Umsetzungshilfe EMA

Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für
Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Inhalt
Seite
1
1.1
1.2
2
3
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
2
2
5
8
15
22
22
31
36
44
50
57
Leitfaden: Vom Lernfeld zur Lernsituation
Entwicklung von didaktischen Jahresplänen
Strukturierung von Lernsituationen
Organisationsmodelle
Schwerpunktsetzung
Beispiele zur Umsetzung
Umsetzungsbeispiel zu Lernfeld 5
Umsetzungsbeispiel zu Lernfeld 6
Umsetzungsbeispiel zu Lernfeld 7
Umsetzungsbeispiel zu Lernfeld 8
Umsetzungsbeispiel zu Lernfeld 9
Umsetzungsbeispiel zu Lernfeld 10
Anmerkung:
Die nachfolgende Umsetzungshilfe ist als Hilfestellung für die Schulen gedacht. Die Inhalte
der Umsetzungshilfe sind nicht verbindlich und bedürfen in jedem Fall der individuellen
Ergänzung und Anpassung an die jeweiligen Bedingungen der Schule. Weitere Umsetzungsbeispiele zu den Lernfeldern finden Sie unter der folgenden URL:
http://s1.teamlearn.de/isbelektro
Zur Umsetzung dieser Lehrplanrichtlinie ist ein Verständnis der Lernfeldtheorie hilfreich;
umfangreiche Publikationen zu Lernfeldern werden z. B. unter den folgenden InternetAdressen angeboten:




http://www.isb.bayern.de/bes/modell/nele/
http://www.seluba.de
http://www.lernfelder.schule-bw.de/
http://nibis.ni.schule.de/nibis.phtml?menid=303
1
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
1
Leitfaden: Vom Lernfeld zur Lernsituation
1.1
Entwicklung von didaktischen Jahresplänen
Das Bildungsgangteam bzw. Berufsteam – Lehrerteams aus der Fachabteilung sowie nach Möglichkeit duale Partner bzw. Vertreter der überbetrieblichen Ausbildungsstätten – entwickelt im Rahmen der „Didaktischen Jahresplanung“ für den
Bildungsgang (Ausbildungsberuf) eine


didaktische Grobstruktur
Lernfeldanordnung
didaktische Feinstruktur
Lernsituationsentwicklung und -ausgestaltung in den einzelnen Lernfeldern
Diese „Didaktische Jahresplanung“ kann nach dem folgenden Ablaufplan durchgeführt
werden:
Schritt
Prozess
verantwortlich
1.
Berufsteam (Lehrerteam) bilden
Schulleitung,
Fachabteilung
2.
Anordnung/Abfolge der Lernfelder festlegen
 didaktische Grobstruktur
Berufsteam
3.
Analyse der Zielformulierungen der einzelnen Lernfelder zur Berufsteam
Definition von Lernsituationen (LS) –
Inhalte, Kompetenzen, Arbeits- und Geschäftsprozesse sowie Zeitrichtwerte zuordnen
 didaktische Feinstruktur
4.
Strukturierung/Umsetzung der Lernsituation in Unterrichtseinheiten (UE)
(siehe 1.2)
2
Lehrende
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Mögliche Dokumentationsform für die didaktische Grobstruktur
Beispiel einer didaktischen Jahresplanung im Bildungsgang EMA
Ebene 1:
Anordnung der Lernfelder und Überblick über die Lernsituationen
Lehrerteam A
Lehrerteam B
Block
woche
1
LF 5 (Lernfeldbezeichnung, Zeitrichtwert)
LF 6 (Lernfeldbezeichnung, Zeitrichtwert)
2
LS 5.1: Titel, Zeitrichtwert
LS 6.1: Titel, Zeitrichtwert
3
LS 5.2: Titel, Zeitrichtwert
LS 6.2: Titel, Zeitrichtwert
4
LS 5.3: Titel, Zeitrichtwert
...
5
...
6
7
LF 7 (Lernfeldbezeichnung, Zeitrichtwert)
LF 8 (Lernfeldbezeichnung, Zeitrichtwert)
8
LS 7.1: Titel, Zeitrichtwert
LS 8.1: Titel, Zeitrichtwert
9
LS 7.2: Titel, Zeitrichtwert
LS 8.2: Titel, Zeitrichtwert
10
...
LS 8.3: Titel, Zeitrichtwert
11
...
12
3
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Mögliche Dokumentationsform für die didaktische Feinstruktur
Beispiel einer didaktischen Jahresplanung im Bildungsgang EMA
Ebene 2:
Anordnung und Beschreibung der Lernsituationen
LS 5.1
Dezentrale Energieversorgung planen
Zeitrichtwert:
5h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler planen die Elektroenergieversorgung für Betriebsmittel
und Anlagen. Sie analysieren und klassifizieren Möglichkeiten der Elektroenergieversorgung nach funktionalen, ökonomischen und ökologischen Aspekten.
Angestrebte Kompetenzen:



Informationsbeschaffung
Varianten der dezentralen Elektroenergieversorgung nach Kundenanforderungen auswählen
Informationen kundengerecht aufbereiten
Inhalte:



dezentrale Elektroenergieversorgung (z. B. PV, Windkraft, BHKW, FC …)
Umweltverträglichkeit
Ökonomische Vor- und Nachteile der einzelnen Möglichkeiten
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:




Infozentrum für erneuerbare Energien besuchen
Eigene Photovoltaikanlage auf dem Schuldach
Besonders geeignet für Gruppenarbeitsformen (Leittexte, Lernzirkel …)
Asynchrongenerator wird in LF 7 behandelt
Anmerkung: Vollständig ausformulierte Beispiele für Lernsituationen finden Sie ab Seite
22.
4
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
1.2
Strukturierung von Lernsituationen
Lernfelder knüpfen an berufliche Handlungssituationen an und werden in kleineren thematischen Lernsituationen konkretisiert. Die pädagogisch-didaktische Umsetzung der Lernfelder in Lernsituationen und Unterrichtseinheiten erfolgt dabei nach den individuellen Gegebenheiten der jeweiligen Schule vor Ort.
Lernsituationen sind:
 exemplarisch – Aus den beruflichen Arbeits- und Geschäftsprozessen werden exemplarische Handlungssituationen als Grundlage von Lernsituationen ermittelt.
 berufsorientiert – Die notwendigen fachwissenschaftlichen Inhalte werden handlungssystematisch in Bezug zu den beruflichen Handlungssituationen gesetzt.
 handlungsorientiert – Komplexe Aufgaben- oder Problemstellungen werden als vollständige, abgeschlossene Handlungen bearbeitet.
 methodenoffen – Im Unterricht, bei der Lernerfolgsüberprüfung und Leistungsfeststellung können unterschiedliche, der Lernsituation angemessene Methoden verwendet
werden.
 schülerorientiert – Individuelle Lernbedürfnisse der Schülerinnen und Schüler werden
berücksichtigt.
 lernortkooperativ – Schulspezifische und regionale Besonderheiten werden berücksichtigt.
Schrittweise Konkretisierung einer Lernsituation:
1. Schritt: Aufgaben und Problemstellungen des Lernfeldes werden unter Anwendung verschiedener Leitfragen analysiert.
 Wird die Wirklichkeit ausreichend widergespiegelt?
 Welche Kompetenzen werden durch die Handlungssituation gefördert?
 Können durch die Lernsituation fachwissenschaftliche Inhalte aufgebaut werden?
 Inwieweit werden individuelle Lernvoraussetzungen berücksichtigt?
 Wie sehr sind die Schüler und Schülerinnen an der Lernsituation interessiert?
 Wie komplex ist die Lernsituation, um verschiedene Sichtweisen, eine vollständige Handlung und einen beruflichen Bezug herstellen zu können?
 Können anhand der Lernsituation verschiedene Lernfelder miteinander verknüpft
werden?
 Wie ist der zeitliche Rahmen für die Lernsituation?
2. Schritt: Die Lernsituation (LS) wird gestaltet durch Konkretisierung in Unterrichtseinheiten (UE)
Die Beantwortung der folgenden Fragen führt zu einer Beschreibung der geplanten Lernsituation:
 Welche Kompetenzen sollen erreicht werden?
 Welche Inhalte sind für diese Handlungssituation/Lernsituation notwendig?
 Wie werden bisher erworbene Kenntnisse mit einbezogen?
5
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
 Wie wird die Lernsituation organisiert (Zeit, Zwischenergebnisse, Sozialformen)?
 Welche Rolle nimmt der Lehrer ein?
 Welche Medien stehen zur Verfügung?
 Welches methodische Vorgehen erscheint angebracht?
 Wie kann die Leistung überprüft werden?
 Wie sind die räumlichen Bedingungen?
 Spiegelt die Lernsituation die berufliche Wirklichkeit der Schüler und Schülerinnen wider?
 Kann die Lernsituation in Kooperation mit dem dualen Partner durchgeführt werden?
6
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Mögliche Strukturierung von Unterrichtseinheiten nach Handlungsphasen:
Handlungsphase der
Lernenden
Orientieren/Informieren





Planen






Durchführen








Bewerten, Dokumentieren 



Mögliche Methoden,
z. B.
Analysieren des Problems/
der Aufgabenstellung
Umfeld des Problems/der
Aufgabenstellung erfassen
Analysieren der betrieblichen
Gegebenheiten
Informationsquellen erfassen
Auftrag konkretisieren





Brainstorming
Leittexte
Fragebogen
Kartenabfrage
Mindmapping
Gruppenzusammensetzung
festlegen
Arbeitsthemen, Zeitrahmen
festlegen
Formen der Dokumentation
und Präsentation absprechen
Arbeitsformen planen
Arbeitsplan aufstellen
Arbeitsplan präsentieren





Maßnahmenplan
Argumentationsrunde
Entscheidungsmatrix
Leittexte
Schneeballmethode
Informationen sichten und
bearbeiten
Erkundungen durchführen
Ergebnisse zusammenstellen
Störungen/Fehler beheben,
Aufgabenstellung bearbeiten
Arbeitsprozess dokumentieren
Visualisierung vorbereiten
Präsentation vorbereiten
Präsentation durchführen




Gruppenarbeit
Praktische Tätigkeiten
Simulation
Stafettenpräsentation
Arbeitsergebnisse und Präsentation bewerten
Lösungsweg bewerten und
optimieren
Alternativen entwickeln und
bewerten
Qualitätssicherung


Einzel-/Zwischenbericht
Bewertung der Gruppenarbeit
Auswertungszielscheibe
Feldfeedback
Schriftliche Auswertung
7



Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
2
Organisationsmodelle
Zuordnung der Lernfelder im Überblick für Blockunterricht (entspricht den Vorgaben der Lehrplanrichtlinien)
Fächer
Religionslehre
Deutsch
Sozialkunde
Sport
Summe allgemein
Jgst. 11 (12 Wochen)
3
3
3
2
11
Jgst. 12/13 (14 Wochen)
3
3
3
2
11
System- und Gerätetechnik
(SG)
LF 7 Betriebsverhalten elektrischer Maschinen analysieren
6
LF 11 Elektrische Maschinen in technische Systeme integrieren
7
Installations- und Energietechnik
(IE)
LF 5 Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten
7
Steuerungstechnik
(ST)
LF 10 Steuerungen und Regelungen für elektrische
Maschinen auswählen
3
LF 10 Steuerungen und Regelungen für elektrische
Maschinen auswählen
5
LF 13 Antriebssysteme anpassen und optimieren
5
Maschinen- und Antriebstechnik
(MA)
LF 6 Elektrische Maschinen herstellen und prüfen
6
LF 8 Elektrische Maschinen und mechanische
Komponenten integrieren
4
2
28
336
39
LF 9 Elektrische Maschinen in Stand setzen
5
LF 12 Antriebssysteme in Stand halten
4
Englisch
Summe fachlich/Woche
Summe gesamt/fachlich
Summe gesamt/Woche
8
2
28
392
39
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Mögliche Organisationsmodelle für die Anordnung der Fächer bzw. Lernfelder in
Jahrgangsstufe 11
Achtung:
Die Lernfelder 5 und 6 decken die Inhalte der Abschlussprüfung Teil 1 ab
und müssen bis zum jeweiligen Prüfungstermin abgeschlossen sein!
Variante I
14 h/Woche
12 h/Woche
Block
Installations- und
Energietechnik
Maschinen- und Antriebstechnik
LF 5
Elektroenergieversorgung und
Sicherheit von Betriebsmitteln
gewährleisten (84 h)
LF 6 Elektrische Maschinen herstellen
und prüfen (72 h)
1
2
3
4
5
6
System- und
Gerätetechnik
Steuerungstechnik
Maschinen- und
Antriebstechnik
LF 7 Betriebsverhalten
elektrischer Maschinen
analysieren (72 h)
LF 10 Steuerungen und
Regelungen für elektrische
Maschinen auswählen
(36 h)
LF 8 Elektrische
Maschinen und mechanische
Komponenten integrieren
(48 h)
7
8
9
10
11
12
12 h/Woche
6 h/Woche
8 h/Woche
Alternativ Installations- und Energietechnik mit LF 5 und Maschinen- und Antriebstechnik
mit LF 6 seriell anbieten.
Alternativ LF 7, LF 8 und LF 10 seriell anbieten.
9
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Variante II
13 h/Woche
10 h/Woche
3 h/Woche
Installations- und
Energietechnik
Maschinen- und
Antriebstechnik
Steuerungstechnik
Block
1
2
LF 5 Elektroenergieversorgung
und Sicherheit von
Betriebsmitteln gewährleisten
(84 h)
LF 6 Elektrische Maschinen
herstellen und prüfen (72 h)
LF 10 Steuerungen und
Regelungen für elektrische
Maschinen auswählen (36 h)
3
4
5
6
7
System- und
Gerätetechnik
LF 7 Betriebsverhalten
elektrischer Maschinen
analysieren (72 h)
LF 8 Elektrische Maschinen
und mechanische
Komponenten integrieren
(48 h)
8
9
10
11
12
Variante III
13 h/Woche
13 h/Woche
Installations- und
Energietechnik
Maschinen- und
Antriebstechnik
Block
1
2
LF 5 Elektroenergieversorgung
und Sicherheit von Betriebsmitteln
gewährleisten (84 h)
LF 6 Elektrische Maschinen herstellen
und prüfen (72 h)
3
4
5
LF 8 Elektrische Maschinen und
mechanische Komponenten integrieren
(48 h)
System- und
Gerätetechnik
6
7
8
LF 7 Betriebsverhalten elektrischer
Maschinen analysieren (72 h)
9
Steuerungstechnik
10
LF 10 Steuerungen und Regelungen
für elektrische Maschinen auswählen
(36 h)
11
10
12
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Mögliche Organisationsmodelle für die Anordnung der Fächer bzw. Lernfelder in
Jahrgangsstufe 12/13
Variante I
9 h/Woche
10 h/Woche
7 h/Woche
Maschinen- und
Antriebstechnik
Steuerungstechnik
System- und Gerätetechnik
LF 9 Elektrische
Maschinen in Stand setzen
(70 h)
LF 10 Steuerungen und
Regelungen für elektrische
Maschinen auswählen
(70 h)
LF 11 Elektrische Maschinen
in technische Systeme
integrieren (98 h)
Block
1
2
3
4
5
6
7
LF 12 Antriebssysteme in
Stand halten (56 h)
LF 13 Antriebssysteme
anpassen und optimieren
(70 h)
8
9
10
11
12
13
14
11
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Variante II
13 h/Woche
13 h/Woche
Maschinen- und
Antriebstechnik
Steuerungstechnik
Block
1
2
LF 9 Elektrische
Maschinen in Stand setzen
(70 h)
LF 10 Steuerungen und
Regelungen für elektrische
Maschinen auswählen
(70 h)
3
4
5
6
System- und Gerätetechnik
7
LF 11 Elektrische Maschinen in technische Systeme integrieren (98 h)
8
9
10
LF 12 Antriebssysteme in Stand halten (56 h)
11
12
LF 13 Antriebssysteme anpassen und optimieren (70 h)
13
14
12
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Variante III
9 h/Woche
9 h/Woche
8 h/Woche
Maschinen- und
Antriebstechnik
Steuerungstechnik
System- und Gerätetechnik
Block
1
2
LF 9 Elektrische
Maschinen in Stand setzen
(70 h)
LF 10 Steuerungen und
Regelungen für elektrische
Maschinen auswählen
(70 h)
LF 11 Elektrische Maschinen
in technische Systeme
integrieren (98 h)
3
4
5
6
7
8
LF 12 Antriebssysteme in
Stand halten (56 h)
LF 13 Antriebssysteme
anpassen und optimieren
(70 h)
9
10
11
12
13
14
13
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Zuordnung der Lernfelder im Überblick für Einzeltagesunterricht (entspricht den Vorgaben der Lehrplanrichtlinien)
Fächer
Religionslehre
Deutsch
Sozialkunde
Sport
Summe allgemein
Jgst. 11
Jgst. 12
1
1
1
0
3
1
1
1
0
3
System- und Gerätetechnik
(SG)
LF 7 Betriebsverhalten elektrischer
Maschinen analysieren
2
Installations- und Energietechnik
(IE)
LF 5 Elektroenergieversorgung und
Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten
2
Steuerungstechnik
(ST)
Maschinen- und Antriebstechnik
(MA)
Englisch
Summe fachlich/Woche
Summe gesamt/fachlich
Summe gesamt/Woche
Jgst. 13
12 Tage
1
1
1
0
3
LF 11 Elektrische Maschinen in technische Systeme integrieren
2
LF 11 Elektrische Maschinen in technische Systeme integrieren
1
LF 10 Steuerungen und Regelungen
für elektrische Maschinen auswählen
2
LF 10 Steuerungen und Regelungen
für elektrische Maschinen auswählen
0,5
LF 13 Antriebssysteme anpassen und
optimieren
1,5
LF 13 Antriebssysteme anpassen und
optimieren
1
LF 6 Elektrische Maschinen herstellen
und prüfen
1,5
LF 8 Elektrische Maschinen und
mechanische Komponenten
integrieren
1,5
1
10
400
13
LF 9 Elektrische Maschinen in Stand
setzen
2
LF 12 Antriebssysteme in Stand halten
4
6
240
9
14
6
72
9
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
3
Schwerpunktsetzungen
Die nachfolgende Tabelle dient ergänzend zu den Inhalten der Lernfelder zur Orientierung
hinsichtlich der möglichen Schwerpunktsetzung innerhalb der einzelnen Lernfelder.
Im Vordergrund steht in der Fachstufe der Erwerb der erforderlichen Fähigkeiten, um gestellte Aufgaben und Aufträge möglichst selbstständig zu erledigen. Mathematische und
naturwissenschaftliche Verfahren und Modelle werden dem Schüler in den Lernfeldern in
dem Maße vermittelt, wie sie zum Verständnis und zum Lösen von berufsbezogenen Aufgabenstellungen erforderlich sind. Diese Verfahren und Modelle sind in den Lernfeldern
integrativ anhand von geeigneten Lernsituationen zu vermitteln.
Die Technische Mathematik wird in den Lernfeldern integrativ und bedarfsgerecht zur Lösung von Problemstellungen sowie zur Wiederholung und Vertiefung von Gesetzmäßigkeiten eingesetzt.
Lernfeld
Inhalte/Grundlagen
Vertiefung/
Erweiterung von Vorkenntnissen
Hinweise, Sonstiges
LF 5
Elektroenergieversorgung im öffentl. Netz:
Kraftwerksarten,
Spannungsebenen,
Verteilungsanlagen
bzw. Inselbetrieb
LF 5 baut auf LF 2 auf.
Auf regenerative Energiequellen ist einzugehen
Grundgrößen des
Wechselstromes
Wechselstromverhalten
von Spule und Kondensator
Grundgrößen und Gesetzmäßigkeiten im
Drehstromsystem
Unsymmetrische Last
Exemplarisch an der
R-L-Reihenschaltung
betrachten, keine
Schwingkreise
Vertiefung in LF 7
Netzsysteme:
TT-, TN- und IT-Netz
Nur ohmsche Belastung,
induktive Belastung in
LF 7
IT-Netz nur im Überblick
Fehlerarten und Fehlersuche:
Körperschluss
Erdschluss
Kurzschluss
Leiterschluss
Schutzmaßnahmen
15
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
nach DIN VDE 0100 Teil
410
Basisschutz
Fehlerschutz
Zusätzlicher Schutz
Schutzmaßnahmenprüfung nach DIN VDE
0100 Teil 610
Mess- und Prüfmittel für
Schutzmaßnahmen
Schutz- und Potenzialausgleichsleiter
Isolationsmessung
Schleifenimpedanz
Erdungswiderstand
RCD
Schutzklassen
Schutzarten
Schutzarten in Abstimmung mit LF 6 und LF 7
behandeln
Geräteprüfung nur im
Überblick behandeln,
Vertiefung erfolgt in LF 9
Geräteprüfung nach
VDE 701/702
LF 6
Konstruktionsprinzipien Selbstständige Informaelektrischer Maschinen: tionsbeschaffung
 Synchronmaschinen
 Asynchronmaschinen
 Gleichstrommaschinen
Bauformen
Abstimmung mit LF 5
Schutzarten
Betriebsarten
Kühlarten
Lagerarten
Schalten von Wicklungen nach Möglichkeit
am Modell
Wicklungen elektrischer
Maschinen:
 Nutschritt
 Lochzahl
 Anzahl der Spulengruppen
 Einschichtwicklungen
 Zweischichtwicklung
 Sehnung
Polumschaltbare Wicklungen und
Gleichstromankerwicklungen in LF 9
16
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Prüfen von Wicklungen: Erstellen von Mess- und
Prüfprotokollen
 Wicklungsprüfung
 Windungsprüfung,
 Isolationswiderstände
 Wicklungswiderstände
Funktionsprüfung nach
VDE 0530
LF 7
Kundengespräch
Induktionsgesetz
Generatorprinzip
Motorprinzip
Leistungsschild
Generator
 Aufbau, Bauformen
 Spannungsanpassung
 Frequenzanpassung
Erstellung und Interpre- Arbeit mit Motorenprüftation von Kennlinien
stand
Umgang mit Herstellerunterlagen
Aufnahme von Kennlinien anhand exemplarischer und somit berufsrelevanter
Erstellung von MessMaschinentypen; Sonund Prüfprotokollen
derbauformen sind an(Abstimmung mit LF 5) zusprechen (Vertiefung
in LF 11)
Motor
 Aufbau, Bauformen
 Inbetriebnahme
 Messtechnische Ermittlung der Betriebsdaten
Verweis bezüglich der
Steuerung und Regelung elektrischer Maschinen auf LF 10
Transformator
 Aufbau, Bauformen
 Strom- u.
Spg.übersetzung
 Leistungsübertragung
 Wirkungsgrad
 Messtechnische Ermittlung der Betriebsdaten
LF 8
Kupplungen:
 Aufgaben
 Funktion
 schaltbar oder nicht
schaltbar
 starr oder elastisch
Kurzschluss- und Leerlaufversuch sind zu behandeln
Vertiefung in LF 12
17
Selbständige Auswahl
der jeweiligen Komponenten nach Kundenwunsch und technischen
Erfordernissen.
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Getriebe:
 Zugmittelgetriebe
(Flachriemen-, Keilriemen-, Zahnriemen- oder Kettengetriebe)
 Zahnradgetriebe
(Stirnradgetriebe,
Kegelradgetriebe,
Schneckentrieb, Planetengetriebe)
Berechnen von Drehfrequenzen, Drehmomenten und Übersetzungsverhältnissen
Mechanische Bremsen: Abstimmung mit LF 10
 Pneumatische
Bremsen
 Elektrisch betätigte
Bremsen
Niederschrift der Arbeitsschritte zur Montage
Aufzählen der benötigten Komponenten
Montagepläne
Stücklisten
Messungen auf Drehzahl und Drehmoment
beschränken
Auf Aspekte der Betriebssicherheit eingehen
Verwendung von Herstellerangaben
Prüfverfahren
Mess- und Prüfmittel
Prüfprotokolle
LF 9
Fehlerarten:
 Körperschluss
 Windungsschluss
 Phasenschluss
 Lamellenschluss
 Mechanische Schäden
Gleich- und Gegenstrombremsung in LF 10
Umgang mit Herstellerunterlagen
Störursachen
18
Beim Erstellen von Demontage- und Montageplänen sollen die Besonderheiten am Aufstellungsort (z. B. Lagetoleranzen) berücksichtigt werden.
Zusammenhang zwischen Fehlerart und
Störungsursache herstellen; Überblick über
mögliche Störursachen
aufzeigen
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Wicklungsdaten von
 polumschaltbaren
Maschinen
 Gleichstrommaschinen
Vertiefung von LF 6
Polumschaltbare Maschine am Beispiel einer
Dahlanderwicklung in
Dreieck-DoppelsternSchaltung
Prüfen von Wicklungen
Wuchten
Geräteprüfung nach
VDE 0701/0702
Funktionsprüfung
Erstellen von Mess- und
Prüfprotokollen
Wuchten nur theoretisch
behandeln
Aufbauend auf LF 5
Kostenvoranschlag im
Sinne einer Kostenaufstellung
LF 10 Kundenauftrag
VPS
 Laststromkreis
 Steuerungsstromkreis
Inhalte ausgehend von
LF 3 behandeln
Schrittweise Erweiterung einfacher Steuerungen hin zu komplexen Steuerungsaufgaben, vorzugsweise an
DASM
Teamarbeit
Erstellung von normgerechten Schaltungsunterlagen
Drehrichtungsumkehr
Anlassverfahren
 Stern-Dreieck-Anlauf
 Sanftanlauf
Drehfrequenzsteuerung
 Getrennte Wicklungen
 Dahlander (optional)
Bremsverfahren
 Gegenstrombremsung
 Gleichstrombremsung
SPS
 Aufbau
 Arbeitsweise
 Darstellungsarten
(FUP, AWL)
 Grundlagen der An-
Partnerarbeit
Aktuelle Bussysteme
ansprechen (z. B. ASI,
Profibus)
19
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
lagensicherheit
Bussysteme
Schnittstellen
Ferndiagnose
Schnittstellen zwischen
SPS und Bussystemen
ansprechen
Stromrichtertechnik
Schwerpunkt liegt auf
der Drehfrequenzregelung von DASM; Vertiefung der Drehfrequenzregelung erfolgt in LF 11
Exemplarische Betrachtung der Regelungstechnik anhand der regelungstechnischen
Funktionen des Stromrichters
Vergleicher ansprechen
Keine mathematische
Betrachtung der Regleranpassung, sondern
Parametrierung des
Stromrichters
Regelungstechnik
 Regelkreis
 Regelstrecke
 Regler (Aufgabe innerhalb des Regelkreises)
 Stellglieder, Stellantriebe (Stromrichter
als elektronische Betriebshilfen)
 Regleranpassung
EMV-Richtlinien
LF 11 Sondermaschinen:
 Gleichstrommotor
 Universalmotor
 Scheibenläufermotor
 Servomotor
 Schrittmotor
 Einphaseninduktionsmotor
 Spaltpolmotor
 Linearmotor
Drehfrequenzregelung
bei einer Gleichstrommaschine
Antrieb mit Frequenzumrichter
Aufbau, Verwendung
und Betriebsverhalten
ansprechen
Motoren mit geringer
Praxisrelevanz nur im
Überblick behandeln
Verwendung von Fachbüchern
Evtl. Abstimmung mit
dem dualen Partner
Vertiefung von LF 10
Aufbauend auf LF 10
Pneumatische Baugruppen:
 Drucklufterzeugung
und -aufbereitung
 Ventile
 Zylinder
Montage, Anschluss und
Parametrierung von Motor und Umrichter
Herstellerpublikationen
verwenden
Anlagenübersicht zur
Beurteilung der Betriebsbereitschaft und
Betriebssicherheit verwenden.
20
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)

