W - fs fachbuch
Werbung
E U R O PA - FA C H B U C H R E I H E für elektrotechnische, elektronische, mechatronische und informationstechnische Berufe M B Tabellenbuch Elektrotechnik Tabellen Formeln C Normenanwendung E 25. neu bearbeitete und erweiterte Auflage A Bearbeitet von Lehrern und Ingenieuren an beruflichen Schulen und Produktionsstätten (siehe Rückseite) K VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL · Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG Düsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten W Europa-Nr.: 30103 Europa-Nr.: 30160 XXL, mit CD BU Autoren des Tabellenbuchs Elektrotechnik: M Häberle, Gregor Dr.-Ing., Abteilungsleiter Tettnang Häberle, Heinz Dipl.-Gewerbelehrer, VDE Kressbronn Jöckel, Hans-Walter Dipl.-Ing. (FH), Oberstudienrat Friedrichshafen Krall, Rudolf Dipl.-Päd. Ing., Berufsschuloberlehrer St. Leonhard Schiemann, Bernd Dipl.-Ing., Studiendirektor Durbach Schmitt, Siegfried staatl. gepr. Techniker, Techn. Oberlehrer Bad Bergzabern Tkotz, Klaus Dipl.-Ing. (FH) Kronach B Leitung des Arbeitskreises: Dr.-Ing. Häberle, Tettnang C E Bildbearbeitung: Zeichenbüro des Verlags Europa-Lehrmittel, Ostfildern Auszüge aus DIN-VDE-Normen sind für die angemeldete limitierte Auflage wiedergegeben mit Genehmigung 052.013 des DIN Deutsches Institut für Normung e.V. und des VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. Für weitere Wiedergaben oder Auflagen ist eine gesonderte Genehmigung erforderlich. Maßgebend für das Anwenden der Normen sind deren Fassungen mit dem neuesten Ausgabedatum, die bei der VDE-VERLAG GmbH, Bismarckstr. 33, 10625 Berlin und der Beuth Verlag GmbH, Burggrafenstr. 6, 10787 Berlin erhältlich sind. A K 25. Auflage 2013 Druck 5 4 3 2 1 Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Behebung von Druckfehlern untereinander unverändert sind. ISBN 978-3-8085-3227-0 ISBN 978-3-8085-3049-8 XXL, mit CD W Umschlaggestaltung: braunwerbeagentur, 42477 Radevormwald unter Verwendung eines Fotos der Bilddatenbank www.fotolia.de : © erdquadrat-fotolia.com Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich geregelten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden. BU © 2013 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruiten http://www.europa-lehrmittel.de Satz: Tutte Druckerei & Verlagsservice GmbH, 94121 Salzweg Druck: B.O.S.S Druck und Medien GmbH, 47574 Goch MATHEMATIK, PHYSIK, SCHALTUNGSTHEORIE, BAUELEMENTE 11 … 66 G TECHNISCHE DOKUMENTATION, MESSEN 67 … 120 TM ELEKTRISCHE INSTALLATION EI 121 … 198 SICHERHEIT, ENERGIEVERSORGUNG 199 … 282 INFORMATIONS- UND KOMMUNIKATIONSTECHNISCHE SYSTEME 283 … 330 AUTOMATISIERUNGS- UND ANTRIEBSSYSTEME, STEUERN UND REGELN 331 … 418 WERKSTOFFE, VERBINDUNGSTECHNIK 419 … 452 BETRIEB UND SEIN UMFELD, UMWELTTECHNIK, ANHANG 453 … 536 SE IK AS W BU 4 Vorwort zur 25. Auflage Die Weiterentwicklungen der Technik und der Lernorganisationen führte schon in der vorigen Auflage zu einer Überarbeitung und Erweiterung des Buches. Neue und aktualisierte Inhalte der 25. Auflage sind nachstehend kursiv (schräg) gedruckt. M • Teil M Mathematik, Physik, Schaltungstheorie, Bauelemente Formelzeichen, Größen und Einheiten, mathematische Zeichen, Potenzen, Vorsätze, logarithmisches Maß Dezibel, Kraft, Kraftmoment, Arbeit, Leistung, Wärme, Ladung, Spannung, Stromstärke, Widerstand, Felder, Wechselgrößen, Schalten von Kondensatoren und Spulen, Drehstrom, Oberschwingungen, Dioden, Transistoren, IGBTs, Thyristoren, magnetfeldabhängige und fotoelektronische Bauelemente. • Teil TM Technische Dokumentation, Messen Technisches Zeichnen, Maßeintragung, Schaltpläne, Schaltzeichen, Vergleich von Schaltzeichen, Zweirichtungszähler, Funksteuerempfänger, Erstellen einer Betriebsanleitung. Messgeräte und Messwerke, Messkategorien, Messen in elektrischen Anlagen, Elektrizitätszähler, Oszilloskope, Messen mit Sensoren. • Teil EI Elektrische Installation Arbeiten in elektrischen Anlagen, Leitungsverlegung, Leitungsführung, Installationsschaltungen, Sprechanlagen, Dimmertypen, Elektroinstallation mit Niedervolt-Halogenlampen, feldarme Elektroinstallation, Gebäudeleittechnik und Gebäudesystemtechnik, Projektierung beim KNX, Hausanschluss, Fundamenterder, Hausinstallationen, Leitungsberechnung, Strombelastbarkeit von Kabeln, Lichttechnik, Beleuchtungstechnik, LED-Leuchtmittel. C • Teil SE Sicherheit, Energieversorgung Erste Hilfe, Arbeitsschutz, Arbeitssicherheit, Unfallverhütung, Differenzstromgeräte, Basisschutz, Fehlerschutz, zusätzlicher Schutz, Leiter für die Schutzmaßnahmen, Kraftwerksarten, Isolierstoffklassen, Transformatoren, Freileitungsnetze, Erdkabel, Eigenerzeugungsanlagen, intelligente Stromnetze, Brennstoffzellen, Primärelemente, Akkumulatoren, SSV-Anlagen, elektromagnetische Verträglichkeit EMV, Blitzschutz, Qualität der Stromversorgung, Kompensation, Sicherheitstechnik, Energieeinsparverordnung, Energie-Effizienz, Hausgerätetechnik, Stromtarife. E • Teil IK Informations- und kommunikationstechnische Systeme Zahlensysteme, Codes, Schaltalgebra, Flipflops, DAU, ADU, Modulation und Demodulation, Mikrocomputer, Netze der Informationstechnik, Komponenten für Datennetze, Ethernet, Funk-LAN, AS-i-Bussysteme, PROFIBUS, Identifizierungssysteme, Anschluss an das Telefonnetz, Internet, Antennenanlagen, SAT-Anlagen, Querkommunikation mit Sicherheitstechnologie. • Teil AS Automatisierungsund Antriebssysteme, Steuern und Regeln Stromrichter, Schaltnetzteile, Kippschaltungen, Steuerrelais, Speicherprogrammierbare Steuerungen SPS, Wortverarbeitung bei SPS, Steuerungstechnik, Hilfsstromkreise, Ablaufsteuerung GRAFCET, Schütze, Motorschutz, elektrische Ausrüstung von Maschinen, Regelungstechnik, Drehstrommotoren, Wechselstrommotoren, Gleichstrommotoren, Effizienz von Antrieben, Servomotoren, Kleinstmotoren, Linearantriebe, Planung von Automatisierungsanlagen, EU-Maschinenrichtlinie. B A Periodensystem, Stoffwerte, Stahlnormung, Magnetwerkstoffe, Isolierstoffe, Leitungen, • Teil W Erdkabel, Steckverbinder, lötfreie Anschlusstechnik, Gewinde, Schrauben und Muttern, Werkstoffe, Verbindungstechnik Dübel. • Teil BU Betrieb, Umfeld, Umwelttechnik, Anhang K W Organisationsformen, Arbeiten im Team, Arbeitsplanung, Kosten und Kennzahlen, Qualifikationen der Elektrofachkraft, Durchführung von Projekten, Umgang mit Konflikten, Kommunikation mit Kunden, Umwelttechnische Begriffe, gefährliche Stoffe, Elektroschrott, Normen, Brandschutzschalter , Kurzformen, fachliches Englisch, Sachwortverzeichnis, Firmen und Dienststellen. Normänderungen wurden übernommen, z. B. bei den Begriffen nach DIN VDE 0100-200. Allgemein ist zu beachten, dass vielfach die Normen verschiedene Formen zulassen, z. B. in DIN EN 61082 (Dokumente der Elektrotechnik, Regeln) Stromverzweigung mit oder ohne „Punkt“. Davon wurde, wie in der beruflichen Praxis, auch im Buch Gebrauch gemacht. Verlag und Autoren danken für die zahlreichen Benutzerhinweise, die zu einer weiteren Verbesserung des Buches führten. Gerne nehmen wir auch künftig konstruktive Verbesserungsvorschläge dankbar entgegen. Diese können auch mit E-Mail an [email protected] gerichtet sein. Herbst 2013 Der Autoren-Arbeitskreis Hinweis: Die Seite Betriebsdaten von Käfigläufermotoren wurde auf die letzte Buchseite verlegt, damit sie für Anlagenberechnungen leichter auffindbar ist. BU 5 Inhaltsverzeichnis Contents Lernfelder, Prüfungsteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Teil G: Mathematik, Physik, Schaltungstheorie, Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Formelzeichen dieses Buches . . . . . . . . . . . . . . . . . . Indizes und Zeichen für Formelzeichen dieses Buches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Internationale Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Größen und Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mathematische Zeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Potenzen, Vorsätze, Logarithmen, Dreisatzrechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Logarithmisches Maß Dezibel . . . . . . . . . . . . . . . . . . Winkel, Winkelfunktionen, Prozentrechnen . . . . . . Beziehungen zwischen den Winkelfunktionen . . . . Längen und Flächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Körper und Masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Masse, Kraft, Druck, Kraftmoment . . . . . . . . . . . . . . Bewegungslehre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mechanische Arbeit, mechanische Leistung, Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Übersetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rollen, Keile, Winden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wärme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ladung, Spannung, Stromstärke, Widerstand . . . . Elektrische Leistung, elektrische Arbeit . . . . . . . . . . Elektrisches Feld, Kondensator . . . . . . . . . . . . . . . . . Wechselgrößen, Wellenlänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leistung bei Sinuswechselstrom, Impuls . . . . . . . . Magnetisches Feld, Spule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrische Feldstärken und magnetische Feldstärken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Strom im Magnetfeld, Induktion . . . . . . . . . . . . . . . . Schaltung von Widerständen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bezugspfeile, Kirchhoff’sche Regeln, Spannungsteiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Potenziometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ersatzspannungsquelle, Ersatzstromquelle, Anpassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grundschaltungen von Induktivitäten und Kapazitäten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schalten von Kondensatoren und Spulen . . . . . . . . Reihenschaltung von R, L, C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Parallelschaltung von R, L, C . