Einblick - Europa
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EUROPA-FACHBUCHREIHE für elektrotechnische Berufe Lösungen zum Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfelder 5 bis 13 3. Auflage Bearbeitet von Lehrern an beruflichen Schulen und von Ingenieuren (siehe Rückseite) Lektorat: Klaus Tkotz VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL · Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG Düsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten Europa-Nr.: 37572 Autoren des Arbeitsbuches Elektrotechnik: Braukhoff, Peter Bumiller, Horst Burgmaier, Monika Feustel, Bernd Manderla, Jürgen Schwarz, Jürgen Tkotz, Klaus Ziegler, Klaus Reken Freudenstadt Durbach Kirchheim Berlin Tettnang Kronach Nordhausen Lektorat und Leitung des Arbeitskreises: Klaus Tkotz Firmenverzeichnis: Die Autoren und der Verlag bedanken sich bei den nachfolgenden Firmen für die Unterstützung • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • AMOS Sensoren & Messtechnik, 68159 Mannheim balcom electronic GmbH, 57399 Kirchhunden Beha-Amprobe GmbH, 79286 Glottertal Electro Beck GmbH, 35794 Mengerskirchen ep Elektropraktiker, Huss Medien GmbH, 10400 Berlin Gebrüder Engelfried OHG, 73432 Aalen-Unterkochen Grünhain GmbH & Co. KG, 08344 Grünhain-Beierfeld GMC-I Gossen-Metrawatt GmbH, 90471 Nürnberg Hager Tehalit Vertriebs GmbH & Co. KG, 66440 Blieskastel Homeway GmbH, 96465 Neustadt Huber + Suhner GmbH, 82024 Taufkirchen Jung, Albrecht, GmbH & Co. KG, 58579 Schalksmühle KATHREIN-Werke KG, 83004 Rosenheim KOBOLD Messing GmbH, 65719 Hofheim Leuze Electronic GmbH + Co. KG, 73277 Owen Licht.de, 60528 Frankfurt Merten, Gebr., GmbH & Co. KG, 51674 Wiehl Osram GmbH, 81543 München pVE-Engineering GmbH, 58644 Iserlohn Q-Cells SE, 06766 Bitterfeld-Wolfen SAFEPART Wolfgang Oehlert, 31789 Hameln Schletter GmbH, 83527 Kirchdorf/Haag SMA Solar Technology AG, 34266 Niestetal Solar-Fabrik AG, 79111 Freiburg Siemens AG, 80333 München, 90327 Nürnberg Trilux GmbH & Co. KG, 59759 Arnsberg Vaillant Deutschland GmbH & Co. KG, 42859 Remscheid Werma Signaltechnik, 78604 Rietheim-Weilheim Bildbearbeitung: Zeichenbüro des Verlages Europa-Lehrmittel GmbH & Co. KG, 73760 Ostfildern 3. Auflage 2014 Druck 5 4 3 2 1 Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da bis auf die Behebung von Druckfehlern untereinander unverändert. ISBN 978-3-8085-3767-1 Titelmotiv: mediacreativ, 40723 Hilden Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich geregelten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden. © 2014 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruiten http://www.europa-lehrmittel.de Satz: Satz+Layout Werkstatt Kluth GmbH, 50374 Erftstadt Druck: Konrad Triltsch Print und digitale Medien GmbH, 97199 Ochsenfurt-Hohestadt Vorwort Liebe Leserin, lieber Leser, … in Sachen Lernfelder … wer seine beruflichen Chancen verbessern möchte, braucht hilfreiche und kundige Begleiter. So einen hilfreichen Begleiter dürfen wir Ihnen vorstellen: ✔ Für wen ist das Buch geeignet? • Für alle Auszubildenden, die einen Elektroberuf in der Industrie und im Handwerk erlernen, • Schüler und Studierende von Fachschulen, Meisterschulen, Berufskollegs und Berufsfachschulen und • überbetriebliche Ausbildungsstätten. Das Arbeitsbuch Elektrotechnik, Lernfeld 5–13 Dieses Arbeitsbuch ist die Fortsetzung des bewährten Arbeitsbuches Elektrotechnik Lernfeld 1–4. Die vorliegende 3. Auflage wurde weiter verbessert und an gültige Normen angepasst. Arbeitsbücher für die Lernfelder der Grundstufe + Fachstufe Aufbau des Buches: ✓ Jedes Lernfeld hat mehrere Lernsituationen. ✓ Die Lernsituationen sind praxisorientiert und unterstützen somit Ihre berufliche Handlungen. ✓ Lernsituationen erleichtern Ihnen den Einstieg in das Thema und zeigen Ihnen die berufliche Bedeutung auf. ✓ Jede Lernsituation beinhaltet Arbeitsaufträge und kann in Einzel-, Partner- oder Teamarbeit bearbeitet werden. ✓ Arbeitsaufträge haben eine logische Abfolge. ✓ In manchen Arbeitsaufträgen findet man Hinweise zum Lösen von Aufgaben. Wie sollen Sie mit diesem Buch arbeiten: ✓ Lesen Sie die Aufgabenstellungen sorgfältig durch. ✓ Achten Sie auf mögliche Lernhilfen. ✓ Machen Sie sich eventuell Notizen auf einem separaten Blatt. ✓ Bei schwierigen Aufgaben ist es sinnvoll diese zu zweit oder in Teamarbeit zu lösen. ✓ Tragen Sie Ihre Lösung an der entsprechenden Stelle im Arbeitsbuch ein. Achten Sie unbedingt auf den zur Verfügung stehenden Platz. ✓ Kontrollieren Sie nochmals Ihre Lösung. Gehen Sie Ihre Lösung Schritt für Schritt gedanklich durch. ✓ Haben Sie die Lernsituation bearbeitet, beantworten Sie zum Abschluss die Seiten „Testen Sie Ihre Fachkompetenz“ am jeweiligen Kapitelende. ✓ Zur Hilfestellung, zur Stoffaufbereitung und Stoffvertiefung können Sie z. B. das Fachbuch „Fachkunde Elektrotechnik“ verwenden. Wir wünschen Ihnen viel Freude beim Arbeiten mit diesem Buch. Der Erfolg stellt sich dann sicher ein. Gerne freuen wir uns auf einen Dialog mit Ihnen. Schreiben Sie uns unter: [email protected] Autoren und der Verlag Europa-Lehrmittel Sommer 2014 Wenn Sie Hilfe benötigen informieren Sie sich im Buch „Fachkunde Elektrotechnik“ und sollten Sie bei einer Aufgabe überhaupt nicht weiterkommen: Nutzen Sie dieses ausführliche Lösungsbuch Weitere Bücher die Ihnen helfen die Lernsituationen zu bearbeiten und zu lösen: • Rechenbuch Elektrotechnik • Tabellenbuch Elektrotechnik • Praxis Elektrotechnik • Formeln für Elektrotechniker • Prüfungsbuch Elektrotechnik Inhalt 4 Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten ● ● 8 8 9 11 12 12 13 16 Außensteckdose mit einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) nachrüsten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wirksamkeit der vorhandenen Schutzmaßnahme für die Außensteckdose überprüfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) kennenlernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Vorteile der RCD als Schutzmaßnahme im TN-S-System benennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Die RCD in der Verteilung anschließen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Den Außensteckdosenstromkreis prüfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 18 19 22 23 24 25 Drehstromsysteme erkennen und bewerten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arten von Drehstromsystemen kennenlernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Schutz von elektrischen Anlagen gewährleisten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Schutz im TN-Netz gewährleisten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Schutzmaßnahmen im TT-System realisieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Schutzmaßnahmen