Hinweise auf steuerungs- und regelungstechnische Verwendungen
Unterrichtsgang zu einer
bestehenden Anlage
oder Besuch eines
Technikmuseums möglich.
Druckluftmotor
Hydraulische Baugruppen:
 Pumpen
 Ventile
 Zylinder
 Hydraulikmotor
 Hydraulikflüssigkeiten
Anlagenübersicht zur
Beurteilung der Betriebsbereitschaft und
Betriebssicherheit verwenden.
Unterrichtsgang zu einer
bestehenden Anlage
möglich.
LF 12 In den Lernfeldern 12 und 13 stehen als Lerninhalte die Planung, Durchführung und Dokumentation von Projekten im Vordergrund. Die Kooperation
zwischen den Lernorten Schule und Betrieb ermöglicht die Vermittlung betriebsspezifischer Inhalte. Ebenso können in diesen Lernfeldern Innovationen berücksichtigt werden.
LF 13 Weiter sollen diese Lernfelder zur Wiederholung vorangegangener Lerninhalte sowie zur Vertiefung von Inhalten aus den Lernfeldern 5 bis 11 unter
dem Aspekt der Prüfungsvorbereitung genutzt werden.
21
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
4
Beispiele zur Umsetzung
4.1
Umsetzungsbeispiel zu Lernfeld 5
Lernfeld
84 Std.
Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten
Zielformulierung
Die Schülerinnen und Schüler planen die Elektroenergieversorgung für Betriebsmittel und Anlagen. Sie analysieren und klassifizieren Möglichkeiten der Elektroenergieversorgung nach funktionalen, ökonomischen und ökologischen Aspekten.
Die Schülerinnen und Schüler dimensionieren Anlagen unter Berücksichtigung von
Netzsystemen und Schutzmaßnahmen. Dazu wählen sie Komponenten der Anlagen aus, bemessen diese und erstellen Schaltpläne unter Nutzung von Fachliteratur, Datenblättern und Gerätebeschreibungen, auch in englischer Sprache.
Die Schülerinnen und Schüler kontrollieren bei Errichtung, Inbetriebnahme und Instandhaltung von Anlagen der Elektroenergieversorgung und bei Betriebsmitteln die
Einhaltung von Normen, Vorschriften und Regeln zum Schutz gegen elektrischen
Schlag, zum Arbeitsschutz und zur Unfallverhütung.
Die Schülerinnen und Schüler prüfen ortsfeste und ortsveränderliche elektrische
Betriebsmittel und nehmen diese in Betrieb. Sie protokollieren Betriebswerte und
Prüfergebnisse und ordnen diese in eine Dokumentation ein.
Die Schülerinnen und Schüler weisen die Nutzer in das Betreiben der Anlagen ein.
Inhalte
Schalt- und Verteilungsanlagen
Umweltverträglichkeit
Spannungsebenen
Wechsel- und Drehstromsystem
Netzsysteme
Schutzeinrichtungen
Mess- und Prüfmittel
Prüfprotokolle
Schutzklassen, Isolationsklassen
Schutzarten
Nutzereinweisung
22
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
LF-Ebene:
LF 5 (84 h)
Elektroenergieversorgung
und Sicherheit von Betriebsmitteln und Anlagen gewährleisten
LS-Ebene:
5.1 Dezentrale Energieversorgung planen
(5 h)
z. B.
Inselbetrieb mit
Photovoltaik, BHKW, Ersatzstromanlagen,
Brennstoffzelle ...
Umweltverträglichkeit
5.2 Energieversorgung
im öffentlichen Stromnetz untersuchen (5 h)
5.4 Anschluss/Prüfung
eines elektr. Imprägnierofens (30 h)
5.3 Umbau einer
Leuchtstofflampenanlage mit EVG (44 h)
z. B.
Kraftwerksarten:
Wärme, Wasser, Wind,
Umweltverträglichkeit
Energieverteilung:
Höchst-/Hoch-/Mittel-/
Niederspannungsnetze
z. B.
Umbau einer Leuchtstofflampenanlage von konventionellen
Vorschaltgeräten auf elektronische Vorschaltgeräte
z. B.
Anschluss des Gerätes an das
Drehstromsystem und Prüfung
der Anlage









23
Wechselstromsystem
Analyse der Schaltungskomponenten
Wechselstromverhalten der
Schaltungskomponenten
Kompensationsmaßnahmen
(Einzelkompensation)
Netzsysteme
Schutzmaßnahmen nach
VDE 0100 Teil 410




Drehstromsystem
Netzsysteme
Schutzmaßnahmen nach
VDE 0100 Teil 410
Schutzeinrichtungen
Mess- u. Prüfmittel
Schutzmaßnahmenprüfung
nach VDE 0100 Teil
610/Prüfprotokolle
Schutzklassen/
Isolationsklassen
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)




