Lernfeld 5 · Prüfung Teil 2

Schalt- und Verteilungsanlagen, Leistungsbedarf und Selektivität

Leitungen und Schutzorgane richtig bemessen: Strombelastbarkeit, Umrechnungsfaktoren, Spannungsfall, Leistungsbedarf und Selektivität.

21 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Für jeden Stromkreis wählst du Leitung und Schutzorgan so, dass sie zueinander passen. Die Grundregel lautet: Betriebsstrom kleiner gleich Nennstrom des Schutzorgans kleiner gleich zulässige Strombelastbarkeit der Leitung. Die Belastbarkeit aus der Tabelle gilt nur für die genannte Verlegeart und $30^{\circ} C$ . Höhere Umgebungstemperatur und Häufung mit anderen Leitungen verringern sie über Umrechnungsfaktoren.

Danach prüfst du den Spannungsfall. Lange Leitungen bei großem Strom verlieren Spannung, und am Verbraucher kommt zu wenig an. Für Wechselstrom zählen Hin- und Rückleiter, deshalb steht der Faktor 2 in der Formel; bei Drehstrom steht stattdessen $3$ . Ist der Spannungsfall zu groß, nimmst du den nächstgrößeren Querschnitt.

Für eine ganze Verteilung schätzt du den Leistungsbedarf. Nicht alle Verbraucher laufen gleichzeitig, deshalb multiplizierst du die installierte Leistung mit einem Gleichzeitigkeitsfaktor. Selektivität bedeutet, dass bei einem Fehler nur das Schutzorgan direkt vor der Fehlerstelle auslöst und der Rest der Anlage weiterläuft. Bei Schmelzsicherungen gG gilt als Faustwert ein Verhältnis der Nennströme von mindestens 1 zu 1,6.

In der Prüfung kommen diese Schritte meist nacheinander: Strom berechnen, Schutzorgan wählen, Querschnitt mit Faktoren prüfen, Spannungsfall nachrechnen.

Das solltest du dir merken

Es gilt $I_{B} \leq I_{n} \leq I_{z}$ .
Umgebungstemperatur und Häufung senken die Strombelastbarkeit einer Leitung.
Spannungsfall bei Wechselstrom mit Faktor 2, bei Drehstrom mit Faktor $3$ .
Selektiv heißt, nur das Schutzorgan direkt vor dem Fehler schaltet ab.

Formeln

Bemessungsregel Überlastschutz: $I_{B} \leq I_{n} \leq I_{z}$; $I_{B}$ Betriebsstrom, $I_{n}$ Nennstrom des Schutzorgans, $I_{z}$ zulässige Strombelastbarkeit der Leitung, alle in A
Strombelastbarkeit mit Umrechnungsfaktoren: $I_{z} = I_{r} \cdot f_{1} \cdot f_{2}$; $I_{r}$ Tabellenwert in A, $f_{1}$ Faktor für Umgebungstemperatur, $f_{2}$ Faktor für Häufung
Spannungsfall Wechselstrom: $Δ U = \frac{2 \cdot l \cdot I \cdot c o s φ}{κ \cdot A}$; $l$ einfache Leitungslänge in m, $I$ Strom in A, $κ$ Leitfähigkeit in m/(Ω·mm²), $A$ Querschnitt in mm²
Spannungsfall Drehstrom: $Δ U = \frac{3 \cdot l \cdot I \cdot c o s φ}{κ \cdot A}$; $Δ U$ Spannungsfall in V, bezogen auf die Außenleiterspannung
Prozentualer Spannungsfall: $Δ u = \frac{Δ U}{U} \cdot 100 %$; $Δ u$ Spannungsfall in Prozent, $U$ Netzspannung in V

Typische Fehler in der Prüfung

Querschnitt nur nach dem Betriebsstrom gewählt und Umrechnungsfaktoren vergessen.
Beim Wechselstrom-Spannungsfall den Faktor 2 weggelassen oder die doppelte Länge zusätzlich eingesetzt.
Prozentualen Spannungsfall bei Drehstrom auf 230 V statt auf 400 V bezogen.

Tipps aus der Werkstatt

Leistungsbedarf = Gleichzeitigkeitsfaktor mal installierte Leistung: P_max = g · P_inst. Wer durch g teilt, bekommt mehr als installiert ist, das kann nicht stimmen. Danach der Strom im Drehstromnetz: I = P / (√3 · U · cos φ).
Selektiv heißt: Nur die Sicherung direkt vor dem Fehler löst aus, der Rest bleibt in Betrieb. Faustregel bei Schmelzsicherungen: Nennströme um den Faktor 1,6 abstufen (63 A vor 35 A). Zwischen LS-Schaltern und Sicherungen gelten Herstellertabellen.
Überspannungsschutz in drei Stufen von grob nach fein: Typ 1 am Hausanschluss (Blitzstrom), Typ 2 in Haupt- und Unterverteilung, Typ 3 am Endgerät, wenn die Leitung vom Typ 2 länger als etwa 10 m ist. Sicherungen: g = Ganzbereich, G = allgemeiner Schutz, M = Motor.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

21 Aufgaben zu „Schalt- und Verteilungsanlagen, Leistungsbedarf und Selektivität“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: Rahmenlehrplan Elektroniker/-in (KMK), Lernfeld 5; DIN VDE 0100-430, DIN VDE 0100-520, DIN VDE 0298-4, DIN 18015-1. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.