Netzsysteme und Schutzmaßnahmen

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1 etzsysteme und Schutzmaßnahmen Arbeitsbuch TP 1111 Mit CD-ROM M 3 M 3 RCD RCD M 3 Festo Didactic de

2 Bestell-r.: Stand: 09/2011 Autor: Jürgen Stumpp Redaktion: Frank Ebel Grafik: Remo Jedelhauser, Thomas Ocker, Jürgen Stumpp Layout: 01/2012, Frank Ebel Festo Didactic GmbH & Co. KG, Denkendorf, 2012 Internet: Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere das Recht, Patent-, Gebrauchsmuster- oder Geschmacksmusteranmeldungen durchzuführen. Hinweis Soweit in dieser Broschüre nur von Lehrer, Schüler etc. die Rede ist, sind selbstverständlich auch Lehrerinnen, Schülerinnen etc. gemeint. Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem besseren Verständnis der Formulierungen.

3 Inhalt Bestimmungsgemäße Verwendung IV Vorwort V Einleitung VII Arbeits- und Sicherheitshinweise VIII Trainingspaket etzsysteme und Schutzmaßnahmen (TP 1111) IX Lernziele X Gerätesatz XI Hinweise für den Lehrer/Ausbilder XII Struktur der Aufgaben XIII Inhalte der CD-ROM XIII Aufgaben und Lösungen Übersicht etzsysteme 3 Aufgabe 1: Messungen an etzsystemen 5 Übersicht Schutz gegen elektrischen Schlag 29 Aufgabe 2: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz im normalen Betriebsfall 31 Aufgabe 3: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz im Fehlerfall 43 Aufgabe 4: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz sowohl im normalen Betrieb als auch im Fehlerfall 65 Aufgabe 5: Projekt Kundenanlage: Übergabe einer Hausinstallation an den Kunden 71 Aufgaben und Arbeitsblätter Übersicht etzsysteme 3 Aufgabe 1: Messungen an etzsystemen 5 Übersicht Schutz gegen elektrischen Schlag 29 Aufgabe 2: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz im normalen Betriebsfall 31 Aufgabe 3: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz im Fehlerfall 43 Aufgabe 4: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz sowohl im normalen Betrieb als auch im Fehlerfall 65 Aufgabe 5: Projekt Kundenanlage: Übergabe einer Hausinstallation an den Kunden 71 Festo Didactic GmbH & Co. KG III

4 Bestimmungsgemäße Verwendung Das Trainingspaket etzsysteme und Schutzmaßnahmen ist nur zu benutzen: für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand Die Komponenten des Trainingspakets sind nach dem heutigen Stand der Technik und den anerkannten sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemäßer Verwendung Gefahren für Leib und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen der Komponenten entstehen. Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- und Weiterbildung im Bereich Automatisierung und Technik entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die in diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten. Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz dieses Gerätesatzes außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht. IV Festo Didactic GmbH & Co. KG

5 Vorwort Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung des Lernsystems: Technologieorientierte Trainingspakete Mechatronik und Fabrikautomation Prozessautomation und Regelungstechnik Robotino Lernen und forschen mit mobilen Robotern Hybride Lernfabriken Die technologieorientierten Trainingspakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik, Elektropneumatik, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, Speicherprogrammierbare Steuerungen, Sensorik, Elektrotechnik und elektrischen Antrieben. Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, die über die Grenzen der einzelnen Pakete hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen und elektrischen Antrieben möglich. Festo Didactic GmbH & Co. KG V

6 Alle Trainingspakete setzen sich aus den folgenden Elementen zusammen: Hardware Medien Seminare Hardware Die Hardware der Trainingspakete besteht aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und Systemen. Die Komponentenauswahl und Ausführung in den Trainingspaketen ist speziell an die Projekte der begleitenden Medien angepasst. Medien Die Medien zu den einzelnen Themengebieten sind den Bereichen Teachware und Software zugeordnet. Die praxisorientierte Teachware umfasst: Fach- und Lehrbücher (Standardwerke zur Vermittlung fundamentaler Kenntnisse) Arbeitsbücher (praktische Aufgaben mit ergänzenden Hinweisen und Musterlösungen) Lexika, Handbücher, Fachbücher (bieten Fachinformationen zu vertiefenden Themenbereichen) Foliensammlungen und Videos (zur anschaulichen und lebendigen Unterrichtsgestaltung) Poster (für die übersichtliche Darstellung von Sachverhalten) Aus dem Bereich Software werden Programme für die folgenden Anwendungen bereitgestellt: Digitale Lernprogramme (didaktisch und medial aufbereitete Lerninhalte) Simulationssoftware Visualisierungssoftware Software zur Messdatenerfassung Projektierungs- und Konstruktionssoftware Programmiersoftware für Speicherprogrammierbare Steuerungen Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Sie sind für den Einsatz im Unterricht konzipiert, aber auch für ein Selbststudium geeignet. Seminare Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Trainingspakete rundet das Angebot in Aus- und Weiterbildung ab. Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Buch? Dann senden Sie eine an: Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung. VI Festo Didactic GmbH & Co. KG

7 Einleitung Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik der Firma Festo Didactic GmbH & Co. KG. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und Weiterbildung. Das Trainingspaket etzsysteme und Schutzmaßnahmen (TP 1111) behandelt die folgenden Themen: etzeinspeisung etzsysteme (T-, TT-, IT-System) Schutzmaßnahmen in den unterschiedlichen etzen Hausanschluss Komponenten einer Hausanschlussanlage Zusatzbezeichnungen im T-System (T-C, T-S, T-C-S) Auswahl der Schutzmaßnahme und der Schutzorgane Schutzmaßnahmen-Messgeräte Planung und Durchführung von Erstprüfungen nach DI VDE und Wiederholungsprüfungen nach DI VDE 0105 und BGV A3 Prüfprotokolle erstellen Unterverteilung Umgang mit Schutzmaßnahmen und Messgeräten Planung und Durchführung von Erst- und Wiederholungsprüfungen Bewertung der Messergebnisse und Erstellen von Prüfprotokollen Gefahren durch Fehler erkennen, beschreiben und messtechnisch erfassen Systematische Fehlersuche Das Arbeitsbuch etzsysteme und Schutzmaßnahmen befasst sich gezielt mit dem Thema Sicherheit von elektrischen Anlagen nach DI VDE. Auf die speziellen Gegebenheiten und die Maßnahmen zur Vermeidung gefährlicher Situationen wird anhand realitätsnaher Situationen eingegangen. In Projektform werden für unterschiedliche etzformen (T-C, T-CS, TT- und IT-etz) der Schutz gegen direktes und indirektes Berühren, der Schutz gegen elektrischen Schlag (auch im Fehlerfalle), der Schutz durch RCD und die Erstund Wiederholung von elektrischen Anlagen und Elektrogeräten vermittelt. Voraussetzung für den Aufbau und das Auswerten der Schaltungen ist ein Laborarbeitsplatz, ausgestattet mit einer abgesicherten etzspannungsversorgung, zwei Digital-Multimetern und Sicherheits- Laborleitungen. Mit dem Gerätesatz TP 1111 werden die kompletten Schaltungen der 5 Aufgabenstellungen zum Thema Grundlagen Halbleiter aufgebaut. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis dieser Aufgaben enthalten die Lehrbücher Fachkunde Elektroberufe, Bestell-r und Elektrotechnik, Bestell-r Festo Didactic GmbH & Co. KG VII