24
Schutzeinrichtungen
Mess- u. Prüfmittel
Schutzmaßnahmenprüfung
nach VDE 0100 Teil
610/Prüfprotokolle
Umweltverträglichkeit


Schutzarten
Nutzereinweisung
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation
LS 5.1
Dezentrale Energieversorgung planen
Zeitrichtwert:
5h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler planen die Elektroenergieversorgung für Betriebsmittel
und Anlagen. Sie analysieren und klassifizieren Möglichkeiten der Elektroenergieversorgung nach funktionalen, ökonomischen und ökologischen Aspekten.
Angestrebte Kompetenzen:



Informationsbeschaffung
Varianten der dezentralen Elektroenergieversorgung nach Kundenanforderungen auswählen
Informationen kundengerecht aufbereiten
Inhalte:



Dezentrale Elektroenergieversorgung (z. B. PV, Windkraft, BHKW, FC …)
Umweltverträglichkeit
Ökonomische Vor- und Nachteile der einzelnen Möglichkeiten
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:




Infozentrum für erneuerbare Energien besuchen
Eigene Photovoltaikanlage auf dem Schuldach
Besonders geeignet für Gruppenarbeitsformen (Leittexte, Lernzirkel …)
Generatoren werden in LF 7 behandelt
25
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation
LS 5.2
Energieversorgung im öffentlichen Stromnetz
untersuchen
Zeitrichtwert:
5h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler analysieren und klassifizieren Möglichkeiten der Elektroenergieversorgung nach funktionalen, ökonomischen und ökologischen Aspekten.
Angestrebte Kompetenzen:



Informationsbeschaffung
Varianten der netzbasierten Elektroenergieversorgung analysieren
Informationen aufbereiten und präsentieren
Inhalte:




Kraftwerksarten
Umweltverträglichkeit
Spannungsebenen/Verbundnetz
Schalt- und Verteilungsanlagen
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:





Besonders geeignet für Gruppenarbeitsformen (Leittexte, Lernzirkel …)
Besichtigung KKW, Laufwasser-/Pumpspeicherkraftwerk, Kohlekraftwerk
Trafo nur als Element des Verteilungsnetzes betrachten (Aufbau und Gesetzmäßigkeiten werden im LF 7 behandelt)
Ökonomische Vor- und Nachteile der einzelnen Möglichkeiten
Generatoren werden in LF 7 behandelt
26
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation
LS 5.3
Umbau einer Leuchtstofflampenanlage mit EVG
Zeitrichtwert:
44 h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler dimensionieren Anlagen unter Berücksichtigung von
Netzsystemen und Schutzmaßnahmen. Dazu wählen sie Komponenten der Anlagen
aus, bemessen diese und erstellen Schaltpläne unter Nutzung von Fachliteratur, Datenblättern und Gerätebeschreibungen, auch in englischer Sprache.
Die Schülerinnen und Schüler kontrollieren bei Errichtung, Inbetriebnahme und Instandhaltung von Anlagen der Elektroenergieversorgung und bei Betriebsmitteln die
Einhaltung von Normen, Vorschriften und Regeln zum Schutz gegen elektrischen
Schlag, zum Arbeitsschutz und zur Unfallverhütung.
Die Schülerinnen und Schüler prüfen ortsfeste elektrische Betriebsmittel und nehmen
diese in Betrieb. Sie protokollieren Betriebswerte und Prüfergebnisse und ordnen diese in eine Dokumentation ein.
Angestrebte Kompetenzen:






Beachtung einschlägiger Sicherheitsbestimmungen und verantwortungsbewusstes Handeln bei der Errichtung von elektrischen Anlagen
Analyse von elektrischen Schaltungen
Schaltpläne normgerecht zeichnen
Anlagen normgerecht dimensionieren
Fachgerechte Handhabung von Mess- u. Prüfgeräten und Dokumentation der
Prüfergebnisse
Elektrische Größen messtechnisch ermitteln und rechnerisch überprüfen
Inhalte:












Wechselstromsystem
Schaltungskomponenten einer Leuchtstoffröhre (Starter, Drossel, Röhre, Kompensations- und Entstörkondensator)
Induktivität
Induktives und kapazitives Verhalten/Leistungsfaktor
Einzelkompensation
EVG
Netzsysteme
Schutzmaßnahmen nach VDE 0100 Teil 410
Schutzeinrichtungen
Mess- u. Prüfmittel
Schutzmaßnahmenprüfung nach VDE 0100 Teil 610/Prüfprotokolle
Umweltverträglichkeit
27
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Schwerpunkt dieser Lernsituation ist die Vermittlung der Grundlagen der Wechselstromtechnik.
Anhand eines Kundenauftrages planen die Schüler und Schülerinnen alle erforderlichen Arbeitsschritte zum Einbau eines elektronischen Vorschaltgerätes für eine
Leuchtstofflampe. An der Altanlage mit konventionellem Vorschaltgerät wird eine Eingangsmessung zur Ermittlung des Ist-Zustandes durchgeführt. Anhand der Spule und
des Kompensationskondensators wird das Verhalten der Bauteile an Wechselspannung erarbeitet. Anschließend erfolgt der Umbau der Anlage auf EVG.
Die Prüfung der Neuanlage erfolgt nach VDE 0100 Teil 610 mit den entsprechenden
Prüfgeräten nach VDE 0413.
28
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
LS 5.4
Anschluss/Prüfung eines elektischen. Imprägnierofens
Zeitrichtwert:
30 h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler dimensionieren Anlagen unter Berücksichtigung von
Netzsystemen und Schutzmaßnahmen. Dazu wählen sie Komponenten der Anlagen
aus, bemessen diese und erstellen Schaltpläne unter Nutzung von Fachliteratur, Datenblättern und Gerätebeschreibungen, auch in englischer Sprache.
Die Schülerinnen und Schüler kontrollieren bei Errichtung, Inbetriebnahme und Instandhaltung von Anlagen der Elektroenergieversorgung und bei Betriebsmitteln die
Einhaltung von Normen, Vorschriften und Regeln zum Schutz gegen elektrischen
Schlag, zum Arbeitsschutz und zur Unfallverhütung.
Die Schülerinnen und Schüler prüfen ortsfeste und ortsveränderliche elektrische Betriebsmittel und nehmen diese in Betrieb. Sie protokollieren Betriebswerte und Prüfergebnisse und ordnen diese in eine Dokumentation ein.
Die Schülerinnen und Schüler weisen die Nutzer in das Betreiben der Anlagen ein.
Angestrebte Kompetenzen:






Beachtung einschlägiger Sicherheitsbestimmungen und verantwortungsbewusstes Handeln bei der Errichtung von elektrischen Anlagen
Analyse von elektrischen Schaltungen
Grundgrößen in Grundschaltungen der Drehstromtechnik messtechnisch ermitteln und rechnerisch überprüfen
Schaltpläne normgerecht zeichnen
Fachgerechte Handhabung von Mess- u. Prüfgeräten und Dokumentation der
Prüfergebnisse
Fachgerechtes Übergeben der Anlage und Einweisen des Kunden
Inhalte:











Drehstromsystem (Stern- und Dreieckschaltung)
Symmetrische/unsymmetrische ohmsche Belastung
Netzsysteme
Schutzmaßnahmen nach VDE 0100 Teil 410
Schutzeinrichtungen
Mess- u. Prüfmittel
Schutzmaßnahmenprüfung nach VDE 0100 Teil 610/Prüfprotokolle
Geräteprüfung nach VDE 701/702
Schutzklassen/Isolationsklassen
Schutzarten
Nutzereinweisung
29
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Anhand eines Kundenauftrages planen die Schüler und Schülerinnen alle erforderlichen Arbeitsschritte zum Einbau, der abschließenden Prüfung und der Übergabe der
Anlage an den Kunden. Die Prüfung der Anlage erfolgt nach VDE 0100 Teil 610 mit
den entsprechenden Prüfgeräten nach VDE 0413.
Siehe auch LS 2.1 Grundlagen der Leitungsdimensionierung.
Drehstromsystem nur mit ohmscher Belastung. Vertiefung mit induktiver Belastung in
LF 7.
Im LF 5 wird vornehmlich die Prüfung von elektrischen Anlagen behandelt. Die Prüfung von ortsveränderlichen elektrischen Betriebsmitteln sowie die Wiederholungsprüfungen werden im Überblick vermittelt und in den jeweiligen aufsteigenden Lernfeldern
vertieft (LF 9). Es sollten Hinweise auf die rechtliche Bedeutung von Prüfprotokollen
gegeben werden (Haftungsfragen).
Schutzarten in Abstimmung mit LF 6 behandeln.
30
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
4.2
Umsetzungsbeispiel zu Lernfeld 6
Lernfeld
Elektrische Maschinen herstellen und prüfen
72 Std.
Zielformulierung
Die Schülerinnen und Schüler planen die Herstellung elektrischer Maschinen. Sie
analysieren Konstruktionsprinzipien und bestimmen die Komponenten nach Einsatzbedingungen. Sie differenzieren die Komponenten nach Eigenproduktion und
Zukaufteilen. Sie lösen notwendige Bestellungen aus.
Die Schülerinnen und Schüler planen die Herstellung von Wicklungen. Sie lesen
und skizzieren Wickelpläne und entwerfen Wicklungen nach konstruktiven und fertigungstechnischen Merkmalen.
Die Schülerinnen und Schüler stellen Wicklungen her, bauen sie ein und konservieren sie. Sie nehmen die Wickeldaten auf.
Die Schülerinnen und Schüler montieren die Komponenten der elektrischen Maschinen und nehmen diese in Betrieb.
Die Schülerinnen und Schüler führen die Prüfungen nach den geltenden VDEVorschriften durch. Sie dokumentieren die Prüfdaten und werten sie aus. Sie beheben Wicklungsfehler.
Inhalte
Montageprozess
Komponenten elektrischer Maschinen
Wicklungsarten und -formen, Isolationen
Bauformen, Lager, Gehäuse
Betriebsarten, Kühlung
31
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
LF 6 ( 72 h)
Elektrische Maschinen
herstellen und prüfen
LF-Ebene:
LS-Ebene:
6.1 Konstruktionsprinzipien elektrischer Maschinen analysieren und
Komponenten bestimmen (8 h)
Kundenauftrag:
6.2 Wicklungen elektrischer Maschinen entwerfen, herstellen und einbauen (56 h)
6.3 Komponenten montieren und elektrische
Maschinen prüfen (8 h)
Um im Fehlerfall einen vorhandenen Motor schnell austauschen zu können, soll eine zweite Maschine hergestellt
werden.
z. B.
 Analyse des Aufbaus von Drehstromund Gleichstrommotoren
 Unterscheidung der Komponenten nach
Eigenprodukten und Zukaufteilen (betriebsabhängig)
 Zukaufteile nach Katalog auswählen
z. B.
 Wicklungsdaten einer Maschine (vorzugsweise Drehstrommaschine) aufnehmen; Wickelkarte anlegen
 Alternative Wicklungsformen skizzieren
 Weitere Wicklungsarten entwerfen (vorzugsweise Einphasen-Wicklungen)
 Herstellung, Einbau und Isolierung von
Wicklungen
32



z. B.
Montagevorschriften beachten
Mechanische und elektrische Prüfung
Unfallverhütungsvorschriften beachten
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation
LS 6.1
Konstruktionsprinzipien elektrischer Maschinen
analysieren und Komponenten bestimmen
Zeitrichtwert:
8h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler planen die Herstellung elektrischer Maschinen. Sie analysieren Konstruktionsprinzipien und bestimmen die Komponenten nach Einsatzbedingungen. Sie differenzieren die Komponenten nach Eigenproduktion und Zukaufteilen.
Sie lösen notwendige Bestellungen aus.
Angestrebte Kompetenzen:





Konstruktionsprinzipien erkennen und unterscheiden
Komponenten elektrischer Maschinen fachgerecht benennen
Auswahl der Komponenten nach Einsatzbedingungen
Selbstständige Informationsbeschaffung
Präsentieren der erarbeiteten Informationen
Inhalte:






Konstruktionsprinzipien von Drehfeld- und Stromwendermaschinen
Gehäuse, Blechpaket, Läuferarten
Bauformen und deren Kennzeichnung
Einsatzbereiche von Wälz- und Gleitlagern
Betriebsarten und deren Kennzeichnung
Kühlung elektrischer Maschinen
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Arbeiten mit Modellen, Explosionszeichnungen (auch aus elektronischen Katalogen),
Wirkungsweise der Maschinen in LF 7
33
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation
LS 6.2
Wicklungen elektrischer Maschinen entwerfen,
herstellen und einbauen
Zeitrichtwert:
56 h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler planen die Herstellung von Wicklungen. Sie lesen und
skizzieren Wickelpläne und entwerfen Wicklungen nach konstruktiven und fertigungstechnischen Merkmalen.
Die Schülerinnen und Schüler stellen Wicklungen her, bauen sie ein und konservieren
sie. Sie nehmen die Wickeldaten auf.
Angestrebte Kompetenzen:






Wicklungsdaten einer Maschine aufnehmen
Wicklungsschema entwerfen
Wicklungen nach Vorgabe schalten
Ausführungen kennzeichnen
Lage der Pole durch Einzeichnen der Ströme ermitteln
Isolierstoffe auswählen
Inhalte:





Wicklungsdaten (Nutzahl, Nutschritt, Lochzahl, Anzahl der Spulengruppen,
Windungszahl, Drahtdurchmesser, Schaltung)
Konstruktive Merkmale: Einschicht- und Zweischichtwicklungen, ungesehnte
und gesehnte Wicklungen, Bruchlochwicklungen, Dreiphasen- und EinphasenWicklungen
Fertigungstechnische Merkmale: Etagen- und Korbwicklungen, Spulen gleicher
und ungleicher Weite, Maschinenwicklung, Träufelwicklung
Wickeltabellen
Wicklungsisolation, Isolierstoffklassen, Imprägnieren
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Nur Drehstrom-Wicklungen und Einphasen-Wicklungen betrachten;
Schalten von Wicklungen am Modell;
Spannungsumschaltbare Wicklungen, polumschaltbare Wicklungen und Wicklungen
für Gleichstrommaschinen in LF 9
Vertiefung konstruktiver und fertigungstechnischer Wicklungsmerkmale (Sehnung,
Formspulen- und Formstabwicklung) in LF 9
34
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation
LS 6.3
Komponenten montieren und elektrische
Maschinen prüfen
Zeitrichtwert:
8h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler montieren die Komponenten der elektrischen Maschinen und nehmen diese in Betrieb.
Die Schülerinnen und Schüler führen die Prüfungen nach den geltenden VDEVorschriften durch. Sie dokumentieren die Prüfdaten und werten sie aus. Sie beheben
Wicklungsfehler.
Angestrebte Kompetenzen:






Montagevorschriften für Lager beachten
Prüfen der Wicklung
Wicklungsfehler beheben
Maschine in Betrieb nehmen
Prüfprotokoll erstellen
Unfallverhütungsvorschriften beachten
Inhalte:





Ein- und Ausbau von Lagern
Wicklungsprüfung, Windungsprüfung, Isolationswiderstände, Wicklungswiderstände
Fehlerarten: Windungsschluss, Körperschluss, Phasenschluss, Schaltfehler
Funktionsprüfung: Leerlaufmessung, Belastungsmessung
Prüfprotokoll
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Lerninhalt Wuchten in LF 9
Montagepläne nach kundenspezifischen Anforderungen in LF 9
Qualitätssicherung von Produkten in LF 12
35
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
4.3
Umsetzungsbeispiel zu Lernfeld 7
Lernfeld
Betriebsverhalten elektrischer Maschinen analysieren
72 Std.
Zielformulierung
Die Schülerinnen und Schüler erfassen Kundenanforderungen an elektrische Maschinen.
Die Schülerinnen und Schüler beschaffen Informationen über elektrische Maschinen. Sie analysieren Aufbau und Wirkungsweise elektrischer Maschinen und klassifizieren diese.
Die Schülerinnen und Schüler nehmen elektrische Maschinen unter Beachtung einschlägiger Sicherheitsbestimmungen und Schutzmaßnahmen in Betrieb.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen das Betriebsverhalten elektrischer Maschinen. Sie ermitteln und dokumentieren Kenngrößen, bewerten diese und vergleichen sie mit den Leistungsschilddaten. Sie bewerten die Vor- und Nachteile der
untersuchten Maschinen unter Berücksichtigung der Einsatzgebiete und unter ökonomischen Aspekten.
Die Schülerinnen und Schüler erstellen Dokumentationen über ausgewählte elektrische Maschinen nach Art und Anwendung. Sie präsentieren den Kunden die Ergebnisse der Untersuchung und empfehlen eine geeignete elektrische Maschine.
Inhalte
Kundengespräch
Technische Dokumentationen in deutscher und englischer Sprache
Prinzip der elektromagnetischen Energiewandlung
Ruhende elektrische Maschinen, Wicklungen
Rotierende elektrische Maschinen
Schutzklassen, Isolationsklassen
Messmittel und -verfahren, Lastkennlinien
Zusammenhang von Wicklungsaufbau und Betriebsverhalten
36
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
LF-Ebene:
LF 7 (72 h)
Betriebsverhalten elektrischer Maschinen analysieren
LS-Ebene:
7.1 Auswahl eines Generators für eine Biogasanlage (18 h)
z. B.
 Anhand eines Kundenauftrages sowie
der technischen Rahmenbedingungen
wird ein Generatortyp nach Pflichtenheft
ausgewählt.
 Kontrolle der Betriebsdaten (Vergleich
mit Leistungsschildangaben)
7.2 Prüffeldarbeit bei Motorenhersteller bzw.
Instandsetzungsbetrieb
(27 h)
7.3 Reparatur bzw. Umbau eines (Drehstrom-)
Transformators (27 h)
z. B.
z. B.
 Erarbeitung unterschiedlicher Motortypen  Aufbau und Wirkungsweise eines Transformators
 Aufnahme und Dokumentation von Kennlinien und charakteristischer Kennwerte
 Messtechnische Erfassung charakteristider zuvor erarbeiteten Motoren
scher Größen
 Ermittlung von Einsatzbereichen
 Erstellung eines Prüfprotokolls
37
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation:
LS 7.1
Auswahl eines Generators für eine Biogasanlage
Zeitrichtwert:
18 h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler erfassen Kundenanforderungen an elektrische Maschinen.
Die Schülerinnen und Schüler beschaffen Informationen über elektrische Maschinen.
Sie analysieren Aufbau und Wirkungsweise elektrischer Maschinen und klassifizieren
diese.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen das Betriebsverhalten elektrischer Maschinen. Sie bewerten die Vor- und Nachteile der untersuchten Maschinen unter Berücksichtigung der Einsatzgebiete und unter ökonomischen Aspekten.
Die Schülerinnen und Schüler erstellen Dokumentationen über ausgewählte elektrische Maschinen nach Art und Anwendung. Sie präsentieren den Kunden die Ergebnisse der Untersuchung.
Angestrebte Kompetenzen:



Selbstständige Informationsbeschaffung
Zusammenhang von Aufbau und Wirkungsweise erkennen
Präsentation der erarbeiteten Informationen
Inhalte:





Kundengespräch
Technische Dokumentationen in deutscher und englischer Sprache
Prinzip der elektromagnetischen Energiewandlung (hier: Generatorprinzip)
Rotierende elektrische Maschinen (hier insbes. Synchrongenerator)
Zusammenhang von Aufbau und Betriebsverhalten
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Mögliche chronologische Gliederung des Unterrichts:
Analyse des Kundenauftrages
Induktionsgesetz; Generatorprinzip
Aufbau eines Generators; Vergleich Synchronmaschine vs. Asynchronmaschine
Anpassung der Ausgangsspannung über Erregerspannung
Frequenzanpassung über Drehzahl und Polzahl; (evtl. Verwendung von Getrieben und Wechselstromumrichtern ansprechen; Verweis auf LF 10)
Innenpol- und Außenpolmaschine
Schnellläufer, Langsamläufer (Schenkelpolläufer, Vollpolläufer)
Auswahl der Maschine laut Pflichtenheft (Verwendung von Herstellerunterlagen)
Kontrolle der Betriebsdaten: Vergleich mit Herstellerangaben (Angaben des
38
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Leistungsschildes)
Übergabe an den Kunden (Präsentation der ausgewählten Maschine evtl. mit
Anschluss an das Stromnetz)
Vertiefung:
Bürstenlose Synchrongeneratoren (Regelungen werden im LF10 ausführlich besprochen)
Parallelschaltung von Generatoren
39
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation:
LS 7.2
Prüffeldarbeit bei Motorenhersteller bzw.
Instandsetzungsbetrieb
Zeitrichtwert:
27 h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler beschaffen Informationen über elektrische Maschinen.
Sie analysieren Aufbau und Wirkungsweise elektrischer Maschinen und klassifizieren
diese.
Die Schülerinnen und Schüler nehmen elektrische Maschinen unter Beachtung einschlägiger Sicherheitsbestimmungen und Schutzmaßnahmen in Betrieb.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen das Betriebsverhalten elektrischer Maschinen. Sie ermitteln und dokumentieren Kenngrößen, bewerten diese und vergleichen
sie mit den Leistungsschilddaten. Sie bewerten die Vor- und Nachteile der untersuchten Maschinen unter Berücksichtigung der Einsatzgebiete und unter ökonomischen
Aspekten.
Die Schülerinnen und Schüler erstellen Dokumentationen über ausgewählte elektrische Maschinen nach Art und Anwendung.
Angestrebte Kompetenzen:





Selbstständige Informationsbeschaffung
Beachtung einschlägiger Sicherheitsbestimmungen
Gefahrenbewusstsein entwickeln
Fachgerechte Handhabung von Messgeräten und anderer elektrischer Betriebsmittel
Dokumentation von Messergebnissen
Inhalte:







Prinzip der elektromagnetischen Energiewandlung (hier: Motorprinzip)
Rotierende elektrische Maschinen
Schutzarten, Schutzklassen
Isolationsklassen
Messmittel und -verfahren
Betriebsverhalten, Lastkennlinien
Zusammenhang von Wicklungsaufbau und Betriebsverhalten
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Mögliche chronologische Gliederung des Unterrichts:
Elektromagnetische Energiewandlung, Motorprinzip
Analyse des Aufbaus und der Wirkungsweise rotierender Maschinen
40
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Kontrolle der elektrischen Eigenschaften mittels Motorprüfstand:
 Inbetriebnahme des Motors unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften
 Ermittlung der Betriebsdaten; Kennlinienaufnahme
 Dokumentation (Erstellung eines Leistungsschildes bzw. Vergleich mit
gegebenen Leistungsschilddaten; Erstellung eines Prüfprotokolls)
Bewertung der Einsatzbereiche unterschiedlicher rotierender elektrischer Maschinen (u. a. Isolierstoffklassen beachten)
41
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation:
LS 7.3
Reparatur bzw. Umbau eines (Drehstrom-)
Transformators
Zeitrichtwert:
27 h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler erfassen Kundenanforderungen an elektrische Maschinen.
Die Schülerinnen und Schüler beschaffen Informationen über elektrische Maschinen.
Sie analysieren Aufbau und Wirkungsweise elektrischer Maschinen und klassifizieren
diese.
Die Schülerinnen und Schüler nehmen elektrische Maschinen unter Beachtung einschlägiger Sicherheitsbestimmungen und Schutzmaßnahmen in Betrieb.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen das Betriebsverhalten elektrischer Maschinen. Sie ermitteln und dokumentieren Kenngrößen, bewerten diese und vergleichen
sie mit den Leistungsschilddaten.
Die Schülerinnen und Schüler erstellen Dokumentationen über ausgewählte elektrische Maschinen nach Art und Anwendung.
Angestrebte Kompetenzen:




Selbstständige Informationsbeschaffung
Auswahl und Dimensionierung von Komponenten anhand von Planungshilfen
Ökonomische und ökologische Aspekten bei der Planungsarbeit berücksichtigen
Fachgerechte Handhabung von Messgeräten und anderer elektrischer Betriebsmittel
Inhalte:









Kundenauftrag (Pflichtenheft)
Technische Dokumentation in deutscher und englischer Sprache
Prinzip der elektromagnetischen Energiewandlung (hier: Induktionsgesetz)
Ruhende elektrische Maschinen
Nennwerte von Transformatoren
Wicklungen
Schutzarten, Schutzklassen
Messmittel und -verfahren
Zusammenhang von Wicklungsaufbau und Betriebsverhalten (Übersetzungsverhältnis)
42
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Mögliche chronologische Gliederung des Unterrichts:
Kundenauftrag; Ermittlung des Defektes bzw. der Kundenwünsche
Erarbeitung der Inhalte bezüglich Aufbau und Wirkungsweise eines Transformators
 Induktionsgesetz
 Spannungsübertragung
 Stromübertragung
 Leistungsübertragung
 VDE-Bestimmungen
 Schaltgruppen
 Vertiefung: Parallelschaltung von Transformatoren; Sonderformen
Planung der Instandsetzung bzw. des Umbaus
Aufbau des Transformators nach Pflichtenheft
Ermittlung der oben genannten Betriebsdaten; Vergleich mit Pflichtenheft
Erstellung eines Prüfprotokolls (Erhebung zentraler Daten des Leistungsschilds)
43
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
4.4
Umsetzungsbeispiel zu Lernfeld 8
Lernfeld
Elektrische Maschinen und mechanische Komponenten
integrieren
48 Std.
Zielformulierung
Die Schülerinnen und Schüler analysieren nach Pflichtenheft die mechanische Anpassung elektrischer Maschinen innerhalb von Antriebssystemen. Dazu lesen sie
Gesamt- und Gruppenzeichnungen, Anordnungs- und Schaltungspläne. Sie bestimmen die Funktionszusammenhänge der Komponenten.
Die Schülerinnen und Schüler wählen mechanische Komponenten aus und passen
sie den Erfordernissen der Antriebssysteme an. Dazu verwenden sie Montageanleitungen und entwickeln Montagepläne. Sie nutzen zur Auswahl der Komponenten
auch englischsprachige Unterlagen. Sie ändern technische Dokumentationen, auch
rechnergestützt.
Die Schülerinnen und Schüler wählen die erforderlichen Werkzeuge und Vorrichtungen aus, organisieren die Montagearbeit und montieren die Komponenten.
Die Schülerinnen und Schüler prüfen die Funktion und erstellen Prüfprotokolle. Sie
bewerten die Prüfergebnisse zur Optimierung der Komponentenauswahl.
Die Schülerinnen und Schüler beurteilen die Montageabläufe unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit und der Bestimmungen des Arbeits- und Umweltschutzes und unterbreiten Verbesserungsvorschläge.
Inhalte
Kupplungen
Getriebe
Bremsen
Stücklisten
Prüfprotokolle
44
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
LF-Ebene:
LF 8 (48 h)
Elektrische Maschinen und
mechanische Komponenten
integrieren
LS-Ebene:
8.1 Analyse der Komponenten zur Kraftübertragung, z. B. bei einer
elektrischen Hebebühne
(6 h)
8.4 Prüfung der mechanischen Komponenten
des Antriebes
(8 h)
8.2 Auswahl geeigneter
Komponenten nach
typenspezifischen und
technologisch bedingten
Merkmalen (26 h)
z. B.
Anhand einer Gerätebeschreibung wird ein Antrieb, z. B. eine
elektrisch betätigte Hebebühne
(eine fest montierte oder eine
frei verschiebbare Scherenhebebühne), analysiert und deren
notwendige mechanische Komponenten erfasst.
z. B.
Erarbeiten der elektrischen und
mechanischen Funktionszusammenhänge
8.3 Montage und Installation der Komponenten
(8 h)
z. B.
Auswahl der erforderlichen
Werkzeuge und Vorrichtungen.
Planung der Montage aller
elektrischen und mechanischen
Komponenten
45
z. B.
Prüfung der mechanischen
Komponenten auf Funktion
Erstellen von Mess- und Prüfprotokollen
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation
LS 8.1
Analyse der Komponenten zur Kraftübertragung,
z. B. bei einer elektrischen Hebebühne
Zeitrichtwert:
6h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler analysieren die mechanische Anpassung elektrischer
Maschinen innerhalb von Antriebssystemen. Dazu lesen sie Gesamt- und Gruppenzeichnungen, Anordnungs- und Schaltungspläne. Sie bestimmen die Funktionszusammenhänge der Komponenten.
Angestrebte Kompetenzen:



Selbstständige Informationsbeschaffung
Funktionszusammenhänge anhand technischer Dokumentationen erkennen
Gefahrenbewusstsein entwickeln
Inhalte:



Kupplungen
Getriebe
Bremsen
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Erfassen der Funktionszusammenhänge der Komponenten, z. B. bei einer Hebebühne
Verwenden von Fach- und Tabellenbüchern sowie Internetrecherche
Auswertung von Herstellerunterlagen auch während der betrieblichen Praxis
46
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation
LS 8.2
Auswahl geeigneter Komponenten nach typenspezifischen und technologisch bedingten Merkmalen
Zeitrichtwert:
26 h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler analysieren nach Pflichtenheft die mechanische Anpassung elektrischer Maschinen innerhalb von Antriebssystemen.
Die Schülerinnen und Schüler wählen mechanische Komponenten aus und passen sie
den Erfordernissen der Antriebssysteme an. Dazu verwenden sie Montageanleitungen
und entwickeln Montagepläne. Sie nutzen zur Auswahl der Komponenten auch englischsprachige Unterlagen. Sie ändern technische Dokumentationen auch rechnergestützt.
Angestrebte Kompetenzen:






Auswahl geeigneter Komponenten nach Pflichtenheft
Beachtung einschlägiger Sicherheitsbestimmungen
Selbstständige Informationsbeschaffung
Problemlösungsstrategien anwenden
Montageplan erstellen
Erstellen bzw. Ändern von Dokumentationen
Inhalte:




Kupplungen, z. B. starr, elastisch, schaltbar, Sicherheitskupplung
Getriebe, z. B. einstufige, mehrstufige, Zugmittelgetriebe, Zahnradgetriebe
Drehmoment, Drehfrequenz und Übersetzungsverhältnis
Mechanische Bremsen:
o Pneumatische Bremsen
o Elektrisch betätigte Bremsen
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:




Verwenden von Fach- und Tabellenbüchern
Auswerten von Herstellerunterlagen
Berechnen von Drehmomenten, Drehfrequenzen und Übersetzungsverhältnis. Erstellen einer technischen Dokumentation zu den ausgewählten Komponenten
Vermittlung einschlägiger Sicherheitsbestimmungen entsprechend dem gewählten Lernobjekt
47
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation
LS 8.3
Montage und Installation der Komponenten
Zeitrichtwert:
8h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler wählen die erforderlichen Werkzeuge und Vorrichtungen
aus, organisieren die Montagearbeit und montieren die Komponenten.
Die Schülerinnen und Schüler beurteilen die Montageabläufe unter Berücksichtigung
der Wirtschaftlichkeit und der Bestimmungen des Arbeits- und Umweltschutzes und
unterbreiten Verbesserungsvorschläge.
Angestrebte Kompetenzen:





Beachtung der Montageempfehlungen der Hersteller
Einbau und Anschluss der Komponenten/Geräte
Beachtung der einschlägigen Sicherheits- und Umweltschutzvorschriften
Gefahrenbewusstsein entwickeln
Bewerten der Montageabläufe unter ökonomischen, ökologischen und sicherheitstechnischen Gesichtspunkten
Inhalte:





Stücklisten
Montageplan
Montagewerkzeuge und -vorrichtungen
Betriebsstoffe/Hilfsmittel
Bestimmungen des Arbeits- und Umweltschutzes
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Montagearbeiten so weit möglich an einem Modell durchführen
48
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation
LS 8.4
Prüfung der mechanischen Komponenten des
Antriebes
Zeitrichtwert:
8h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler prüfen die Funktion und erstellen Prüfprotokolle. Sie
bewerten die Prüfergebnisse zur Optimierung der Komponentenauswahl.
Angestrebte Kompetenzen:






Erstellen eines Prüfplanes nach Vorgaben, z. B. Herstellervorgaben
Mess- und Prüfmittel auswählen und fachgerecht einsetzen
Mechanische Komponenten von Antriebssystemen auf Funktion prüfen
Systematisches und konsequentes Vorgehen
Beachtung einschlägiger Sicherheitsvorschriften und verantwortliches Handeln
Vorschläge zur Optimierung der Komponentenauswahl aus den Prüfergebnissen ableiten
Inhalte:



Prüfverfahren
Prüfprotokoll
Qualitätssicherung
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Funktionsprüfung der montierten mechanischen Komponenten des Antriebs.
Im LF 8 wird nur die Prüfung der mechanischen Komponenten des Antriebs durchgeführt; die Prüfung der elektrischen Schutzmaßnahmen erfolgt in LF 5 und wird in LF
12/13 vertieft. Geräteprüfungen nach VDE 0701/0702 erfolgen in LF 5 und LF 9.
Qualitätssicherung wird in LF 12 vertieft.
Produkthaftung wird in LF 11 und LF 13 behandelt.
Einsatz von Software zur Textgestaltung und Tabellenerstellung.
Darstellung des Prüfungsergebnisses, z. B. im Rahmen eines Fachgespräches.
49
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
4.5
Umsetzungsbeispiel zu Lernfeld 9
Lernfeld
Elektrische Maschinen in Stand setzen
70 Std.
Zielformulierung
Die Schülerinnen und Schüler nehmen Aufträge zur Instandsetzung elektrischer
Maschinen entgegen. Sie entwickeln Demontage- und Montagepläne unter Berücksichtigung kundenspezifischer Anforderungen und der Bedingungen am Aufstellungsort.
Die Schülerinnen und Schüler planen den Prozess der Instandsetzung. Sie analysieren die technischen Dokumentationen der elektrischen Maschinen. Die Schülerinnen und Schüler grenzen Fehler ein, analysieren diese, werten sie aus und unterbreiten Lösungsvorschläge zur Instandsetzung. Sie erfassen systematisch Schadens- und Verschleißursachen.
Die Schülerinnen und Schüler beraten die Kunden hinsichtlich der notwendigen
Maßnahmen. Sie erstellen und erläutern Kostenvoranschläge. Sie berücksichtigen
mögliche rechtliche und wirtschaftliche Folgen der Instandsetzung.
Inhalte
Technische Dokumentationen
Instandsetzungskalkulation
Störursachen
Korrosion, Bruch, Verschleiß
Wuchten
Entsorgungsvorschriften
50
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
LF-Ebene:
LF 9 (70 h)
Elektrische Maschinen
in Stand setzen
LS-Ebene:
9.1 Fehleranalyse am
Aufstellungsort und Instandsetzung in der
Werkstätte (24 h)
z. B.
Polumschaltbarer Motor, z. B. für eine Lüftung/Heizung/Absaugung
 Ist-Zustand der Maschine im Kundengespräch feststellen
 Störungsursachen eingrenzen durch
Erprobung vor Ort
 Demontage der Maschine planen
 Technische Dokumentation der Statorwicklung erstellen/analysieren
 Instandsetzen der Wicklung
 Prüfung der Maschine
9.2 Fehleranalyse im Prüffeld und Instandsetzung
(30 h)
z. B.
Gleichstrommotor, z. B. für eine CNCMaschine

Fehlereingrenzung und -analyse im Prüffeld

Technische Dokumentation der Ankerwicklung erstellen/analysieren

Instandsetzen der Wicklung

Kollektor in Stand setzen und Anker
wuchten

Prüfung der Maschine

Entsorgung des Altmaterials
51
9.3 Instandsetzung mit
Hilfe von Ersatzteilen des
Geräteherstellers
(16 h)
z. B.
handgeführtes Elektrowerkzeug
 Auftragsannahme
 Fehleranalyse
 Kalkulation (Ersatzteile/Zeit)
 Kundenberatung
 Instandsetzung
 Geräteprüfung
 Entsorgung des Altmaterials
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation:
LS 9.1
Fehleranalyse am Aufstellungsort und Instand- Zeitrichtwert:
setzung in der Werkstatt
24 h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler nehmen Aufträge zur Instandsetzung elektrischer Maschinen entgegen. Sie entwickeln Demontage- und Montagepläne unter Berücksichtigung kundenspezifischer Anforderungen und der Bedingungen am Aufstellungsort.
Die Schülerinnen und Schüler planen den Prozess der Instandsetzung. Sie analysieren die technischen Dokumentationen der elektrischen Maschinen. Die Schülerinnen
und Schüler grenzen Fehler ein, analysieren diese, werten sie aus und unterbreiten
Lösungsvorschläge zur Instandsetzung. Sie erfassen systematisch Schadens- und
Verschleißursachen.
Sie berücksichtigen mögliche wirtschaftliche Folgen der Instandsetzung.
Angestrebte Kompetenzen:





Im Kundengespräch Fehlerbeschreibungen konkretisieren
Fehler eingrenzen und analysieren
Im Kundengespräch Lösungsvorschläge zur Instandsetzung unterbreiten
Demontage-, Montagepläne entwickeln und Stromlaufpläne lesen
Wicklungsdaten und Wicklungsmerkmale einer Maschine erfassen und bei der
Instandsetzung beachten
Inhalte:









Störursachen
Demontageplan, Montageplan (Berücksichtigung der Besonderheiten am Aufstellungsort)
Stromlaufplan
Unfallverhütung
Fehlerarten (z. B. Körperschluss)
Dokumentation der Wicklungsdaten (Windungszahl, Nutschritt, Lochzahl, Anzahl der Spulengruppen, Drahtdurchmesser, Schaltung)
Konstruktive Merkmale der Wicklung: polumschaltbare, gesehnte Zweischichtwicklung
Wicklungsisolation
Wicklungsprüfung, Funktionsprüfung
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
In LS 9.1 sollen die Schülerinnen und Schüler mit Hilfe der Fehlerbeschreibung durch
den Kunden die Fehler an der elektrischen Maschine eingrenzen. Sie schlagen dem
52
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Kunden Prüfungen vor, die dieser vor Ort vornehmen kann, um die Störungsursache
eventuell selbst zu beseitigen. Weil die Störung nicht durch den Kunden behoben werden kann, folgen die Fehleranalyse, die Demontage und die Reparatur der Antriebsmaschine durch die Schülerinnen und Schüler. Durch diesen Handlungsablauf berücksichtigen sie die wirtschaftlichen Folgen einer Instandsetzung.
LS 9.1 nutzt alle Möglichkeiten zur Vertiefung von LS 6.2.
53
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation:
LS 9.2
Fehleranalyse im Prüffeld und Instandsetzung
Zeitrichtwert:
30 h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler nehmen Aufträge zur Instandsetzung elektrischer Maschinen entgegen.
Die Schülerinnen und Schüler planen den Prozess der Instandsetzung. Sie analysieren die technischen Dokumentationen der elektrischen Maschinen. Die Schülerinnen
und Schüler grenzen Fehler ein, analysieren diese, werten sie aus und unterbreiten
Lösungsvorschläge zur Instandsetzung. Sie erfassen systematisch Schadens- und
Verschleißursachen.
Angestrebte Kompetenzen:




Analyse der technischen Dokumentationen von Gleichstrom-Ankerwicklungen
Fehler durch Messung eingrenzen und Fehlerursachen ermitteln
Zusammenhang zwischen der Qualität der eigenen Arbeit und der Qualität des
Gesamtproduktes erkennen
Beachten der Bestimmungen des Arbeits- und Umweltschutzes beim Entsorgen
der Altmaterialien
Inhalte:









Kollektorverschleiß und mögliche Ursachen
Fehlerarten (z. B. Windungsschluss, Lamellenschluss)
Dokumentation der Wicklungsdaten (Wicklungsschritt, Schaltschritt, Kollektorschritt, Nutschritt)
Konstruktive Merkmale einer Ankerwicklung: Schleifenwicklung, Wellenwicklung, Lage der Bürsten (Verzug)
Demontage einer Ankerwicklung, Unfallverhütung, Entsorgungsvorschriften
Fertigungstechnische Merkmale einer Ankerwicklung: Formspulen-, Formstabwicklung
Wicklungsisolation
Wicklungsprüfung
Wuchten des Ankers
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
In LS 9.2 sollen die Schülerinnen und Schüler ausgehend von den Fehlermöglichkeiten an Gleichstrommaschinen die Besonderheiten von Ankerwicklungen analysieren.
Auch anhand der „Laufbilder“ von Kollektoren können Verschleißursachen ermittelt
werden.
54
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Der Instandsetzungsprozess soll z. B. durch Blockschaltbilder oder Mind-Maps visualisiert werden.
LS 9.2 nutzt die Möglichkeit zur Vertiefung von LF 6.
55
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation:
LS 9.3
Instandsetzung mit Hilfe von Ersatzteilen des
Geräteherstellers
Zeitrichtwert:
16 h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler nehmen Aufträge zur Instandsetzung elektrischer Maschinen entgegen.
Die Schülerinnen und Schüler planen den Prozess der Instandsetzung. Sie analysieren die technischen Dokumentationen der elektrischen Maschinen. Die Schülerinnen
und Schüler grenzen Fehler ein, analysieren diese, werten sie aus und unterbreiten
Lösungsvorschläge zur Instandsetzung.
Die Schülerinnen und Schüler beraten die Kunden hinsichtlich der notwendigen Maßnahmen. Sie erstellen und erläutern Kostenvoranschläge. Sie berücksichtigen mögliche rechtliche Folgen der Instandsetzung.
Angestrebte Kompetenzen:




Selbstständiges Erfassen aller für die Auftragsannahme relevanten Daten
Selbstständiges Beschaffen technischer Informationen
Verantwortliche Auswahl der notwendigen Maßnahmen zur Instandsetzung
Beurteilen der Instandsetzungskosten
Inhalte:








Leistungsschild elektrischer Maschinen
Störursachen
Fehlerarten (z. B. Lagerschaden)
Verschleiß, Korrosion, Bruch
Ersatzteillisten der Gerätehersteller
Kalkulation der Instandsetzungskosten (Ersatzteile, Arbeitszeit)
Geräteprüfung nach VDE 0701
Prüfprotokoll
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
In LS 9.3 liegt der Schwerpunkt auf der Kalkulation der Instandsetzungskosten mit Hilfe von Ersatzteilelisten der Gerätehersteller. Die Schülerinnen und Schüler erkennen
die Wichtigkeit der Geräteprüfung und deren Dokumentation für den Kunden und den
Instandsetzungsbetrieb (Produkthaftung).
56
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
4.6
Umsetzungsbeispiel zu Lernfeld 10
Lernfeld
106 Std.
Steuerungen und Regelungen für elektrische Maschinen auswählen und anpassen
Zielformulierung
Die Schülerinnen und Schüler analysieren antriebstechnische Problemstellungen
und entwickeln Lösungsstrategien. Sie wählen Steuerungen und Regelungen für
elektrische Maschinen aus.
Die Schülerinnen und Schüler erstellen die Planungsunterlagen. Sie entwickeln auf
der Grundlage der Planungsunterlagen und der Entscheidung über die einzusetzenden Systemkomponenten Schaltpläne und Programme.
Die Schülerinnen und Schüler programmieren steuerungstechnische und parametrieren regelungstechnische Komponenten und Systeme, binden sie in Übertragungssysteme ein und passen die Software kundenspezifisch an.
Die Schülerinnen und Schüler beachten bei der Auswahl der Systeme und der Leitungsanordnung die Bestimmungen zur elektromagnetischen Verträglichkeit.
Die Schülerinnen und Schüler realisieren die Steuerungen und Regelungen und
nehmen die Antriebssysteme in Betrieb. Sie entwickeln effiziente Strategien zur
Fehlersuche und zur Optimierung der Lösung und wenden diese an.
Die Schülerinnen und Schüler erstellen unter Anwendung der gültigen Normen
technische Dokumentationen und präsentieren ihre Ergebnisse.
Inhalte
Anlass- und Bremsverfahren, Drehfrequenzsteuerung
Verbindungs- und speicherprogrammierte Steuerungen
Regler
Stromrichter
Elektronische Anlauf- und Betriebshilfen
Bussysteme
Schnittstellen
Ferndiagnose
57
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
LF-Ebene:
LF 10 (106 h)
Steuerungen und Regelungen für elektrische Maschinen auswählen und
anpassen
LS-Ebene:
10.1 Aufbau, Inbetriebnahme und Erweiterung
einer verbindungsprogrammierten Steuerung für
einen Lastenaufzug (40 h)
10.2 Verwendung einer
SPS zur Realisierung der
Aufgabenstellung von LS
10.1 (40 h)
z. B.
z. B.
 Anhand eines Kundenauftrages wird
 Übertragung der Problemstellung von
eine einfache verbindungsprogrammierLernsituation 1 auf eine speicherprote Drehstrom-Motorsteuerung aufgebaut
grammierbare Steuerung
(Vertiefung von LF 3).
 Erarbeitung des prinzipiellen Aufbaus ei Schrittweise Erweiterung der Motorner SPS (Vertiefung von Lernfeld 3)
steuerung ausgehend von technischen
Anschlussbedingungen, den Maßgaben
des Kundenauftrages sowie den daraus
entwickelten Planungsunterlagen
58
10.3 Erweiterung der
LS 10.1: Einbau eines
Stromrichters zur Drehfrequenzregelung (26 h)
z. B.
 Im Rahmen einer Wartung des Antriebs
aus LS 10.1 muss entschieden werden,
ob der vorhandene Drehstrommotor mit
nur zwei Drehzahlen repariert oder durch
einen Drehstrom-Normmotor mit Umformer ersetzt werden soll.
 Regelungstechnik mit inhaltlichem
Schwerpunkt Stromrichter behandeln
 Stromrichter mit Busankopplung an die
SPS

Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation:
LS 10.1
Aufbau, Inbetriebnahme und Erweiterung einer
Zeitrichtwert:
verbindungsprogrammierten Steuerung für einen
40 h
Lastenaufzug
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler analysieren antriebstechnisch Problemstellungen und
entwickeln Lösungsstrategien. Sie wählen Steuerungen für elektrische Maschinen aus.
Die Schülerinnen und Schüler erstellen die Planungsunterlagen. Sie entwickeln auf der
Grundlage der Planungsunterlagen und der Entscheidung über die einzusetzenden
Systemkomponenten Schaltpläne.
Die Schülerinnen und Schüler realisieren die Steuerungen und nehmen die Antriebssysteme in Betrieb. Sie entwickeln effiziente Strategien zur Fehlersuche und zur Optimierung der Lösungen und wenden diese an.
Die Schüler erstellen unter Anwendung der gültigen Normen technische Dokumentationen und präsentieren ihre Ergebnisse.
Angestrebte Kompetenzen:






Steuerungen als VPS planen
Schaltungsunterlagen normgerecht erstellen und ändern
Komponenten anhand von Herstellerunterlagen auswählen
Steuerungen als VPS aufbauen, in Betrieb nehmen und prüfen
Fehler systematisch eingrenzen und beheben
Arbeitsabläufe im Team organisieren und bewerten
Inhalte:






Anlass- und Bremsverfahren
Elektronische Anlaufhilfen (z. B. Softstarter)
Drehfrequenzsteuerung
Verbindungsprogrammierte Steuerung
Methoden zur Fehlerbeseitigung
Fehlermeldung
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Verwendung computergestützter Zeichenprogramme ist sinnvoll.
LF 10 ist als Weiterführung von LF 3 anzusehen. Der Schwerpunkt liegt auf der Realisierung antriebstechnischer Systeme.
59
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Mögliche chronologische Gliederung des Unterrichts:
Analyse des Kundenauftrages
Auswahl des Motors
Analyse des Leistungsschildes bzw. der Herstellerunterlagen für den Anschluss des
Motors an das Netz; Technische Anschlussbedingungen beachten
Motorschutz
Lösung der Problemstellung des direkten Einschaltens; Stern-Dreieck; Anlasstransformator; Ständeranlasser; Softstarter
Erstellung des Schaltplans für den Last- und Steuerstromkreis
 Problemstellung der Drehrichtungsumkehr  Nockenschalter; Wendeschützschaltung
 Problemstellung der Drehfrequenzänderung  Motoren mit zwei getrennten Wicklungen; (optional: Dahlandermotor; Abstimmung mit LF 9); Wechselstromumrichter
(Zwischenkreisumrichter und Direktumrichter sind zu erwähnen; Abstimmung mit
LF 11)
 Problemstellung des Bremsens  Gegenstrombremsung, Gleichstrombremsung;
Abstimmung mit LF 8
 Einrichtung zur Fehlermeldung (Überlastungsanzeige, Temperaturüberwachung,
Drehfrequenzüberwachung, Energieversorgung)
60
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation:
LS 10.2
Verwendung einer SPS zur Realisierung der
Aufgabenstellung von LS 10.1
Zeitrichtwert:
40 h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler analysieren antriebstechnisch Problemstellungen und
entwickeln Lösungsstrategien. Sie wählen Steuerungen für elektrische Maschinen aus.
Die Schülerinnen und Schüler erstellen die Planungsunterlagen. Sie entwickeln auf der
Grundlage der Planungsunterlagen und der Entscheidung über die einzusetzenden
Systemkomponenten Schaltpläne und Programme.
Die Schülerinnen und Schüler programmieren steuerungstechnische Systeme, binden
sie in Übertragungssysteme ein und passen die Software kundenspezifisch an.
Die Schülerinnen und Schüler realisieren die Steuerungen und nehmen die Antriebssysteme in Betrieb. Sie entwickeln effiziente Strategien zur Fehlersuche und zur Optimierung der Lösungen und wenden diese an.
Die Schülerinnen und Schüler erstellen unter Anwendung der gültigen Normen technische Dokumentationen und präsentieren ihre Ergebnisse.
Angestrebte Kompetenzen:





Kontaktlose Steuerungen planen
Schaltungsunterlagen normgerecht erstellen und ändern
Komponenten auswählen
Kontaktlose Steuerungen aufbauen, in Betrieb nehmen und prüfen
Fehler systematisch eingrenzen und beheben
Inhalte:




Speicherprogrammierbare Steuerung
Bussysteme
Schnittstellen
Ferndiagnose
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Umsetzung der Problemstellung aus LS 10.1
Verwendung der Gerätebeschreibung des Herstellers
Eingehen auf den prinzipiellen Aufbau von speicherprogrammierten Steuerungen
 Definition; Eingabe – Verarbeitung – Ausgabe
 Eingangsebene (Sensoren, Schnittstellen)
 Verarbeitungsebene (Vergleich VPS vs. SPS)
 Ausgabeebene (Ausgangsschnittstelle, Stellglieder, Aktoren)
 Vertiefung in die logische Grundverknüpfungen und Speicherbausteine
61
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
 Verknüpfungssteuerung mit und ohne Speicheverhalten
 Darstellungsarten: Zuordnungsliste, Funktionsplan, Anweisungsliste
 Arbeitsweise (zyklische Programmverarbeitung)
 Grundlagen der Anlagensicherheit (Drahtbruchsicherheit, Verriegelung)
 Zeitfunktionen (Timerbausteine), Zähler
 Ablaufsteuerung
Aktuelle Bussysteme der Steuerungstechnik verwenden (z. B. ASI, Profibus)
Verwendung von Simulationssoftware
62
Umsetzungshilfe Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik (EMA)
Ausformulierung der Lernsituation:
LS 10.3
Erweiterung der LS 10.1: Einbau eines
Stromrichters zur Drehfrequenzregelung
Zeitrichtwert:
26 h
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler analysieren antriebstechnisch Problemstellungen und
entwickeln Lösungsstrategien. Sie wählen Regelungen für elektrische Maschinen aus.
Die Schülerinnen und Schüler erstellen die Planungsunterlagen. Sie entwickeln auf der
Grundlage der Planungsunterlagen und der Entscheidung über die einzusetzenden
Systemkomponenten Schaltpläne.
Die Schülerinnen und Schüler parametrieren regelungstechnische Komponenten und
Systeme, binden sie in Übertragungssysteme ein.
Die Schülerinnen und Schüler beachten bei der Auswahl der Systeme und der Leitungsanordnung die Bestimmung zur elektromagnetischen Verträglichkeit.
Die Schülerinnen und Schüler realisieren Regelungen und nehmen die Antriebssysteme in Betrieb. Sie entwickeln effiziente Strategien zur Fehlersuche und zur Optimierung der Lösungen und wenden diese an.
Angestrebte Kompetenzen:




Erweiterung einer Steuerung zu einer Regelung
Entscheidung über die Verwendung von Systemkomponenten anhand ökonomischer und ökologischer Kriterien
Auswahl und Inbetriebnahme der Regelung
Anpassung der einzelnen Komponenten an die Regelungsaufgabe
Inhalte:




Elektronische Anlauf- und Betriebshilfen (Drehfrequenzregelung mit Umformer)
EMV-Richtlinien
Regler
Stromrichter
Methodisch-didaktische und organisatorische Hinweise:
Anhand der Maßgaben des Kunden soll der Schüler entscheiden, welche Vor- und
Nachteile die Umrüstung auf einen Drehstrommotor mit Umformer im Vergleich zu
einem Drehstrommotor mit zwei getrennten Wicklungen beinhaltet. Hierbei sind ökonomische als auch ökologische Aspekte (Anschaffungskosten vs. Reparaturkosten;
EMV-Maßnahmen) anzusprechen.
Exemplarische Betrachtung einer Regelung
Prinzip der Regelung steht im Vordergrund; Drehfrequenzregelung über Stromrichter
Die Drehfrequenzregelung von Gleichstrommotoren wird in LF 11 behandelt.
63