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ersatz-Reihenschaltung und Ersatz-Parallelschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einfache Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dreiphasenwechselstrom (Drehstrom) . . . . . . . . . . Unsymmetrische Last, Netzwerkumwandlung, Brückenschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oberschwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Widerstände und Kondensatoren . . . . . . . . . . . . . . . Farbkennzeichnung von Widerständen und Kondensatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bauarten von Widerständen und Kondensatoren . . Anwendungsgruppen und Aufbau von Kondensatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Halbleiterwiderstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IGBTs, Feldeffekttransistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bipolare Transistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Thyristor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Thyristorarten und Triggerdiode . . . . . . . . . . . . . . . . Gehäuseformen von Dioden, Transistoren und ICs Magnetfeldabhängige Bauelemente . . . . . . . . . . . . Fotoelektronische Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . Schutzbeschaltung von Dioden und Transistoren . . 9 10 11 12 13 14 15 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 Bauelemente für den Überspannungsschutz . . . . . Kühlung von Halbleiter-Bauelementen . . . . . . . . . . 65 66 Teil TM: Technische Dokumentation, Messen . . . . . . . . . . 67 Grafische Darstellung von Kennlinien . . . . . . . . . . . Allgemeines technisches Zeichnen . . . . . . . . . . . . . Zeichnerische Darstellung von Körpern . . . . . . . . . . Maßpfeile, besondere Darstellungen . . . . . . . . . . . . Maßeintragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Maßeintragung, Schraffur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schaltpläne als funktionsbezogene Dokumente . . . Weitere funktionsbezogene Dokumente . . . . . . . . . Ortsbezogene und verbindungsbezogene Dokumente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kennzeichnung in Schaltplänen . . . . . . . . . . . . . . . . Kennbuchstaben der Objekte (Betriebsmittel) . . . . . Unterklassen für Aufgaben von Objekten . . . . . . . . Kontaktkennzeichnung in Stromlaufplänen . . . . . . . Schaltzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeine Schaltzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zusatzschaltzeichen, Schalter in Energieanlagen . . Messinstrumente und Messgeräte . . . . . . . . . . . . . . Halbleiterbauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Binäre Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Analoge Informationsverarbeitung, Zähler und Tarifschaltgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Audioumsetzer, Videoumsetzer und Antennenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schaltzeichen für Installationsschaltpläne und Installationspläne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Installationsschaltpläne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schaltzeichen für Übersichtsschaltpläne . . . . . . . . . Spulen, Transformatoren, Transduktor, drehende Generatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einphasenwechselstrommotoren und Anlasser . . . Drehstrommotoren und Anlasser . . . . . . . . . . . . . . . Motoren mit Stromrichterspeisung . . . . . . . . . . . . . Vergleich von Schaltzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydraulische und pneumatische Elemente . . . . . . . Symbole der Verfahrenstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . Erstellen einer Dokumentation über Geräte und Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aufbau und Inhalt einer Betriebsanleitung . . . . . . . Elektrische Messgeräte und Messwerke . . . . . . . . . Piktogramme für die Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . Mess-Schaltungen zur Widerstandsbestimmung . . Messbereichserweiterung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Messung in elektrischen Anlagen . . . . . . . . . . . . . . Niederspannungs-Schaltungen für Leistungsmessgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrizitätszähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektronische kWh-Zähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oszilloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Messen mit dem Oszilloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gleichrichterbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wegmessung und Winkelmessung mit Sensoren . Kraftmessung und Druckmessung mit Sensoren . . Bewegungsmessung mit Sensoren . . . . . . . . . . . . . Temperaturmessung mit Sensoren . . . . . . . . . . . . . 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 M B C 88 89 90 92 93 94 95 96 97 98 100 101 E A 102 103 104 105 106 107 108 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 Teil EI: Elektrische Installation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Qualifikationen für elektrotechnische Arbeiten . . . . Arbeiten in elektrischen Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . Werkstattausrüstung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leitungsverlegung, Leitungsbearbeitung . . . . . . . . Ausschaltung, Serienschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . 122 123 124 125 126 K W BU 6 M B C E A K W BU Inhaltsverzeichnis Contents Wechselschaltung, Kreuzschaltung . . . . . . . . . . . . . Reale Ausführung von Installationsschaltungen . . . Treppenlichtzeitschalter, Hausklingelanlage mit Türöffner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schaltungen mit Stromstoßschaltern . . . . . . . . . . . Jalousieschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sprechanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zweidraht-Türsprechanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lampenschaltungen mit Dimmern . . . . . . . . . . . . . . Tastdimmer, Dimmertypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Automatikschalter mit Wärmesensor . . . . . . . . . . . . Automatikschalter mit Ultraschall-Bewegungssensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektroinstallation mit Niedervolt-Halogenlampen . Feldarme Elektroinstallation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gebäudeleittechnik und Gebäudesystemtechnik . . Linien und Bereiche des KNX-TP . . . . . . . . . . . . . . . Schaltzeichen des KNX-TP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Systemkomponenten zum KNX-TP . . . . . . . . . . . . . Spezielle Aktoren und Systemgeräte zum KNX-TP . Sensoren für den KNX-TP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aktoren für den KNX-TP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Installationsbus mit FSK-Steuerung . . . . . . . . . . . . . Projektierung und Inbetriebnahme beim KNX . . . . LON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LON-Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektroinstallation mit Funksteuerung . . . . . . . . . . LCN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hausanschluss mit Schutzpotenzialausgleich . . . . . Fundamenterder im Beton oder in Erde . . . . . . . . . Hauptleitungen in Wohnanlagen . . . . . . . . . . . . . . . Zählerplatzinstallation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrische Mindestausstattung in Wohngebäuden, Zählerplätze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leitungsführung in Wohngebäuden . . . . . . . . . . . . . Leitungsberechnung ohne Verzweigung . . . . . . . . Leitungsberechnung mit Verzweigungen . . . . . . . . Überlastschutz und Kurzschlussschutz von Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verlegearten für feste Verlegung . . . . . . . . . . . . . . . Strombelastbarkeit für Kabel und Leitungen bei hU = 25 °C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Strombelastbarkeit für Kabel und Leitungen bei hU = 30 °C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Strombelastbarkeit von flexiblen oder wärmefesten Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Umrechnungsfaktoren für die Strombelastbarkeit