Lernfeld 4 · Prüfung Teil 1

Elektrotechnische Grundlagen und Sicherheit

Elektrotechnik für SHK: Spannung, Strom, Leistung und Energiekosten berechnen, fünf Sicherheitsregeln, Messen und Potentialausgleich.

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Darum geht es

Pumpen, Brenner, Stellantriebe und Heizstäbe sind elektrische Verbraucher. Für sie rechnest du mit dem ohmschen Gesetz $U = R \cdot I$ und der Leistung $P = U \cdot I$ . Parallel geschaltete Heizstäbe an 230 V liegen alle an derselben Spannung, ihre Leistungen und Ströme addieren sich. Die elektrische Arbeit ist Leistung mal Zeit, multipliziert mit dem Strompreis ergibt sie die Energiekosten.

Messen will gelernt sein. Spannung misst du parallel zum Verbraucher, Strom in Reihe, also im aufgetrennten Stromkreis. Die Spannungsfreiheit stellst du mit einem zweipoligen Spannungsprüfer fest, nicht mit einem Phasenprüfer. Ein Leitungsschutzschalter wie B16 schützt die Leitung vor Überlast und Kurzschluss, nicht den Menschen; dafür gibt es den Fehlerstrom-Schutzschalter.

Vor Arbeiten an elektrischen Anlagen gelten die fünf Sicherheitsregeln in fester Reihenfolge. Als Anlagenmechaniker darfst du nur festgelegte Tätigkeiten ausführen, wenn du dafür als Elektrofachkraft für festgelegte Tätigkeiten bestellt bist. Trennst du metallene Rohrleitungen auf, etwa beim Tausch des Wasserzählers, überbrückst du vorher die Trennstelle, damit der Potentialausgleich nicht unterbrochen wird.

Das solltest du dir merken

Freischalten, gegen Wiedereinschalten sichern, Spannungsfreiheit feststellen, erden und kurzschließen, benachbarte Teile abdecken.
Spannung parallel, Strom in Reihe messen.
Spannungsfreiheit nur mit zweipoligem Spannungsprüfer feststellen.
Leitungsschutzschalter schützt die Leitung, der RCD schützt Menschen.
Vor dem Auftrennen metallener Leitungen die Trennstelle überbrücken.

Formeln

Ohmsches Gesetz: $U = R \cdot I$; $U$ Spannung in V, $R$ Widerstand in Ω, $I$ Strom in A
Elektrische Leistung: $P = U \cdot I$; $P$ Leistung in W, vereinfacht ohne Leistungsfaktor
Elektrische Arbeit und Kosten: $W = P \cdot t K = W \cdot k$; $W$ Arbeit in kWh, $P$ in kW, $t$ in h, $k$ Preis in €/kWh, $K$ Kosten in €
Wirkungsgrad einer Pumpe: $η = \frac{P _{ab}}{P _{z u}}$; $P_{ab}$ abgegebene hydraulische Leistung, $P_{z u}$ aufgenommene elektrische Leistung, beide in W

Typische Fehler in der Prüfung

Laufzeit in Minuten statt in Stunden in die Energieformel eingesetzt.
Amperemeter parallel zum Verbraucher angeschlossen; das erzeugt einen Kurzschluss über das Messgerät.
Reihenfolge der fünf Sicherheitsregeln vertauscht, etwa Spannungsfreiheit vor dem Sichern festgestellt.

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Zufallszahlen

Eine alte Heizungspumpe mit $90 W$ wird durch eine Hocheffizienzpumpe mit $10 W$ ersetzt. Die Pumpe läuft $6000 h$ im Jahr, der Strompreis beträgt $0, 3 €/ kWh$ . Wie viel Euro spart der Betreiber im Jahr? Runden Sie auf zwei Nachkommastellen.

Tipps aus der Werkstatt

Die fünf Sicherheitsregeln in fester Reihenfolge: Freischalten, gegen Wiedereinschalten sichern, Spannungsfreiheit feststellen (zweipoliger Spannungsprüfer), Erden und Kurzschließen, benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken. Arbeiten an der Anlage bleiben Sache der Elektrofachkraft.
Drei Formeln reichen fürs Typenschild: P = U · I, I = P / U, R = U / I. Vor dem Rechnen Watt in Kilowatt für die Kosten: W = P · t in kWh, Kosten = W · Preis. 45 W × 5000 h = 225 kWh, nicht 225 000 kWh.
Schutzklasse (römisch) und Schutzart (IP) nicht verwechseln: Schutzklasse I Schutzleiter, II Schutzisolierung, III Kleinspannung. IP44: erste Ziffer Fremdkörper, zweite Wasser (4 Spritzwasser, 5 Strahlwasser). Im Bad RCD 30 mA, Metallrohre an die Haupterdungsschiene; vor dem Trennen einer Leitung überbrücken.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

26 Aufgaben zu „Elektrotechnische Grundlagen und Sicherheit“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Anlagenmechaniker/-in SHK (2016), Lernfeld 4; DIN VDE 0105-100 (fünf Sicherheitsregeln); DGUV Vorschrift 3. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.