Lernfeld 2 · Prüfung Teil 1

Leitungen und Leitungsschutz

Leitungen bemessen und schützen: Verlegeart, Strombelastbarkeit, Überlastschutz, Spannungsfall und Selektivität mit Formeln erklärt.

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Darum geht es

Eine Leitung wird nach drei Gesichtspunkten ausgewählt: Sie muss den Strom dauerhaft tragen, sie muss gegen Überlast und Kurzschluss geschützt sein und der Spannungsfall darf nicht zu groß werden. Die Strombelastbarkeit $I_{z}$ hängt vom Querschnitt, vom Leitermaterial, von der Verlegeart (zum Beispiel A1, B1, C nach DIN VDE 0298-4) und von Umgebungstemperatur und Häufung ab.

Für den Überlastschutz gilt die Reihenfolge Betriebsstrom, Bemessungsstrom der Schutzeinrichtung, Belastbarkeit der Leitung: $I_{b} \leq I_{n} \leq I_{z}$ . Zusätzlich muss der große Prüfstrom $I_{2}$ der Schutzeinrichtung höchstens das 1,45-Fache von $I_{z}$ betragen. Leitungsschutzschalter und gG-Sicherungen erfüllen diese zweite Bedingung, wenn die erste stimmt.

Der Spannungsfall entsteht am Widerstand von Hin- und Rückleiter. Bei Wechselstrom zählt die doppelte Länge, bei symmetrischem Drehstrom der Faktor $3$ . Den prozentualen Spannungsfall beziehst du auf die Nennspannung. DIN VDE 0100-520 empfiehlt höchstens 4 %, in Wohngebäuden sieht DIN 18015-1 vom Zähler bis zum Verbraucher höchstens 3 % vor.

Selektivität bedeutet: Bei einem Fehler löst nur die Schutzeinrichtung aus, die dem Fehler am nächsten liegt. Die vorgeschaltete bleibt eingeschaltet, der Rest der Anlage läuft weiter.

Das solltest du dir merken

$I_{b} \leq I_{n} \leq I_{z}$ ist die Grundbedingung für den Überlastschutz.
Die Verlegeart und Häufung senken die zulässige Belastbarkeit.
Spannungsfall: Wechselstrom mit Faktor 2, Drehstrom mit $3$ .
Prozentualer Spannungsfall bezieht sich auf die Nennspannung, 230 V oder 400 V.
Selektiv heißt, nur die Schutzeinrichtung direkt vor dem Fehler löst aus.

Formeln

Überlastschutz: $I_{b} \leq I_{n} \leq I_{z}, I_{2} \leq 1, 45 \cdot I_{z}$; $I_{b}$ Betriebsstrom, $I_{n}$ Bemessungsstrom der Schutzeinrichtung, $I_{z}$ Strombelastbarkeit, $I_{2}$ großer Prüfstrom, alle in A
Spannungsfall Wechselstrom: $Δ U = \frac{2 \cdot l \cdot I \cdot c o s φ}{κ \cdot A}$; $Δ U$ in V, $l$ einfache Länge in m, $I$ in A, $κ$ in m/(Ω·mm²), $A$ in mm²
Spannungsfall Drehstrom: $Δ U = \frac{3 \cdot l \cdot I \cdot c o s φ}{κ \cdot A}$; $Δ U$ zwischen den Außenleitern in V, $l$ einfache Länge in m, $I$ Leiterstrom in A
Prozentualer Spannungsfall: $Δ u = \frac{Δ U}{U _{n}} \cdot 100 %$; $Δ u$ in %, $U_{n}$ Nennspannung in V (230 V bei Wechselstrom, 400 V bei Drehstrom)

Typische Fehler in der Prüfung

Bei Wechselstrom die einfache statt der doppelten Länge eingesetzt.
Beim Drehstrom den Spannungsfall auf 230 V statt auf 400 V bezogen.
Schutzeinrichtung größer gewählt als die Belastbarkeit der Leitung.
Häufung und Umgebungstemperatur bei der Belastbarkeit übersehen.

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Zufallszahlen

Ein Stromkreis ( $U = 230 V$ , Kupfer, $κ = 56 \frac{m}{Ω \cdot mm ^{2}}$ ) ist $60 m$ lang (einfach), hat $10 mm^{2}$ und führt $25 A$ ( $cos φ = 1$ ). Wie groß ist der Spannungsfall in Prozent der Nennspannung? Runden Sie auf zwei Nachkommastellen.

Tipps aus der Werkstatt

Aderfarben: Schutzleiter grün-gelb (und für nichts anderes), Neutralleiter blau, Außenleiter L1 braun, L2 schwarz, L3 grau. Bei der Leitung NYM-J 3×1,5 steht das J für „mit grün-gelbem Schutzleiter“, O für ohne.
Der Querschnitt muss drei Prüfungen bestehen: Strombelastbarkeit nach Verlegeart, Häufung und Umgebungstemperatur, Schutz bei Überlast mit IB ≤ In ≤ IZ und der zulässige Spannungsfall.
Leitungsschutzschalter lösen magnetisch aus bei: B 3- bis 5-fach, C 5- bis 10-fach, D 10- bis 20-fach des Bemessungsstroms. B für Wohnungen, C für Motoren und Geräte mit hohem Einschaltstrom.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

32 Aufgaben zu „Leitungen und Leitungsschutz“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: Rahmenlehrplan Elektroberufe Industrie, Lernfeld 2 (KMK); DIN VDE 0100-430, -520; DIN VDE 0298-4; DIN 18015-1. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.