Teil 2 von 8⏱ 14 hSprint 1 · Meilenstein M1 Lastenheft
Was der Fahrmotor leisten muss, wisst ihr jetzt. Offen ist, wo er das tut: unter dem Wagen, auf einer offenen Hochbahn, im Winter im Nebel der Flugzeugenteisung. Dazu liegen zwei Typenschilder aus den USA auf dem Tisch. Am Ende dieses Teils steht das Lastenheft.
Schritt 1 von 4. Du liest die Lage, schätzt, was ein 60-Hz-Motor am neuen 50-Hz-Bordnetz verliert, und planst mit deinem Team den Weg zu Meilenstein M1.
Danach: Lernangebot 3 · Betriebsumfeld und zwei Typenschilder
Agil arbeiten · Sprint 1
Eure Storycard für Teil 2
Druckt sie doppelseitig aus, bevor ihr loslegt. Im Planning schreibt ihr euer Sprintziel in eigenen Worten auf und ergänzt eigene Kriterien. Am Ende prüft das andere Team gegen die Akzeptanzbedingungen, danach haltet ihr eure Retrospektive.
1 Planning2 Arbeiten mit Daily3 Review4 Retrospektive
Storycard Teil 2 herunterladen PDF · 2 Seiten · 350 KB
Im Projekt: Was hält ein Motor auf der Hochbahn aus?
Deine Lernangebote in Teil 2
Lernangebot 3 · Betriebsumfeld und zwei Typenschilder
Die Karte kennst du von „Bevor du loslegst“. Sie zeigt, was du in diesem Teil lernst.
Karte „Die alte Bahn auf einen Blick“: Strecke, Höhenprofil, Zug und Antriebsstrang mit allen Kennzeichen auf einer Seite. Die Karte steht im Wissensspeicher, Lektion „Wissensspeicher, Abnahme und Lernbegleitung“. Leg sie neben jede Aufgabe dieses Teils.
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Ein Motor, der im Labor läuft, ist noch lange kein Motor für 14 Meter über dem Vorfeld bei minus zwanzig Grad.
Check-in: Wo ist dir das schon begegnet?
Klick bei jedem Punkt an, wo er dir schon begegnet ist: im Betrieb, privat oder in einem früheren Lernfeld. Das ist keine Bewertung.
Wozu der Check-in?
Schutzart, Bauform und Leistungsschild kennst du aus der Ausbildung und aus LF 8 der Berufsschule, viele von euch haben Motoren nach Typenschild angeschlossen. Das ist Absicht. Neu ist, dass ihr die Anforderungen selbst aus dem Einbauort ableitet und begründet, dass ihr Typenschilder aus einem anderen Wirtschaftsraum lest und umrechnet und dass ihr entscheidet, was ein solcher Motor im neuen Bordnetz noch taugt. Ordne ehrlich ein, wo dir das schon begegnet ist.
Darum geht es
Als Ingenieurbüro für Antriebstechnik möchten wir das Betriebsumfeld der Antriebe auf der Hochbahn vollständig erfassen, daraus begründete Anforderungen an Schutzart, Bauform, Kühlung, Betriebsart, Isolierung, Energieeffizienz, Energieversorgung und Betriebssicherheit ableiten und die Typenschilder aus den USA auswerten, damit der Bahnbetrieb ein Lastenheft bekommt, nach dem ein Motor ausgewählt werden kann, der auch nach dreißig Wintern noch fährt.
Das bewegte Überblicksbild zu diesem Teil lädt. Darunter stehen Strecke und Antriebsstrang als Übersichtspläne.
Übersichtspläne: Strecke und Antriebsstrang
Die Lage
Die alte Bahn fährt offen über dem Vorfeld. Im Winter wird auf den Positionen neben der Hochbahn Enteisungsmittel versprüht, der Nebel zieht über die Fahrbahn. Der Fahrmotor sitzt im Fahrwerk unter dem Wagen, zwischen Gummirädern und Führungsschiene, und bekommt alles ab, was von oben und von der Seite kommt. Rund um die Uhr, mit 30 s Stillstand an jeder Station.
