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Lernfeld 5 · Prüfung Teil 1

Leitungen und Schutzeinrichtungen bemessen

Leitungen bemessen: Strombelastbarkeit mit Umrechnungsfaktoren, Überlast- und Kurzschlussschutz, LS-Charakteristik und Spannungsfall bei Drehstrom.

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Darum geht es

Eine Leitung muss drei Anforderungen erfüllen: Sie darf sich nicht zu stark erwärmen, der Spannungsfall bis zur Maschine muss klein bleiben, und bei einem Fehler muss die Schutzeinrichtung rechtzeitig abschalten. Die Erwärmung bestimmt die Strombelastbarkeit . Du liest sie im Tabellenbuch nach Querschnitt, Verlegeart und Zahl der belasteten Adern ab und rechnest sie mit Faktoren für Umgebungstemperatur und Häufung um. Je wärmer die Umgebung und je mehr Leitungen gebündelt liegen, desto kleiner wird .

Für den Überlastschutz gilt die Kette . Bei Motorabgängen übernimmt oft der Motorschutzschalter oder das Überlastrelais den Überlastschutz, die vorgeschaltete Sicherung schützt dann nur bei Kurzschluss. Für Motoren mit hohem Anlaufstrom eignen sich LS-Schalter der Charakteristik C oder D, weil B beim Anlauf auslösen würde.

Bei langen Leitungen werden Spannungsfall und Abschaltbedingung wichtig. Der Spannungsfall wächst mit Länge und Strom und sinkt mit dem Querschnitt. Ein zu großer Spannungsfall senkt das Anlaufmoment eines Motors, weil das Moment mit dem Quadrat der Spannung fällt. Wenn eine Bedingung nicht erfüllt ist, wählst du den nächstgrößeren Querschnitt und rechnest erneut.

Das solltest du dir merken

  • Überlastschutz verlangt I_b ≤ I_n ≤ I_z.
  • Umgebungstemperatur und Häufung verringern die Strombelastbarkeit, die Länge nicht.
  • Der Spannungsfall steigt linear mit der Leitungslänge.
  • Für Motorabgänge eignen sich LS-Schalter der Charakteristik C oder D.
  • Kurzschlussschutz muss am Anfang sitzen und auch den kleinsten Fehlerstrom am Ende abschalten.

Formeln

Spannungsfall bei Drehstrom
einfache Leitungslänge in m, Leitfähigkeit (Cu 56 m/(Ω·mm²)), Querschnitt in mm²
Spannungsfall bei Wechselstrom
Faktor 2, weil Hin- und Rückleiter den Strom führen
Strombelastbarkeit mit Umrechnungsfaktoren
Tabellenwert in A, Faktor Umgebungstemperatur, Faktor Häufung

Typische Fehler in der Prüfung

  • Beim Drehstrom mit dem Faktor 2 statt √3 gerechnet.
  • Die Umrechnungsfaktoren vergessen und die Leitung zu hoch abgesichert.
  • Den rechnerischen Querschnitt angegeben, ohne den nächstgrößeren Normquerschnitt zu wählen.

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Zufallszahlen

Eine Pumpe in einem Nebengebäude nimmt bei auf. Die Kupferleitung ist lang (), der Spannungsfall soll laut Planung höchstens von 400 V betragen. Berechnen Sie den rechnerischen Mindestquerschnitt in mm². Runden Sie auf zwei Nachkommastellen.

L1L2L3 M3~ l = 50 mA = ?I = 16 Acos φ = 0,90 U = 400 VΔU = 12,0 V
mm²

Tipps aus der Werkstatt

  • Rechne die Strombelastbarkeit immer mit allen Umrechnungsfaktoren um, bevor du die Sicherung wählst. Zwei Faktoren wie 0,87 und 0,7 machen aus 32 A schnell unter 20 A, und dann passt der 20-A-Automat nicht mehr.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

15 Aufgaben zu „Leitungen und Schutzeinrichtungen bemessen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Maschinen und Antriebstechnik, Lernfeld 5 (Elektroenergieversorgung dimensionieren und die Sicherheit von Anlagen herstellen); DIN VDE 0100-430/-520. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.