäuse für Deckenbefes- IM 4011 tigung, freies Wellenende 2 Lagerschilde, Befestigungsflansch auf Antriebsseite, freies Wellenende IM B35 IM 2001 2 Lagerschilde, mit Füßen, V15 Aufstellung auf Unterbau IM 2011 mit zusätzlichem Befestigungsflansch, Zugang von der Gehäuseseite 2 Lagerschilde, mit Füßen, Befestigungsflansch an der Wand, zusätzlicher Befestigungsflansch unten 11-35 12 Elektrische Anlagen 12.1 Übersicht Seite 12.2 Erzeugung und Verteilung elektrischer Energie 12-2 Erneuerbare und nicht erneuerbare Energieträger Kraftwerkstypen 12.3 Isolierte Leitungen und Kabel 12-6 Aufbau und Kurzzeichen von festen und flexiblen Leitungen und Kabeln Leitungsbemessung 120kA-500V NH00 gL 63A 12.4 Sicherungen 12-19 Schmelzsicherungen und Leitungsschutzschalter Sicherungsauswahl in Abhängigkeit von Verlegebedingungen 12.5 Blindleistungskompensation 12-31 Schaltungsarten Kondensatorbemessung 12.6 Überspannungsschutz und EMV 12-33 Innerer und äußerer Blitzschutz Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) Explosionsschutz 12.7 Gebäudeautomation 12-46 12 Bussysteme Sensoren und Aktoren 12.8 Installations- und Kommunikationsschaltungen 12-51 Temperaturerhöhung Dh Darstellungsarten Grundschaltungen 48 18 21 24 kW 12 K 44 42 40 38 36 34 32 30 28 Beispiel 26 24 22 20 4 5 12.9 Elektrowärme 12-59 Warmwasserbereitung Behaglichkeit 6 7 8 9 10 11 l/min 14 Warmwasserleistung 12.10 Beleuchtungstechnik 12-61 L1 Lichtquellen und Sockeltypen Berechnungsmethoden für Innen- und Außenbeleuchtungen N 12.11 Betriebsführung und Instandhaltung 12-80 Erste Hilfe bei Elektrounfällen 12-1 12.8 Installations- und Kommunikationsschaltungen 12.8.1 Schaltpläne für Installationsschaltungen Stromlaufplan in zusammenhängender Darstellung (Stromlaufplan i. z. D.) Stromlaufplan in aufgelöster Darstellung (Stromlaufplan i. a. D.) Installationsschaltplan (räumliche Anordnung: siehe Stromlaufplan i. z. D.) L1/N/PE: Stromführender Leiter, Neutral- u. Schutzleiter 230 V~50 Hz: Nennspannung und Nennfrequenz Verlegung in Rohr, unter Putz Querschnitt 1,5 mm2, Kupfer 1) Der PE-Leiter wird im Schalter Q1 nicht angeschlossen (lose Klemme). Die Leitung mit PE-Leiter ist auf diese Weise fehlergeschützt. Erhöhte Schutzwirkung bei Beschädigung der Leitung (s. DIN VDE 0100-410: 2007-06). Im zusammenhängenden Stromlaufplan (Stromlaufplan i. z. D.) und im Installationsschaltplan ist die lagerichtige räumliche Anordnung der Betriebsmittel die vereinbarte Darstellungsform. Der aufgelöste Stromlaufplan (Stromlaufplan i. a. D.) ist übersichtlicher, um die Schaltungsanalyse zu erleichtern. In Schaltungskombinationen (z. B. Wechselschaltung, Ausschaltung, Steckdose Ç) erkennt man separate, leicht zu verfolgende Stromwege. Auf den PE-Leitern kann im Stromlaufplan i. a. D. verzichtet werden, wenn beide Stromlaufpläne dokumentiert werden. Im Installationsschaltplan werden die Betriebsmittel annähernd lagerichtig, z. B in Bauzeichnungen, eingetragen. Die