Jetzt wird nachgewiesen, was in Teil 3 und Teil 4 vorläufig festgelegt wurde. Nimm dir deinen Übersichtsschaltplan, die Leitungslängen aus deinem Leitungswegeplan (Aufgabe 5.5), deine Schutzorgane aus Lernangebot 8 und das Tabellenbuch dazu.
Schritt 2 von 4. Du bemisst jede Leitung der Hütte 7 nach ihrer Strombelastbarkeit und weist den Spannungsfall vom Marktverteiler bis zum Gerät nach.
Danach: Lernangebot 10 · Vom Plan zur Übergabe
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Eine Leitung muss zwei Nachweise bestehen: Sie darf nicht zu warm werden, und am Gerät muss noch genug Spannung ankommen.
Am Ende hast du: Leitungsberechnung der Hütte 7: Querschnitt und Spannungsfall für jeden Stromkreis und für die Zuleitung
Alle Aufgaben beziehen sich auf die Lektion „Anlagendaten und Rollen“, auf deine Planmappe aus Teil 4 mit den Schutzorganen aus Lernangebot 8 und auf deinen Leitungswegeplan aus Lernangebot 5. Rechne immer mit Formel, Zahlenwert und Einheit. Runde erst im Endergebnis, Spannungen und Prozentwerte auf zwei Nachkommastellen.
Erst du, dann die anderen
Was passiert mit einer Leitung, die zu dünn ist, und woran merkst du das, bevor es passiert? Den Querschnitt gibt dir keiner vor. Wie würdest du vorgehen?
So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
- Vom Schutzorgan aus. Den Nennstrom des LS-Schalters nehmen und in der Tabelle eine Leitung suchen, die mindestens so viel Strom dauerhaft trägt. Schnell und sicher gegen Erwärmung, aber über lange Leitungen sagt die Tabelle allein nichts.
- Vom Gerät aus. Den Strom der Geräte am Stromkreis rechnen und den dünnsten Querschnitt nehmen, der ihn trägt. Das spart Kupfer, aber du musst danach noch prüfen, ob das Schutzorgan zur Leitung passt.
- Von der Erfahrung aus. Nachsehen, was der Betrieb sonst verlegt, zum Beispiel 2,5 mm² für Steckdosen. Bewährt und schnell, aber ob es für diese Länge und diese Verlegung reicht, zeigt erst die Rechnung.
Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb.
Gegebene Werte · aufklappen, wenn du rechnest
Gegebene Werte
- Netz am Marktverteiler MV 2
- 400/230 V, 50 Hz, TN-S
- Anschluss am MV 2
- CEE 16 A, im MV 2 abgesichert mit LS-Schalter C16, 3-polig, oder CEE 32 A mit C32, 3-polig, je nach eurer Entscheidung aus Lernangebot 2
- Zuleitung
- Gummischlauchleitung H07RN-F, 5-adrig, 18 m vom MV 2 zur Hütte 7, entlang der Hüttenrückseiten und im Laufweg unter einer Kabelbrücke; für die Rechnung frei in Luft, Verlegeart E
- Leitungen in der Hütte
- Mantelleitung NYM-J direkt auf der Holzwand, mit Schellen befestigt, Verlegeart C
- Umgebung
- Wintermarkt im Advent, Umgebungstemperatur unter 30 °C; in der Hütte liegen die Leitungen einzeln
- Leitfähigkeit Kupfer
- κ = 56 m/(Ω · mm²)
- Leistungsfaktor
- cos φ = 1
- Vorgabe der Marktleitung
- Spannungsfall vom Marktverteiler bis zum Gerät höchstens 3 % (Hüttenordnung, Nr. 3)
- Strom in der Zuleitung für die Rechnung
- Übernimm den Strom deines am stärksten belasteten Außenleiters aus Lernangebot 2 (deine Aufteilung auf L1, L2 und L3). Hat euer Team anders aufgeteilt als ein anderes, vergleicht ihr die Rechenwege, nicht die Zahlen.