im IT-System realisieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 27 28 29 30 30 31 Induktiver Verbraucher am Drehstromnetz betreiben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Technische Größen der LS-Lampe bestimmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Beleuchtungsanlage am Drehstromnetz analysieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Auswirkungen von Fehlern im Drehstromnetz analysieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 32 33 34 36 Drehstrommotor am TN-System betreiben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leistungsschild auswerten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Motor an das vorhandene TN-S-System anschließen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Leistungen des Drehstrommotors berechnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Zuleitung von der Unterverteilung zum Schaltkasten dimensionieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Motorschutz auswählen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Kleinverteilung entwerfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Schaltpläne entwerfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Anlagenerweiterung installieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Installation der Anlagenerweiterung überprüfen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 37 38 38 39 40 41 41 42 42 44 ▶ ● ▶ ● ▶ ● ▶ Anlagen und Geräte analysieren und prüfen ● Konferenzraumbeleuchtung anpassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vorhandene Installation ermitteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Betriebsmittel auswählen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Arbeitsplanung und Unterlagen erstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Arbeitsreihenfolge festlegen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Kosten der Installationsänderung ermitteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 46 47 48 49 49 50 Transistor als elektronisches Bauteil kennenlernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anwendungen von Transistoren nennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Arten und Typen von Transistoren und deren Anschlüsse nennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Bipolaren Transistor als Schalter kennenlernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Mit Transistorkennlinien arbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 51 51 52 54 55 ▶ ● ▶ Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel Eine Leuchtstofflampe an Wechselspannung untersuchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Errechnen von Spannungswerten und Zeichnen einer Sinuslinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Kenngrößen zur sinusförmigen Wechselspannung bzw. Wechselstrom erarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Bauteile einer Leuchtstofflampen-Schaltung kennenlernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Leuchtstofflampen-Schaltung analysieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Messungen an der Leuchtstofflampen-Schaltung durchführen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Messwerte der Leuchtstofflampen-Schaltung auswerten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Inhalt ● 5 Netzgeräte für elektronische Schaltungen untersuchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grundlagen von Netzgeräten erarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Stabilisierungsschaltungen für Gleichspannnungen kennenlernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Gesteuerte Gleichrichterschaltungen untersuchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 56 59 62 64 Warnblinklicht für eine Baustelle entwerfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arten von Kippschaltungen festlegen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Astabile Kippschaltung mit dem IC NE555 dimensionieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 66 67 69 ▶ ● ▶ Steuerungen für Anlagen programmieren und realisieren Projektierung eines Installationsbus-Systems (KNX) für den Verkaufsraum einer Bäckerei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Installationsschaltungen analysieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Stromlaufplan vervollständigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 70 70 72 Betriebseinrichtungen einer Tiefgarage mit einer SPS steuern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Belüftungsanlage mit Lüfterüberwachung programmieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Torsteuerung der Einfahrt programmieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Ampel für die Garagenbelegung programmieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Programm für die Ampel Garagenbelegung erweitern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 73 79 82 85 87 ● Hebebühne mit einer SPS steuern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 90 ● Ölbrenner mit einer SPS steuern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 94 ● ▶ ● Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel ▶ ● Eine Bauschutt-Recycling-Anlage soll auf Automatik-Betrieb umgestellt werden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Sensoren und Aktoren auswählen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 ▶ Steuerung programmieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 ▶ Fehlersuche und defekte Baugruppen austauschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 ▶ Antriebssysteme auswählen und integrieren ● Eignung eines Antriebsmotors feststellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fehlersuche erkunden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Angaben auf dem Leistungsschild auswerten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Betriebssicherheit nach Motoraustausch erhöhen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 103 105 106 107 Antriebsmotor einer Kreissäge austauschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Merkmale der Kreissägenmotoren ermitteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Motorschutz und Arbeitsicherheit gewährleisten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Einen neuen Motor auswählen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Geeigneten Motorschutzschalter auswählen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Motorsteuerung planen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Projektkontrolle durchführen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 108 109 110 111 112 113 116 Hubantrieb mit Drehstrom-Asynchronmotor