räumliche Anordnung entspricht der im Stromlaufplan i. z. D. 12.8.2 Kenn- und Anschlussbezeichnungen und Schaltzustände in Installationsschaltungen (ausgewählte Beispiele in Stromlaufplänen) Ç 12-53 12 Grafische Symbole für Schaltungsunterlagen und elektrische Betriebsmittel sind in der DIN EN 81346-2: 2010-05 festgelegt. Die Kenn- und Anschlussbezeichnungen für Niederspannungsschaltgeräte enthalten die Normen DIN EN 50013: 1978-05 und DIN EN 50042: 1982-09. Netzleiter erhalten eine alphanumerische Kennzeichnung (z. B.: L1/N/PE: Wechselstromnetz; L1/L2/L3/N/PE: Drehstromnetz, Fünfleitersystem). Wechselschalter Glühlampe oder Kontrolllampe Abzweigdose Zu beachten ist die Bezeichnungsanordnung bei vertikaler/horizontaler Leitungsführung. Stromlaufpläne zeigen immer den ausgeschalteten Zustand (Nullstellung) einer Schaltung oder elektrischen Anlage. Der betätigte Zustand wird mit einem Doppelpfeil (⇑) am entsprechenden Betriebsmittel verdeutlicht. Hinweis: Auf diese Weise können in komplexeren Schaltungen und Schaltungskombinationen die verschiedenen Schaltzustände leichter erklärt werden. Aus- oder Stellschalter (Schließer) Wechselschalter Glühlampe betätigt unbetätigt wahlweise Darstellung unbetätigt betätigt ausgeschaltet eingeschaltet 12-51 12.10 Beleuchtungstechnik Kompakt-Leuchtstofflampen mit gesondertem Vorschaltgerät, Sockel G23; mit EVG/IVG Kompakt-Leuchtstofflampen mit elektronischem Vorschaltgerät im Sockel E14; 230 V Leistung/ Lichtfarbe Leistung/ Lichtfarbe Lichtstrom lm KL5W/21 KL5W/31 KL5W/41 250 KL7W/21 KL7W/31 KL7W/41 400 KL9W/21 KL9W/31 KL9W/41 600 Länge mm Lichtstrom lm/W 50,0 Länge mm lm lm/W EL3W/41 100 33,3 113 EL5W/41 240 48,0 124 EL7W/41 400 57,1 131 EL11W/41 600 54,6 142 108 57,1 138 66,7 168 KL11W/21 KL11W/31 KL11W/41 900 81,1 238 KL13W/21 KL13W/31 KL13W/41 900 69,2 113 KL18W/21 KL18W/31 KL18W/41 1 200 KL26W/21 KL26W/31 KL26W/41 1 800 66,7 Kompakt-Leuchtstofflampen mit elektronischem Vorschaltgerät im Sockel E27; 230 V Leistung/ Lichtfarbe Lichtstrom lm Länge mm lm/W EL5W/41 240 48,0 121 EL7W/41 400 57,1 129 EL11W/41 600 54,6 138 EL15W/41 900 60,0 140 EL20W/41 1 200 60,0 154 EL23W/41 1 500 65,2 173 123* 69,2 12 138* Ç 12-68 * Mit Sockel G24d2. Lumineszenzdioden (LED) • Lichterzeugung durch Elektronen-Quantensprung eines geeigneten, angeregten Halbleitermoleküls • Entstehung von monochromatischem Licht ohne UV-Anteile mit Lichtausbeuten bis zu 60 lm/W • Kleinste Bauweise • Lebensdauer bei Raumtemperatur: 50 000 h • Sofortiger Kaltstart möglich, leicht dimmbar • Lichtfarben: rot, gelb, grün oder blau. Bildung von weiß durch Lumineszenskonversion Lichtfarbe Wellenlänge nm Farbtemperatur Kelvin Betriebsspann./V Leistung W Betriebsspann./V Leistung W rot 650 – 10 4 24 75 gelb 560 – 10 4 24 75 blau 460 – 10 4 24 75 coolwhite – 4 700 10 3,5 24 58 daylightwhite – 5 400 10 3,5 24 58 Ç 12-70 Durch Dioden-Mehrfachanordnung wird eine Lichtstromaddition erreicht. 