8 Arbeits- und Sicherheitshinweise Allgemein Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Schaltungen arbeiten. Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Komponenten, insbesondere auch alle Hinweise zur Sicherheit! Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen beim Schulungsbetrieb nicht erzeugt werden und sind umgehend zu beseitigen. Elektrik Lebensgefahr bei unterbrochenem Schutzleiter! Der Schutzleiter (gelb/grün) darf weder außerhalb noch innerhalb des Geräts unterbrochen werden. Die Isolierung des Schutzleiters darf weder beschädigt noch entfernt werden. In gewerblichen Einrichtungen sind die Berufsgenossenschaftlichen Vorschriften BGV A3 "Elektrische Anlagen und Betriebsmittel" zu beachten. In Schulen und Ausbildungseinrichtungen ist das Betreiben von etzgeräten durch geschultes Personal verantwortlich zu überwachen. Vorsicht! Kondensatoren im Gerät können noch geladen sein, selbst wenn das Gerät von allen Spannungsquellen getrennt wurde. Beim Ersetzen von Sicherungen: Verwenden Sie nur vorgeschriebene Sicherungen mit der richtigen ennstromstärke. Schalten Sie Ihr etzgerät niemals sofort ein, wenn es von einem kalten in einen warmen Raum gebracht wird. Das dabei entstehende Kondenswasser kann unter ungünstigen Umständen Ihr Gerät zerstören. Lassen Sie das Gerät ausgeschaltet, bis es Zimmertemperatur erreicht hat. Verwenden Sie als Betriebsspannung für die Schaltungen der einzelnen Aufgaben nur Kleinspannungen, maximal 25 V DC. Stellen Sie elektrische Anschlüsse nur in spannungslosem Zustand her! Bauen Sie elektrische Anschlüsse nur in spannungslosem Zustand ab! Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern. Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den Leitungen. VIII Festo Didactic GmbH & Co. KG

9 Trainingspaket etzsysteme und Schutzmaßnahmen (TP 1111) Das Trainingspaket TP 1111 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln. Gegenstand dieses Teils des Trainingspaketes TP 1111 sind die Grundlagen elektrischer Schutzmaßnahmen. Wichtige Komponenten des TP 1111 etzeinspeisung EduTrainer Hausanschluss EduTrainer Unterverteilung EduTrainer Medien Die Teachware zum Trainingspaket TP 1111 besteht aus Fach- und Tabellenbüchern und Arbeitsbüchern. Die Fachbücher vermitteln anschaulich und übersichtlich die Grundlagen von etzsystemen und elektrischen Schutzmaßnahmen. Die Arbeitsbücher enthalten zu jeder Aufgabe die Aufgabenblätter, die Lösungen zu jedem einzelnen Arbeitsblatt und eine CD-ROM. Ein Satz gebrauchsfertiger Aufgaben- und Arbeitsblätter zu jeder Aufgabe wird mit jedem Arbeitsbuch geliefert. Datenblätter zu den Hardware-Komponenten werden mit dem Trainingspaket zur Verfügung gestellt. Medien Fachbücher Tabellenbuch Arbeitsbücher Digitale Lernprogramme Fachkunde Elektroberufe Elektrotechnik Elektrotechnik/Elektronik etzsysteme und Schutzmaßnahmen Schutzmaßnahmen nach DI VDE WBT Elektrische Schutzmaßnahmen Übersicht der Medien zum Trainingspaket TP 1111 Als Software zum Trainingspaket TP 1111 steht das digitale Lernprogramm Elektrische Schutzmaßnahmen zur Verfügung. Dieses Lernprogramm bietet einen Einstieg in die Thematik der Schutzmaßnahmen. Zudem erfährt der Lernende alles über die gesetzlichen Regelungen. Die Medien werden in mehreren Sprachen angeboten. Weitere Ausbildungsmittel ersehen Sie aus unseren Katalogen und im Internet. Festo Didactic GmbH & Co. KG IX

10 Lernziele Aufgabe 1: Messungen an etzsystemen Sie kennen ein T-C-etz. Sie kennen die Verwendung eines T-C-etzes in der Praxis. Sie kennen ein T-C-S-etz. Sie kennen die Verwendung eines T-C-S-etzes in der Praxis. Sie kennen ein TT-etz. Sie kennen die Verwendung eines TT-etzes in der Praxis. Sie kennen ein IT-etz. Sie kennen die Verwendung eines IT-etzes in der Praxis. Sie kennen die vorgeschriebenen Schutzmaßnahmen für die einzelnen Systeme. Aufgabe 2: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz im normalen Betriebsfall Sie kennen den Begriff Isolierung aktiver Teile. Sie kennen den Begriff Abdeckung oder Umhüllung. Sie kennen den Begriff Schutz durch Hindernisse. Sie kennen den Begriff Schutz durch Abstand. Sie kennen den zusätzlichen Schutz durch RCD-Schutzschalter. Sie kennen die unterschiedlichen Typen von RCD-Schutzschaltern. Aufgabe 3: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz im Fehlerfall Sie kennen den Begriff Fehlerarten. Sie kennen die Begriffe Fehlerwiderstände und Verlauf des Fehlerstromes. Sie kennen die Begriffe Fehlerspannung und maximalzulässige Berührungsspannung. Sie kennen den Begriff Schleifenimpedanz (Schleifenwiderstand). Sie kennen den Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung im T-etz. Sie kennen den Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung im TT-etz. Sie kennen den Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung im IT-etz. Sie kennen den Schutz durch Potenzialausgleich. Sie kennen den Schutz durch nichtleitende Räume. Sie kennen den Schutz durch erdfreien örtlichen Potenzialausgleich. Sie kennen den Schutz durch Schutztrennung. X Festo Didactic GmbH & Co. KG

