Hier geht es um den Menschen an der Klappe. Nimm dir dein Gefahrenblatt aus Lernangebot 3, den fertigen Plan der Netzsysteme aus der Auftragslektion, den Tabellenauszug in „Anlagendaten und Rollen“ und dein Tabellenbuch dazu.
Schritt 3 von 4. Du ordnest das Netz der Hütte ein, verfolgst den Fehlerstrom, legst die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung fest und prüfst Schutzklassen und Schutzarten.
Danach: Rechenwege und Lösungen
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Der Schutzleiter gibt dem Fehlerstrom einen Weg, der nicht durch den Menschen führt. Die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung passt auf, dass kein Strom einen anderen Weg nimmt.
Am Ende hast du: Schutzkonzept gegen elektrischen Schlag für Hütte 7
Alle Aufgaben beziehen sich auf den Anschluss am Marktverteiler MV 2, die Hüttenordnung und den Tabellenauszug in der Lektion „Anlagendaten und Rollen“. Die Stromkreise der Hütte plant ihr erst in Teil 4. Wo eine Aufgabe einen Stromkreis nennt, ist das eine Annahme für diese Aufgabe, damit du rechnen kannst.
Erst du, dann die anderen
Was müsste ein Gerät „merken“, um einen Menschen zu schützen, bevor der Strom durch ihn gefährlich wird? Die Antwort gibt dir keiner vor.
So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
- Vom Menschen aus. Aus Lernangebot 3 nehmen, ab welchem Strom und nach welcher Zeit es gefährlich wird, und daraus ableiten, wie empfindlich und wie schnell das Gerät sein muss. Du weißt dann genau, was es leisten muss, aber noch nicht, woran es einen Strom durch einen Menschen erkennt.
- Vom Stromkreis aus. Aufzeichnen, welcher Strom über den Außenleiter hin und über den Neutralleiter zurück fließt, einmal ohne Fehler und einmal, wenn ein Teil des Stroms durch einen Menschen in die Erde fließt, und vergleichen. Du findest so das Prinzip, musst aber ein Bauteil suchen, das den Vergleich macht.
- Vom Gerät aus. Eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung in die Hand nehmen oder im Tabellenbuch ansehen, was auf ihr steht und welche Leiter durch sie laufen, und daraus ihr Prinzip erschließen. Anschaulich, aber die Aufschrift erklärt nicht, weshalb die Werte so gewählt sind.
Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb.
Gegebene Werte · aufklappen, wenn du rechnest
Gegebene Werte
- Einspeisung
- aus der Niederspannungsverteilung von Terminal 3, 400/230 V, 50 Hz. Bis dorthin führt die Einspeisung vom Transformator vier Leiter: L1, L2, L3 und PEN. Vor dem Marktverteiler wird der PEN in N und PE aufgeteilt. Ab dem Marktverteiler MV 2 werden fünf Leiter geführt: L1, L2, L3, N, PE. Der Sternpunkt des Transformators ist geerdet.
- Erder an der Hütte
- An der Hütte 7 gibt es keinen eigenen Erder.
- Hüttenabgang im MV 2
- LS-Schalter C16, 3-polig (CEE 16 A) oder C32, 3-polig (CEE 32 A), dazu eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 300 mA, selektiv (Typ S)
- Hüttenordnung
- Punkt 1: Jeder Endstromkreis in der Hütte ist über eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit höchstens 30 mA geschützt. Punkt 2: Betriebsmittel im Außenbereich und in der Hütte mindestens IP44. Punkt 5: Die Hütte ist mit einer Trennvorrichtung (Hauptschalter oder Fehlerstrom-Schutzeinrichtung im Kleinverteiler) allpolig abschaltbar.
- Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 30 mA
- muss auslösen: bei IΔn in höchstens 300 ms, bei 5 · IΔn (150 mA) in höchstens 40 ms. Zulässige Berührungsspannung UL = 50 V
- Körperwiderstand
- Hand zu Fuß bei 230 V: 1000 Ω (Richtwert für die Rechnung), mit nassen Händen und Füßen 500 Ω
- LS-Schalter, magnetische Auslösung
- Charakteristik B sicher ab 5 · In, Charakteristik C sicher ab 10 · In
- Geräte mit Elektronik
- Kaffeevollautomat (Steuerelektronik), Kasse, Kartenterminal und Router (Netzteile)
- Katalog eures Betriebs
- Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen 30 mA, 4-polig, Typ AC, Typ A oder Typ B, jeweils mit Bemessungsstrom 25 A, 40 A oder 63 A
Die Werte zur Auslösung und zum Körperwiderstand stammen aus dem Tabellenauszug F. Wie ihr die Stromkreise aufteilt und welche LS-Schalter sie schützen, legt ihr in Teil 4 fest.
Dein Lernprodukt im Einzelnen
Dein Lernprodukt
Schutzkonzept gegen elektrischen Schlag für Hütte 7
Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.