12-65 13.2 Zeichentechnische Grundlagen DIN 461: 1973-03 13.2.3 Grafische Darstellungen Kartesisches Koordinatensystem Jeder Punkt ist festgelegt durch Angabe der beiden Abstände von den zueinander rechtwinkligen Achsen. Die waagerechte Achse (Abszisse, x-Achse) für die unabhängige Veränderliche und die senkrechte Achse (Ordinate, y-Achse) für die abhängige Veränderliche schneiden sich im Nullpunkt. Die beiden Achsen teilen das Koordinatensystem in ein Achsenkreuz mit vier Quadranten in folgender Zuordnung: Quadrant x-Achse y-Achse + – – + + + – – 1 2 3 4 Sollen drei Größen in einem Achsenkreuz dargestellt werden, ist jeweils eine Größe als Parameter konstant zu halten. Es entstehen dadurch mehrere Graphen mit verschiedenen Parametern, die eine Kurvenschar bilden. Ausführung: • Formelzeichen stehen unter der waagerechten und links neben der senkrechten Pfeilspitze. • Beschriftung: Vertikale Normschrift, Formelzeichen und Hinweisziffern kursiv, lesbar von unten, in Ausnahmefällen von rechts • Verhältnis der Linienbreiten: Kennlinie : Achse : Netz 1 0,5 0,25 • Die Achsen erhalten eine bezifferte Teilung in Schritten von 1 · 10n, 2 · 10n oder 5 · 10n mit n 0, 1, 2 ... Negative Werte sind mit Minus (–), die Nullpunkte beider Achsen mit Null (0) zu kennzeichnen. • Zum Ablesen kann ein Koordinatennetz mit Beschriftung außerhalb der Diagrammfläche bis zu den Randlinien ergänzt werden. Die Einheitenzeichen stehen am rechten Ende der Abszisse bzw. am oberen Ende der Ordinate zwischen den beiden letzten Ziffern. 13 Polarkoordinatensystem Im Polarkoordinatensystem wird der vom Nullpunkt (Pol) nach rechts oder nach unten gehenden Achse meist der Winkel Null zugeordnet. Der Winkel wird positiv entgegen dem Uhrzeigersinn bzw. negativ im Uhrzeigersinn abgetragen. Der Radius nimmt vom Nullpunkt nach außen hin zu. Zur Erzeugung eines Koordinatennetzes wird die Teilung des Radius mit konzentrischen Kreisen, die des Winkels mit Strahlen eingetragen. Beispiel: Lichtstärkeverteilung einer Leuchte (cd/klm) DIN ISO 5456-3: 1998-04 13.2.4 Axonometrische (parallele) Projektionen Isometrie Drei Ansichten des Objektes werden gleichwertig abgebildet. Die gleichen Achsenwinkel ergeben eine leichte Unanschaulichkeit durch Symmetrie der Kanten. Achsenwinkel αx = αy = 30° Länge der Ellipsenachsen a1 = 3 s 2 ∼ 1,22 s b1 = 1 s 2 ∼ 0,71s Dimetrie Eine Ansicht des Objektes wird bevorzugt dargestellt. Durch die einfachen, aber größeren Verkürzungsfaktoren wirkt die Zeichnung etwas größer als die isometrische Projektion. Achsenwinkel Verkürzungsfaktor αx = 42° kx = 0,5 αy = 7° ky = kz = 1 13-3 13.6 Schaltzeichen 13.6.7 Schaltzeichen für Mess-, Melde- und Signaleinrichtungen (Fortsetzung) Schaltzeichen Erklärung Schaltzeichen Erklärung Fernmesseinrichtungen Schaltzeichen Sichtmelder, elektromechanisch, Schauzeichen, Fallklappe Brandmelder Fernmesssender, Telemetriesender Sammelmeldeeinheit, blinkend Zähleinrichtungen