11 Aufgabe 4: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz sowohl im normalen Betrieb als auch im Fehlerfall Sie kennen den Begriff SELV. Sie kennen den Aufbau eines SELV-Stromkreises. Sie Kennen die Anwendung von SELV-Stromkreisen in der Praxis. Sie kennen den Begriff LV. Sie kennen den Aufbau eines LV-Stromkreises. Sie kennen die Anwendung von LV-Stromkreisen in der Praxis. Aufgabe 5: Projekt Kundenanlage: Übergabe einer Hausinstallation an den Kunden Sie kennen die Vorgehensweise bei der Prüfung der Schutzmaßnahmen nach DI VDE Sie kennen die Vorgehensweise bei der Besichtigung der Anlage. Sie kennen die Vorgehensweise bei der Erprobung der Anlage. Sie kennen Schaltung und Bedienung der verwendeten Messgeräte. Sie kennen die Vorgehensweise bei den einzelnen vorgeschriebenen Messungen. Sie kennen Prüfprotokoll und Übergabebericht für eine elektrische Anlage. Sie kennen die Ermittlung und Beseitigung von Fehlern im CEE-Steckdosenkreis. Sie kennen die Ermittlung und Beseitigung von Fehlern im Schuko-Steckdosenkreis. Sie kennen die Ermittlung und Beseitigung von Fehlern im Lampen-Stromkreis. Gerätesatz Der Gerätesatz etzsysteme und Schutzmaßnahmen (TP 1111) enthält alle Komponenten, die für die Erarbeitung der vorgegebenen Lernziele erforderlich sind. Zum Aufbau und zur Auswertung funktionsfähiger Schaltungen werden zusätzlich zwei Digital-Multimeter und Sicherheits-Laborleitungen benötigt. Gerätesatz etzsysteme und Schutzmaßnahmen, Bestell-r Komponente Bestell-r. Menge etzeinspeisung EduTrainer Hausanschluss EduTrainer Unterverteilung EduTrainer Festo Didactic GmbH & Co. KG XI

12 Hinweise für den Lehrer/Ausbilder Lernziele Das Groblernziel des vorliegenden Arbeitsbuchs ist das Analysieren und Auswerten von Messergebnissen in etzsystemen. Abgeleitet aus den Messergebnissen werden elektrische Schutzmaßnahmen abgeleitet. Durch die direkte Wechselwirkung von Theorie und Praxis ist ein schneller und nachhaltiger Lernfortschritt gewährleistet. Konkrete Einzellernziele sind jeder Aufgabenstellung zugeordnet. Richtzeit Die benötigte Zeit für das Durcharbeiten der Aufgabenstellungen hängt vom Vorwissen der Lernenden ab. Pro Aufgabe können ca. 1 bis 1,5 Stunden angesetzt werden. Komponenten des Gerätesatzes Arbeitsbuch und Gerätesatz sind aufeinander abgestimmt. Für alle 5 Aufgaben benötigen Sie nur Komponenten eines Gerätesatzes TP ormen Im vorliegenden Arbeitsbuch werden die folgenden ormen angewendet: E bis E Graphische Symbole für Schaltpläne E Industrielle Systeme, Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte; Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung DI VDE Errichten von iederspannungsanlagen Allgemeine Grundsätze, (IEC ) Bestimmungen, allgemeiner Merkmale, Begriffe DI VDE Errichten von iederspannungsanlagen Schutzmaßnahmen (IEC ) Schutz gegen elektrischen Schlag Kennzeichnungen im Arbeitsbuch Lösungstexte und Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind rot dargestellt. Ausnahme: Angaben und Auswertungen zu Strom sind immer rot dargestellt, Angaben und Auswertungen zur Spannung sind immer blau dargestellt. Kennzeichnungen in den Arbeitsblättern Zu ergänzende Texte sind durch Raster oder graue Tabellenzellen gekennzeichnet. Zu ergänzende Grafiken sind durch Raster hinterlegt. XII Festo Didactic GmbH & Co. KG

13 Lösungen Die in diesem Arbeitsbuch angegebenen Lösungen sind Ergebnisse von Testmessungen. Die Resultate Ihrer Messungen können von diesen Daten abweichen. Struktur der Aufgaben Alle 5 Aufgaben haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in: Titel Lernziele Problemstellung Schaltung oder Lageplan Arbeitsauftrag Arbeitshilfen Arbeitsblätter Das Arbeitsbuch enthält die Lösungen zu jedem Arbeitsblatt der Aufgabensammlung. Inhalte der CD-ROM Das Arbeitsbuch ist auf der mitgelieferten CD-ROM als pdf-datei gespeichert. Zusätzlich stellt die CD-ROM Ihnen ergänzende Medien zur Verfügung. Die CD-ROM enthält folgende Ordner: Bilder Produktinformationen Bilder Fotos und Grafiken von Komponenten und industriellen Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit können eigene Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den Einsatz dieser Abbildungen ergänzt werden. Produktinformationen Für ausgesuchte Komponenten erhalten Sie Produktinformationen des Herstellers. Die Darstellung und Beschreibung der Komponenten in dieser Form soll zeigen, wie diese Komponenten in einem industriellen Katalog dargestellt sind. Zusätzlich finden Sie hier ergänzende Informationen zu den Komponenten. Festo Didactic GmbH & Co. KG XIII

14 XIV Festo Didactic GmbH & Co. KG

15 Inhalt Aufgaben und Lösungen Übersicht etzsysteme 3 Aufgabe 1: Messungen an etzsystemen 5 Übersicht Schutz gegen elektrischen Schlag 29 Aufgabe 2: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz im normalen Betriebsfall 31 Aufgabe 3: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz im Fehlerfall 43 Aufgabe 4: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz sowohl im normalen Betrieb als auch im Fehlerfall 65 Aufgabe 5: Projekt Kundenanlage: Übergabe einer Hausinstallation an den Kunden 71 Festo Didactic GmbH & Co. KG

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17 Übersicht etzsysteme etzsysteme T-etz TT-etz IT-etz T C S etzsysteme; 1: Erdung beim EVU, 2: Erdung beim Verbraucher; 3: -und -Leiter beim Verbraucher R B R A R A Erster Buchstabe Beziehung des Stromversorgungssystems zur Erde T Direkte Verbindung eines Punkts zur Erde. I Entweder alle aktiven Teile von Erde getrennt oder ein Punkt über eine hohe Impedanz mit Erde verbunden. Zweiter Buchstabe Beziehung der Körper von elektrischen Betriebsmitteln der elektrischen Anlage zur Erde T Direkte Verbindung der Körper zur Erde, unabhängig von der etwa bestehenden Erdung eines Punkts des Stromversorgungssystems. Direkte elektrische Verbindung der Körper mit dem geerdeten Punkt des Stromversorgungssystems. Weitere Buchstaben Anordnung des eutralleiters und des Schutzleiters S Schutzfunktion, die durch einen vom eutralleiter oder von dem geerdeten Außenleiter getrennten Leiter vorgesehen wird. C eutralleiter- und Schutzleiterfunktion, kombiniert in einem einzigen Leiter (-Leiter). Bedeutung der Buchstaben Festo Didactic GmbH & Co. KG