Die Elektrowerkstatt der Instandhaltung hat zwei Typenschilder abgeschrieben: das des alten Fahrmotors und das des Kompressormotors im Klimagerät, beide aus den USA. Der Kompressormotor hängt heute an einem Bordnetzumrichter mit 460 V, 60 Hz; das neue Bordnetz wird 400 V, 50 Hz liefern. Der Bahnbetrieb fragt: „Kann der bleiben?“ Euer Ergebnis in Teil 2: die Umfeldanalyse, die Anforderungsliste, die ausgewerteten Typenschilder und daraus mit Teil 1 das Lastenheft, Meilenstein M1.
Umfeld und Energieversorgung in Zahlen · Unterrichtswerte
- Umgebungstemperatur am Fahrzeug −25 °C bis +40 °C, Aufstellungshöhe unter 1.000 m über Meereshöhe
- Fahrbahn in Hochlage rund 14 m über dem Vorfeld (die Rampe überwindet davon 10 m), offen; Enteisung auf den Nachbarpositionen von Oktober bis April
- Waschanlage im Depot mit Unterbodenwäsche
- Betrieb rund um die Uhr, rund 14 Umläufe je Stunde und Zug, je Umlauf zwei Halte zu 30 s
- Stromschiene 750 V DC aus einem Gleichrichter-Unterwerk mit Diodengleichrichter
- Bordnetz der Hilfsbetriebe alt 460 V, 60 Hz; neu 400 V, 50 Hz
Alle Werte zur alten Bahn sind Unterrichtswerte. Zahlen zum Flughafen sind öffentliche Größenordnungen, gerundet.
Das kennst du schon aus LF 8 und aus Teil 1
LF 8 „Koffer auf Kurs“: Leistungsschild eines Getriebemotors, Schutzart, Bauform, Isolierstoffklasse, Wirkungsgradklasse und Anschluss in Stern oder Dreieck. Dort lag der Motor trocken im Gepäckkeller.
Teil 1: Fahrspiel, Kräftebilanz und Moment-Drehzahl-Bedarf. Aus dem Fahrspiel kommt die Betriebsart, aus der Kräftebilanz die Frage, ob ein Zug mit einem Motor noch die Rampe schafft.
Das tut ihr jetzt: Dein Weg in 9 Schritten
Dein Weg im Einzelnen
- Umfeld erfassen
Erfasse mit dem Querschnitt des Wagens alle Einflüsse am Einbauort des Fahrmotors mit Wertebereich. - Schutzart und Bauform
Entschlüssele IP- und IM-Codes und lege fest, was der Fahrmotor unter dem Wagen braucht. - Kühlart und Betriebsart
Entschlüssele die IC-Codes und die Betriebsarten S1 bis S10 und ordne die Antriebe der Bahn zu. - Thermische Klasse
Bewerte thermische Klasse und Temperaturreserve für den Einbauort. - Energie und Effizienz
Beschreibe die Energieversorgung über die Stromschiene und prüfe, welche Motoren unter die Ökodesign-Verordnung fallen. - Betriebssicherheit
Prüfe, ob ein Zug mit einem ausgefallenen Motor die Rampe noch schafft, und bewerte die Rolle des Antriebs im Bahnsystem. - Typenschild Fahrmotor
Übersetze und rechne das Typenschild des alten Fahrmotors um. - NEMA-Motor am 50-Hz-Netz
Werte den NEMA-Kompressormotor aus und rechne seinen Betrieb am Bordnetz 400 V, 50 Hz. - Lastenheft und Kreuzreview M1
Stellt das Lastenheft zusammen, lasst es im Kreuzreview abnehmen und füllt Wissensspeicher und Kompetenzmodell aus.
Fertig bist du, wenn …
Der Teil gilt erst als fertig, wenn ein anderes Team im Kreuzreview alle Punkte abnimmt und die Projektleitung das Lastenheft abzeichnet (Meilenstein M1):
- Die Umfeldanalyse für den Einbauort des Fahrmotors liegt vor, jede Einflussgröße mit Wertebereich und betroffener Eigenschaft des Motors.
- Die Anforderungsliste nennt Schutzart, Bauform, Kühlart, Betriebsart, thermische Klasse, Energieeffizienz und Energiebereitstellung, jede mit Begründung aus dem Umfeld oder dem Fahrspiel.