und Frequenzumrichter ausrüsten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Motor auswählen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Frequenzumrichter analysieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Frequenzumrichter auswählen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Frequenzumrichter an den Motor anpassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Frequenzumrichter parametrieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 118 119 120 120 121 122 ▶ ● ▶ ● ▶ Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Inhalt 6 Kommunikationssysteme in Wohn- und Zweckbauten planen und realisieren ● ● 123 123 123 124 126 Installation einer Antennenanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Antennenmontage und Leitungsnetz planen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Frequenzen, Dämpfungen und Verstärkungen bestimmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Antennen montieren und Leitungen verlegen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Prüfen der Antennenanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Netzstrukturen von Antennenanlagen kenmenlernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Dämpfungen von Koaxialabeln bestimmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Regel in Antennenanlagen berechnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 127 128 130 130 133 133 134 135 Fernsehanschluss zum Multimediaanschluss erweitern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kundengespräch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Das benötigte Material für die Umrüstung ermitteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Vorhandenen Breitbandkabelverstärker überprüfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 137 138 139 140 ▶ ● ▶ Elektrische Anlagen der Haustechnik in Betrieb nehmen und instand halten ● Innenraum-Beleuchtungsanlage einer Schule beurteilen und planen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bestand der bestehenden Beleuchtungsanlage aufnehmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Bestehende Anlage analysieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Betriebskosten der bestehenden Beleuchtungsanlage ermitteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Neue Beleuchtungsanlage und deren Kosten planen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 141 142 144 146 150 Installation eines Durchlauferhitzers am Drehstromnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herstellerunterlagen eines Durchlauferhitzers sichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Begriffe des Dreiphasenwechselstromes (Drehstrom) erarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Zuleitung des Durchlauferhitzers dimensionieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Schutzeinrichtungen auswählen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Schaltplanunterlagen erstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Anlage installieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Anlagenerweiterung überprüfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Anlage an den Kunden übergeben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 152 153 156 157 157 158 158 159 161 ▶ ● ▶ Energietechnische Anlagen errichten, in Betrieb nehmen und instand setzen ● Fotovoltaik-Anlage errichten und in Betrieb nehmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kundenberatung und Kundengespräch vorbereiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Kundengespräch führen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Fotovoltaikanlage planen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Auftrag ausführen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Auftrag auswerten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Auftrag dokumentieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 165 165 170 184 186 188 189 Elektrische Anlage zum Anschluss einer Hobelmaschine planen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kompensationsart auswählen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Leiterquerschnitt für die Hobelmaschine bestimmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Kompensationseinrichtung auswählen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 191 192 192 194 ▶ ● ▶ Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel Hausrufanlage ändern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Vorhandene Hausrufanlage analysieren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Änderungsvorschlag erarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Ausbau der Haussprechanlage erarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Inhalt KNX ● ● 7 Energie- und gebäudetechnische Anlagen planen und realisieren Umbau eines Büros von konventioneller Installationstechnik auf ein Installationsbus-System (KNX) . . . . . . . . . . . . ▶ Kundenberatung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Bestehende Anlage aufnehmen und analysieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Lastenheft lesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Projekt beschreiben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Geräteliste erstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ KNX-Symbole benennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Kundengespräch führen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Projekt mit Engineering-Tool-Software ETS anlegen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Betriebsmittel auswählen und adressieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Anlage projektieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ KNX-Symbole benennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 196 198 199 201 202 203 203 204 205 206 211 215 Regelung der Raumtemperatur mit einem Bussystem (KNX) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Informationen beschaffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Temperaturregler auswählen und beschreiben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Stellantrieb auswählen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Einzelraum-Temperaturregelung planen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Mit der Engineering-Tool-Software ETS projektieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Raumtemperaturregler montieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Funktionsprüfung der Anlage durchführen und Fehler analysieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ▶ Kunden in die Funktion des Temperaturreglers einweisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testen