18 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG

19 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen Lernziele Wenn Sie die Aufgabe bearbeitet haben, kennen Sie ein T-C-etz. kennen Sie die Verwendung eines T-C-etzes in der Praxis. kennen Sie ein T-C-S-etz. kennen Sie die Verwendung eines T-C-S-etzes in der Praxis. kennen Sie ein TT-etz. kennen Sie die Verwendung eines TT-etzes in der Praxis. kennen Sie ein IT-etz. kennen Sie die Verwendung eines IT-etzes in der Praxis. kennen Sie die vorgeschriebenen Schutzmaßnahmen für die einzelnen Systeme. Problemstellung Verschiedene etz-systeme sollen mit geeigneten Messgeräten untersucht werden. Die verschiedenen etz-systeme können durch Umschalten oder durch Umstecken auf einer etzeinspeisungsplatte dargestellt werden. etzeinspeisungsplatte Festo Didactic GmbH & Co. KG

20 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen 1. T-C-etz Arbeitsaufträge 1. Stellen Sie auf Ihrer etzanschlussplatte ein T-C-etz her. 2. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein T-C-etz entsteht. 3. Messen Sie mit einem geeigneten Messgerät alle möglichen Spannungen im T-C-etz. 4. Tragen Sie die gemessenen Werte in die vorgegebene Tabelle ein. 5. Beurteilen Sie die gemessenen Werte. 6. Wann wird in der Praxis ein T-C-etz verwendet? Arbeitsunterlagen Fachbücher, Tabellenbücher Bedienungsanleitungen Datenblätter Internet Geräteübersicht Menge Komponente 1 etzeinspeisung 1 Hausanschluss 1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät) 2 Sicherheits-Laborleitungen a) Vervollständigen Sie die Vorgabe so, dass ein T-C-etz entsteht. Bezeichnen Sie die einzelnen Leiter. M 3 6 Festo Didactic GmbH & Co. KG

21 ZERO MEMORY F1 F2 F3 F4 select Var ma 1000 L L-L-- store ZERO recall battery test! IKRE U clear UF 180 PSC 1000 FC IK VOLTS 2500 RE TEST RCD UL= 50 memory recall + VDC Hz Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen b) Aufbauplan für die Messschaltung 5 L / / 4 kwh Probe VCC VCC VCC 20m 1,5Ω GD GD 1,5Ω 47Ω 470Ω 1kΩ 2,7kΩ GD TEST x1/2x1x5 AUTO Z RZLZS ~ S 0 RLORERISO ΔTI Δ Z L ms VAC ma MΩ VAC kdω V Durchführung der Messung Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V. 2. Verwenden Sie für diese Prüfung die Anschlüsse L (rot) und (grün). Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen. Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an. Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die etzfrequenz an. Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige auf L- umzuschalten. Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten Messungen durchzuführen. Festo Didactic GmbH & Co. KG

22 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen c) Messen Sie die Spannungen im T-C-etz Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit etzspannung. Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist! Leiter ormwerte Messwerte 400 V 398 V 400 V 398 V 400 V 396 V 230 V 230,8 V 230 V 230,8 V 230 V 231,2 V Spannungen im T-C-etz d) Beurteilen Sie die gemessenen Werte. Die gemessenen Werte entsprechen den ormwerten. Geringfügige Abweichungen sind auf unterschiedliche Belastungen im etz zurückzuführen. e) Was ist bei einem T-C-etz in der Praxis zu beachten? In einem T-C-etz wird ein -Leiter verwendet, der gleichzeitig Schutzleiter () und eutralleiter () ist. Bei ungleichmäßiger Belastung der Außenleiter fließt über den eutralleiter ein Ausgleichsstrom. Dadurch besteht zwischen leitfähigen Gehäusen von Betriebsmitteln, die am liegen und der Erde in der Regel eine Spannung. Diese ergibt sich nach dem ohmschen Gesetz aus dem Widerstand des Leiters und dem fließenden Strom. 8 Festo Didactic GmbH & Co. KG

23 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen Wird in einer Installation der -Leiter unterbrochen, liegt an den leitfähigen Gehäusen der Geräte nach der Unterbrechungsstelle die volle Spannung gegen Erde an, also bis zu 230 V. Ein T-C-etz ist nur noch zulässig bei Leitern mit einem Querschnitt von mindestens 10 mm 2 Kupfer oder 16 mm 2 Aluminium. Die Beschränkung wurde festgelegt, um die Wahrscheinlichkeit eines unterbrochenen -Leiters gering zu halten. 2. T-C-S-etz Arbeitsaufträge 1. Stellen Sie auf Ihrer etzanschlussplatte ein T-C-S-etz her. 2. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein T-C-S-etz entsteht. 3. Messen Sie mit einem geeigneten Messgerät alle möglichen Spannung im T-C-S-etz. 4. Tragen Sie die gemessenen Werte in die vorgegebene Tabelle ein. 5. Beurteilen Sie die gemessenen Werte. 6. Wann wird in der Praxis ein T-C-S-etz verwendet? Arbeitsunterlagen Fachbücher, Tabellenbücher Bedienungsanleitungen Datenblätter Internet Geräteübersicht Menge Komponente 1 etzeinspeisung 1 Hausanschluss 1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät) 2 Sicherheits-Laborleitungen Festo Didactic GmbH & Co. KG

24 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen a) Vervollständigen Sie die Vorgabe so, dass ein T-C-S-etz entsteht. Bezeichnen Sie die einzelnen Leiter. M 3 b) Zeichnen Sie die Fehlerschleife bei Körperschluss in die folgende Grafik ein. I K I K I K R B R A I K 10 Festo Didactic GmbH & Co. KG

25 ZERO MEMORY F1 F2 F3 F4 L- battery test L TEST UL= 50 Hz Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen c) Aufbauplan für die Messschaltung 5 L / / 4 kwh Probe VCC VCC VCC 20m 1,5Ω GD GD 1,5Ω 47Ω 470Ω 1kΩ 2,7kΩ GD V TEST V Durchführung der Messung Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V. 2. Verwenden Sie für diese Prüfung alle Anschlüsse (rot, blau und grün). Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen. Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an. Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die etzfrequenz an. Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige zwischen L-, L- und - umzuschalten. Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten Messungen durchzuführen. Festo Didactic GmbH & Co. KG

