1 Planen der Elektroinstallation in einer Kfz-Werkstatt

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1 Planen der Elektroinstallation in einer Kfz-Werkstatt LF Diese Projektaufgabe ist für alle neu geordneten Elektroberufe geeignet. Dru nfosäule La9 La6 La Projektbeschreibung nfosäule La HV La8 La Tresenbereich 04 Lager Reparaturannahme S La2 02 Büro La4 La7 Prospekte S St St4 9,2 m Ein Architekturbüro beauftragt hre Firma mit der Planung der Elektroinstallationen für eine KfzWerkstatt. Die Kfz-Werkstatt wird neu errichtet und bietet Service- und Reparaturleistungen für Pkw und otorräder an. Sie werden mit der Planung der Elektroinstallationsarbeiten der Werkstatt (Raum 0) beauftragt. Ein Teil der Planung wurde bereits von dem Architekturbüro vorgenommen. Die geforderten Ausführungen werden in den nachfolgenden Aufgabenstellungen näher beschrieben. n Abb.. sind die Räume der Kfz-Werkstatt bezeichnet. 0 eisterbüro St UV 0 Werkstatt Hebebühne St Rolltor Bremsenprüfstand Werkbank St2 2 Grube Abb.. Grundriss der Kfz-Werkstatt: Raum 0: eisterbüro Raum 02: Büro/Reparaturannahme Raum 0: Werkstatt Raum 04: Lager 4 Bremsenanzeige Regal St6 4 m 9

2 Anlage A. Dru St4 Gebäudegrundriss Bremsenanzeige Anlage A.2 Verteilerplan Stromkreise bis NY-J 4 x6 mm 2 TN-C Anlage A. L+ 24 V DC L 0 V F S0 S S 2. Q HV S 4 m S N 2N N PE Steuerstromkreis 2. St6 Prospekte 2 nfosäule Stromkreis St nfosäule Leitung UV Ziel Planen der Elektroinstallation einer Kfz-Werkstatt Elektrotechnische Angaben: Netzspannung: 400 V/20 V Schutzmaßnahme: TN-System mit Schutz durch RCD Die Einspeisung durch den VNB (Verteilungsnetzbetreiber) erfolgt über die Hauptverteilung (HV) 2 kw 400 V im Raum 04 (Lager). Die Unterverteilung (UV) befindet sich in Raum 0 (Werkstatt). Anschlussdaten ausgewählter Betriebsmittel in der Werkstatt Strom- kreis- Nr. 2 4 Bezeichnung Hochdruckreiniger 2 Bremsanlage und Anzeige Hydraulikpumpe (Hebebühne) 4 Hydraulikpumpe (Grube) Reifenmontagegerät Leistung P/kW 4,0,44 0,80 0,80,00 Anschlussart CEE direkt direkt direkt CEE Leitung NY-J x 2, mm 2 NY-J x 2, mm 2 NY-J x, mm 2 NY-J x, mm 2 NY-J x, mm 2 Schutzorgan LS 20 A, Typ B, RCD LS 20 A, Typ B LS 6 A, Typ B LS 6 A, Typ B LS 6 A, Typ B, RCD Aufgaben Anlagen A. und A.2 auf DVD 9,2 m Werkbank St St2 St 0 eisterbüro 04 Lager 4 Hebebühne Grube La La2 La Reparaturannahme 0 Werkstatt Tresenbereich La4 La La6 Bremsenprüfstand 02 Büro La7 La8 La9 Regal Rolltor. nstallation.. Führen Sie die nstallationsplanung im Raum 0 (Werkstatt) für die Stromkreise bis durch. Zeichnen Sie dabei auf dem beigefügten Gebäudegrundriss (Anlage A.) die benötigten Spannungsversorgungen für die Betriebsmittel bis ein. Es ist keine Leitungsführung einzuzeichnen...2 Erstellen Sie einen Verteilerplan für die Stromkreise bis in einpoliger Darstellung in der Anlage A.2... Eine Schutzkontaktsteckdose (20 V) wird im Raum 02 (Büro/Reparaturannahme) über eine 2 m lange NY-Leitung angeschlossen. Über die Schutzkontaktsteckdose sollen Verbraucher mit maximal,6 kw versorgt werden. Die Verlegung der Leitung erfolgt in einem Elektroinstallationskanal. Die Umgebungstemperatur ist mit 0 C anzunehmen. Für diesen Leitungsabschnitt ist ein Spannungsfall von 2, % zu berücksichtigen. Ermitteln Sie den erforderlichen Querschnitt der Leitung unter Berücksichtigung der maximalen Strombelastbarkeit sowie den notwendigen Leitungsschutzschalter. Überprüfen Sie den zulässigen Spannungsfall von 2, % auf der Leitung. Laut Herstellerangaben beträgt der Abschaltstrom im Kurzschlussfall des Leitungsschutzschalters a = N. Überprüfen Sie, ob der Leitungsschutzschalter im Kurzschlussfall auslöst, wenn der Schleifenwiderstand 200 mw (induktive und kapazitive Einflüsse vernachlässigt) beträgt..2 Steuerungstechnik Anlage A. auf DVD Das in der Einfahrt der Werkstatt vorhandene Rolltor wird durch eine Relaissteuerung gesteuert. n Abb..2 sind das Technologieschema und der Arbeitsstromkreis dargestellt..2. Vervollständigen Sie den Steuerstromkreis in Anlage A.. Ergänzen Sie auch die Bezeichnungen der vorhandenen Betriebsmittel. Folgende Funktionen sollen durch die Relaissteuerung erfüllt sein: Allgemein: Der Torantrieb schaltet bei Erreichen der Grenzpositionen automatisch ab. Bedienung von außen: Beim Betätigen des Schlüsselschalters S4/S fährt das Tor entweder ganz nach oben oder ganz nach unten. S4/S müssen nur kurzzeitig betätigt werden. 0