Mindest-Leiterquerschnitte, Strombelastbarkeit von Starkstromkabeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Überstrom-Schutzeinrichtungen (Niederspannungssicherungen) . . . . . . . . . . . . . . . . Überstrom-Schutzeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . Räume mit Badewanne oder Dusche . . . . . . . . . . . . Räume und Anlagen besonderer Art, Arbeiten unter Spannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Saunaanlagen, Schwimmbecken, begehbare Becken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektroinstallation in feuergefährdeten Betriebsstätten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektroinstallation in landwirtschaftlichen Betrieben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektroinstallation in medizinisch genutzten Bereichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektroinstallation in Unterrichtsräumen mit Experimentiereinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektroinstallation in explosionsgefährdeten Bereichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energieversorgung von Werkstätten und Maschinenhallen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lichttechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 128 129 130 131 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 151 152 153 155 156 157 158 159 160 161 162 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 181 182 183 184 Planung der Arbeitsstättenbeleuchtung von Innenräumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wartungsfaktoren von Arbeitsstättenbeleuchtung Berechnung von Beleuchtungsanlagen . . . . . . . . . . Beleuchtung und Blendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leuchtstofflampen für 230 V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glühlampen, Metalldampflampen . . . . . . . . . . . . . . Energiesparlampen, Farbwiedergabe . . . . . . . . . . . Induktionslampen und Lichtleiter . . . . . . . . . . . . . . . Elektronische Vorschaltgeräte EVG für Leuchtstofflampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schaltungen von Entladungslampen . . . . . . . . . . . . LED-Beleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LED-Leuchtmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lichttechnische Daten von Leuchten . . . . . . . . . . . . Leuchtröhrenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Teil SE: Sicherheit, Energieversorgung . . . . . . . . . . . . . . . Erste Hilfe am Arbeitsplatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Persönliche Schutzausrüstung PSA . . . . . . . . . . . . . Zeichen zur Unfallverhütung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zeichen und Farben der Unfallverhütung . . . . . . . . Arbeitsschutz, Arbeitssicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . Berührungsarten, Stromgefährdung, Fehlerarten . Schutzmaßnahmen, Schutzklassen . . . . . . . . . . . . . Verteilungssysteme (Netzformen) . . . . . . . . . . . . . . Schutz gegen elektrischen Schlag . . . . . . . . . . . . . . Differenzstromgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fehlerschutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Weitere Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Weiterer Fehlerschutz in fachlich überwachten Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leiter für die Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . Prüfung der Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . Wiederkehrende Prüfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Instandsetzung, Änderung und Prüfung elektrischer Geräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transformatoren und Drosselspulen, Prüfung der Isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Berechnung von Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . Weitere Betriebsgrößen von Transformatoren . . . . Kleintransformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kraftwerksarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Drehende Generatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Isolierstoffklassen, Leistungsschilder von Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transformatoren für Drehstrom . . . . . . . . . . . . . . . . Transformatoren in Parallelbetrieb . . . . . . . . . . . . . . Netze der Energietechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Freileitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Freileitungsnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Durchhang von Freileitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verlegung von Erdkabeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eigenerzeugungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vergütung erneuerbarer Energien nach EEG . . . . . Windkraftanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fotovoltaik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fotovoltaikanlagen, PV-Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . Intelligente Stromnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kurzzeichen an elektrischen Betriebsmitteln . . . . . . Brennstoffzellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schutzarten elektrischer Betriebsmittel . . . . . . . . . . Elektrochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Primärelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Akkumulatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ladetechniken für Akkumulatoren . . . . . . . . . . . . . . 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 212 213 214 215 216 217 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 7 Inhaltsverzeichnis Contents Notstromversorgung und Notbeleuchtung . . . . . . Sicherheits-Stromversorgungsanlagen (SSV-Anlagen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . USV-Systeme (Unterbrechungslose Stromversorgungssysteme) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektromagnetische Verträglichkeit EMV . . . . . . . . . Elektromagnetische Störungen EMI . . . . . . . . . . . . . Maßnahmen gegen EMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Innerer Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Äußerer Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fangeinrichtungen und Ableitungen . . . . . . . . . . . . Qualität der Stromversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . Kompensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kompensation der Blindleistung . . . . . . . . . . . . . . . Überwachung der Endstromkreise . . . . . . . . . . . . . . Melde- und Überwachungsanlagen . . . . . . . . . . . . . Sicherheitstechnik in Gebäuden . . . . . . . . . . . . . . . . Gefahrenmeldeanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einbruchmeldeanlagen EMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . Videoüberwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Temperaturen für Wärmebedarf . . . . . . . . . . . . . . . . Energieeinsparverordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Heizwärmeverbrauch und Energiekennzahl eines Einfamilienhauses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Raumheizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fußboden- und Deckenheizung . . . . . . . . . . . . . . . . Klimatisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kochstellen für Elektroherde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energieeffizienzklassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energie-Einsparpotenziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CE-Kennzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Warmwassergeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hausgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wärmepumpen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stromtarife . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 248 249 250 251 252 253 254 256 257 258 259 261 262 263 264 265 266 267 268 270 271 272 273 274 275 277 278 279 280 281 282 Teil IK: Informations- und kommunikationstechnische Systeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Dualzahlen und Binärcodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sedezimalzahlen und Oktalzahlen . . . . . . . . . . . . . . ASCII-Code im Unicode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Binäre Verknüpfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schaltalgebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Entwicklung von Schaltnetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . Code-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Komparatoren und Flipflops . . . . . . . . . . . . . . . . . . Digitale Zähler und Schieberegister . . . . . . . . . . . . . DA-Umsetzer und AD-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . . . Modulation und Demodulation . . . . . . . . . . . . . . . . . Mikrocomputer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bildschirmgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schnittstellen und Steckverbinder des PC . . . . . . . . Schnittstellenkopplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Betriebssysteme Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elemente von Windows-Benutzeroberflächen . . . . Netze der Informationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . Komponenten für Datennetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kommunikation bei Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . Errichten eines Ethernet-Netzwerkes . . . . . . . . . . . . Industrial Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Signalübertragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Datenübertragung mittels Funk . . . . . . . . . . . . . . . . Funk-LAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Identifizierungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . AS-i-Bussystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Querkommunikation bei Feldbussen . . . . . . . . . . . . PROFIBUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 Fernwirksysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Messumformer und Signalumsetzer für Fernwirksysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programmierbarer Messumformer für Fernwirksysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anschluss an das Telefonnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . Telekommunikation mit ISDN . . . . . . . . . . . . . . . . . . ISDN und Internet-Telefonie (VoIP) . . . . . . . . . . . . . . Internet-Zugänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anwendungen des Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sichern und Schützen von Daten . . . . . . . . . . . . . . . Antennen, Betriebsmittel für Antennanlagen . . . . . Satellitenempfang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SAT-Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Satellitenantennenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Digitales Fernsehen über terrestrische Antenne, DVB-T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gemeinschaftsantennenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . Errichtung von Antennenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . Breitbandkommunikationsanlagen (BK-Anlagen) . . Teil AS: Automatisierungs- und Antriebssysteme, Steuern und Regeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verstärker-Grundschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . Grundlagen des Operationsverstärkers . . . . . . . . . . Schaltungen mit Operationsverstärkern . . . . . . . . . Aufgaben von Stromrichtern . . . . . . . . . . . . . . . . . . Benennung von Stromrichterschaltungen . . . . . . . . Schaltungen für Gleichrichter und Stromrichter . . . Wechselwegschaltung, Steuerkennlinie . . . . . . . . . Betriebsquadranten bei Antrieben, Linearmotoren Halbgesteuerte Stromrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vollgesteuerte Stromrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wechselrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gleichstromsteller, U-Umrichter-Prinzip . . . . . . . . . U-Umrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ansteuerschaltungen für Halbleiter . . . . . . . . . . . . . Glättung und Spannungsstabilisierung . . . . . . . . . . Grundlagen der Schaltnetzteile . . . . . . . . . . . . . . . . Schaltnetzteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schalttransistor und Kippschaltungen . . . . . . . . . . . Halbleiterrelais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kleinsteuerung easy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kleinsteuerung Logo! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Struktogramme und Programmablaufpläne . . . . . . Speicherprogrammierbare Steuerungen SPS . . . . . Signalkopplungen für SPS und Mikrocomputer . . . Steueranweisungen für SPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programmbeispiele für SPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zähler und Zeitglieder in SPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programmiersprachen Strukturierter Text ST, Ablaufsprache AS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programmstruktur für SPS S7 . . . . . . . . . . . . . . . . . Wortverarbeitung bei SPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ablaufsteuerung mit GRAFCET . . . . . . . . . . . . . . . . Alphanumerische Kennzeichnung der Anschlüsse . Steuerungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektronische Steuerung von Verbrauchsmitteln . . Grenzwerte der Anschlussleistung im öffentlichen Netz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hilfsstromkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen . . . . . Architekturen von Steuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrische Niederspannungsausrüstung von Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schütze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spezielle Schützarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 M B 327 328 329 330 331 332 333 334 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 359 360 361 362 363 364 366 367 368 C E A K W 369 370 371 372 373 374 375 BU 8 M B C E A K W BU Inhaltsverzeichnis Contents Kennzeichnung und Antriebe der Schütze . . . . . . . . Gebrauchskategorien und Prüfbedingungen von Schützen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schützschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schützschaltung mit Steuereinrichtung . . . . . . . . . . Motorschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektronischer Motorschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Steuerung durch Motorschalter . . . . . . . . . . . . . . . . Optoelektronische Näherungsschalter (Lichtschranken) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Näherungsschalter (Sensoren) . . . . . . . . . . . . . . . . . Ultraschall-Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Regelungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Unstetige Regelglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Digitale stetige Regelglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Analoge stetige Regelglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . . Digitale Regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einstellung von Regelkreisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Betriebsarten und Grenzübertemperaturen bei Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Effizienz von elektrischen Antrieben . . . . . . . . . . . . Drehstrommotoren für Stromrichterspeisung . . . . Oberflächengekühlte Käfigläufermotoren (Normmotoren) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bauformen von drehenden elektrischen Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Berechnungsformeln für drehende elektrische Motoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leistungsschilder von drehenden elektrischen Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Drehstrommotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Polumschaltbare Motoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fehlerbeseitigung bei Drehstrom-Asynchronmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einphasen-Wechselstrommotoren . . . . . . . . . . . . . . Gleichstrommotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Servomotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ansteuerung von Servomotoren . . . . . . . . . . . . . . . Schrittmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kleinstmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Daten von Kleinstantrieben, Getriebe für Kleinstmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Linearantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Piezo-Aktoren und Piezo-Antriebe . . . . . . . . . . . . . . Prüfung elektrischer Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . Antriebstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wahl des Antriebsmotors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anlassen von Kurzschlussläufermotoren . . . . . . . . Planung von Automatisierungsanlagen . . . . . . . . . . EU-Maschinenrichtlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Teil W: Werkstoffe, Verbindungstechnik. . . . . . . . . . . . . . Periodensystem, chemische Bindung . . . . . . . . . . . Stoffwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stahlnormung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leitende Werkstoffe der Elektrotechnik (Nichteisenmetalle) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Magnetisierungskennlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Magnetwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lote, Thermobimetalle, Kohlebürsten . . . . . . . . . . . Kontaktwerkstoffe, Freileitungen . . . . . . . . . . . . . . . Isolierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kunststoffe als Isolierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Weitere Isolierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hilfsstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leitungen und Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Isolierte Starkstromleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Starkstromleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 377 378 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 430 431 432 433 434 435 Weitere Leitungen für feste Verlegung . . . . . . . . . . . Leitungen zum Anschluss ortsveränderlicher Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leitungen und Kabel für Melde- und Signalanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leitungen in Datennetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leitungen für Kleinspannungsbeleuchtung . . . . . . . Multimediaverkabelung im Heimbereich . . . . . . . . . Code zur Farbkennzeichnung, Starkstromkabel . . . Kabel für die Energieverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . Steckvorrichtungen der Energietechnik . . . . . . . . . . Steckverbinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Steckverbinder RJ45 und RJ11 . . . . . . . . . . . . . . . . . Lötfreie Anschlusstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Installationsrohre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dübel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bezeichnungsbeispiele für Schrauben und Muttern Metrische ISO-Gewine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Toleranzen und Passungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 Teil BU: Betrieb und sein Umfeld, Umwelttechnik, Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 Organisationsformen der Unternehmen . . . . . . . . . Organisation der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arbeitsplanung, Netzplantechnik . . . . . . . . . . . . . . . Arbeiten im Team . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Umgang mit Konflikten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prozesse analysieren und gestalten . . . . . . . . . . . . . Vorbereitung einer Präsentation . . . . . . . . . . . . . . . Präsentation eines Projektes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diagramme für Präsentationen . . . . . . . . . . . . . . . . . Durchführung von Projekten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Systematisches Marketing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kommunikation mit Kunden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Durchführung von Kundenschulungen . . . . . . . . . . Bestandteile eines Tarifvertrages . . . . . . . . . . . . . . . Rechtsgeschäfte des Betriebes . . . . . . . . . . . . . . . . . Kosten und Kennzahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kalkulation der Kosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Erstellen eines Angebotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lastenheft-Pflichtenheft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Computerunterstützte Planung einer Elektroinstallation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zertifizierung, Auditierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gefährliche Stoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Risiko-Sätze (H-Sätze) für Gefahrstoffe . . . . . . . . . . Sicherheitsratschläge (P-Sätze) für Gefahrstoffe . . Umgang mit Elekroschrott . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wichtige Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wichtige Teile des VDE Vorschriftenwerkes . . . . . . Teile von DIN VDE 0100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Brandschutzschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kurzformen von Fachbegriffen . . . . . . . . . . . . . . . . Fachliches Englisch (Englisch-Deutsch) . . . . . . . . . Bildquellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sachwortverzeichnis ( mit fachlichem Englisch) . . Unterstützende Firmen und Dienststellen . . . . . . . Betriebsdaten von Käfigläufermotoren . . . . . . . . . . 436 437 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 483 484 486 487 493 501 510 511 533 536 9 Lernfelder, Hauptabschnitte des Buches, Prüfungsteile Selection of Learning Fields, relevant Sections of this Book, Parts for Exams Lern- Lernfeld (Aufgabe) feld 1 Elektrotechnische Systeme analysieren und Funktionen prüfen 2 Elektrische Installationen planen und ausführen 3 Steuerungen analysieren und anpassen enthalten im Hauptabschnitt HA vom Tabellenbuch Elektrotechnik Seiten (Beispiele) 1 2 G Durchführung von Projekten, Arbeitssicherheit, Unfallverhütung, Widerstände, Kondensatoren, Dioden, Transistoren, RLC-Schaltungen Schaltzeichen, Stromlaufpläne, Kennlinien X X Installationspläne, Schaltzeichen Ausschaltung, Serienschaltung, Wechselschaltungen, Lichttechnik, Beleuchtungstechnik, Gebäudesystemtechnik Leitungen in Niederspannungsanlagen X X Schaltzeichen, Arten von Diagrammen, Messinstrumente Schaltalgebra, KV-Diagramm, digitale Zähler, Mikrocomputer Verstärker, Operationsverstärker, Schütze X X Filter, Oberschwingungen, Kühlung DA-Umsetzer, AD-Umsetzer, analoge Informationsverarbeitung, Codeumsetzer, Oszilloskop Dualzahlen, Binärcodes, Funk-LAN, PROFIBUS, Industrial Ethernet, Internet-Zugang, Antennen X X Batterien, Bezugspfeile, Wechselgrößen, aktive Bauelemente der Energietechnik, Transformatoren, Stromrichterschaltungen Freileitungen, Schutzmaßnahmen, Blitzschutz, Lichtschranken X X X TM EI W TM IK AS Informationstechnische Systeme bereitstellen G TM IK 5 M Teil HA TM 4 Prüfung C Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten TM 6 Anlagen und Geräte analysieren und prüfen TM SE W Halbleiterspeicher, optische Speicher, Schnittstellen, Bildschirmarbeitsplätze, Leitungen, Steckverbinder 7 Steuerungen für Anlagen programmieren und realisieren AS Sensoren, Messwerterfassung, Aktoren, AblaufFunktionspläne, Kleinsteuerungen, SPS, SPS-Programmierung, Regelungstechnik, Drehzahlregelung X 8 Antriebssysteme auswählen und integrieren G AS Dreiphasenwechselstrom, Drehstrom Antriebstechnik, Sicherheit von Maschinen, Motoren, sicherheitsbezogene Steuerungen Pneumatik, Hydraulik X 9 Kommunikationssysteme in Wohnund Zweckbauten planen und realisieren TM EI IK Schaltpläne, Dokumentation über Anlagen Gefahrenmeldeanlagen, Videoüberwachung Modulationen, Demodulationen, Ethernet X 10 Elektrische Anlagen der Haustechnik in Betrieb nehmen und instandhalten EI AS Hausanschluss, Leitungsberechnung, KNX-TP EU-Maschinenrichtlinie, USV-Systeme, Überspannungsschutz Funksteuerung, PROFINET, Gateways X 11 Energietechnische Anlagen in Betrieb nehmen und in Stand setzen EI AS Umwelttechnik, Umgang mit Elektroschrott Überwachung der Stromkreise, Anlagendiagnose, Materialflusssysteme, Wartungspläne X Energie- und gebäudetechnische Anlagen planen und realisieren BU Computerunterstützte Planung, Lastenheft, Pflichtenheft Antriebe von Schützen, Kleinsteuerungen, Schützschaltungen, Hilfsstromkreise X Energie- und gebäudetechnische Anlagen in Stand halten und ändern SE IK AS Photovoltaik, Qualität der Stromversorgung Anschluss an das Telefonnetz, Antennen, Überlast- und Kurzschlussschutz X 12 13 SE IK AS B E X A K W BU 10 M B C E A K W BU Literaturverzeichnis List of Literature Automatisierungstechnik Verlag Europa-Lehrmittel, HaanGruiten Baumann u. a. Betrieb von elektrischen Anlagen VDE-Verlag, Berlin DIN VDE 0105 Digitale Übertragungstechnik B. G. Teubner, Stuttgart Gerdsen Drehzahlvariable Drehstromantriebe mit Asynchronmotoren VDE-Verlag, Berlin Budig Elektrische Niederspannungsanlagen von Gebäuden VDE-Verlag, Berlin DIN VDE 0100 Elektrische Anlagen in Wohngebäuden Beuth-Verlag, Berlin DIN 18015 Fachwissen Betriebs- und Antriebstechnik Verlag Europa-Lehrmittel, HaanGruiten Fritsche u. a. Elektrische Energieversorgung Friedrich Vieweg & Sohn, Braunschweig/Wiesbaden Heuck u. a. Elektrische Messgeräte und Messverfahren Springer-Verlag, Berlin Jahn u. a. EMV nach VDE 0100 VDE-Verlag, Berlin Rudolph u. a. Fachkunde Elektrotechnik Verlag Europa-Lehrmittel, HaanGruiten Tkotz u. a. Fachkunde Industrieelektronik und Informationstechnik Verlag Europa-Lehrmittel, HaanGruiten Grimm u. a. Handbuch Elektromagnetische Verträglichkeit VDE-Verlag GmbH, Berlin Habiger u. a. Handbuch Elektrotechnik Friedrich Vieweg & Sohn, Braunschweig/Wiesbaden Böge u. a. IT-Handbuch Westermann-Schulbuchverlag, Braunschweig Hübscher u. a. Leistungselektronik Carl Hanser Verlag, München Bystron Moderne Leistungselektronik und Antriebe VDE-Verlag, Berlin Hofer Netzrückwirkungen VDE-Verlag, Berlin und VWEWEnergieverlag, Frankfurt a. M. Hörmann u. a. Optische Übertragungstechnik Hüthig & Pflaum Verlag, München/Heidelberg Wrobel u. a. Professionelle Stromversorgung Franzis-Verlag GmbH, München Freyer Praxis Elektrotechnik Verlag Europa-Lehrmittel, HaanGruiten Feustel u. a. Schutz durch DIN VDE 0100 Verlag Europa-Lehrmittel, HaanGruiten Fritsche u. a. Sensoren, Messaufnehmer expertverlag, Renningen Bonfig u. a. Tabellenbuch industrielle Computertechnik Verlag Europa-Lehrmittel, HaanGruiten Grimm u. a. Tabellenbuch Informations- und Systemtechnik Verlag Europa-Lehrmittel, HaanGruiten Burgmaier u. a. Tabellenbuch Mechatronik Verlag Europa-Lehrmittel, HaanGruiten G. Häberle u. a. Taschenbuch Elektrotechnik Carl Hanser Verlag, München Philipow u. a. Transformatoren VDE-Verlag, Berlin und VWEWEnergieverlag, Frankfurt a. M. Janus u. a. Part G: Mathematics, Physics, Theory of Circuits, Components Mathematik B Gegenkathete a ec us en ot p 90 } Hy å A C Ankathete b Formelzeichen dieses Buches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Indizes und Zeichen für Formelzeichen dieses Buches . Internationale Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Größen und Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mathematische Zeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Potenzen, Vorsätze, Logarithmen, Dreisatzrechnung . . Logarithmisches Maß Dezibel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Winkel, Winkelfunktionen, Prozentrechnen . . . . . . . . . . Beziehungen zwischen den Winkelfunktionen . . . . . . . . 