Lernfeld 4 · Prüfung Teil 1

Elektrische Baugruppen und Signale

Elektrische Baugruppen und Signale: Schützschaltungen, Selbsthaltung, Verriegelung, Stern-Dreieck-Anlauf, Zeitrelais und Schutzbeschaltung.

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Darum geht es

Ein Schütz schaltet mit kleiner Steuerleistung große Lasten. Die Spule mit den Anschlüssen A1 und A2 liegt im Steuerstromkreis, die Hauptkontakte schalten den Motor. Mit einem Schließer parallel zum Ein-Taster entsteht eine Selbsthaltung: Das Schütz bleibt angezogen, bis der Aus-Taster öffnet. Hilfskontakte tragen Ordnungsziffern; die Endziffern 3 und 4 kennzeichnen Schließer, 1 und 2 Öffner, am Überlastrelais sind es 95-96 für den Öffner und 97-98 für den Schließer.

Bei einer Wendeschützschaltung für Rechts- und Linkslauf dürfen beide Schütze nie gleichzeitig anziehen, sonst entsteht ein Kurzschluss zwischen zwei Außenleitern. Deshalb wird gegenseitig verriegelt, elektrisch über Öffner im Spulenkreis des anderen Schützes und oft zusätzlich mechanisch.

Beim Stern-Dreieck-Anlauf läuft ein Motor, der für Dreieck an 400 V ausgelegt ist, zunächst im Stern an. Jede Wicklung bekommt dann nur 230 V, Anlaufstrom und Anlaufmoment sinken auf ein Drittel. Nach einer Zeit schaltet ein Zeitrelais auf Dreieck um. Ansprechverzögerte Zeitrelais schalten nach dem Einschalten verzögert, rückfallverzögerte halten nach dem Ausschalten noch eine Zeit, etwa für den Nachlauf eines Lüfters.

Induktive Lasten wie Ventilspulen und Schützspulen erzeugen beim Abschalten Spannungsspitzen. Bei Gleichstrom begrenzt eine Freilaufdiode, bei Wechselstrom ein Varistor oder RC-Glied die Überspannung und schont Kontakte und SPS-Ausgänge.

Das solltest du dir merken

Selbsthaltung über einen Schließer parallel zum Ein-Taster.
Wendeschütze immer gegenseitig verriegeln.
Im Sternanlauf sinken Anlaufstrom und Anlaufmoment auf ein Drittel.
Rückfallverzögert hält nach dem Ausschalten, ansprechverzögert schaltet verzögert ein.
Induktive Lasten brauchen eine Schutzbeschaltung.

Formeln

Strangspannung in Sternschaltung: $U_{Str} = \frac{U}{3}$; $U$ Außenleiterspannung, $U_{Str}$ Spannung an einer Wicklung in V
Leistung von drei gleichen Widerständen im Stern: $P = 3 \cdot \frac{U _{Str}^{2}}{R}$; $R$ Widerstand eines Strangs in Ω, $P$ Gesamtleistung in W
Strom eines Gleichstromverbrauchers: $I = \frac{P}{U}$; $P$ Leistung in W, $U$ Spannung in V (zum Beispiel 24 V DC)

Typische Fehler in der Prüfung

Wendeschützschaltung ohne gegenseitige Verriegelung geplant.
Im Stern mit 400 V an jeder Wicklung gerechnet.
Ansprech- und rückfallverzögerte Zeitrelais verwechselt.
Freilaufdiode falsch gepolt eingebaut; sie liegt dann in Durchlassrichtung an der Versorgung und schließt sie kurz.

Tipps aus der Werkstatt

Wendeschaltung: Beide Schütze dürfen nie gleichzeitig anziehen, sonst gibt es einen Kurzschluss zwischen zwei Außenleitern. Deshalb gehört immer eine gegenseitige Verriegelung über Öffner in den Steuerstromkreis, am besten zusätzlich mechanisch.
An der Schnittstelle zwischen Elektrik und Pneumatik sitzt immer ein Wandler: Das Magnetventil macht aus dem Steuersignal Druckluft, der Druckschalter oder Zylindersensor meldet den Zustand zurück. Lerne solche Paare, dann findest du dich in jedem Schaltplan zurecht.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

15 Aufgaben zu „Elektrische Baugruppen und Signale“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Mechatroniker/-in (1998, Fassung 2018), Lernfeld 4; DIN EN 60947-4-1; DIN EN 60204-1; DIN EN 50005. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.