Sie Ihre Fachkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 217 219 220 220 221 222 222 222 225 Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel ▶ Infoteil ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● Strombelastbarkeit von Kabeln und isolierten Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 Umrechnungsfaktoren, Strombelastbarkeit, Mindestquerschnitte elektrischer Leiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 Auslösekennlinien von Überstrom-Schutzeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 Betriebsdaten von Drehstrom-Käfigläufermotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 Datenblatt Antriebssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 NPN-Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 Zeitgeberschaltung NE 555 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 Datenblatt und Installationshinweise Haussprechanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 Datenblatt Multimedia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Datenblatt Antennentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 Elektronischer Strömungssensor für Luft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 Datenblatt Frequenzumrichter Micromaster 440 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 Analyse einer Beleuchtungsanlage nach DIN EN 12464 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 Beleuchtungsplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 Datenaufnahme zur Installation einer Fotovoltaikanlage (1) und (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 Datenblatt Solarmodule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 Datenblatt Stringwechselrichter (1) und (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 Datenblatt Solarkabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 Anmeldung Netzanschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Anschluss von Eigenerzeugungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 Simulationsprogramm Fotovoltaik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 Fotovoltaik, normgerechte Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 Stetigregler, Funktionsbeschreibung (Auszug aus einem Handbuch) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Datenblatt Helligkeitssensor, 3-fach mit Lichtfänger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Informationen zur Abschlussprüfung in den Elektroberufen in Handwerk und Industrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Abschlussprüfung: Fachgespräch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . hintere Innenumschlagseite Suchen im Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vordere Innenumschlagseite Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten 8 Lernsituation: Eine Leuchtstofflampe an Wechselspannung untersuchen Ihr Betrieb soll in einer Schule die veraltete Deckenbeleuchtung einiger Unterrichtsräume (Bild) durch neue Leuchtstofflampen ersetzen. Da die Leuchtstofflampen mit Wechselspannung betrieben werden, hat Ihnen Ihr Meister den Auftrag erteilt, sich zuvor mit den Besonderheiten von Wechselspannung und Wechselstrom vertraut zu machen. Ihr Meister übergibt Ihnen auch eine ältere Leuchte, damit Sie die einzelnen Bauteile kennenlernen und sich den Schaltplan für die Grundschaltung einer Leuchtstofflampe erarbeiten können. Um das elektrische Zusammenwirken der Bauelemente an Wechselspannung zu erkennen, sollten Sie eine Leuchtstofflampenschaltung im Schulunterricht oder im Ausbildungsbetrieb aufbauen, daran elektrische Messungen durchführen und die Messergebnisse auswerten. Bild: Deckenbeleuchtung mit Leuchtstofflampen i Arbeitsauftrag 1: Errechnen von Spannungswerten und Zeichnen einer Sinuslinie u u^ sin a 1. Berechnen Sie für den jeweiligen Drehwinkel a der sich drehenden Spule die Augenblickswerte u der erzeugten Spannung. Der Scheitelwert der Spannung beträgt u^ = 325 V. u = u^ · sin a Augenblickswert Scheitelwert Sinuswert des Drehwinkels a Beispiel: Bei u^ = 325 V und a = 30° beträgt der Augenblickswert u = u^ · sin a = 325 V · sin 30° = 325 V · 0,5 = 162,5 V 2. Tragen Sie die Augenblickswerte in die Tabelle ein und übernehmen Sie dann diese Augenblickswerte in das Liniendiagramm (Bild 2). Hinweis zum Taschenrechner (TSR): Modus DEG einstellen, Bsp.: 30 sin 0,5 oder sin30 = 0,5 (je nach TSR) 3. Zeichnen Sie den Verlauf der Spannung. Tabelle: Augenblickswerte und Liniendiagramm a 0° u in V 0 Lage der Spule 30° 60° 162,5 281,5 90° 325 120° 150° 281,5 162,5 180° 0 210° 240° – 162,5 – 282 270° 300° 330° 360° – 325 – 281,5 – 162,5 0 N N N N N N N N N N N N N S S S S S S S S S S S S S 30° 60° 90° 120° 150° 180° 210° 240° 270° 300° 330° 350 V u 250 200 150 100 50 0 0° –50 –100 –150 –200 –250 –300 –350 Bild 2: Liniendiagramm Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik a Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel Eine sinusförmige Wechselspannung entsteht in einer Leiterschleife oder Spule, wenn diese in einem homogenen Magnetfeld mit gleichbleibender Geschwindigkeit gedreht wird (Tabelle). Augenblickswert einer sinusförmigen Wechselspannung Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten 9 Arbeitsauftrag 2: Kenngrößen zur sinusförmigen Wechselspannung bzw. Wechselstrom erarbeiten Bevor Sie die Bauteile und die Funktion der Leuchtstofflampe untersuchen, überprüfen und festigen Sie Ihre Kenntnisse über Wechselspannung und Wechselstrom. Fachkunde Elektrotechnik, Kapitel: Wechselstromtechnik 1. Erklären Sie die Begriffe: Sinusförmige Wechselspannung bzw. sinusförmiger Wechselstrom. Eine Wechselspannung oder ein Wechselstrom mit zeitlich sinusförmigem Verlauf nennt man Sinusspannung bzw. Sinusstrom. u 2. Tragen Sie die Kenngrößen und Formelzeichen einer Sinus-Wechselspannung im Bild 1 ein. Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel u 2 positiver Scheitelwert + u positive Halbperiode negative Halbperiode T 2 Effektivwert U t T 2 Spitze-Tal-Wert u (uss) Periodendauer T Bild 1: Sinusspannung 3. Was versteht man bei einem sinusförmigen Wechselstrom unter dem Effektivwert? Der Effektivwert eines sinusförmigen Wechselstromes ist so groß wie ein ebenso großer Gleichstrom derselben Wärmewirkung an einem i Achtung! In Netzen mit z.B. drehzahlgesteuerten Motoren, Stromversorgungen für Bürogeräte, elektronischen Transformatoren und Dimmern kann der Effektivwert fehlerhaft gemessen werden, da die Wechselspannungen und -ströme nicht mehr sinusförmig sind. Nur Echt-Effektivwert-Multimeter (Geräte mit True RMS) messen nicht sinusförmige Größen genau. Der Crestfaktor und die Frequenzbandbreite des Multimeters müssen beachtet werden. ohmschen Widerstand. 