Impulszähler, elektrisch betätigt 3 10 10 2 Stellungsanzeiger mit einer Ruhestellung (Störstellung) und zwei Arbeitsstellungen Meldeeinheit, allgemein Fernmessempfänger, Telemetrieempfänger Quittiermelder Lichtschranke mit Lichtsender (Gleichlicht), Lichtempfänger m. analogem Ausgang Impulszähler mit Vielfach-Kontaktgeber (Kontakte schließen bei 102 und 103 der erfassten Impulse) Erklärung Hupe, Horn Fallklappenrelais, rastend, rückstellbar Wecker, Klingel Meldeeinrichtungen Leuchtmelder, Signaleinrichtungen Melder mit Glimmlampe J Temperaturmelder Rauchmelder, selbsttätig, lichtabhängig 13 Summer Sirene Leuchtmelder, blinkend 13.6.8 Schaltzeichen für Elektroinstallation DIN EN 60617-11: 1997-08 Schaltzeichen Schaltzeichen Erklärung Leitungen Schaltzeichen Erklärung Erklärung Anschlüsse, Verteiler Leitung, nach oben Dose (Leerdose), allgemein Leitung, nach unten Anschlussdose Leitung, nach oben und unten Hausanschlusskasten Leitung, auf Putz Verteiler Leitung, im Putz Leitung, unter Putz Zählertafel Kennzeichnung besonderer Leiter Neutralleiter (N) Mittelleiter (M) Steckdosen Steckdose, allgemein Schutzleiter (PE) Neutralleiter mit Schutzfunktion (PEN) Kombination: drei Leiter, ein Neutralleiter, ein Schutzleiter 1) Gong Leuchtmelder, allg., Lampe Anmerkung1) 2 3 / N / PE Schutzkontaktsteckdose, dargestellt als 2-fach Dose Schutzkontaktsteckdose für Drehstrom, 5-polig Abschaltbare Steckdose Steckdose mit verriegeltem Schalter Steckdose mit Trenntrafo Fernmeldesteckdose, allgemein Anmerkung: Zur Unterscheidung werden z. B. folgende Bezeichnungen verwendet: TP Telefon M Mikrofon, Lautsprecher FM UKW-Rundfunk TV Fernsehen TX Telex Es ist zulässig, die Farbe des Leuchtmelders anzugeben (DIN IEC 60757): RD, rot; YE, gelb; GN, grün; BU, blau; WH, weiß. Weiterhin darf die Lampenart angegeben werden, z. B.: NE, Neon; XE, Xenon; IN, Glühfaden; IR, Infrarot; LED, Leuchtdiode. 13-20 14.3 Stahl und Eisen: Werkstoffnormung 14.3.1 Begriffsbestimmung: Einteilung der Stähle Stahl (ein Werkstoff, der hauptsächlich aus Eisen besteht mit < 2 % C) Grundstahl Qualitätsstahl Unlegiert Allg. Baustahl Beispiele: Unlegiert Federstahl Edelstahl Legiert Feinkornbaustahl Unlegiert Einsatzstahl Legiert Wälzlagerstahl DIN EN 10027-1: 2005-10 14.3.2 Kurznamen für Stähle Nach dem Hauptanwendungsbereich und den wesentlichen Eigenschaften Verwendung S G P L E H Stahlbau Stahlguss Druckbehälterbau Rohrleitungsbau Maschinenbau Flacherzeugnisse, höherfeste Stähle Verpackungsblech Flacherzeugnisse, sonstige Stähle T D M Eigenschaften (Kennzahlen) Elektroblech, -band Mindeststreckgrenze Re in N/mm2 und/ oder weitere Kennwerte Max. Ummagnetisierungsverlust in W/kg × 100; Nenndicke in mm × 100 Beispiele: M 400 – 50 S – JR 235 A Hauptsymbol Stahlgruppe Eigenschaft (400: 400 : 100 = 4 W/kg max. Ummagnetisierungsverlust) (235: Streckgrenze Re = 235 N/mm2) 1. Zusatzsymbol1) (50: 50:100 = 0,5 mm Nenndicke) (JR: 27 J Kerbschlagarbeit