12 13 14 15 17 18 19 20 21 Längen und Flächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Körper und Masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Masse, Kraft, Druck, Kraftmoment . . . . . . . . . . . . . . . . . Bewegungslehre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mechanische Arbeit, mechanische Leistung, Energie . . Übersetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wärme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ladung, Spannung, Stromstärke, Widerstand . . . . . . . . Elektrische Leistung, elektrische Arbeit . . . . . . . . . . . . . Elektrisches Feld, Kondensator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wechselgrößen, Wellenlänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Magnetisches Feld, Spule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrische Feldstärken und magnetische Feldstärken . Strom im Magnetfeld, Induktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 23 24 25 26 27 29 30 31 32 33 35 36 37 Schaltungen von Widerständen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bezugspfeile, Kirchhoff’sche Regeln, Spannungsteiler . Ersatzspannungsquelle, Ersatzstromquelle, Anpassung Grundschaltungen von Induktivitäten und Kapazitäten Schalten von Kondensatoren und Spulen . . . . . . . . . . . Ersatz-Reihenschaltung und Ersatz-Parallelschaltung . Einfache Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dreiphasenwechselstrom (Drehstrom) . . . . . . . . . . . . . . Unsymmetrische Last, Netzwerkumwandlungen, Brückenschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oberschwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 39 41 42 43 46 47 48 Widerstände und Kondensatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . Halbleiterwiderstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IGBTs, Feldeffekttransistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bipolare Transistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Thyristorarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gehäuseformen von Dioden, Transistoren und ICs . . . . Magnetfeldabhängige Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . Fotoelektrische Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schutzbeschaltung von Dioden und Transistoren . . . . . Kühlung von Halbleiter-Bauelementen . . . . . . . . . . . . . . 51 55 56 57 58 59 61 62 63 64 66 Mathematik, Physik, Schaltungstheorie, Bauelemente 11 Teil G: Mathematik, Physik, Schaltungstheorie, Bauelemente G B Physik r F 3 2 G/S 1 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 R/Q C E Schaltungstheorie ¡ G U R1 R2 U1 U2 ¡1 ¡ G R1 U ¡2 R2 49 50 A K Bauelemente 2 3 1 D G Is P+ 4 S P+ P N Su W BU 12 Formelzeichen dieses Buches Formula Symbols of this Book Formelzeichen G Kleinbuchstaben E A K W BU Formelzeichen a Beschleunigung Breite c 1. spez. Wärmekapazität 2. elektrochemisches Äquivalent 3. Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wellen 4. Beiwert B d 1. Durchmesser 2. Abstand 3. Verlustfaktor D e Elementarladung f Frequenz F g 1. Fallbeschleunigung, Ortskoeffizient 2. Tastgrad G h Höhe i zeitabhängige Stromstärke H I l 1. Länge 2. Abstand m 1. Masse 2. Strangzahl n 1. Drehzahl, Umdrehungsfrequenz 2. ganze Zahl 1, 2, 3 … 3. Brechzahl p 1. Polpaarzahl, 2. Druck 3. Prozentsatz q Querstromverhältnis r 1. Radius 2. Rate 3. differenzieller Widerstand s 1. Strecke, Dicke 2. Siebfaktor 3. bezogener Schlupf 4. Korrektur t Zeit u zeitabhängige Spannung ü 1. Übersetzungsverhältnis 2. Übersteuerungsfaktor v Geschwindigkeit w 1. Energiedichte 2. Führungsgröße x Regelgröße y Stellgröße z ganze Zahl, z.B. Lagenzahl Bedeutung Großbuchstaben b B C Bedeutung A C E J K L M N P Q R S T U V W X Y Z Formelzeichen Bedeutung Griechische Kleinbuchstaben 1. Fläche, Querschnitt 1. Winkel a 2. Ablenkkoeffizient 2. Temperaturkoeffizient (alpha) 3. Dämpfungsmaß 3. Zündwinkel 1. magn. Flussdichte 1. Winkel b 2. Blindleitwert 2. Kurzschluss-Strom(beta) 3. Gleichstromverhältnis verstärkungsfaktor 4. Zahlenbasis 1. Winkel g 5. Bandbreite (gamma) 2. Leitfähigkeit 1. Kapazität Verlustwinkel d 2. Wärmekapazität (delta) 1. Elektr. Flussdichte 2. Dämpfungsfaktor elektrische Feldkonstante e0 1. elektrische Feldstärke Permittivität e 2. Beleuchtungsstärke (epsilon) 1. Kraft, 2. Faktor, Arbeitsgrad, f 3. Fehler Nutzungsgrad (zeta) 1. Leitwert, Wirkleitwert Wirkungsgrad n 2. Verstärkungsmaß (eta) 3. Gewichtskraft Temperatur in °C magnetische Feldstärke h (theta) 1. Stromstärke, Leitfähigkeit 2. Lichtstärke k (neben g üblich) 1. Stromdichte (kappa) 2. Trägheitsmoment 1. Wellenlänge l 2. Leistungsfaktor 1. Konstante (lambda) 2. Faktor m 3. Kapital 1. Permeabilität (müh) 2. Reibungszahl 1. Induktivität m0 2. Pegel magn. Feldkonstante 1. Kraftmoment p Zahl 3,1415926… 2. Speicherkapazität (pi) Windungszahl r 1. spezifischer Widerstand Leistung, Wirkleistung (rho) 2. Dichte 1. Ladung, 2. Wärme s 1. Streufaktor 3. Blindleistung (sigma) 2. mechanische Spannung 4. Gütefaktor t 1. Wirkwiderstand Zeitkonstante (tau) 2. Federrate 3. Festigkeit j Winkel, insbesondere (phi) 1. Scheinleistung Phasenverschiebungs2. Steilheit winkel 3. Schlupf (absolut) w 1. Winkelgeschwindigkeit 4. Übertragungsgröße (omega) 2. Kreisfrequenz 1. Periodendauer 2. Übertragungsfaktor Griechische Großbuchstaben 3. Temperatur in K D Differenz Spannung (Delta) 1. Volumen 2. Verstärkungsfaktor elektrische Durchflutung Q (Theta) 1. Arbeit 2. Energie 1. magnetischer Fluss G Blindwiderstand 2. Lichtstrom (Phi) Scheinleitwert elektrischer Fluss U 1. Impedanz, Schein(Psi) widerstand Raumwinkel O 2. Wellenwiderstand 3. Schwingungswiderstand (Omega) Spezielle Formelzeichen werden gebildet, indem man an die Formelzeichen-Buchstaben einen Index oder mehrere Indizes anhängt oder sonstige Zeichen dazu setzt. Indizes und Zeichen für Formelzeichen dieses Buches 13 Indexes and Signs for Formula Symbols in this Book Index, Zeichen Bedeutung Ziffern, Zeichen 0 1. Leerlauf 2. im Vakuum 3. Bezugsgröße 1 1. Eingang, 2. Reihenfolge 2 1. Ausgang, 2. Reihenfolge 3, 4, … :, z.B. u: ; ; , z.B. u Reihenfolge Maximalwert, Höchstwert 1. Spitze-Tal-Wert 2. Schwingungsbreite ‘, z.B. u’ 1. bezogen auf, 2. Hinweis, 3. Ableitung $ in Dreieckschaltung Y in Sternschaltung Kleinbuchstaben a 1. Abschalten 2. Ausgang, 3. außen 4. Ableit-, 5. Anker ab abgegeben auf aufgenommen b 1. Bit, 2. Blindgröße, 3. Brems- c 1. Grenz- (cut-off) 2. Form (crest) e eff f ges n o out p q r Tiefstwert, Kleinstwert : ; , z.B. u ;: d Index 1. Gleichstrom betreffend 2. Dauer-, 3. Digit, 4. Dämpfung 1. Eingang, 2. Empfang Effektivwert 1. Frequenz 2. Abfalls- (fall) Gesamt- h hoch, oben i 1. innen, 2. induziert 3. Strom-, 4. ideell 5. Ist-, 6. Impuls s sch t th tot u v w x y z zu zul Bedeutung 1. Nenn-, 2. Normal-, 3. Rausch- (noise) Oszillatorheraus, abgegeben 1. parallel, 2. Pause 3. Puls, 4. potenziell 5. Druck, 6. Prüf-, 7. LeistungsQuer1. in Reihe 2. Bemessungs(von rated) 3. Anstiegs- (rise) 4. Resonanz 5. Remanenz 1. Sieb2. Signal-, 3. Serie 4. in Wegrichtung 5. Soll-, 6. spezifisch Schritt tief, unten thermisch, Wärmetotal, gesamt Spannungs1. Vor-, 2. Verlust 3. Vergleich 4. visuell, Licht1. Wirk-, wirksam 2. Führungsgröße 3. Wellen-, 4. Wind1. unbekannte Größe 2. in x-Richtung 1. Stellgröße 2. in y-Richtung 3. Sternschaltung 1. Zwischen2. Zentripetal3. Zickzackschaltung zugeführt zulässig Großbuchstaben A in hinein, zugeführt j Sperrschicht (von junction) k 1. Kurzschluss2. kinetisch m 1. magnetisch 2. Mittelwert 3. Messwerk, gemessen C max maximal, höchstens mec mechanisch D E min minimal, mindestens B 1. Strommesser 2. Antenne, 3. Anode 4. Anzug, Anlauf 5. Anlagenerdung 6. Abtast1. Basis 2. Betriebserdung (Netz) 3. Bau-, 4. Betriebs1. Kollektor, 2. kapazitiv 3. Takt, 4. koerzitiv 5. Cluster 1. Drain, 2. Daten 1. Emitter 2. Entladen, 3. Erde Bedeutung Index F 1. Vorwärts- (forward) 2. Fläche, 3. Fehler- G 1. Gate 2. Gewicht 3. Glättung H 1. Hysterese 2. Hall-, 3. Höhe K 1. Katode 2. Kopplung (Gegen-) 3. Kühlkörper 4. Kippen 5. Kanal, Strecke L 1. induktiv, 2. Last 3. links, 4. Laden 5. höchstzul. Berührungsspannung 