4. Berechnen Sie den Effektivwert U für die Wechselspannung aus Arbeitsauftrag 1, Aufgabe 1 (Seite 8). 5. Berechnen Sie die Periodendauer einer 50-Hz-Wechselspannung. 6. Das Bild 2 zeigt das Oszillogramm einer sinusförmigen Wechselspannung. Berechnen Sie a) den Effektivwert und b) die Frequenz. a) b) Einstellungen Y: 5 V / div X: 2 ms / div Bild 2: Oszillogramm einer sinusförmigen Wechselspannung Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten 10 i Jedes reale Bauelement, z.B. eine Spule, besitzt immer gleichzeitig 3 Eigenschaften: 1. ohmsches Widerstandsverhalten, 2. induktives Widerstandsverhalten und 3. kapazitves Widerstandsverhalten. Praktisch kann man meist eine oder zwei Eigenschaften vernachlässigen. Wird nur die Haupteigenschaft eines Bauelementes betrachtet, z.B. die Induktivität einer Spule, so nennt man ein solches Bauelement ideales Bauelement. 7. Ergänzen Sie in der Tabelle 1 die fehlenden Angaben für den induktiven und kapazitiven Blindwiderstand. Beachten Sie das Beispiel für den Wirkwiderstand R. Tabelle 1: Ideale Bauelemente an Wechselspannung Frequenzabhängigkeit Wirkwiderstand R (ohmscher Widerstand R) ^ u^ – i – Zeigerbild und Liniendiagramm von Spannung u und Strom i Formel: R = ö = konstant g·A i R u u u, i Widerstandsart i t Schaltzeichen: u und i sind in Phase; f = 0° f i f L = konstant t i eilt gegenüber u um f = 90° nach. Formel: 1 2 · p · f ·C i i u, i XC = XC Schaltzeichen: u f f kapazitiver Blindwiderstand XC i u, i u XL Schaltzeichen: Formel: XL = 2 · p · f · L f C = konstant u f t u f i eilt gegenüber u um f = 90° vor. 8. In Wechselstromkreisen unterscheidet man verschiedene Leistungsarten (Tabelle 2). Beschreiben Sie in der Tabelle 2, was man unter diesen Leistungen versteht. Geben Sie die Formeln der Leistungen an. Tabelle 2: Wechselstromleistungen Wirkleistung P P = U · I · cos j Wirkleistung ist die elektrische Leistung, die verfügbar ist. Sie wird z. B. als mechanische Leistung, als Licht- oder Wärmeleistung vom Stromkreis abgegeben. Formel: Induktive Blindleistung QL QL = U · I · sin j Induktive Blindleistung wird benötigt, um Magnetfelder aufzubauen. Sie wird nicht aus dem Stromkreis abgegeben. Beim Abbau des Magnetfeldes Rückgabe ins Netz. Formel: Kapazitive Blindleistung QC QC = U · I · sin j Kapazitive Blindleistung wird benötigt, um Kapazitäten elektrisch aufladen zu können. Sie wird nicht aus dem Stromkreis abgegeben. Beim Entladen wird sie wieder ins Netz zurückgegeben. Formel: Scheinleistung S Formeln: Die Scheinleistung setzt sich aus der Wirkleistung und aus der Blindleistung (induktiv oder kapazitiv) zusammen. Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel induktiver Blindwiderstand XL Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten 11 Arbeitsauftrag 3: Bauteile einer Leuchtstofflampen-Schaltung kennenlernen Informieren Sie sich mithilfe der Bilder über die Einzelteile einer Leuchtstofflampe und ergänzen Sie die Tabelle. Führen Sie auf der Grundlage der Tabelle mit Ihren Mitschülern ein Fachgespräch über die Aufgaben der Bauteile. Tabelle: Bauteile einer Leuchtstofflampe Bauteil Bedeutung der Daten; Aufgaben der Bauteile Bemessungsspannung 230 V AC 50 Hz: Frequenz 50 Hz 1 ® 36 W: Gehäuse für eine 36-W-Leuchte F : Montage nur an Materialien, die erst über 200 °C entflammbar sind GS: Zeichen für geprüfte Sicherheit CE: Produkt entspricht den EU-Richtlinien. 230V ~: 230V ∼ 50Hz 1x36 W F geprüfte Sicherheit Typenschild im Leuchtengehäuse Leistung 36 W; 8: Farbwiedergabeindex 85, 40: Lichtfarbe Cool white (neu Daywhite). In der Lampe erfolgt die Umwandlung elektrischer Energie in Lichtenergie. Leuchtstofflampe Netzanschluss für L-, N- und PE-Leiter. Die mittlere Klemmstelle (PE-Anschluss) ist mit dem Blechgehäuse verbunden. : Symbol für Schutzklasse I. Anschlussklemme Mechanische Halterung für die Lampe und den Starter. Fassung für Lampe und Starter Starter Zum Starten bzw. zum Zünden der Lampe. Einsetzbar für eine Wechselspannung von 220 V bis 240 V. Der Starter ist nur für Einzel-Leuchtstofflampen von 4 bis 65 W verwendbar. Erzeugt zum Zünden der Lampe kurzzeitig eine Selbstinduktionsspannung von etwa 1000 V und begrenzt (drosselt) im Betrieb den Lampenstrom. Vorschaltgerät (Drosselspule) Kapazität 4 μF mit Toleranzangabe ± 5%. Der Kondensator kann elektrische Energie speichern und auch wieder abgeben. Er dient zur Kompensation der induktiven Blindleistung des Vorschaltgerätes. 4 mF ± 5 %: 4 µF ± 5 % Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel L 36 / 840: Kondensator Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten 12 Arbeitsauftrag 4: Leuchtstofflampen-Schaltung analysieren Das Bild 1 zeigt das geöffnete Gehäuse einer Leuchte mit der Lage der einzelnen Bauteile. Benennen Sie die Bauteile im Bild 1. Verdrahten Sie die Bauteile (Bild 1) entsprechend dem Stromlaufplan (Bild 2). Fassung Anschlussklemme Fassung Anschlussleitung Starter 4 µF Kondensator Vorschaltgerät L PE N Bild 1: Verdrahtungsplan einer Leuchtstofflampe Arbeitsauftrag 5: Messungen an der Leuchtstofflampen-Schaltung durchführen E1 Starter PE Im Ausbildungsbetrieb oder in der Schule können Sie z.B. im Team die Funktion einer 18-W-Leuchtstofflampen-Schaltung messtechnisch untersuchen. C1 Wenn Sie keine eigenen Messungen ausführen können, nutzen Sie für die Bearbeitung der entsprechenden Arbeitsaufträge die Vergleichswerte in der Tabelle auf Seite 13. R1: Vorschaltgerät (Drossel) E1: Leuchtstofflampe N Bild 2: Stromlaufplan einer Leuchtstofflampe 1. a) Zeichnen Sie im Schaltplan der LeuchtstofflampenSchaltung (ohne Kondensator) (Bild 4) einen Leistungsmesser ein, um die Wirkleistung P der Leuchte direkt messen zu können, sowie einen Spannungs- und einen Strommesser, um die Betriebsspannung U und den Strom I zu messen. b) Messen Sie die elektrischen Größen P, U und I und übernehmen Sie die Werte in die Tabelle auf Seite 13. c) Lesen Sie den Messwert P vom Leistungsmesser (Bild 3) ab und tragen Sie diesen Wert in die Tabelle auf Seite 13 unter Vergleichswert ein. 2. a) Ergänzen Sie den Schaltplan (Bild 4), um die Teilspannungen U1 am Vorschaltgerät (R1), U2 an der Leuchtstofflampe (E1), sowie U3 über beide Bauelemente (R1 und E1) messen zu können. b) Tragen Sie die Bezugspfeile für den Strom und die Spannungen ein. c) Messen Sie die elektrischen Werte und übertragen Sie diese in die Tabelle auf Seite 13. i Nach DIN EN 61346 Teil 2 werden energiebegrenzende Betriebsmittel, z.B. Drossel, mit dem Kennbuchstaben R bezeichnet. 