3 Aufgaben Bedienung von innen: S: Tor fährt aufwärts, nur kurzzeitige Betätigung notwendig : Tor fährt abwärts, nur kurzzeitige Betätigung notwendig S: Torbewegung kann gestoppt werden, Tor verharrt in der augenblicklichen Position S0: Not-Aus.2.2 Die Rolltorsteuerung soll um zwei Funktionen erweitert werden und wird deshalb durch eine Kleinsteuerung (z. B. Siemens LOGO!) ersetzt. Funktionserweiterung: Anlagen it der Lichtschranke B soll das Einklemmen einer Person unter dem Rolltor verhindert wera.4 und A. den. Befindet sich ein Objekt im Bereich der Lichtschranke, so liefert B ein log. 0 -Signal. auf DVD bei Störungen (hier: Betätigen des Not-Aus-Tasters) leuchtet die eldelampe P. Ergänzen Sie den Klemmenbelegungsplan in Anlage A.4 der Kleinsteuerung (Spannungsversorgung, Eingänge, Ausgänge). Vervollständigen Sie den Funktionsplan der Kleinsteuerung in Anlage A.. Klemmenbelegungsplan Anlage A.4 L L2 L 0V +24 V Q RS Tor schließt B002 Rem = off Q RS Tor öffnet B00 Rem = off B00 B004 F0 F Funktionsplan der Kleinsteuerung Anlage A. Not-Aus S0 Q U V W W PE zu auf B oben S4 0 S Schlüsselschalter außen Abb..2 B2 unten W 24 V - DC Schütze S0 0 Not-Aus S aufwärts abwärts S 0 Stopp innen Technologieschema und Arbeitsstromkreis