bei +20 °C) 2. Zusatzsymbol1) 2. Zusatzsymbol1) für Stahlgruppe M Stahlgruppe Nicht kornorientiert Unlegiert (nicht schlussgeglüht) Legiert (nicht schlussgeglüht) Kornorientiert, mit hoher Permeabilität Konventionell kornorientiert A2) D2) E2) P2) S2) 14 Nach der chemischen Zusammensetzung Unlegierter Stahl mit Mn < 1 % Unleg. Stahl mit Mn ≥ 1 %, leg. Stahl mit < 5 % Zusatz Leg. Stahl mit mind. einem Schnellarbeitsstahl Bestandteil ≥ 5% Zusatz Kennbuchstabe: C Kein Kennbuchstabe Kennbuchstabe: X Kennbuchstabe: HS Beispiel: C 60 E Beispiel: 17 Cr Ni 4-6 Beispiel: X 6 Cr 13 Beispiel: HS 6-5-2 :100 = 0,6 % Kohlenstoff :100 = 0,17 % Kohlenstoff :100 = 0,06 % Kohlenstoff Eigenschaft/ Verwendung :4 = 1 % Chrom :4 = 1,5 % Nickel 13 % Chrom Bestandteile 6: 6 % Wolfram 5: 5 % Molybdän 2: 2 % Vanadium _: 0 % Cobalt E R Faktoren C S U W D 1) 2) 3) Max. S-Gehalt Vorg. Bereich des S-Gehaltes Kaltumformbark. Für Federn Für Werkzeuge Für Schweißdraht Zum Drahtziehen 4 10 100 1 000 Bestandteile; Kurzzeichen Cr, Co, Mn, Ni, Si, W Al, Be, Pb, Cu, Mo, Nb, Ta, Ti, V, Zr, C, Ce, P, S, N, Bor Angabe der Prozentgehalte (ohne Symbole) in der Reihenfolge: W, Mo, V, Co Bedeutung und Zusammensetzung sind von der Stahlgruppe abhängig. Für magnetische Induktion bei 50 Hz von 1,5 Tesla. Für magnetische Induktion bei 50 Hz von 1,7 Tesla. 14-5 14.7 Kunststoffe DIN EN ISO 1043-1: 2012-03 14.7.1 Kennzeichnung der Polymere Aufbau des Kurzzeichens PVC 1 P 2 Stelle Erläuterung 2 Zahlen nach den ersten Buchstaben kennzeichnen verschiedene Kondensationsreihen (z. B. PA11 für Polymer aus 11-Aminoundecansäure). 3 Kennbuchstaben für besondere Eigenschaften; möglich sind bis zu vier Angaben (z. B. PVC-P für Polyvinylchlorid, weichmacherhaltig). 3 Stelle Erläuterung 1 Kurzzeichen für polymere Werkstoffe (z. B. PVC für Polyvinylchlorid). Stelle 1 und 2: Kurzzeichen für polymere Werkstoffe Kurzzeichen Erklärung Kurzzeichen Erklärung Kurzzeichen Erklärung ABS Acrylnitril-ButadienStyrol Kunststoff Acrylnitril-Methylmethacrylat Kunststoff Acrylnitril-Styrol-Acrylat Kunststoff Celluloseacetat Celluloseacetatbutyrat Cresol-Formaldehyd Harz Carboxymethylcellulose Cellulosenitrat Cellulosepropionat Cellulose-Formaldehyd H. Cellulosetriacetat Ethylcellulose Ethylen-Ethylacrylat Epoxid Harz Ethylen-Vinylacetat K. Ethylen-Vinylalkohol K. Ethylen-Tetrafluorethylen K. Methylmethacrylat-Butadien-Styrol Kunststoff Methylcellulose Melamin-Formaldehyd H. Melamin-Phenol-Harz Polyamid Polymer aus ε-Caprolactam Polymer aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure Polymer aus Hexamethylendiamin und Sebazinsäure PA11 Polymer aus 11-Aminoundecansäure Polymer aus ω-Dodekanlactam Polymer aus Hexamethylendiamin, Adipinsäure und Sebazinsäure Polyacrylnitril Polybuten Polybutylenterephthalat Polycarbonat Polychlortrifluorethylen Polydiallylphthalat Polyethylen Polyethylenoxid Polyethylenterephthalat Phenol-Formaldehyd Polyimid Polyisobuten