2 0 4 6 1 2 0 P W I A 3 10 30 100 300 500 0.3 1 3 10 30 50 1 3 10 30 100 150 3 10 30 100 300 500 10 30 100 300 1000 1500 30 100 300 1000 3000 5000 V P QL QC 1/2 3 V U3 V PE P3 R1 A Ü W P2 N Bild 4: Schaltplan mit Messinstrumenten Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik V U A 5 Bild 3: Messung der gesamten Wirkleistung P an der Leuchte P4 L 3 10 3 P6 P1 0.1 0.3 1 10 Q var U V 0.1 0.3 1 3 10 3 10 30 100300500 8 P5 V U1 E1 U2 Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel i R1 L Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten 13 3. a) Ergänzen Sie die Messschaltung (Bild 1), um mit einem Widerstandsmesser den Widerstand des Vorschaltgerätes R1 direkt messen zu können. b) Messen Sie vom Vorschaltgerät die Größe des Widerstandes und tragen Sie den Messwert in die Tabelle ein. i R1 P1 Q a) Direkte Widerstandsbestimmung mit einem Widerstandsmesser wird nur im spannungslosen Zustand der Schaltung durchgeführt. Fachkunde Elektrotechnik, Kapitel: Messen von Widerständen Bild 1: Direkte Widerstandsmesung 4. Vergleichen Sie in der Tabelle Ihre Messwerte eventuell mit den Messwerten einer anderen Gruppe, sowie mit den bereits vorgegebenen Vergleichswerten. Diskutieren Sie eventuelle Unterschiede bei den Messwerten. Tabelle: Messwerte an einer 18-W-Leuchtstofflampe Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel Stromstärke I Betriebsspannung U Wirkleistung P Spannung U1 am Vorschaltgerät R1 Spannung U2 an der Lampe E1 Spannung U3 über R1 und E1 Widerstand am Vorschaltgerät R1(direkt gemessen) Vergleichswerte 0,36 A 233 V 26,5 W 213 V Arbeitsauftrag 6: Messwerte der Leuchtstofflampen-Schaltung auswerten Sie sollen nun die Messwerte oder die Vergleichswerte der Tabelle auswerten und dabei auch auf die Unterschiede zwischen den Gesetzmäßigkeiten bei Wechselspannung und Gleichspannung achten. 64,5 V i 233 V 62 O Wenn Sie die Messungen nicht durchführen konnten, verwenden Sie für die Auswertung die Vergleichswerte aus der Tabelle. 1. a) Berechnen Sie aus den U-I-Werten die Scheinleistung S der Leuchte. b) Vergleichen Sie den Wert der Scheinleistung S mit dem Wert der Wirkleistung P (Tabelle) und erklären Sie den Unterschied. c) Lesen Sie die Messwerte für den Wirkfaktor cos j und den Phasenverschiebungswinkel j im Bild 2 ab. d) Berechnen Sie die gesamte Wirkleistung P. a) S = U · I = 233 V · 0,36 A = 83,88 VA b) P = 26,5 W S>P Die Scheinleistung S ist größer als die gemessene gesamte Wirkleistung P. In der Scheinleistung S ist die Wirkleistung P und die induktive Blindleistung QL für das Vorschaltgerät enthalten. c) aus Bild 2: Wirkfaktor cos j ≈ 0,3 ind. 74° P = U · I · cos j = 233 V · 0,36A · 0,3 = 25,16 W Phasenverschiebungswinkel j ≈ d) Bild 2: Leistungsfaktormesser Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten 14 2. a) Berechnen Sie die Blindleistung QL. b) Zeichnen Sie mit dem angegebenen Maßstab das Leistungsdreieck (Bild 1) der Leuchte. Bestimmen Sie dazu für die Leistungen P, QL und S die Zeigerlängen im angegebenen Maßstab und zeichnen dann das Leistungsdreieck. a) b) Bestimmung der Zeigerlängen bei einem Maßstab: 10 W ‡ 10 VA ‡ 10 var ‡ 5 mm P = 25,16 W ‡ 12 mm QL = 80,6 var ‡ 40 mm S = 83,88 VA ‡ 42 mm c) Ermitteln Sie daraus den Phasenverschiebungswinkel j der LeuchtstofflampenSchaltung und vergleichen Sie den so bestimmten Phasenverschiebungswinkel mit dem vom Messgerät angezeigten Phasenverschiebungswinkel (Bild 2, Seite 13). 3. a) Berechnen Sie den Scheinwiderstand ZVG des Vorschaltgerätes mithilfe der Messwerte U1 und I aus Arbeitsauftrag 5 (Tabelle, Seite 13). QL = U · I · sin j = 233 V · 0,36 A · 0,961 = 80,6 var c) b) Vergleichen Sie diesen Wert mit dem direkt gemessenen Widerstandswert des Vorschaltgerätes. Phasenverschiebungswinkel j der Leuchtstofflampen-Schaltung vom Messgerät angezeigter Wert: 74° aus Leistungsdreieck ermittelt: 73° P b) ZVG ist wesentlich größer als der direkt gemessene Widerstandswert. Mit dem Widerstandsmesser wurde nur der ohmsche Drahtwiderstand gemessen. Bei Wechselstrom verursacht der Induktionsvorgang im Vorschaltgerät den induktiven Blindwiderstand XL, sodass der Scheinwiderstand ZVG größer ist als der ohmsche Widerstand des Vorschaltgerätes. 4. a) Zeichnen Sie für eine reale Spule, z.B. für das Vorschaltgerät, die vereinfachte Ersatzschaltung (Bild 2), um den ohmschen Drahtwiderstand R und den induktiven Widerstand der Spule XL zu berücksichtigen. R c) Berechnen Sie den Wirkfaktor cos j und den Phasenverschiebungswinkel j. XL Bild 2: Ersatzschaltung einer realen Spule b) Berechnen Sie vom Vorschaltgerät den induktiven Blindwiderstand XL und die Induktivität L. d) Zeichnen Sie das maßstabsgerechte Widerstandsdreieck (Bild 3) für das Vorschaltgerät. Bestimmung der Zeigerlängen bei einem Maßstab: 10 O ‡ 2 mm ZVG XL R = 62 Ω ‡ 12 mm XL = 588,7 Ω ‡ 117 mm ZVG = 592 Ω ‡ 118 mm e) Lesen Sie aus dem gezeichneten Widerstandsdreieck (Bild 3) den Phasenverschiebungswinkel j des Vorschaltgerätes ab. Phasenverschiebungswinkel des 84° Vorschaltgerätes: j = Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik f R Bild 3: Widerstandsdreieck Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel c) ZVG = U1 = 213 V ≈ 592 Ω I 0,36 A f Bild 1: Leistungsdreieck c) Erklären Sie die beiden Widerstandswerte. a) QL S Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten 5. Bild 1a zeigt die Grundschaltung zum Betrieb der Leuchtstofflampe. a) Ergänzen Sie im Bild 1b die Ersatzschaltungen für das Vorschaltgerät und für die Leuchtstofflampe (ohmscher Widerstand). b) Tragen Sie in die Ersatzschaltungen (Bild 1b) des Vorschaltgerätes und der Leuchtstofflampe die Bezugspfeile für den Strom und für sämtliche Spannungen ein. Verwenden Sie die Formelzeichen der Tabelle. Vorschaltgerät (VG) Tabelle: Betriebswerte der Leuchte gemessen berechnet N a) Ersatzschaltung Vorschaltgerät R L ¡ XL UR Ersatzschaltung Leuchtstofflampe RLL N UXL U1 Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel Ersatzschaltungen benutzt man, um die Eigenschaften realer Bauelemente, z.B. einer Spule, mithilfe idealer Bauelemente, besser erklären zu können. Leuchtstofflampe L b) i 15 U2 U = U3 Bild 1: Grundschaltung und Ersatzschaltungen einer Leuchtstofflampen-Schaltung Stromstärke I 0,36 A Betriebsspannung U = U3 233 V 229 V Spannung U1 am VG 213 V 213,1 V 64,5 V – – 22,3 V – 211,9 V Spannung U2 an der Leuchtstofflampe Spannung UR am Drahtwiderstand des VG Spannung UXL am Blindwiderstand des VG – c) Berechnen Sie mithilfe der Stromstärke I die Teilspannungen UR und UXL am Drahtwiderstand und am Blindwiderstand des Vorschaltgerätes. Berechnen Sie mithilfe der Teilspannungen die Spannung U1 über das Vorschaltgerät. Tragen Sie die Rechenwerte in die Tabelle ein. U = U3 d) Warum darf man die Teilspannungen der Wirkwiderstände und die Teilspannung