26 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen d) Messen Sie die Spannungen im T-C-S-etz Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit etzspannung. Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist! Leiter ormwerte Messwerte 400 V 398 V 400 V 396 V 230 V 230,8 V 230 V 230,8 V 230 V 231,2 V 230 V 230,4 V 230 V 229,8 V 230 V 231,6 V Spannungen im T-C-S-etz e) Beurteilen Sie die gemessenen Werte. Die gemessenen Werte entsprechen mit geringfügigen Abweichungen den ormwerten. Die Spannung zwischen den Außenleitern und dem eutralleiter hat denselben Wert, wie die Spannung zwischen den Außenleitern und dem Schutzleiter. Diese Spannungswerte waren zu erwarten, da vor der Trennung in eutralleiter und Schutzleider die beiden Leiter verbunden sind. 12 Festo Didactic GmbH & Co. KG

27 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen f) Was ist bei einem T-C-S-etz in der Praxis zu beachten? Ein T-C-S-etz ist vom Transformator aus zunächst wie ein T-C-etz aufgebaut. An einem bestimmten Punkt, spätestens ab der Stelle, an der der geforderte Mindestquerschnitt von 10 mm 2 unterschritten werden soll, wird der -Leiter in eutralleiter und Schutzleiter aufgeteilt. Diese werden separat weitergeführt und dürfen im weiteren Verlauf nicht mehr zusammengeführt werden. Das T-C-S-etz ist bei Gebäudeversorgungen in Deutschland weit verbreitet. Die Trennung von Schutzleiter und eutralleiter erfolgt in der Hauptverteilung innerhalb des Gebäudes. Der -Leiter wird dann ein der -Leiter (Schutzfunktion, grün-gelb) und den eutralleiter (Betriebsstromkreis, hellblau) aufgetrennt. Der Schutzleiter darf für nichts anderes verwendet werden, als für die Realisierung der Schutzmaßnahme, indem er alle leitfähigen Anlageteile, Gehäuse usw. untereinander und mit dem Sternpunkt des Transformators verbindet. Festo Didactic GmbH & Co. KG

28 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen 3. TT-etz Arbeitsaufträge 1. Stellen Sie auf Ihrer etzanschlussplatte ein TT-etz her. 2. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein TT-etz entsteht. 3. Messen Sie mit einem geeigneten Messgerät alle möglichen Spannungen im TT-etz. 4. Tragen Sie die gemessenen Werte in die vorgegebene Tabelle ein. 5. Beurteilen Sie die gemessenen Werte. 6. Wann wird in der Praxis ein TT-etz verwendet? 7. Warum ist in einem TT-etz eine Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD) zwingend vorgeschrieben? 8. Untersuchen Sie die Abhängigkeit der Berührungsspannung vom Erdungswiderstand und vom Fehlerstrom. Arbeitsunterlagen Fachbücher, Tabellenbücher Bedienungsanleitungen Datenblätter Internet Geräteübersicht Menge Komponente 1 etzeinspeisung 1 Hausanschluss 1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät) 2 Sicherheits-Laborleitungen 14 Festo Didactic GmbH & Co. KG

29 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen Information Im TT-etz ist die Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD) zwingend vorgeschrieben! RCD RCD RCD M R B R A R A R A Anschlüsse der Verbraucher über RCDs im TT-etz Festo Didactic GmbH & Co. KG

30 ZERO MEMORY F1 F2 F3 F4 select Var ma 1000 L L-L-- store ZERO ZRZLZS recall battery test! IKRE U clear UF 180 PSC 1000 FC IK VOLTS 2500 RE TEST RCD UL= 50 memory recall + VDC Hz Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen a) Vervollständigen Sie die Vorgabe so, dass ein TT-etz entsteht. Bezeichnen Sie die einzelnen Leiter. RCD RCD M 3 b) Aufbauplan für die Messschaltung 5 L / / 4 kwh Probe VCC VCC VCC 20m 1,5Ω GD GD 1,5Ω 47Ω 470Ω 1kΩ 2,7kΩ GD TEST AUTO x1/2x1x5 ~ S 0 RLOR E RISO ΔTI Δ Z L ms VAC ma MΩ VAC kdω V 16 Festo Didactic GmbH & Co. KG

31 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen Durchführung der Messung Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V. 2. Verwenden Sie für diese Prüfung die Anschlüsse L (rot) und (blau). Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen. Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an. Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die etzfrequenz an. Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige zwischen L-, L- und - umzuschalten. Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten Messungen durchzuführen. c) Messen Sie die Spannungen im TT-etz. Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit etzspannung. Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist! Leiter ormwerte Messwerte 400 V 399 V 400 V 398 V 400 V 401 V 230 V 230,5 V 230 V 229 V 230 V 230,8 V Spannungen im TT-etz Festo Didactic GmbH & Co. KG

32 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen d) Beurteilen Sie die gemessenen Werte. Die gemessenen Werte entsprechen mit geringfügigen Abweichungen den ormwerten. e) Was ist bei einem TT-etz in der Praxis zu beachten? Die Anwendung des TT-etzes in Verbindung mit Fehlerstromschutzschaltern ist z. B. in landwirtschaftlichen und gartenbaulichen Anwesen sowie in Verteilungen auf Baustellen vorgeschrieben. Ein TT-etz ist ebenfalls vorgeschrieben bei ortsveränderlichen Verteileranlagen, wie fliegenden Bauten, z. B. Schaustellerwagen. f) Warum ist in einem TT-etz eine Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD) zwingend vorgeschrieben? Der Erdungswiderstand des Erders muss so klein sein, dass im Fehlerfall die höchstzulässige Berührungsspannung nicht überschritten wird und die Überstromschutzeinrichtung auslöst. Beim Einsatz von Schmelzsicherungen oder LS-Schaltern führt dies bei ennströmen über 6 A zu wirtschaftlich nicht erreichbar kleinen Werten für den Erdungswiderstand. Bei einem ennfehlerstrom des RCDs von 30 ma und einer maximal zulässigen Berührungsspannung von 50 V kann der Erdungswiderstand 1665 Ω betragen. Verringert sich die maximal zulässige Berührungsspannung auf die Hälfte, also 25 V, so verringert sich der Erdungswiderstand ebenfalls auf die Hälfte, also 832 Ω. UL = RA I A aufgelöst nach R A R A L = U I A U L = maximal zulässige Berührungsspannung R A = Erdungswiderstand, I A = ennfehlerstrom des RCDs 18 Festo Didactic GmbH & Co. KG