Es besteht aus
- dem Netzsystem vom Transformator bis zur Steckdose in der Hütte, benannt und skizziert, im Vergleich mit TN-C, TN-C-S, TN-S und TT
- dem Weg des Fehlerstroms bei einem Körperschluss im TN-S, einmal mit intaktem und einmal mit unterbrochenem Schutzleiter, jeweils mit Stromstärke und dem Schutzorgan, das abschaltet
- der Festlegung der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung: Bemessungsdifferenzstrom, Typ, Bemessungsstrom, Polzahl, Anordnung im Kleinverteiler und Zusammenspiel mit der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung im MV 2
- der Tabelle der Schutzklassen und Schutzarten aller Geräte und Betriebsmittel mit deinem Urteil gegen die Hüttenordnung
Zur Dokumentation
Jede Festlegung mit ihrer Quelle: Punkt der Hüttenordnung, Wert aus dem Tabellenauszug, Typenschild oder Datenblatt. Jede Rechnung mit Formel, Zahlenwert und Einheit. Die Skizzen von Hand, beschriftet, mit Legende für die Farben der Stromwege. Was du nicht belegen kannst, steht als Rückfrage an die Marktleitung oder den Kunden da.
Abgenommen wird es zu Meilenstein M1: erst im Kreuzreview durch ein anderes Team, dann von der Projektleitung abgezeichnet, danach von der Marktleitung.
Aufgabe 4.1
Nimm dir den fertigen Plan „Netzsysteme im Vergleich“ aus der Auftragslektion zu Teil 2 dazu.
Vergleiche die vier Netzsysteme:
- Erkläre, wofür der erste und der zweite Buchstabe im Namen eines Netzsystems stehen.
- Erkläre, wofür die Buchstaben C und S am Ende stehen.
- Nenne für jedes System die Leiter, die vom Transformator zum Verbraucher führen.
- Beschreibe für jedes System, womit das Gehäuse des Verbrauchers verbunden ist.
- Skizziere jedes System in deinem Wissensspeicher mit drei Außenleitern und einem Verbraucher.
| Netzsystem | Leiter vom Transformator zum Verbraucher | Gehäuse des Verbrauchers verbunden mit | Bedeutung der Buchstaben |
|---|---|---|---|
| TN-C | |||
| TN-C-S | |||
| TN-S | |||
| TT |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Netzsysteme · TN-System · TT-System · PEN-Leiter · Schutzleiter
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 4.2
Ordne das Netz vom Transformator bis zur Hütte 7 ein:
- Nenne das Netzsystem vom Transformator bis zur Steckdose in der Hütte.
- Kennzeichne in einer Skizze die Stelle, an der sich das System ändert.
- Begründe, weshalb es sich nicht um ein TT-System handelt.
- Beschreibe, was mit den Gehäusen der Verbraucher geschieht, wenn in einem TN-C-System der PEN-Leiter unterbrochen wird.
- Begründe damit, weshalb die Marktleitung ab dem Marktverteiler kein TN-C zulässt.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: TN-C-S-System · PEN-Leiter · Aufteilung des PEN · Schutz durch automatische Abschaltung
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Aufgabe 4.3
Der Fall: Im Glühweinkocher 1 berührt eine Ader, die mit dem Außenleiter verbunden ist, das Metallgehäuse (Körperschluss). Der Glühweinkocher ist an der Steckdose an der Rückwand eingesteckt, in der Vorlage -X3 am Stromkreis -F3. Der Standbetreiber fasst das Gehäuse mit einer Hand an und steht auf dem Pflaster.
Gegebene Werte zu diesem Fall · aufklappen, wenn du rechnest
Gegebene Werte zu diesem Fall
- Spannung zwischen Außenleiter und Erde
- U0 = 230 V
- Schleifenimpedanz
- Zs = 0,91 Ω für den Weg vom Sternpunkt über den Außenleiter bis zur Steckdose an der Rückwand und über den Schutzleiter zurück, gemessen an einem Musteraufbau der Hütte
- Schutz des Stromkreises
- Annahme für diese Aufgabe: LS-Schalter B16 hinter der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 30 mA im Kleinverteiler, davor im MV 2 die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 300 mA, selektiv (Typ S)
Die Widerstände von Schuhen und Pflaster werden nicht mitgerechnet, wie in Lernangebot 3.
Verfolge den Fehlerstrom beim Körperschluss am Glühweinkocher 1:
- Übertrage die Vorlage auf die Schaltplanvorlage.
- Zeichne den Weg des Fehlerstroms bei intaktem Schutzleiter in einer Farbe ein.
- Berechne den Fehlerstrom bei intaktem Schutzleiter.
- Zeichne den Weg des Fehlerstroms bei unterbrochenem Schutzleiter in einer zweiten Farbe ein.
- Übernimm den Körperstrom für trockene und für nasse Hände und Füße aus deinem Gefahrenblatt aus Lernangebot 3.
- Entscheide für jeden Fall, welche Schutzorgane auslösen.
- Trage alles in die Tabelle ein.
