Lernfeld 13 · Prüfung Teil 2

Schutz im Drehstromnetz

Schutzmaßnahmen an Drehstromkreisen für Kälteanlagen: Abschaltbedingung, Leitungsschutz, Motorschutz, RCD Typ B, Phasenwächter.

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Darum geht es

Jeder Stromkreis einer Kälteanlage braucht Schutz gegen Überlast, Kurzschluss und elektrischen Schlag. Im TN-S-System fließt bei einem Körperschluss der Fehlerstrom über den Schutzleiter zurück. Ist die Schleifenimpedanz klein genug, wird der Fehlerstrom so groß, dass die Schutzeinrichtung schnell abschaltet; in Endstromkreisen bis 32 A bei 230 V gegen Erde innerhalb von 0,4 s. Für einen Leitungsschutzschalter der Charakteristik C rechnet man mit dem 10-Fachen des Bemessungsstroms. Motoren erhalten meist C-Schalter, weil der Anlaufstrom einen B-Schalter auslösen würde.

Der Motorschutzschalter wird auf den Bemessungsstrom des Motors eingestellt; bei Verdichtern gilt die Angabe des Herstellers. Er erkennt Überlast und Kurzschluss, aber keine zu heiße Wicklung bei normalem Strom. Dafür sind die Kaltleiter mit Auslösegerät da. Ein Phasenwächter verhindert den Start bei Phasenausfall oder falschem Drehfeld. Verdichter und Ventilatoren mit Frequenzumrichter können im Fehlerfall glatte Gleichfehlerströme erzeugen; vorgeschaltete Fehlerstromschutzeinrichtungen müssen deshalb in der Regel vom Typ B sein.

Auch der Spannungsfall gehört zur Planung: Lange Leitungen zu Verflüssigern auf dem Dach senken die Spannung am Motor, der dann mehr Strom zieht und schlechter anläuft. Bei Drehstrom steht in der Formel Wurzel aus 3 statt des Faktors 2 der Einphasenleitung. Vor jeder Arbeit gelten die fünf Sicherheitsregeln, und neue Stromkreise werden vor der Inbetriebnahme nach DIN VDE 0100-600 besichtigt, erprobt und gemessen.

Das solltest du dir merken

Endstromkreise bis 32 A im TN-System müssen innerhalb von 0,4 s abschalten.
Charakteristik C löst magnetisch beim 5- bis 10-Fachen des Bemessungsstroms aus.
Hinter Frequenzumrichtern in der Regel RCD Typ B.
Motorschutzschalter schützt über den Strom, Kaltleiter über die Wicklungstemperatur.
Freischalten, sichern, Spannungsfreiheit feststellen, erden und kurzschließen, abdecken.

Formeln

Kurzschlussstrom in der Fehlerschleife: $I_{k} = \frac{U _{0}}{Z _{S}}$; $U_{0}$ Spannung gegen Erde (230 V), $Z_{S}$ Schleifenimpedanz in Ω
Abschaltbedingung: $Z_{S} \cdot I_{a} \leq U_{0}$; $I_{a}$ Strom, der die Schutzeinrichtung rechtzeitig auslöst, bei C das 10-Fache von $I_{n}$
Spannungsfall bei Drehstrom: $Δ U = \frac{3 \cdot l \cdot I \cdot c o s φ}{ϰ \cdot A}$; $l$ einfache Länge in m, $ϰ$ 56 m/(Ω mm²) für Kupfer, $A$ Querschnitt in mm²

Typische Fehler in der Prüfung

Für den Abschaltstrom eines C-Schalters das 5-Fache statt des 10-Fachen angesetzt.
Beim Drehstrom-Spannungsfall den Faktor 2 der Einphasenleitung verwendet.
Vor einem Umrichter einen RCD Typ A eingebaut.
Den Motorschutzschalter auf den Anlaufstrom statt auf den Bemessungsstrom eingestellt.

Tipps aus der Werkstatt

Abschaltbedingung schnell prüfen: 230 V geteilt durch das 10-Fache des C-Bemessungsstroms ergibt die höchste Schleifenimpedanz, bei C16 also rund 1,44 Ω. Hängt ein Frequenzumrichter im Stromkreis, gehört davor in der Regel ein RCD Typ B, ein Typ A kann bei Gleichfehlerströmen versagen.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

14 Aufgaben zu „Schutz im Drehstromnetz“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Mechatroniker/-in für Kältetechnik, Lernfeld 13 (Elektrische Betriebsmittel an das Dreiphasenwechselstromnetz anschließen). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.