Lernfeld 5 · Prüfung Teil 1

Netzsysteme, Drehstrom und Versorgung

Netzsysteme TN, TT und IT, Drehstrom mit Stern und Dreieck, Leiterfarben und der Weg der Energie vom Transformator zur Maschine.

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Darum geht es

Maschinen und Antriebe werden fast immer aus dem 230/400-V-Drehstromnetz versorgt. Drei Außenleiter führen Wechselspannungen, die um 120° gegeneinander verschoben sind. Zwischen einem Außenleiter und dem Sternpunkt liegen 230 V, zwischen zwei Außenleitern 400 V. Der Faktor zwischen beiden Spannungen ist $3$ . Ein Drehstrommotor braucht keinen Neutralleiter, weil sich die drei Ströme einer symmetrischen Last im Sternpunkt aufheben.

Wie die Anlage mit der Erde verbunden ist, beschreibt das Netzsystem. Der erste Buchstabe sagt, ob der Sternpunkt der Stromquelle direkt geerdet (T) oder isoliert (I) ist. Der zweite Buchstabe sagt, ob die Körper der Betriebsmittel über den Schutzleiter mit dem Sternpunkt (N) oder über einen eigenen Erder (T) verbunden sind. Im TN-C-System führt ein PEN-Leiter Neutral- und Schutzleiterfunktion gemeinsam, im TN-S-System sind N und PE getrennt. In Deutschland ist das TN-C-S-System am häufigsten: Ab einem Aufteilungspunkt werden PEN in N und PE getrennt und nie wieder verbunden.

Für deine Arbeit heißt das: Prüfe vor dem Anschluss einer Maschine, welches System vorliegt, denn davon hängt die Schutzmaßnahme ab. IT-Systeme findest du dort, wo ein erster Isolationsfehler nicht abschalten darf, etwa in Prozessanlagen; ein Isolationswächter meldet den Fehler. Leiterfarben nach DIN EN 60445 helfen beim Erkennen: L1 braun, L2 schwarz, L3 grau, N blau, PE grün-gelb.

Das solltest du dir merken

Zwischen zwei Außenleitern liegen 400 V, zwischen Außenleiter und N 230 V.
Im Stern ist der Leiterstrom gleich dem Strangstrom, im Dreieck ist er √3-mal so groß.
Der PEN darf nie geschaltet oder unterbrochen werden und braucht mindestens 10 mm² Cu.
Hinter dem Aufteilungspunkt im TN-C-S-System werden N und PE nie wieder verbunden.
Im IT-System schaltet erst der zweite Fehler ab, der erste wird gemeldet.

Formeln

Außenleiter- und Strangspannung: $U = 3 \cdot U_{Str}$; $U$ Außenleiterspannung in V, $U_{Str}$ Strangspannung in V
Leiterstrom im Dreieck: $I = 3 \cdot I_{Str}$; $I$ Außenleiterstrom in A, $I_{Str}$ Strangstrom in A; im Stern gilt $I = I_{Str}$
Wirkleistung im Drehstromnetz: $P = 3 \cdot U \cdot I \cdot cos φ$; $P$ Wirkleistung in W, $U$ Außenleiterspannung in V, $I$ Außenleiterstrom in A, $cos φ$ Leistungsfaktor

Typische Fehler in der Prüfung

Den Faktor √3 bei der Sternschaltung auf den Strom statt auf die Spannung angewendet.
Eine RCD in einen TN-C-Abschnitt eingebaut, in dem der PEN durch den Wandler geführt wird.
Erster und zweiter Buchstabe des Netzsystems verwechselt.

Tipps aus der Werkstatt

Lies Netzsysteme Buchstabe für Buchstabe: Der erste sagt, wie die Stromquelle geerdet ist, der zweite, wie die Körper geerdet sind. Und merke dir für den Drehstrom: √3 steht im Stern zwischen den Spannungen, im Dreieck zwischen den Strömen.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

15 Aufgaben zu „Netzsysteme, Drehstrom und Versorgung“, 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). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.