6. Lorentz- M Mitkopplung N 1. Bemessungs-, 2. Nutz- Q Quer- R 1. Rückwärts- (reward) 2. Wirkwiderstand 3. rechts 4. Regel5. Rot S 1. Source, 2. Schleife 3. Sattel-, 4. Schalt5. Schleusen6. Sektor T 1. Transformator2. Träger 3. Spur (track) U Umgebung V 1. Spannungsmesser 2. Verstärkungs3. Volumen X am X-Eingang Y 1. am Y-Eingang 2. Sternschaltung Z 1. Zener2. zulässig G B C E A K Griechische Kleinbuchstaben a (alpha) in Richtung des Winkels a s (sigma) Streuung j (phi) Phasenverschiebung betreffend W Griechische Großbuchstaben D (Delta) eine Differenz betreffend Die Indizes können kombiniert werden, z.B. bei UCE für Kollektor-Emitter-Spannung. Indizes, die aus mehreren Buchstaben bestehen, z.B. sch, können bis auf den Anfangsbuchstaben, z.B. s, gekürzt werden. BU 14 Internationale Formelzeichen International Formula Symbols vgl. DIN EN 60027-4: 3-08 Größe G Formelzeichen bisher Formelzeichen ab Oktober 2010 Vorzugszeichen Ausweichzeichen Einheit, Einheitenzeichen Stromstärken und verwandte Größen B C Bemessungsstrom IN Irat oder Ir IN Nennstrom In In oder Inom – Dauerkurzschlussstrom Ikd Ik ISC Stoßkurzschlussstrom Is : Ik : ISC Stoßkurzschlusswechselstrom is IkO ISCO transienter Strom (kurzzeitiger Strom) i Ik’ ISC’ Subtransienter Strom (sehr kurzzeitiger Strom) is Ik’’ ISC’’ Strombelag I’ A entfällt UN Ampere, A Ampere je Meter, A/m Spannungen und verwandte Größen E Bemessungsspannung UN Urat oder Ur Nennspannung Un entfällt Induzierte Spannung Ui Ug Leerlaufspannung Uo Uo Bemessungsleistung PN Prat oder Pr PN Watt, W Bemessungsscheinleistung SN Srat oder Sr SN Voltampere, VA Nennleistung Pn Pn oder Pnom Eingangsleistung P1 oder Pe Pin Ausgangsleistung P2 oder Pa Pout mechanische Leistung P Pmec Verlustleistung Pv Pt Leistungsfaktor cos j l (Lambda) Wirkfaktor – cos j M T (von Torsion) M Nennmoment Mn entfällt entfällt Bemessungsmoment MN Trat oder Tr Mrat oder Mr Kippdrehmoment MK Tb Mb Haltemoment MH TH MH Sattelmoment MS Tu Mu Anzugsmoment MA Tl Ml entfällt Volt, V Leistungen und verwandte Größen A K Watt, W entfällt eins (keine Einheit) Kraftmomente, Drehmomente Drehmoment, Kraftmoment W BU Newtonmeter, Nm nom von nominal = Nenn-, rat von rated = bewertet, T von torque = Drehmoment, Wirkfaktor = Kosinus der Grundschwingung (ohne Oberschwingungen), Leistungsfaktor = Verhältnis Wirkleistung zu Scheinleistung (mit Oberschwingungen) 15 Größen und Einheiten Quantities and Units 1 Größe SI-Einheit (sonst. Einh.) Einheitenzeichen, Einheitengleichung Länge, Fläche, Volumen, Winkel m 1 sm = 1852 m 1ml = 1609,344 m 1’’ = 25,4 mm Fläche Quadratmeter m2 Volumen Kubikmeter (Liter) m3 1 l = 1 dm3 = = 1/1000 m3 Winkel (ebener) (siehe Seite 20) Radiant (Grad) Raumwinkel Steradiant rad π 1° = ––– rad, 180 sr Zeit, Frequenz, Geschwindigkeit, Beschleunigung Zeit Sekunde (Minute) (Stunde) s 1 min 1h (Tag) 1d = 60 s = 60 min = 3 600 s = 24 h Frequenz Hertz 1Hz = 1/s Drehzahl, Umdrehungsfrequenz je Sekunde (je Minute) 1/s = 60/min Kreisfrequenz je Sekunde 1/s Geschwindigkeit m/s Meter je Sekunde (Knoten) 1 kn Winkelgeschwindigkeit Radiant je Sekunde rad/s – m/s2 Masse Kilogramm (Karat) (Tonne) kg 1 Kt 1t Dichte – kg/m3, kg/dm3 Trägheitsmoment – kg · m2 Beschleunigung SI-Einheit (sonst. Einh.) Einheitenzeichen, Einheitengleichung Elektrizität Meter (Seemeile) (Meile) (Zoll, Inch) Länge Größe = 1 sm/h = 0,5144 m/s 1 1 km/h = ––– m/s 3,6 Mechanik = 0,2 g = 1000 kg m/s2 Kraft Newton 1N Kraftmoment, Drehmoment – Nm Impuls Newtonsek. 1 Ns = 1 kg · m/s Druck Pascal (Bar) 1 Pa 1 bar = 1 N/m2 = 0,1 MPa = 10 N/cm2 Flächenpressung, Festigkeit, Elastizitätsmodul – N/mm2 Arbeit, Energie Joule (Elektronvolt) 1 J = 1 Nm = 1 Ws 1 eV = 0,1602 aJ Leistung Watt 1 W = 1 J/s = 1 Nm/s = 1 kg · G elektrische Ladung, Coulomb elektrischer Fluss 1C Flächenladungs- Coulomb je dichte, elektrische Quadratmeter Flussdichte C/m2 Raumladungsdichte C/m3 Coulomb je Kubikmeter =1A·1s = 1 As elektr. Spannung, Volt elektr. Potenzial 1V elektr. Feldstärke Volt je Meter 1 V/m = 1 N/C elektr. Kapazität Farad 1 F = 1 As/V = 1 C/V = 1 J/C elektr. Strombelag Ampere je Meter A/m Permittivität, Dielektrizitätskonstante 1 F/m = 1 C/(Vm) elektr. Stromstärke Ampere 1A elektr. Stromdichte Ampere je m2 A/m2 elektr. Widerstand, Ohm Wirkwiderstand, Blindwiderstand, Scheinwiderstand 1Ω = 1 V/A elektr. WirkleitSiemens wert, Blindleitwert, Scheinleitwert 1S 1 = ––– 1Ω spezifischer elektr. Ohmmeter Widerstand 1 Ωm = 100 Ωcm 1 Ωmm2/m = 1µΩm elektrische Leitfähigkeit Siemens je Meter 1 Sm/mm2 = 1 MS/m Leistung Watt 1W Blindleistung (Var) 1 var =1V·1A Scheinleistung (VA) 1 VA =1V·1A Induktivität Henry 1H = 1 Vs/A Arbeit, Energie Joule (Wattstunde) (Elektronvolt) 1J 1 Wh 1 eV = 1 Ws = 3,6 kNm = 0,1602 aJ elektrische Durchflutung Ampere A magn. Feldstärke Ampere je Meter A/m magnetischer Fluss Weber 1 Wb = 1 T · 1 m2 = 1 Vs 1T = 1 Wb/m2 = 1 Vs/m2 = 1 Vs/A Farad je Meter B C = 1 C/s =1V·1A E A K Magnetismus magn. Flussdichte Tesla magn. Polarisation Induktivität Henry 1H Permeabilität Henry je Meter 1 H/m = 1 Vs/(Am) magn. Widerstand – 1/H = A/Vs W BU 16 Größen und Einheiten Quantities and Units 2 Größe G B SI-Einheit (sonst. Einh.) Einheitenzeichen, Einheitengleichung A K Strahlungsenergie Joule 1 J = 1 Nm = 1 Ws 1 Bq = 1/s Watt 1 W = 1 J/s Aktivität einer radioaktiven Substanz Becquerel Strahlungsleistung Strahlstärke Watt/Sterad. W/sr Energiedosis Gray 1 Gy = 1 J/kg Strahldichte – W/(sr · m2) – Gray je Sekunde Gy/s Bestrahlungsstärke W/m2 Energiedosisrate Äquivalentdosis Sievert 1 Sv = 1 J/kg Äquivalentdosisrate Sievert je Sekunde 1 Sv/s = 1 J/(kg · s) Ionendosis Coulomb je Kilogramm C/kg Ionendosisrate Ampere je Kilogramm 1 A/kg = 1 C/(kg · s) Schalldruck Pascal 1 Pa = 1 N/m2 Schallschnelle Meter je Sekunde m/s Meter je Sekunde m/s Lichtstärke Candela cd Leuchtdichte Candela je m2 cd/m2 Lichtstrom Lumen lm Lichtausbeute Lumen je Watt lm/W Beleuchtungsstärke Lux 1 lx = 1 lm/m2 Brechwert von Linsen – (Dioptrie) 1/m 1 dpt = 1/m BU Akustik Celsius-Tempera- Grad Celsius tur °C thermodynamische Temperatur Kelvin K (0 K ‡ – 273,15 °C) Schallgeschwindigkeit (Ausbreitungsgeschwindigkeit) Temperaturdifferenz Kelvin K Schallfluss – 1 m3/s = 1 m2 · 1 m/s Wärme, innere Energie Joule 1 J = 1 Ws Schallintensität – W/m2 Wärmestrom Watt 1 W = 1 J/s spezifische Schallimpedanz – Pa · s/m akustische Impedanz – Pa · s/m3 mechanische Impedanz – N · s/m Wärmewiderstand Kelvin je Watt (von Bauelementen) K/W Wärmeleitfähigkeit – W/(K · m) Wärmeübergangskoeffizient – W/(K · m2) Wärmekapazität, Entropie Joule je Kelvin J/K spezifische Wärmekapazität – J/(kg · K) äquivalente Quadratmeter Absorptionsfläche Stoffmenge Mol mol Stoffmengenkonzentration – mol/m3 stoffmengenbe– zogenes Volumen (molares Volumen) m3/mol Molalität – mol/kg molare Masse – kg/mol molare Wärmekapazität – J/(mol · K) Diffusionskoeffizient – m2/s m2 Sonstige Bereiche Entfernung in der (Astronomische Einheit) Astronomie Parsec Chemie, Molekularphysik W Einheitenzeichen, Einheitengleichung Kernreaktionen, ionisierende Strahlung Wärme E SI-Einheit (sonst. Einh.) Elektromagnetische Strahlung (außer Licht) Licht, Optik C Größe 1 AE = 149,6 Gm 1 pc = 30,857 Pm Lichtgeschwindigkeit km/s c fi 300 000 km/s Lichtjahr Lj km 1 Lj = 9,461 · 1012 km Masse in der Atomphysik (Atomare 1 u = 1,66 · 10–27 kg Masseneinheit) längenbezogene Masse von textilen Fasern und Garnen Tex 1 tex = 1 g/kg Fläche von Grundstücken Ar Hektar 1 a = 100 m2 1 ha = 100 a 17 Mathematische Zeichen Mathematical Symbols Zeichen Bedeutung Beispiel Allgemeine Zeichen ... n ... und so weiter bis n und so unbegrenzt weiter k = 1, 2, 3, ..., n n = 1, 2, 3,... 02 2 = 1,41421 ... Schaltalgebra } a, ă _ ∂ _ 2 ∂ 2 UND (AND) _3 b = } (a _ b) a33 a _ b oder _ (a, b) ODER (OR) a ∂ b oder ∂ (a, b) NICHT UND (NAND) _3 b a_ 2 b = a33 ∂3 b a∂ 2 b = a33 NICHT a (NOT a) NICHT ODER (NOR) Mengenlehre ◊ Element von a ◊ M: a ist Element von M ÷ Teilmenge M1 ÷ M2: M1 ist Teilmenge von M2 ‘ Vereinigungsmenge {1, 2} ‘ {3, 4} = = {1, 2, 3, 4} π daraus folgt a • b = c π a = c/b Arithmetik = gleich P=U•I Zeichen 6 ∫ f (x) i oder j Z \ Bedeutung unendlich gegen, nähert sich, geht über Funktion von x imaginäre Einheit komplexe Größe Z Beispiel n = 1, 2, 3, ..., 6 x ∫ a, x nähert sich dem Wert a f (I) = I 2 • R i2 = j2 = – 1 Z \ \ = R + jX Geometrie, Vektoren ææ parallel g1 ææ g2, R1 ææ R2 ΩΩ Ωº gleichsinnig parallel g ΩΩ h gegensinnig parallel g1 Ωº g2 ü rechtwinklig zu, senkrecht auf güh ™ Dreieck ™ ABC 9 kongruent, deckungsgleich ™ ABC 9 ™ DEF , ähnlich @ Winkel ™ P1P2P3 , ™ ABC $A, BC), $ @ ABC = @ (B Ā , B¯ æ∫ Aæ Strecke AB Bogen AB Vektor A, Vektor B Betrag des Vektors A P33 1P2 £ = @ g AB C¯ = Ā + B¯ æ∫ Fæ= 50 N nicht gleich, ungleich 4 Ï5 proportional u,r D Differenz DU = U2 – U1 fi etwa p fi 3,14 y* y Strich ‡ entspricht 1 cm ‡ 20 N ˆ kleiner als 2ˆ3 dy dx dy nach dx y * ist die erste Ableitung von y, erster Differentialquotient y * = dy/dx ˜ größer als 5˜2 ‰ kleiner gleich a ‰ 10 5 größer gleich n›7 wesentlich kleiner R ˆˆ 100 kO ˜˜ wesentlich größer Rx ˜˜ Rn •, ® mal, multipliziert a • b = ab, 12 x 3 = 36 7 & = 7/2 = 7 : 2 2 ––, /, : durch, geteilt, zu, dividiert Integral b a a hoch x 53, 10x exp Exponentialfunktion exp x = ex, mit e = 2,718... log allgemeiner Logarithmus loga Logarithmus zur Basis a log3 9 = 2 lg 2 = 0,30103... ax lg Zehnerlogarithmus 1 % = 10–2, 50 % = 0,5 lb Zweierlogarithmus lb 8 = 3 ‰ Promille, von Tausend 1 ‰ = 10–3, 8 ‰ = 0,8 % ln natürlicher Logarithmus ln 10 = 2,3025... runde, eckige, geschweifte, spitze Klammern ¸ a (b – c) + d ˛2 æzæ Betrag von z æ4æ= 4, æ–7æ= 7 n! n Fakultät n!