- Das Typenschild des alten Fahrmotors ist übersetzt und umgerechnet: Leistung in kW, Masse in kg, Umgebung in °C, Bemessungsmoment und Wirkungsgrad.
- Der NEMA-Kompressormotor ist ausgewertet (Frame, SF, Design, Code, Wirkungsgrad), sein Betrieb am Bordnetz 400 V, 50 Hz ist gerechnet und bewertet, die Entscheidung ist begründet.
- IEC- und NEMA-Angaben sind in einer Tabelle gegenübergestellt, die Begriffe deutsch und englisch.
- Die Betriebssicherheit ist geprüft: Anfahren mit einem Motor in der Rampe gerechnet, Notbremse und Rolle des Antriebs im Bahnsystem bewertet, Folgerung im Lastenheft.
- Das Lastenheft mit Fahrspiel, Last- und Leistungsbedarf aus Teil 1, Betriebsumfeld und ausgewerteten Typenschildern ist vollständig und im Kreuzreview von einem anderen Team abgenommen (Meilenstein M1); die Projektleitung zeichnet ab.
- Das Wissensspeicher-Blatt zu Teil 2 ist vollständig, mit einer eigenen Liste englischer Fachbegriffe.
Das brauchst du dafür
- eure Lernprodukte aus Teil 1: Fahrspiel und Lastbedarf, Atlas und Steckbriefe
- Lernangebot 3 (Betriebsumfeld und zwei Typenschilder) mit den beiden Typenschildern
- Tabellenbuch Elektrotechnik (Schutzarten, Bauformen, Betriebsarten, thermische Klassen der Isolierstoffe, Wirkungsgrade); die Kühlarten stehen nicht im Tabellenbuch, sondern in den gegebenen Werten, Taschenrechner
- die Karte „Formeln der Antriebstechnik“ mit den Umrechnungen hp und °F
- die Wissensspeicher-Vorlage
Das kommt in deinen Wissensspeicher
Ein Blatt „Betriebsumfeld und Typenschilder“: IP-, IM- und IC-Code mit je einem Beispiel aus der Bahn, die Betriebsarten in Kurzform, die thermischen Klassen mit Grenztemperatur und Erwärmung, die IE-Klassen und wofür die Ökodesign-Verordnung gilt, die Umrechnungen hp, lb und °F, U durch f beim 60-Hz-Motor am 50-Hz-Netz und eure eigene Liste englischer Fachbegriffe.
Erst schätzen, dann arbeiten
Der Kompressor des Klimageräts wird heute von einem Motor für 60 Hz angetrieben. Am neuen Bordnetz läuft derselbe Motor mit 50 Hz. Um wie viel sinkt der Förderstrom des Kompressors und damit ungefähr die Kälteleistung: gar nicht, um rund 4 %, um rund 17 % oder um rund 30 %? Schreib deine Schätzung auf, bevor du rechnest. In Lernangebot 3 rechnest du nach.
Für Lehrkräfte
Organisatorisches: Rollen, Meilenstein M1
Die Rollen aus dem Projektauftrag gelten weiter. In Teil 2 trägt die Rolle Dokumentation und Instandhaltung viel: Das Lastenheft ist ein Dokument, nach dem andere einen Motor kaufen. Die Rolle Energie und Bremsen übernimmt Stromschiene und Bordnetz, die Projektleitung den Kreuzreview.
Meilenstein M1 am Ende dieses Teils: das Lastenheft mit Fahrspiel, Last- und Leistungsbedarf, Betriebsumfeld und ausgewerteten Typenschildern, abgenommen im Kreuzreview durch ein anderes Team; die Projektleitung zeichnet ab. Die Werte des Lastenhefts sind ab Teil 3 die Grundlage für Auswahl und Dimensionierung.
Kursmaterial · Storycard
Die Storycard zu Teil 2. Zwei Seiten: vorne Story, Akzeptanzbedingungen, Sprintziel und „Die Lage ändert sich“, hinten Anschluss, Kompetenzmodell und Retrospektive. Druck sie doppelseitig aus und leg sie neben das Tabellenbuch.
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