am induktiven Blindwiderstand nicht einfach addieren? Betriebsspannung = Gesamtspannung der Leuchte UXL U1 Spannung am Vorschaltgerät Weil die Teilspannungen phasenverschoben sind. Spannung am Blindwiderstand des Vorschaltgerätes e) Zeichnen Sie das maßstabsgerechte Zeigerdiagramm (Bild 2) aller Teilspannungen, um die Gesamtspannung (Betriebsspannung) für die Leuchtstofflampen- Schaltung zu ermitteln. f) Entwickeln Sie aus dem Zeigerdiagramm mithilfe des Satzes des Pythagoras eine Formel zur Berechnung der Gesamtspannung U aus den Teilspannungen und berechnen Sie dann die Gesamtspannung U. ϕ U2 Ü UR Spannung an der Leuchtstolllampe Spannung am Drahtwiderstand des VG Maßstab: 20 V B 10 mm g) Ermitteln Sie im Zeigerdiagramm (Bild 2) den Phasenverschiebungswinkel j zwischen U und I und tragen Sie den Wert im Bild 2 ein. h) Diskutieren Sie mit Ihrer Lerngruppe die Ursachen für mögliche Unterschiede zwischen den errechneten und den gemessenen Werten. Phasenverschiebungswinkel f zwischen U und Ü der Leuchte: 68° Bild 2: Zeigerbild aller Spannungen der Leuchte Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten 16 Testen Sie Ihre Fachkompetenz 1. Sie sollen für einen Laborversuch die Schaltung (Bild 1) analysieren. Wie verhalten sich die LEDs P1 und P2, wenn die Frequenz der Wechselspannung a) 1 Hz und b) 50 Hz beträgt? a) Bei 1 Hz werden die LEDs abwechselnd blinken. b) Bei 50 Hz leuchten beide LEDs dauernd. 2. a) Was meint ein Elektronik-Fachmann, wenn er sagt, dass Spannung und Strom phasenverschoben sind? b) Mit einem Oszilloskop wurden Spannung und Strom an einem Verbraucher gemessen (Bild 2). Um welche Belastungsart, z.B. ohmsche-induktive oder ohmsche-kapazitive Last, handelt es sich? Begründen Sie. a) G R1 R2 P1 P2 10 V Bild 1: Versuchsschaltung U Die sinusförmigen Wechselgrößen Spannung und i Strom haben zu unterschiedlichen Zeitpunkten ihre Maximalwerte bzw. ihre Nulldurchgänge. b) i eilt gegenüber u nach π ohmsche-induktive Last Da der induktive Blindwiderstand XL bei Gleichstrom Bild 2: Phasenverschiebung von Spannung und Strom L+ (falsche Steuerspannung!) DC 24 V nicht entsteht, ist der Strom wesentlich größer als S0 bei Wechselspannung gleicher Höhe (R<< Z). a) b) c) d) S = U · I = 230 V · 9,3 A = 2139 VA P = S · cos j = 2139 VA · 0,82 = 1754 W cos j = 0,82 ⇒ j = 34,91° ⇒ sinj = 0,57 QL = S · sin j = 2139 VA · 0,57 = 1219,23 var η = PN = 1500 W = 0,85 P 1754 W S = U · I = 230 V · 0,049 A = 11,27 VA b) 11,27 VA > 8 W Bemessungsspannung 24 V AC Q1 L- Bild 3: Schützsteuerung Hersteller Typ M 4354 AC Mot 5. Mit der Messschaltung (Bild 5) wurde das Verhalten der Schützspule Q1 im Betrieb untersucht. a) Berechnen Sie mithilfe der Messwerte von P1 und P2 die Scheinleistung der Schützspule. b) Vergleichen Sie das Ergebnis mit dem gemessenen Wert von P3 und begründen Sie Ihre Feststellung. c) Wie groß ist der Wirkwiderstand der Spule? a) Q1 S1 4. Berechnen Sie aus den Angaben des Leistungsschildes (Bild 4) des Wechselstrommotors a) die Scheinleistung, b) die aufgenommene Wirkleistung, c) die Blindleistung und d) den Wirkungsgrad. 230 V 9,3 A 1,5 kW S1 cos f 0,82 1400/min 50 Hz Th. Cl. 155 (F) IP 54 VDE 0530 / 05.06 Bild 4: Leistungsschild eines Motors P2 Das Produkt aus Spannung und Stromstärke ist die Nr. 66542 L A P3 W Scheinleistung S. In der Scheinleistung ist neben der Wirkleistung P auch die induktive Blindleistung QL enthalten. c) cos j = P = 8 W = 0,71 S 11,2 VA R = U · cos j = 230 V · 0,71 = 3332,6 O I 0,049 A P1 V N R = Z · cos j Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Q1 Messwerte P1: 230 V P2: 49 mA P3: 8 W Bild 5: Messungen an einer Schützspule Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel 3. An eine Schützspule Q1 mit der Steuerspannung AC 24 V wurde versehentlich DC 24 V angeschlossen (Bild 3). Nach Inbetriebnahme der Steuerschaltung brannte die Schützspule durch. Erklären Sie, warum die Schützspule durchbrannte. Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten 17 Testen Sie Ihre Fachkompetenz 6. Mithilfe eines Rundsteuersignals mit einer Frequenz von z.B. 750 Hz kann ein VNB z.B. öffentliche Straßenbeleuchtungen zentral ein- und ausschalten oder die Hoch- und Niedertarifumschaltung für verschiedene Verbraucher vornehmen. Warum kann ein solches hochfrequentes Rundsteuersignal einen Schaltempfänger nicht erreichen, wenn im selben Netz viele Kondensatoren (Cers) parallel geschaltet sind (Bild 1)? Begründen Sie Ihre Aussage. L AC. 230 . . V 50 Hz Schaltempfänger Cers Signal vom VNB mit z. B. f = 750 Hz ... ... Der frequenzabhängige kapazitive Blindwiderstand XC N des Kondensators ist bei hohen Frequenzen sehr klein. Diese Schaltung der Kondensatoren wirkt dann fast wie ... ... Bild 1: Kondensatoren in Anlagen mit Rundsteuersignalen ein Kurzschluss für das Rundsteuersignal und das Rundsteuersignal würde den Empfänger nicht bzw. nur Q1 Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel gedämpft erreichen. C1 L 7. Ein 100-W-Heizwiderstand RE1 am Wechselspannungsnetz 230 V / 50 Hz soll zur Energieeinsparung zeitweise nur mit halber Bemessungsleistung P50 betrieben werden. Anstelle eines ohmschen Vorwiderstandes soll dazu ein Kondensator C1 eingesetzt werden (Bild 2). Berechnen Sie a) die Kapazität C1 des Kondensators, b) den Wirkfaktor cosj und c) den Wirkungsgrad der Schaltung, wenn der Heizwiderstand 50 W abgibt. 230 V/50 Hz E1 100 W/230 V N Bild 2: Heizwiderstand mit Kondensator a) i Für Berechnungen in der Energietechnik mit f = 50 Hz können Kondensatoren als ideale Bauelemente behandelt werden. Der Rechenfehler ist meist vernachlässigbar klein. b) c) 8. Wie ändern sich die Betriebswerte (Tabelle), wenn an den Anschlussklemmen L und N, z.B. einer 36-W-Leuchtstofflampe, ein 4-mF-Kondensator parallel dazugeschaltet wird (Bild 4, Seite 12)? Antworten Sie mit: unverändert, wird größer oder wird kleiner. Tabelle: Verhalten der Betriebswerte einer LS-Lampe beim Zuschalten eines Kondensators Betriebsspannung Frequenz Gesamtstromstärke Scheinleistung Wirkleistung Blindleistung U f I S P Q unverändert unverändert wird kleiner wird kleiner unverändert wird kleiner Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten 18 Lernsituation: Außensteckdose mit einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) nachrüsten Bei der Bearbeitung eines Installationsauftrages bemerkte der Auszubildende eine Steckdose (Bild 1) an der Außenwand eines Bürogebäudes, die nur über einen Leitungsschutzschalter geschützt ist. Da dies gegen aktuelle Vorschriften, z.B. DIN VDE 0100-410, verstößt, empfahl er dem Auftraggeber Herrn Lehmann, zusätzlich eine FehlerstromSchutzeinrichtung (RCD) für diesen Steckdosenstromkreis einbauen zu lassen. Herr Lehmann lehnte diesen Vorschlag mit den Worten ab: „Das Gebäude ist 1971 errichtet worden und ich habe auch ein Prüfprotokoll über die Sicherheit der Elektroanlage. Es ist auch noch nie etwas passiert!