=1•2•3•...•n, 3!=6 ∑ Summe ∑ I = I1 + I2 + I3 + ... ∏ Produkt ∏k = k1 • k2 • k3 • ... 02 Quadratwurzel aus 022 16 = 4 02 p n-te Wurzel aus pi K Trigonometrie sin Sinus sin a cos Kosinus (auch Cosinus) sin2 a + cos2 a = = (sin a)2 + (cos a)2 = 1 tan Tangens tan a = sin a/cos a cot Kotangens cot a = 1/tan a arcsin Arkussinus sin a = x π arcsin x = a arccos Arkuskosinus cos a =x π arccos x = a 02 8=2 arctan Arkustangens tan a = x π arctan x = a p = 3,14159... arccot Arkuskotangens cot a = x π arccot x = a 3 A Potenzen, Logarithmen Prozent, von Hundert n E 5 f (x) dx, 5 f (x) dx % ( ), ¸ ˛, {} C Differenzieren, Integrieren Ï › B ¯ b¯) @ (a, AB 33 £ AB , ˆˆ G W BU 18 Potenzen, Vorsätze, Logarithmen, Dreisatzrechnung Exponents, Unit Prefixes, Logarithms, Calculation using the Rule of Three Potenzen G Werte kleiner als 1 können als Vielfaches von Zehnerpotenzen mit negativen Exponenten dargestellt werden. Werte größer als 1 können als Vielfaches von Zehnerpotenzen mit positiven Exponenten dargestellt werden. Wert 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 10 000 100 000 1000 000 Zehnerpotenz 10–3 10–2 10–1 100 101 102 103 104 105 106 In der Digitaltechnik wird mit Zweierpotenzen gearbeitet. Hier ist die Basis 2. B Wert 1/128 1/64 2–7 Zweierpotenz 2–6 1/32 1/16 1/8 1/4 1/2 1 2 4 8 16 32 64 128 2–5 2–4 2–3 2–2 2–1 20 21 22 23 24 25 26 27 Dezimale Vorsätze C E Vorsatzzeichen y z a f p n µ m c d Vorsatz Yokto Zepto Atto Femto Pico Nano Mikro Milli Zenti Dezi Binäre Vorsätze Bedeutung (Faktor) 10–24 10–21 10–18 10–15 10–12 10–9 10–6 10–3 10–2 10–1 Vorsatzzeichen da h k M G T P E Z Y Vorsatz Deka Hekto Kilo Mega Giga Tera Peta Exa Zetta Yotta Bedeutung (Faktor) 10 102 103 106 109 1012 1015 1018 1021 1024 Vorsatzzeichen – – Ki Mi Gi Ti Pi Ei Zi Yobi Vorsatz – – Kibi Mebi Gibi Tebi Pebi Exbi Zebi Yobi Bedeutung (Faktor) – – Bei großen 210 Massenspei20 2 chern gelten 230 oft die Bedeu40 2 tungen der 250 physikalischen 260 Größen. 270 280 Vorsätze dürfen nicht kombiniert werden. Zu einer Einheit gehört maximal ein Vorsatz. Logarithmen 3,5 cm · lg 10 3,5 cm · lg 5 A 3,5 cm · lg 2 3Teile K 1 4Teile 2 3Teile 5 10 Logarithmische Teilung Der Logarithmus (log) gibt an, mit welcher Zahl eine Basis zu potenzieren ist, um das Logarithmusargument zu erhalten. Es gilt ab = c, logac = b loga(cd ) = logac + logad Der Zehnerlogarithmus (lg) hat die Basis 10. Der natürliche Logarithmus (ln) hat die Basis der e-Funktion (e = 2,718…). Der Zweierlogarithmus (lb) hat die Basis 2. loga(cm) = m · logac Große Zahlenbereiche können mit einem logarithmischen Maßstab gestrafft dargestellt werden. lnc lgc logac = & = & lna lga lgx = lnx / ln10 c = log c – log d loga –– a a d 1 log c loga !" c = –– a n 1 2 3 n lnx = lgx / lge lbx = lgx / lg2 4 5 6 7 Dreisatzrechnung Lösungsschritte 60 W Stück BU Proportionales Verhältnis (Einheit durch Division) 40 1. Aussage 2. Berechnung für 1 Objekt 3. Berechnung für z Objekte 20 0 Beispiel 0 200 400 Gewicht/kg 600 Dreisatzrechnung für ein proportionales Verhältnis n Elemente wiegen a kg 1 Element wiegt a/n kg z Elemente wiegen z · a/n kg Invers proportionales Verhältnis (Einheit durch Multiplikation) 1. Aussage 2. Berechnung für 1 Objekt 3. Berechnung für z Objekte n Arbeiter brauchen a Stunden 1 Arbeiter braucht n · a Stunden z Arbeiter brauchen n · a/z Stunden 19 Logarithmisches Maß Dezibel Logarithm Scale Decibel Logarithmisches Maß Dezibel Begriff, Erklärung Formel, Hinweis Übertragungsfaktor T Verstärkungsfaktor V Dämpfungsfaktor D Zunahme > 1 und Abnahme < 1: T = V = S2/S1 D = S1/S2 Leistungsbezogene Maße Bemerkungen, Beispiel S1 1 G = 10 lg (P2/P1) Zur Kenntlichmachung des Iogarithmischen Maßes setzt man hinter den eigentlich einheitslosen Zahlenwert den Zusatz dB an Stelle einer Einheit. Beispiel 1: Eine Filterschaltung nimmt die Leistung von 500 mW auf und gibt 250 mW ab. Wie groß sind 3 Dämpfungsmaß 4 A = –G 5 a) D = S1/S2 = 500 mW/250 mW = 2 6 b) A = 10 lg (500 mW/250 mW) = 3,01 dB dB für Dezibel (sprich Dezi-Bell) (nach amerikanischem Wissenschaftler Bell) Spannungsbezogene Maße, druckbezogene Maße Verstärkungsmaß G Dämpfungsmaß A Schalldruckübertragungsmaß Üp Auch hier Zusatz dB an Stelle einer Einheit. Verstärkungsmaß G = 20 lg (U2/U1) G = –A 8 9 A = –G 10 Schallüberdruckmaß Üp = 20 lg (p2/p1) Pegel in dB(*) 7 Dämpfungsmaß A = 20 lg (U1/U2) Beispiel 2: Ein Verstärker wird mit 3 mV angesteuert und gibt 5 V ab. Wie groß sind a) Verstärkungsfaktor, b) Verstärkungsmaß? 11 A Ein Pegel ist der Abstand von einem vereinbarten Bezugswert aus. Der Bezugswert sollte bei Pegelangaben genannt werden. Leistungspegel LP Kennzeichnung durch dB (1mW) oder dBm, Leistungspegel Die vereinbarten Bezugswerte sind bei LP 1 mW, bei LU 1 mV, bei Lp 20 µN/m2. Bewerteter Schalldruckpegel Kennzeichnung je nach Korrektur durch dB(A), dB(B) oder dB(C) A Dämpfungsmaß (von attenuation) D Dämpfungsfaktor G Verstärkungsmaß (von gain) LP Leistungspegel (von level) Lp Schalldruckpegel E b) G = 20 lg (U2/U1) = 20 lg (5 V/3 mV) = 64,4 dB Pegel, allgemein Schalldruckpegel Lp eigentlich Kennzeichnung durch dB (20 µN/m2) C a) V = U2/U1 = 5 V/3 mV = 1667 (* steht für ergänzende Angabe) Spannungspegel LU Kennzeichnung durch dB (1µV) oder dBm = dB (1mV) B a) Dämpfungsfaktor D und b) Dämpfungsmaß A? A = 10 lg (P1/P2) G = –A S2 S1, S2 Übertragungsgrößen 2 Verstärkungsmaß Verstärkungsmaß G Dämpfungsmaß A Übertragungsstrecke G LP = 10 lg (P/1 mW) 12 Spannungspegel LU = 20 lg (U/1 µV) 13 Schalldruckpegel LP = 20 lg (p/20 µN/m2) Beispiel 3: Eine Antenne liefert 80 mV. LU = ? LU = 20 lg (U/1 mV) = 38 dBm K 14 Gemessen wird der Schalldruckpegel, die Messwerte werden für Frequenzen ungleich 1000 Hz durch ein Filter A, B oder C verändert. LU Spannungspegel lg Zehnerlogarithmus P Leistung p Druck T Übertragungsfaktor Der bewertete Schalldruckpegel in dB(A) entspricht weitgehend der vom Menschen empfundenen Lautstärke in Phon. U Spannung V Verstärkungsfaktor Indizes: 1 Eingang, 2 Ausgang der Übertragungsstrecke W BU 20 Winkel, Winkelfunktionen, Prozentrechnen Angles, Trigonometric Functions, Percentage Calculation Abbildungen G Erklärungen Winkel l ke in 0} l inke W } 90 Vo ll w 36 Rech ter d 1 ra B Der Winkel hat die Einheiten Grad, Neugrad oder Radiant. Der Vollwinkel beträgt a) in Grad 360° b) in Neugrad 400 gon c) in Radiant 2p rad Die Einheit Radiant entspricht in einem Kreis dem Verhältnis von Kreisbogenlänge zum Kreisradius. ar = a° · Winkelmaße B ec us ten 90 } H å A C Ankathete b Rechtwinkliges Dreieck ¢ ¢ 3¢ 2¢ 2 tan å cot å 2 ¢ 2 360° 180° 90° 2 · p rad p rad p rad –– 2 400 gon 200 gon 100 gon Einen Winkel in einem rechtwinkligen Dreieck kann man durch seine Winkelgrade oder durch das Verhältnis zweier Dreiecksseiten festlegen. Das Seitenverhältnis hängt von der Größe des Winkels ab. Deshalb nennt man Seitenverhältnisse im rechtwinkligen Dreieck Winkelfunktionen (Funktion = Abhängigkeit) oder trigonometrische Funktionen. 2p ¢ 3¢ 2 Sinus å Kosinus Tangens 2¢ = = = å Kotangens = Gegenkathete sin a = Hypotenuse a c 2 b cos a = c Ankathete Hypotenuse Gegenkathete tan a = Ankathete Ankathete 3 a b 4 b cot a = a Gegenkathete 5 Prozentrechnen 23 % Prozent (lat. pro cent) bedeutet „von Hundert“. Die Gesamtmenge (Grundmenge) setzt man immer gleich Hundert, die Teilmenge (Prozentsatz) drückt man in Prozent (= Hundertstel) aus. 23% von 300 € sind 69 € Prozentberechnung p= P · 100% G 6 Zinsberechnung Z= K0 · p · n 100% 7 … … … W 77 % Prozentsatz Grundwert Prozentwert 100 · Prozentwert Prozentsatz = Grundwert 8 BU Rechter Winkel Die längste Seite (c) des rechtwinkligen Dreiecks nennt man Hypotenuse. Sie liegt dem rechten Winkel gegenüber. Die beiden anderen Seiten (a und b) des Dreiecks bilden den rechten Winkel. Diese Seiten bezeichnet man als Katheten. Dem spitzen Winkel a gegenüber liegt seine Gegenkathete (a). Die dem Winkel a anliegende Kathete ist seine Ankathete (b). Winkelfunktionen K Gestreckter Winkel In der Vermessungstechnik noch üblich: 1 gon = (p/200) rad cos å sin å A 1 Vollwinkel Winkelfunktionen o yp E 360° p 180° Wichtige Winkel = 57,296° 1 rad = Gegenkathete a C Bemerkungen, Formeln a, b, c G K0 Kn Seiten im rechtw. Dreieck Grundwert Anfangskapital Kapital nach n Jahren n P p Z Laufzeit in Jahren Prozentwert Prozentsatz in %, Zinssatz in % Zinsen je Jahr Zinseszinsberechnung Kn = K0 · ±1 + p n 100%≤ a, b, g Winkel im Dreieck a° Winkel in Grad ar Winkel in Radiant 9