33 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen g) In der folgenden Tabelle wurde bei verschiedenen Erdungswiderständen der jeweilige Fehlerstrom gemessen. Berechnen Sie mit den Werten die einzelnen Berührungsspannungen. Erdungswiderstand Fehlerstrom Berührungsspannung 1 kω 0,21 A 210 V 400 Ω 0,48 A 192 V 200 Ω 0,82 A 164 V 100 Ω 1,42 A 142 V 40 Ω 2,15 A 86 V 20 Ω 2,5 A 50V h) Beurteilen Sie die einzelnen Werte. Je kleiner der Erdungswiderstand wird, umso größer wird der Fehlerstrom. Steigt der Fehlerstrom, so steigt nach dem Ohmschen Gesetz auch die Berührungsspannung. Vernachlässigt man den Fehlerwiderstand, so ergeben sich Berührungsspannungen, die größer sind, als die maximal zulässige Berührungsspannung. Wird von den Berührungsspannungen ausgegangen, so müsste der Erdungswiderstand kleiner als 20 Ω sein. Erdungswiderstände, die kleiner sein sollen als 20 Ω, sind in der Praxis mit Einzelerdern sehr schwer zu erreichen. Bei einer maximal zulässigen Berührungsspannung von 25 V ist der Erdungswiderstand mit Einzelerdern in der Praxis nahezu nicht erreichbar. Um die Abschaltbedingungen im Fehlerfall erfüllen zu können, werden RCDs eingesetzt. RCDs werden folglich dort eingesetzt, wo vorgeschriebene Erdungswiderstände nicht erreicht werden können. Festo Didactic GmbH & Co. KG

34 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen 4. IT-etz Arbeitsaufträge 1. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein IT-etz entsteht. 2. Bauen Sie mit der etzanschlussplatte und der IT-etzplatte ein IT-etz auf. 3. Messen Sie mit einem Multimeter alle möglichen Spannungen im IT-etz und tragen Sie die Werte in die vorgegebene Tabelle ein. 4. Beurteilen Sie die gemessenen Werte. 5. Der Transformator in der IT-etzplatte hat die Bezeichnung Dyn5. Erklären Sie die Bezeichnung. 6. Beschreiben Sie, wann und wo wird in der Praxis ein IT-etz verwendet. 7. Warum ist in einem IT-etz eine Isolationsüberwachungseinrichtung zwingend vorgeschrieben? 8. Beschreiben Sie die Funktion einer Isolationsüberwachung. 9. ehmen Sie das IT-etz in Betrieb. Stellen Sie am Isolationsüberwachungsgerät einen Ansprechwert von ca. 60 kω ein. Machen Sie über das Potentiometer (500 kω) einen Erdschluss und stellen Sie mit dem Ohmmeter verschiedene Widerstände ein (500 kω, 200 kω, 100 kω, 50 kω). Beschreiben Sie die Reaktion des Isolationsüberwachungsgerätes. 10. Für die Abschaltung im IT-etz werden zwei RCDs verwendet (30 ma, 300 ma). Erweitern Sie das IT-etz um die beiden RCD-Platten. Simulieren Sie am 300 ma-rcd über das Potenziometer (500 kω) einen Erdschluss von nach (1. Fehler). Setzen Sie das akustische Signal zurück und simulieren Sie nach dem 30 ma-rcd einen Erdschluss von nach (2. Fehler). Beschreiben Sie die Reaktion des IT-etzes. 11. Welche Aufgaben sind bei der Prüfung nach VDE im IT-etz durchzuführen? Arbeitsunterlagen Fachbücher, Tabellenbücher Bedienungsanleitungen Datenblätter Internet Geräteübersicht Menge Komponente 1 etzeinspeisung 1 IT-etz 1 RCD-Platte (300 ma, 30 ma) 1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät) 2 Sicherheits-Laborleitungen 20 Festo Didactic GmbH & Co. KG

35 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen Achtung Das IT-etz hat keine Verbindung zwischen aktiven Leitern und geerdeten Teilen. Die Körper der elektrischen Anlage sind geerdet. Im IT-etz ist eine Isolationsüberwachungseinrichtung zwingend vorgeschrieben. a) Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein IT-etz entsteht. Bezeichnen Sie die einzelnen Leiter. Z < RCD M 3 R A R A R A Z: Impedanz Festo Didactic GmbH & Co. KG

36 ZERO MEMORY F1 F2 F3 F4 select Var ma 1000 L L-L-- store ZERO recall battery test! IKRE U clear UF 180 PSC 1000 FC IK VOLTS 2500 RE TEST RCD UL= 50 memory recall + VDC Hz Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen b) Bauen Sie mit der etzanschlussplatte und der IT-etzplatte ein IT-etz auf. O AL Test R AL Reset / 5 4 VCC VCC VCC 10k 500k + 1,5 1,5Ω GD GD 1,5 GD TEST x1/2x1x5 AUTO Z RZLZS ~ S 0 RLORERISO ΔTIΔ ZL ms VAC ma MΩ VAC kdω V Durchführung der Messung Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V. 2. Verwenden Sie für diese Prüfung alle Anschlüsse (rot, blau und grün). Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen. Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an. Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die etzfrequenz an. Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige zwischen L-, L- und - umzuschalten. Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten Messungen durchzuführen. 22 Festo Didactic GmbH & Co. KG

37 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen c) Messen Sie mit einem Multimeter alle möglichen Spannungen im IT-etz und tragen Sie die Werte in die vorgegebene Tabelle ein. Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit etzspannung. Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist! Leiter ormwerte Messwerte 400V 410V 400V 410V 400V 410V 230V 236V 230V 236V 230V 236V 0V nicht messbar 0V nicht messbar 0V nicht messbar Spannungen im IT-etz Festo Didactic GmbH & Co. KG

38 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen d) Beurteilen Sie die gemessenen Werte. Die gemessenen Werte entsprechen mit geringen Abweichungen den ormwerten. Die Werte sind etwas höher, da sie bei unbelastetem Transformator gemessen werden. Zwischen den Außenleitern liegt eine Spannung von 400 V. Zwischen Außenleiter und eutralleiter liegt eine Spannung von 230 V. Die Spannungen entsprechen einem Drehstrom-Vierleiternetz. Da im IT-etz alle aktiven Leiter gegen Erde isoliert sind, besteht zwischen Außenleiter und Erde keine messbare Spannung. Im IT-etz darf kein Punkt des etzes direkt geerdet werden! e) Der Transformator in der IT-etzplatte hat die Bezeichnung Dyn5. Erklären Sie die Bezeichnung Die Bezeichnung deutet auf einen Drehstrom-Transformator hin. Es gibt wie bei jedem Transformator eine Oberspannungs- und eine Unterspannungswicklung. Buchstabe D: Buchstabe y: Buchstabe n: Zahl 5: Die Oberspannungswicklung ist in Dreieck geschaltet. Die Unterspannungswicklung ist in Stern geschaltet. An der Unterspannungswicklung wird der eutralleiter herausgeführt. Die Spannung der Oberspannungswicklung eilt der Spannung der Unterspannungswicklung um 5 x 30 voraus. f) Beschreiben Sie, wann und wo wird in der Praxis ein IT-etz verwendet? In der Praxis sind IT-etze nur in begrenzten Anlagen mit eigenem Transformator oder Generator zulässig. Ein IT-etz ist Einfehler sicher und somit ist dessen Ausfallsicherheit wesentlich erhöht. IT-etze werden für Einrichtungen verwendet in Intensivüberwachungsstationen und in Operationsräumen, in Ex-geschützten Bereichen, sowie im Bergbau und in Hüttenwerken. In Produktionsbetrieben z. B. in der chemischen Industrie, wird das IT-etz angewendet, wenn beim T-etz durch etzausfall größerer wirtschaftlicher Schaden zu befürchten ist. IT-etze finden auch bei Einsätzen der Feuerwehr und des Katastrophenschutzes Anwendung (Generatoren). 24 Festo Didactic GmbH & Co. KG