- Crêpesplatte
- 3000 W bei 230 V
- Leitungslängen in der Hütte
- aus deinem Leitungswegeplan (Aufgabe 5.5); wer noch keine Längen hat, nimmt die Musterlängen: -F1 6 m, -F2 4 m, -F3 5 m, -F4 7 m, -F5 3 m, -F6 5 m, -F7 17 m
Die Werte der Strombelastbarkeit stehen als Tabellenauszug in Aufgabe 9.1 und in der Lektion „Anlagendaten und Rollen“. Prüfe sie gegen dein Tabellenbuch; dort findest du auch die Umrechnungsfaktoren für andere Umgebungstemperaturen und für Häufung.
Dein Lernprodukt im Einzelnen
Dein Lernprodukt
Leitungsberechnung der Hütte 7: Querschnitt und Spannungsfall für jeden Stromkreis und für die Zuleitung
Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.
Es besteht aus
- der Strombelastbarkeit jeder Leitung aus dem Tabellenauszug, mit Verlegeart und Zahl der belasteten Adern
- dem Nachweis Ib ≤ In ≤ Iz für jeden Endstromkreis
- der Bemessung der Zuleitung vom MV 2 für euren Anschluss
- dem Spannungsfall der Zuleitung und des ungünstigsten Endstromkreises
- dem Nachweis, dass vom Marktverteiler bis zum Gerät höchstens 3 % der Spannung verloren gehen
- der Leitungstabelle mit Bezeichnung, Länge, Querschnitt und Schutzorgan jeder Leitung
Zur Dokumentation
Jede Rechnung mit Formel, Zahlenwert und Einheit. Bei jedem Tabellenwert steht, aus welcher Spalte er stammt: Verlegeart und Zahl der belasteten Adern. Die nachgewiesenen Querschnitte stehen auch im Übersichtsschaltplan, und was sich dort seit M3 geändert hat, ist markiert.
Abgenommen wird es zu Meilenstein M4: erst im Kreuzreview durch ein anderes Team, dann von der Projektleitung abgezeichnet, danach von der Marktleitung.
Aufgabe 9.1
Tabellenauszug: Strombelastbarkeit Iz in A, Kupfer, PVC-Isolierung, Umgebung 30 °C (DIN VDE 0298-4, Auszug). Für die Gummischlauchleitung H07RN-F gilt eigentlich eine eigene Tabelle für flexible Leitungen; im Unterricht rechnest du vereinfacht mit diesem Auszug.
| Querschnitt | Verlegeart C, 2 belastete Adern | Verlegeart C, 3 belastete Adern | Verlegeart E, 3 belastete Adern |
|---|---|---|---|
| 1,5 mm² | 19,5 | 17,5 | 18,5 |
| 2,5 mm² | 27 | 24 | 25 |
| 4 mm² | 36 | 32 | 34 |
| 6 mm² | 46 | 41 | 43 |
Lies die Strombelastbarkeit der Leitungen der Hütte 7 aus dem Tabellenauszug ab:
- Erkläre, was die Verlegearten C und E in der Hütte 7 bedeuten.
- Erkläre, weshalb in einem Wechselstromkreis zwei Adern als belastet zählen und in der fünfadrigen Zuleitung drei.
- Lies Iz für die vier Leitungen der Tabelle ab.
- Begründe, ob du für die Hütte 7 einen Umrechnungsfaktor für die Umgebungstemperatur oder für Häufung brauchst.
- Nenne einen Ort in der Hütte oder auf dem Vorplatz, an dem du anders rechnen müsstest.
| Leitung | Verlegeart | belastete Adern | Iz |
|---|---|---|---|
| NYM-J 3×2,5 auf der Holzwand, Wechselstromkreis | |||
| NYM-J 3×1,5 auf der Holzwand, Wechselstromkreis | |||
| H07RN-F 5G2,5 unter der Kabelbrücke, Dreiphasenwechselstrom | |||
| H07RN-F 5G4 unter der Kabelbrücke, Dreiphasenwechselstrom |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Strombelastbarkeit · Verlegearten · Umrechnungsfaktoren · Häufung
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 9.2
Weise für jeden Endstromkreis deiner Hütte die Bedingung Ib ≤ In ≤ Iz nach:
- Übernimm die Stromkreise mit Schutzorgan und Leitung aus deinem Übersichtsschaltplan.
- Berechne für jeden Stromkreis den Betriebsstrom Ib aus den Geräten, die daran hängen.
- Trage den Nennstrom In des LS-Schalters aus Lernangebot 8 ein.
- Lies die Strombelastbarkeit Iz für Querschnitt und Verlegeart ab.