Polyisocyanurat Polymethacrylimid Polymethylmethacrylat Poly-4-Methylpenten-(1) Polyoxymethylen, Polyformaldehyd Polypropylen Polyphenylenether Polypropylenoxid Polyphenylensulfid Polyphenylensulfon Polystyrol Polysulfon PTFE PUR PVAC PVAL PVB PVC PVDC PVDF PVF PVFM PVK PVP SAN SB SMAH Polytetrafluorethylen Polyurethan Polyvinylacetat Polyvinylalkohol Polyvinylbutyrat Polyvinylchlorid Polyvinylidenchlorid Polyvinylidenfluorid Polyvinylfluorid Polyvinylformal Poly-N-Vinylcarbazol Poly-N-Vinylpyrrolidon Styrol-Acrylnitril Kunststoff Styrol-Butadien Kunststoff Styrol-Maleinsäureanhydrid Kunststoff Styrol-α-Methylstyrol Kunststoff Urea-Formaldehyd Harz Ungesättigtes Polyester H. Vinylchlorid-Ethylen K. Vinylchlorid-EthylenMethylacrylat Kunststoff Vinylchlorid-EthylenVinylacetat Kunststoff Vinylchlorid-Methylacrylat Kunststoff Vinylchlorid-Octylacrylat Kunststoff Vinylchlorid-Vinylacetat Kunststoff Vinylchlorid-Vinylidenchlorid Kunststoff AMMA ASA 14 CA CAB CF CMC CN CP CEF CTA EC EEAK EP EVAC EVOH ETFE MBS MC MF MP PA PA6 PA66 PA610 PA12 PA66/ 610 PAN PB PBT PC PCTFE PDAP PE PEOX PET PF PI PIB PIR PMI PMMA PMP POM PP PPE PPOX PPS PPSU PS PSU SMS UF UP VCE VCEMAK VCEVAC VCMAK VCOAK VCVAC VCVDC Stelle 3: Kennzeichen für besondere Eigenschaften Zeichen Eigenschaften Zeichen Eigenschaften Zeichen Eigenschaften C D E F H Chloriert Dichte Verschäumt, verschäumbar Flexibel; flüssig Hoch I L M N P Schlagzäh Linear; niedrig Mittel; molekular Normal; Novolak Weichmacherhaltig R U V W X Erhöht; Resol Ultra; weichmacherfrei Sehr Gewicht Vernetzt; vernetzbar K. = Kunststoff 14-18 H. = Harz 15.4 Sicherheitskennzeichen 15.4.3 Gefahrstoff-Kennzeichnungssystem auf Basis von GHS1) Verordnung (EG) Nr. 1272/20082) GefahrenPiktogramm und Code Nr. (Bedeutung) Signalwort (explodierende Bombe) (Flamme) (Flamme über Kreis) Gefahr oder Achtung Gefahr oder Achtung Gefahr oder Achtung (Gasflasche) (Ätzwirkung) (Totenkopf) Achtung Achtung Gefahr (Ausrufezeichen) (Gesundheitsgefahr) (Umwelt) Achtung Gefahr oder Achtung Achtung GefahrenPiktogramm und Code Nr. (Bedeutung) Signalwort GefahrenPiktogramm und Code Nr. (Bedeutung) Signalwort 15 Anmerkung: Diese 9 rot umrandeten Gefahrenpiktogramme ersetzen die bisherigen Gefahrensymbole Ç auf orangegelbem Grund. Die R-Sätze werden ersetzt durch H-Sätze (engl. Hazard Statement). 15-13 Ç Die Signalwörter geben Auskunft über den relativen Gefährdungsgrad: • GEFAHR für schwerwiegende Gefahrenkategorien • ACHTUNG für die weniger schwerwiegenden Gefahrenkategorien Kodierungssystem für Gefahrenhinweise H 3 1 1 (Giftig bei Hautkontakt)3) laufende Nummer Gruppierung 2 = physikalische Gefahren 3 = Gesundheitsgefahren 4 = Umweltgefahren steht für Gefahrenhinweis (Hazard Statement) 1) 2) 3) 15-14 Kodierungssystem für Sicherheitshinweise P 2 8 0 (Schutzhandschuhe tragen)3) laufende Nummer Gruppierung 1 = Allgemein 2 = Vorsorgemaßnahmen 3 = Empfehlungen 4 = Lagerhinweis 5 = Entsorgung