- Vergleiche, wer den Menschen in welchem Fall schützt.
| Fall | Weg des Fehlerstroms in Stichworten | Stromstärke | LS-Schalter B16 | Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 30 mA | Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 300 mA im MV 2 |
|---|---|---|---|---|---|
| Schutzleiter intakt | |||||
| Schutzleiter unterbrochen, trocken | |||||
| Schutzleiter unterbrochen, nass |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Fehlerschleife · Schleifenimpedanz · Körperschluss · Fehlerstrom · Berührungsspannung
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Aufgabe 4.4
Erkläre, wie eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung einen Fehlerstrom erkennt:
- Skizziere eine 4-polige Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit Summenstromwandler, Auslöser, Schaltschloss und Prüftaste.
- Nenne die Leiter, die durch den Summenstromwandler geführt werden, und den Leiter, der außen vorbei läuft.
- Beschreibe, was der Summenstromwandler im fehlerfreien Betrieb misst.
- Beschreibe, was sich bei einem Körperschluss ändert und wie es zur Abschaltung kommt.
- Erkläre, was beim Drücken der Prüftaste geschieht.
- Nenne zwei Fehler, bei denen die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nicht auslöst, und das Schutzorgan, das dann gebraucht wird.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Fehlerstrom-Schutzeinrichtung · RCD · Summenstromwandler · Bemessungsdifferenzstrom · Prüftaste
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 4.5
Lege die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung für die Hütte 7 fest:
- Lege den Bemessungsdifferenzstrom fest.
- Vergleiche die Typen AC, A und B im Tabellenbuch.
- Wähle den Typ für die Geräte des Kunden.
- Wähle den Bemessungsstrom aus dem Katalog.
- Lege die Polzahl fest.
- Entscheide, ob eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung vor allen Stromkreisen sitzt oder ob du die Stromkreise auf mehrere aufteilst.
- Beschreibe das Zusammenspiel mit der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 300 mA, Typ S, im MV 2.
- Begründe jede Festlegung mit ihrer Quelle.
| Kenngröße | Deine Festlegung | Begründung und Quelle |
|---|---|---|
| Bemessungsdifferenzstrom IΔn | ||
| Typ | ||
| Bemessungsstrom In | ||
| Polzahl | ||
| Anordnung im Kleinverteiler | ||
| Zusammenspiel mit dem MV 2 |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Fehlerstrom-Schutzeinrichtung · Auslösecharakteristik Typ A · selektive Fehlerstrom-Schutzeinrichtung · Selektivität · Trennvorrichtung
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Aufgabe 4.6
Zu den Angaben der Geräteliste in den Anlagendaten kommen zwei weitere Typenschilder:
- Netzteil der Kasse: 230 V ~ 50 Hz, Schutzklasse II, Schutzart nicht angegeben
- Lichterkette mit eigenem Netzteil, die der Kunde als Ersatz für die jetzige anbietet: Netzteil 230 V auf 24 V, Lichterkette Schutzklasse III, IP44
Für die Installation sind vorgesehen: Schutzkontakt-Doppelsteckdosen IP44, Wechselschalter und Ausschalter IP44, Abzweigdosen IP54, Kleinverteiler IP65.
Prüfe Schutzklassen und Schutzarten in der Hütte 7:
- Beschreibe für jede Schutzklasse, wodurch sie den Menschen schützt.
- Zeichne das Symbol jeder Schutzklasse.
- Entschlüssele die beiden Ziffern des IP-Codes und das Zeichen X.
- Trage alle Geräte des Kunden und alle Betriebsmittel der Installation mit Schutzklasse und Schutzart in die Tabelle ein.
- Prüfe jede Schutzart gegen Punkt 2 der Hüttenordnung.
- Formuliere für jeden Punkt, den du nicht entscheiden kannst, eine Rückfrage an Marktleitung oder Kunde.
| Gerät oder Betriebsmittel | Schutzklasse | Schutzart | Bedeutung der Schutzart | Urteil gegen Punkt 2 der Hüttenordnung |
|---|---|---|---|---|
| Glühweinkocher | ||||
| Crêpesplatte | ||||
| Heizstrahler | ||||
| Netzteil der Kasse | ||||
| Lichterkette mit Netzteil | ||||
| Doppelsteckdose | ||||
| Abzweigdose | ||||
| Kleinverteiler |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Schutzklassen · Schutzarten · IP-Code · Schutzisolierung · Schutzkleinspannung
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Die Lage ändert sich
Seit dem dritten Markttag löst die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung in der Hütte jeden Morgen aus, wenn der Standbetreiber einschaltet. Nachts war es feucht, auf dem Dach liegt Tau. Eine halbe Stunde später lässt sie sich wieder einschalten, und tagsüber passiert nichts mehr. Der Standbetreiber ruft an: „Bei mir geht morgens alles aus, auch der Kühlschrank.“
Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:
- Prüfe, welche Teile deines Schutzkonzepts dieser Fall betrifft und welche nicht.
- Nenne mögliche Ursachen und den Weg, auf dem du sie vor Ort eingrenzt, ohne die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung zu überbrücken.
- Entscheide, was du an Anordnung und Betriebsmitteln änderst, und begründe es.
Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.