- Prüfe die Bedingung für jeden Stromkreis.
- Beurteile, ob für einen Steckdosenstromkreis mit einem LS-Schalter von 16 A auch 1,5 mm² zulässig wären.
| Stromkreis | Verbraucher | Ib | In | Leitung | Iz | erfüllt? |
|---|---|---|---|---|---|---|
Ib ≤ In ≤ Iz
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Leitungsschutz · Bemessung von Leitungen · Strombelastbarkeit · Leitungsschutzschalter
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 9.3
Bemiss die Zuleitung vom MV 2 zur Hütte 7 für euren Anschluss:
- Nenne euren Anschluss aus Lernangebot 2 und das Schutzorgan, das die Zuleitung im MV 2 schützt.
- Bestimme Verlegeart und Zahl der belasteten Adern der Zuleitung.
- Wähle den kleinsten Querschnitt, für den In ≤ Iz erfüllt ist.
- Begründe, weshalb für die Zuleitung der Nennstrom des Schutzorgans im MV 2 maßgebend ist und nicht der Strom eines einzelnen Geräts.
- Trage Leitungstyp, Adernzahl und Querschnitt in deinen Übersichtsschaltplan ein.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Gummischlauchleitung · CEE-Steckvorrichtung · Strombelastbarkeit · Verlegearten
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Aufgabe 9.4
Berechne den Spannungsfall der Zuleitung vom MV 2 zur Hütte 7:
- Begründe, weshalb du für die Zuleitung die Formel für Dreiphasenwechselstrom nimmst.
- Berechne ΔU mit deinem Strom aus Lernangebot 2 für den Querschnitt aus Aufgabe 9.3.
- Rechne ΔU in Prozent von 400 V um.
- Berechne zum Vergleich den Spannungsfall für die anderen Querschnitte der Tabelle.
| Querschnitt der Zuleitung | ΔU in V | Δu in % |
|---|---|---|
| 1,5 mm² | ||
| 2,5 mm² | ||
| 4 mm² |
ΔU = √3 · l · I · cos φκ · A Δu = ΔU400 V · 100 %
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Spannungsfall · Dreiphasenwechselstrom · Leitungsberechnung · Leitfähigkeit
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 9.5
Weise den Spannungsfall in den Endstromkreisen deiner Hütte nach:
- Begründe, welcher Endstromkreis deiner Hütte den größten Spannungsfall hat, ohne alle durchzurechnen.
- Berechne ΔU für diesen Stromkreis mit der Formel für Wechselstrom.
- Rechne ΔU in Prozent von 230 V um.
- Vergleiche das Ergebnis mit demselben Stromkreis in 1,5 mm².
ΔU = 2 · l · I · cos φκ · A Δu = ΔU230 V · 100 %
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Spannungsfall · Wechselstrom · Leitungsberechnung
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 9.6
Führe den Nachweis vom Marktverteiler bis zum Gerät und stelle die Leitungstabelle der Hütte 7 auf:
- Addiere die Prozentwerte von Zuleitung und ungünstigstem Endstromkreis.
- Vergleiche die Summe mit der Vorgabe der Marktleitung.
- Begründe, weshalb der Nachweis für den ungünstigsten Endstromkreis genügt.
- Stelle die Leitungstabelle für die Zuleitung und alle Stromkreise auf.
- Trage Länge, Leitungstyp und nachgewiesenen Querschnitt jeder Leitung in deinen Übersichtsschaltplan ein.
- Markiere, was sich dort seit M3 geändert hat.
| Leitung | Bezeichnung | Länge | Schutzorgan | Ib ≤ In ≤ Iz | Δu |
|---|---|---|---|---|---|
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Spannungsfall · Leitungsberechnung · Übersichtsschaltplan
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Die Lage ändert sich
Drei Tage vor dem Aufbau meldet sich die Marktleitung: Hütte 7 steht nicht auf ihrem bisherigen Platz, sondern auf Platz 12. Der Leitungsweg vom MV 2 ist dort 42 m lang. Alles andere bleibt, wie es ist.
Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:
- Prüfe, welche Werte deiner Leitungsberechnung sich durch die neue Länge ändern und welche nicht.
- Überprüfe den Nachweis vom Marktverteiler bis zum Gerät mit 42 m.
- Entscheide, ob eure Zuleitung bleiben kann, und begründe es.
Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.