“. Der Auszubildende kannte die Regel, dass Alt-Anlagen, nur dann an neue Normen angepasst werden müssen, wenn diese Normen oder Behörden die Anpassung fordern oder wenn Gefahren für Menschen und Sachwerte bestehen. Er wusste aber auch, dass Arbeitsschutz vor „Bestandschutz“ geht. Im Gespräch mit dem Meister erteilt dieser dann seinem Auszubildenden den Auftrag den Steckdosenstromkreis zu überprüfen und für den Auftraggeber eine Empfehlung schriftlich zu formulieren und darin auch auf das Arbeitsschutzgesetz zu verweisen. Arbeitsauftrag 1: Wirksamkeit der vorhandenen Schutzmaßnahme für die Außensteckdose überprüfen i Nach DIN VDE 0100-410 müssen Steckdosenstromkreise bis 20 A, die zur Verwendung durch Laien, sowie Endstromkreise im Außenbereich, die für verwendbare tragbare Betriebsmittel bis 32 A bestimmt sind, durch eine RCD mit einem Bemessungs-Differenzstrom IDn ‰ 30 mA zusätzlich geschützt werden. 1. Entscheiden Sie für den vorhandenen Steckdosenstromkreis (Bild 2), ob die Abschaltbedingung der Schutzmaßnahme nach DIN VDE 0100, Teil 600, Anhang C.61.3.6.2 erfüllt ist. Abschaltbedingung: Berechnungen: Entscheidung: ZSgemessen ≤ ZSzulässig 2 U ZSzulässig ≤ · 0 3 Ia 230 V 50 Hz F1 Ia = 5 · IN = 5 · 16 A = 80 A 2 230 V zulässige ZS = · = 1,9 O 3 80 A 1,2 O < 1,9 O π Die Abschaltbedingung ist erfüllt. LS-Schalter Typ B16 3 Netzsystem im Bürohaus: TN-S-System gemessene Schleifenimpendanz: ZS = 1,2 Q X1 Bild 2: Übersichtsschaltplan und Prüfergebnisse 2. Schreiben Sie eine E-Mail für den Auftraggeber, damit der Betreiber der Elektroanlage über seine Verantwortung informiert wird und ihre Firma sich „abgesichert“ hat. Sehr geehrter Herr Lehmann, die Überprüfung der Außensteckdose hat ergeben, dass die Elektrosicherheit gegeben ist. Da aber die Gefährdung an Außensteckdosen besonders groß ist und die neuen Vorschriften für solche Steckdosen einen Zusatzschutz vorschreiben, möchten wir Ihnen auch unter Hinweis auf das Arbeitsschutzgesetz § 3, Absatz 1 empfehlen, eine entsprechende Verbesserung der Anlage durchführen zu lassen und uns den Auftrag zur Nachinstallation zu erteilen. Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik § Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG) § 3 Grundpflichten des Arbeitgebers (1) Der Arbeitgeber ist verpflichtet, die erforderlichen Maßnahmen des Arbeitsschutzes unter Berücksichtigung der Umstände zu treffen, die Sicherheit und Gesundheit der Beschäftigten bei der Arbeit beeinflussen. Er hat die Maßnahmen auf ihre Wirksamkeit zu überprüfen und erforderlichenfalls sich ändernden Gegebenheiten anzupassen. Dabei hat er eine Verbesserung von Sicherheit und Gesundheitsschutz der Beschäftigten anzustreben. Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel Damit doch noch eine Umrüstung des Steckdosenstromkreises ausgeführt werden kann, soll der Auszubildende seine Kenntnisse über Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen vertiefen und dann nochmals ein Kundengespräch führen. Bild 1: Außensteckdose an der Außenwand Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten 19 Arbeitsauftrag 2: Die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) kennenlernen 1. Benennen Sie die Bestandteile der RCD im Bild 1. Schaltschloss mit Freiauslösung Prüfstromkreis mit Prüftaste Prüftaste Handantrieb EIN/AUS N L vom Netz R ¡ Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel Differenzstromauslöser Summenstromwandler mit Sekundärspule zum Verbraucher Handantrieb EIN/AUS Bild 1: Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD), 2-polig 2. Erklären Sie mithilfe Bild 2a und Bild 2b die Wirkungsweise der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD). Fehlerfreie Anlage (Bild 2a): Im Summenstromwandler heben sich die magnetischen Wirkungen der Ströme I1 und I2 auf, da sie gleich groß, Fachkunde Elektrotechnik, Kapitel: Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen WWW www.hager.de L N PE aber entgegengesetzt gerichtet sind. Dadurch entsteht kein Magnetfeld und in der Sekundärspule wird keine ¡1 Spannung Ui induziert. Der Differenzstromauslöser löst Ä1 ¡2 ¡ Ä2 Äges = 0 nicht aus. Ui = 0 V Anlage mit Isolationsfehler (Bild 2b): Fließt über den PE-Leiter infolge eines Isolationsfehlers ein Fehlerstrom IΔ, entsteht im Summenstromwandler a) Fehlerfreie Anlage L N PE ein Magnetfeld, das in der Sekundärspule eine Spannung Ui induziert. Überschreitet der induzierte Strom ¡# ¡1 ¡2 Ä1 einen bestimmten Wert, schaltet die RCD mithilfe des Äges ¯ 0 Differenzstromauslösers den Verbraucher ab, so- Ui > 0 V dass keine zu hohe Berührungsspannung bestehen bleibt. ¡ Ä2 ¡F = ¡# = ¡1 - ¡2 b) Anlage mit Isolationsfehler Bild 2: Funktionsprinzip einer RCD Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten 20 3. An der RCD ist eine Prüf- bzw. Testtaste (T) vorhanden (Bild 1, Seite 19). a) Erklären Sie die Aufgabe dieser Taste. b) In welchen zeitlichen Abständen soll diese Taste im Wohnbereich, sowie bei Anschluss ortsveränderlicher Geräte betätigt werden? a) Im eingeschalteten Zustand wird bei Betätigen der Taste nur der Prüfstromkreis in der RCD geschlossen und künstlich ein Fehlerstrom erzeugt, der die RCD auslöst. Es wird damit nicht die Wirksamkeit der Schutzmaßnahme in der Anlage geprüft, sondern nur die mechanische Funktionsfähigkeit der RCD festgestellt. b) Im Wohnbereich mindestens alle 6 Monate; Hersteller empfehlen sogar eine monatliche Prüfung. Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen an ortsveränderlichen Geräten sollen täglich geprüft werden. 4. Zeichnen Sie in den Bildern 1 bis 5 den Verlauf des Fehlerstromes rot ein. Ergänzen Sie unter jedem Bild, ob die RCD abschaltet oder nicht abschaltet. L L N N N PE PE PE RCD RCD ab RCD schaltet ab RCD schaltet Bild 1: RCD und direktes Berühren RCD RCD schaltet Bild 2: RCD und Körperschluss ab / nicht ab Bild 3: RCD und direktes Berühren von L und N L L 5. Welche Schlussfolgerung ist aus der richtigen Entscheidung von Bild 5 zu ziehen? N N Um die Leitungen und den PE PE RCD gegen Überstrom und Kurzschlussstrom zu RCD RCD schützen, muss zusätzlich zur RCD immer eine Überstrom-Schutzeinrichtung vorgeschaltet werden. RCD schaltet ab Bild 4: RCD und Erdschluss Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik RCD schaltet nicht ab Bild 5: RCD und Kurzschluss Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages. Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel L