39 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen g) Warum ist in einem IT-etz eine Isolationsüberwachungseinrichtung zwingend vorgeschrieben? Da beim IT-etz kein Punkt des etzes direkt geerdet sein darf, kann zwischen Außenleiter und Erde keine Spannung auftreten. Entsteht im IT-etz ein Fehler (Erdschluss), muss dieser Fehler sofort gemeldet und dann behoben werden. Diese Meldung übernimmt ein Isolationsüberwachungsgerät. Ein zweiter Fehler würde zur Abschaltung der Anlage führen. h) Beschreiben Sie die Funktion einer Isolationsüberwachung. Isolationsüberwachungsgerät Der Isolationswiderstand im IT-etz wird durch eine Isolationsüberwachung laufend kontrolliert. Der Betriebszustand (ohne Fehler) wird durch eine grüne Meldeleuchte angezeigt. Der Ansprechwert des Gerätes kann eingestellt werden, z. B. 50 kω. Sinkt der Isolationswiderstand unter den Mindestwert von 50 kω, so wird dies durch eine gelbe Meldeleuchte und durch ein akustisches Signal angezeigt. Das akustische Signal kann gelöscht, die optische Meldung erst nach Fehlerbeseitigung abgeschaltet werden. Beim Auftreten eines zweiten Fehlers wird die Anlage sofort abgeschaltet. Festo Didactic GmbH & Co. KG

40 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen i) Reaktion des Isolationsüberwachungsgerätes. Das IT-etz wird in Betrieb genommen. Am Isolationsgerät wird ein Ansprechwert von 60 kω eingestellt. Über das Potenziometer wird mit verschiedenen Widerständen ein Erdschluss hergestellt und die Reaktion des Isolationsüberwachungsgerätes beobachtet. Widerstand 500 kω: keine Reaktion Widerstand 200 kω: keine Reaktion Widerstand 100 kω: keine Reaktion Widerstand 50 kω: Das Isolationsüberwachungsgerät zeigt optisch und akustisch einen Fehler an. Wird der eingestellte Ansprechwert des Isolationsüberwachungsgerätes unterschritten, so erfolgt eine optische und akustische Fehlermeldung. j) Reaktion des IT-etzes bei Fehler 1 und Fehler 2 Für die Abschaltung des etzes werden zwei RCDs verwendet (30 ma, 300 ma). Einstellung am Isolationsüberwachungsgerätes = 50 kω. Am 300 ma RCD wird ein Erdschluss simuliert ( nach über Potenziometer (1. Fehler)). Das Isolationsüberwachungsgerät meldet der Fehler optisch und akustisch. Der 300 ma RCD schaltet nicht ab. Das akustische Signal wird zurückgesetzt und am 30 ma RCD wird ein zweiter Fehler simuliert ( nach (2. Fehler)). Der 30 ma RCD schaltet die Anlage ab, der 300 ma RCD bleibt eingeschaltet. 26 Festo Didactic GmbH & Co. KG

41 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen k) Welche Aufgaben sind bei der Erstprüfung nach VDE im IT-etz durchzuführen? 1. Besichtigung Allgemeinzustand der Anlage, Schutzpotenzialausgleich, Leitungstypen, Aderkennzeichnung, Schutzart ist für die Anlage ausreichend, Dokumentation der Anlage vorhanden. 2. Besichtigung und Erprobung Der Schutzleiterverbindungen, des Hauptpotenzialausgleichs, des zusätzlichen Potenzialausgleichs. 3. Messen des Isolationswiderstandes Darf bei der Wiederholungsmessung entfallen, Messung ohne Isolationsüberwachungsgerät. 4. Messen oder Berechnen des Ableitstromes Ableitstrom der Leitung, Ableitströme der Verbraucher, Addition der einzelnen Ströme. 5. Messen des Erdungswiderstandes 6. Messung oder Berechnung der Berührungsspannung beim 1. Fehler. 7. Messung zum achweis der Schutzmaßnahme, Abschaltung beim zweiten Fehler. 8. Erprobung des Isolationsüberwachungsgerätes und Erprobung vorhandener RCD-Schutzschalter. 9. Beurteilung der Ergebnisse Erstellung einer Dokumentation. Hinweis VDE-Vorschriften zur Isolationsüberwachung: VDE 0100 Teil 310: Schutz gegen indirektes Berühren mit Abschaltung und Meldung VDE 0100 Teil 710: Elektrische Sicherheit in medizinisch genutzten Bereichen Festo Didactic GmbH & Co. KG

42 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen 28 Festo Didactic GmbH & Co. KG

43 Übersicht über die Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz im normalen Betrieb Schutz im Fehlerfall Schutz sowohl im normalen Betrieb als auch im Fehlerfall Schutz gegen direktes Berühren oder Basisschutz Schutz bei indirektem Berühren oder Fehlerfall Schutz sowohl gegen direktes Berühren als auch bei indirektem Berühren Schutz durch: Schutz durch: Schutz durch: Isolierung aktiver Teile Abdeckung oder Umhüllung Hindernisse Zusätzlicher Schutz durch RCDs (nicht als alleinige Schutzmaßnahme zulässig) automatische Abschaltung der Stromversorgung Potentialausgleich Schutzisolierung nichtleitende Räume erdfreien örtlichen Potentialausgleich Schutztrennung Kleinspannung SELV (Sicherheitskleinspannung) oder LV (Funktionskleinspannung mit sicherer Trennung) Begrenzung von Ladung Festo Didactic GmbH & Co. KG

44 30 Festo Didactic GmbH & Co. KG

45 Inhalt Aufgaben und Arbeitsblätter Übersicht etzsysteme 3 Aufgabe 1: Messungen an etzsystemen 5 Übersicht Schutz gegen elektrischen Schlag 29 Aufgabe 2: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz im normalen Betriebsfall 31 Aufgabe 3: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz im Fehlerfall 43 Aufgabe 4: Schutz gegen elektrischen Schlag Schutz sowohl im normalen Betrieb als auch im Fehlerfall 65 Aufgabe 5: Projekt Kundenanlage: Übergabe einer Hausinstallation an den Kunden 71 Festo Didactic GmbH & Co. KG

