Lernfeld 3 · Prüfung Teil 1

Leitungen, Schutzeinrichtungen und Betriebsmittel

Leitungen, Schutzeinrichtungen und Betriebsmittel: Strombelastbarkeit, Umrechnungsfaktoren, Leitungswiderstand, Spannungsfall, LS, RCD und Motorschutz.

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Darum geht es

Welchen Strom eine Leitung dauerhaft führen darf, hängt von Querschnitt, Verlegeart, Umgebungstemperatur und Häufung mit anderen belasteten Leitungen ab. Den Tabellenwert für die Verlegeart verringerst du mit Umrechnungsfaktoren für höhere Temperatur und Häufung. Das Schutzorgan muss so gewählt sein, dass Betriebsstrom kleiner gleich Bemessungsstrom kleiner gleich Strombelastbarkeit gilt.

Leitungen haben einen Widerstand, der mit der Länge wächst und mit dem Querschnitt sinkt. An ihm fällt Spannung ab, die dem Verbraucher fehlt. Beim Wechselstrom zählen Hin- und Rückleiter, also die doppelte Länge; beim Drehstrom rechnest du mit $3$ .

Leitungsschutzschalter schützen Leitungen bei Überlast und Kurzschluss. Die Charakteristik gibt an, wann der Kurzschlussauslöser anspricht: B beim Drei- bis Fünffachen, C beim Fünf- bis Zehnfachen des Bemessungsstroms; C nimmt man für Verbraucher mit höherem Einschaltstrom. Motoren brauchen zusätzlich einen Motorschutz gegen Überlast, der auf den Bemessungsstrom vom Leistungsschild eingestellt wird. Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen erkennen Fehlerströme gegen Erde; bei Frequenzumrichtern ohne galvanische Trennung ist wegen glatter Gleichfehlerströme ein allstromsensitiver RCD Typ B nötig.

Der Schutzleiter ist immer grün-gelb, der Neutralleiter blau. Leiter werden mit passender Abisolierlänge und bei feindrähtigen Leitern mit Aderendhülse angeschlossen, sonst steigt der Übergangswiderstand und die Klemme erwärmt sich.

Das solltest du dir merken

Betriebsstrom kleiner gleich Bemessungsstrom kleiner gleich Strombelastbarkeit.
Umrechnungsfaktoren verringern die zulässige Belastbarkeit.
Motorschutz auf den Bemessungsstrom des Motors einstellen.
Frequenzumrichter ohne Trennung brauchen RCD Typ B.
Grün-gelb ist ausschließlich der Schutzleiter.

Formeln

Leiterwiderstand: $R = \frac{ρ \cdot l}{A} = \frac{l}{κ \cdot A}$; $ρ$ spezifischer Widerstand in $Ω mm^{2} / m$ , $κ$ Leitfähigkeit in $m/(Ω mm^{2})$ , $l$ Länge in m, $A$ Querschnitt in $mm^{2}$
Strombelastbarkeit mit Umrechnungsfaktoren: $I_{z} = I_{r} \cdot f_{1} \cdot f_{2}$; $I_{r}$ Tabellenwert in A, $f_{1}$ Faktor Temperatur, $f_{2}$ Faktor Häufung
Spannungsfall bei Wechselstrom: $Δ U = \frac{2 \cdot l \cdot I \cdot c o s φ}{κ \cdot A}$; $l$ einfache Länge in m, $I$ Strom in A
Spannungsfall bei Drehstrom: $Δ U = \frac{3 \cdot l \cdot I \cdot c o s φ}{κ \cdot A}$; $Δ U$ Spannungsfall zwischen den Außenleitern in V

Typische Fehler in der Prüfung

Beim Leitungswiderstand Hin- und Rückleiter nicht berücksichtigt.
Umrechnungsfaktoren auf den Bemessungsstrom des Schutzorgans statt auf die Leitung angewendet.
Motorschutz auf den Bemessungsstrom des Leitungsschutzschalters eingestellt.
Feindrähtige Leiter ohne Aderendhülse in Schraubklemmen angeschlossen.

Tipps aus der Werkstatt

Motorschutzschalter und Motorschutzrelais stellst du auf den Bemessungsstrom vom Typenschild ein, nicht auf den Anlaufstrom. Sie schützen den Motor vor Überlast, der Leitungsschutzschalter schützt die Leitung vor Kurzschluss.
Aderfarben: Grün-gelb ist ausschließlich der Schutzleiter, Blau der Neutralleiter, Braun, Schwarz und Grau sind die Außenleiter. Grün-gelb darf nie für etwas anderes verwendet werden, das ist in der Prüfung eine beliebte Falle.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

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

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Mechatroniker/-in (1998, Fassung 2018), Lernfeld 3; DIN VDE 0298-4; DIN VDE 0100-430 und -520; DIN EN 60898-1. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.