steht für Sicherheitshinweis (Precautionary Statement) Kurzzeichen für das im Jahr 2003 von den Vereinten Nationen erarbeitete Einstufungs- und Kennzeichnungssystem: Globally Harmonised System of Classification and Labelling of Chemicals. Diese EU-Verordnung „Classification, Lavelling and Packing“ wird auch als CLP-Verordnung bezeichnet. Sie ist am 20.1.2009 in Kraft getreten und muss bis 1.6.2015 vollständig umgesetzt werden. Gilt für das Arbeiten mit Methanol (Lösungsmittel). 15.5 Umweltschutz 15.5.1 Übersicht: Umweltrelevante Betriebsbereiche Umweltrelevante Rechtliche Grundlagen1) Betriebsbereiche Aspekte z. B. Abfall PCB-haltige Kondensatoren Abfallgesetz (AbfG), Abfall- und Reststoffüberwachungs-Verordnung Abluft Schadstoffe aus Arbeitsplatzabsaugung Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) + Verordnungen dazu (BImSchV) Abwasser Reinigen von Leiterplatten Wasserhaushaltsgesetz (WHG), Abwasserabgabengesetz (AbwAG) Bodenbelastung Quecksilber Abfallgesetz (AbfG) u. a. Lagerung Lösungsmittel Gewerbeordnung (GewO), Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) Lärm Von Maschinen- u. Arb.-Platzabsaugung Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) + Verordnungen Transport Gefährliche Abfälle Gesetz über Beförderung gefährlicher Güter + Verordnungen 15.5.2 Abfall: Entsorgung gefährlicher Abfälle AbfallSchl.Nr. Behördliche Bezeichnung Erläuterungen Besondere Hinweise SE 150299D1 Verbrauchte Filter und Aufsaugmassen mit schädlichen Verunreinigungen Aktivkohlefiltereinsätze aus Luftreinigung und Atemschutz Aktivkohle kann regeneriert werden; Rückgabe beim Handel erfragen 160602 Nickel-Cadmium-Akkumulatoren Akkus von Schraubern und Bohrmaschinen Rückgabe an Lieferanten × 160603 Hg-haltige Batterien Knopfzellen, Monozellen Rückgabe an Lieferanten × 060404 Quecksilber, quecksilberhaltige Rückstände, Quecksilberdampflampen Leuchtstoffröhren Unbrauchbare Röhren können verwertet werden; unzerstört z. Handel bringen × 140102 Lösemittelgemische, die halogenierte organische Lösemittel enthalten Lösemittel, z. B. Wasch- od. Testbenzine; Gemische mit Tri oder Per Tri und Per nicht mit chlorfreien mischen (problematische Aufarbeitung) – 140103 Lösemittelgemische ohne halogenierte organische Lösemittel Terpentin, Terpentinersatz, Testbenzin, Alkohole, Aceton, Nitro- u. Waschverdünner usw. Keine CKW-haltigen Lösemittel od. Abbeizer wie Tri, Per dazumischen; lassen sich aufarbeiten – 150199D1 Eisen-, NE- u. Kunststoffbehältnisse mit schädlichen Resten Eimer, Tuben, Kartuschen, Tonerkartuschen Entleerte2) Behältnisse sind kein Sonderabfall – – Elektro- und Elektronikschrott Computer, Aus- und Eingabegeräte Rückgabe an den Lieferanten, Entsorger oder an Verwertungsbetriebe – 15 SE = Sammelentsorgung; × = in der Regel ist eine Sammelentsorgung möglich; 1) Außer den bundesrechtlichen Grundlagen müssen die landesrechtlichen beachtet werden. 2) Pinsel- oder spachtelrein. 15-15