46 2 Festo Didactic GmbH & Co. KG

47 Übersicht etzsysteme etzsysteme T-etz TT-etz IT-etz T C S etzsysteme; 1: Erdung beim EVU, 2: Erdung beim Verbraucher; 3: -und -Leiter beim Verbraucher R B R A R A Erster Buchstabe Beziehung des Stromversorgungssystems zur Erde T Direkte Verbindung eines Punkts zur Erde. I Entweder alle aktiven Teile von Erde getrennt oder ein Punkt über eine hohe Impedanz mit Erde verbunden. Zweiter Buchstabe Beziehung der Körper von elektrischen Betriebsmitteln der elektrischen Anlage zur Erde T Direkte Verbindung der Körper zur Erde, unabhängig von der etwa bestehenden Erdung eines Punkts des Stromversorgungssystems. Direkte elektrische Verbindung der Körper mit dem geerdeten Punkt des Stromversorgungssystems. Weitere Buchstaben Anordnung des eutralleiters und des Schutzleiters S Schutzfunktion, die durch einen vom eutralleiter oder von dem geerdeten Außenleiter getrennten Leiter vorgesehen wird. C eutralleiter- und Schutzleiterfunktion, kombiniert in einem einzigen Leiter (-Leiter). Bedeutung der Buchstaben Festo Didactic GmbH & Co. KG

48 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG

49 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen Lernziele Wenn Sie die Aufgabe bearbeitet haben, kennen Sie ein T-C-etz. kennen Sie die Verwendung eines T-C-etzes in der Praxis. kennen Sie ein T-C-S-etz. kennen Sie die Verwendung eines T-C-S-etzes in der Praxis. kennen Sie ein TT-etz. kennen Sie die Verwendung eines TT-etzes in der Praxis. kennen Sie ein IT-etz. kennen Sie die Verwendung eines IT-etzes in der Praxis. kennen Sie die vorgeschriebenen Schutzmaßnahmen für die einzelnen Systeme. Problemstellung Verschiedene etz-systeme sollen mit geeigneten Messgeräten untersucht werden. Die verschiedenen etz-systeme können durch Umschalten oder durch Umstecken auf einer etzeinspeisungsplatte dargestellt werden. etzeinspeisungsplatte Festo Didactic GmbH & Co. KG

50 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen 1. T-C-etz Arbeitsaufträge 1. Stellen Sie auf Ihrer etzanschlussplatte ein T-C-etz her. 2. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein T-C-etz entsteht. 3. Messen Sie mit einem geeigneten Messgerät alle möglichen Spannungen im T-C-etz. 4. Tragen Sie die gemessenen Werte in die vorgegebene Tabelle ein. 5. Beurteilen Sie die gemessenen Werte. 6. Wann wird in der Praxis ein T-C-etz verwendet? Arbeitsunterlagen Fachbücher, Tabellenbücher Bedienungsanleitungen Datenblätter Internet Geräteübersicht Menge Komponente 1 etzeinspeisung 1 Hausanschluss 1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät) 2 Sicherheits-Laborleitungen a) Vervollständigen Sie die Vorgabe so, dass ein T-C-etz entsteht. Bezeichnen Sie die einzelnen Leiter. M 3 6 ame: Datum: Festo Didactic GmbH & Co. KG

51 ZERO MEMORY F1 F2 F3 F4 select Var ma 1000 L L-L-- store ZERO recall battery test! IKRE U clear UF 180 PSC 1000 FC IK VOLTS 2500 RE TEST RCD UL= 50 memory recall + VDC Hz Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen b) Aufbauplan für die Messschaltung 5 L / / 4 kwh Probe VCC VCC VCC 20m 1,5Ω GD GD 1,5Ω 47Ω 470Ω 1kΩ 2,7kΩ GD TEST x1/2x1x5 AUTO Z RZLZS ~ S 0 RLORERISO ΔTI Δ Z L ms VAC ma MΩ VAC kdω V Durchführung der Messung Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V. 2. Verwenden Sie für diese Prüfung die Anschlüsse L (rot) und (grün). Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen. Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an. Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die etzfrequenz an. Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige auf L- umzuschalten. Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten Messungen durchzuführen. Festo Didactic GmbH & Co. KG ame: Datum: 7

52 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen c) Messen Sie die Spannungen im T-C-etz Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit etzspannung. Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist! Leiter ormwerte Messwerte Spannungen im T-C-etz d) Beurteilen Sie die gemessenen Werte. e) Was ist bei einem T-C-etz in der Praxis zu beachten? 8 ame: Datum: Festo Didactic GmbH & Co. KG

53 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen 2. T-C-S-etz Arbeitsaufträge 1. Stellen Sie auf Ihrer etzanschlussplatte ein T-C-S-etz her. 2. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein T-C-S-etz entsteht. 3. Messen Sie mit einem geeigneten Messgerät alle möglichen Spannung im T-C-S-etz. 4. Tragen Sie die gemessenen Werte in die vorgegebene Tabelle ein. 5. Beurteilen Sie die gemessenen Werte. 6. Wann wird in der Praxis ein T-C-S-etz verwendet? Arbeitsunterlagen Fachbücher, Tabellenbücher Bedienungsanleitungen Datenblätter Internet Geräteübersicht Menge Komponente 1 etzeinspeisung 1 Hausanschluss 1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät) 2 Sicherheits-Laborleitungen Festo Didactic GmbH & Co. KG ame: Datum: 9

54 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen a) Vervollständigen Sie die Vorgabe so, dass ein T-C-S-etz entsteht. Bezeichnen Sie die einzelnen Leiter. M 3 b) Zeichnen Sie die Fehlerschleife bei Körperschluss in die folgende Grafik ein. R B R A 10 ame: Datum: Festo Didactic GmbH & Co. KG

55 ZERO MEMORY F1 F2 F3 F4 L- battery test L TEST UL= 50 Hz Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen c) Aufbauplan für die Messschaltung 5 L / / 4 kwh Probe VCC VCC VCC 20m 1,5Ω GD GD 1,5Ω 47Ω 470Ω 1kΩ 2,7kΩ GD V TEST V Durchführung der Messung Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V. 2. Verwenden Sie für diese Prüfung alle Anschlüsse (rot, blau und grün). Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen. Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an. Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die etzfrequenz an. Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige zwischen L-, L- und - umzuschalten. Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten Messungen durchzuführen. Festo Didactic GmbH & Co. KG ame: Datum: 11

56 Aufgabe 1 Messungen an etzsystemen d) Messen Sie die Spannungen im T-C-S-etz Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit etzspannung. Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist! Leiter ormwerte Messwerte Spannungen im T-C-S-etz e) Beurteilen Sie die gemessenen Werte. 12 ame: Datum: Festo Didactic GmbH & Co. KG

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