4 Anlage A.6 Hersteller-Datenblatt Planen der Elektroinstallation einer Kfz-Werkstatt. Sensorik der Belüftungsanlage Die Werkstatt wird mit einer automatisierten Belüftungsklappe ausgestattet. Diese Klappe wird dann geöffnet, wenn die Temperatur im nneren der Werkstatt (unter dem Dach) q i = C überschreitet. Zur essung der nnenraumtemperatur wird ein Silizium-Temperatursensor verwendet (Abb..). Abb.. essbereich 0 C + 0 C lineares Ausgangssignal R 2 = 2000 W ± % kurze Ansprechzeit Edelstahlgehäuse mit Schraubgewinde Silizium-Temperatursensor.. Ermitteln Sie den Widerstandswert des Temperaturfühlers anhand der Abbildung R = f (T A ) des Hersteller-Datenblatts in Anlage A.6, bei q i = C...2 Errechnen Sie den Widerstandswert des Temperarturfühlers anhand der gegebenen Formel des Hersteller-Datenblatts in Anlage A.6 für q i = C. Vernachlässigen Sie in der gegebenen Form den Term b DT 2 A... it welcher Abkürzung wird das Temperaturverhalten des Sensors beschrieben?..4 Der Temperaturfühler soll an einen Analogeingang der Kleinsteuerung angeschlossen werden. Hierbei soll durch eine Widerstandsbeschaltung erreicht werden, dass bei q i = 0 C eine Spannung von U = 0 V am Analogeingang anliegt. Berechnen Sie den hierzu notwendigen Widerstandswert von R V Anlage A.6 auf DVD R zum Analogeingang R2 0 V Abb..4 q Widerstandsbeschaltung.4 Überprüfen der Elektroinstallation und Anlagenübergabe an den Kunden Nach Fertigstellung der nstallationsarbeiten in der Kfz-Werkstatt muss die neu errichtete elektrische Anlage abgenommen und auf Sicherheit geprüft werden. Diese Prüfungen werden nach: UVV Elektrische Anlagen und Betriebsmittel und DN VDE 000 Teil 600 durchgeführt..4. Die Prüfungen der DN VDE-Bestimmungen werden in drei Schritten durchgeführt: Besichtigen essen Erproben Erklären Sie jeden dieser Schritte anhand von mindestens zwei Beispielen zu der durchgeführten Elektroinstallation..4.2 Laut den nach DN VDE 000 Teil 600 vorgeschriebenen essungen müssen unter anderem eine solationsmessung und die essung der Schleifenimpedanz durchgeführt werden. Beschreiben Sie die Vorgehensweise zur essung des solationswiderstandes. Bei der solationsmessung wurde zwischen dem Außenleiter L und N-Leiter ein Widerstand von R iso = 0, kw gemessen. Beurteilen Sie den esswert..4. Bei der essung der Schleifenimpendanz ergab sich ein unzulässig hoher Wert. Welche Gefahr stellt eine zu hohe Schleifenimpedanz dar?.4.4 Sie haben die nstallationsarbeiten abgeschlossen und alle vorgeschriebenen essungen und Überprüfungen durchgeführt. Zur Übergabe der Anlage an den Kunden müssen Sie das Kundengespräch vorbereiten. Beschreiben Sie stichwortartig, welche Aspekte bei der Anlagenübergabe im Kundengespräch von Bedeutung sind. 2

5 Prospekte 4 m Lösungen Lösungen. nstallation Lösung.. 4 Grube Regal 2 St St2 St Hebebühne 0 Werkstatt Bremsenprüfstand UV St4 St Bremsenanzeige /N/PE St6 9,2 m Werkbank Rolltor /N/PE Dru 04 Lager 0 eisterbüro HV S S La La2 La Reparaturannahme Tresenbereich La4 La La6 02 Büro La7 La8 La9 nfosäule nfosäule Abb.. nstallationsplanung der Kfz-Werkstatt (Anlage A.)

6 Planen der Elektroinstallation einer Kfz-Werkstatt Lösung..2 N 2N N PE Stromkreis Leitung Ziel gnge x6 mm 2 bl x6 mm 2 L L F F B 20 A NY-J 2 x2,mm 2 2 L L F4 F6 B 6 A NY-J x,mm 2 L L F7 F9 B 6 A NY-J 4 x,mm 2 4 NY-J 4 x6 mm 2 TN-C L L F0 F2 B 20 A 4 = 2 A DN = 0,0 A NY-J x2,mm 2 L L 4 F F B 6 A = 6 A DN = 0,0 A NY-J x,mm 2 Abb..6 Verteilerplan für die Stromkreise bis (Anlage A.2) 4

7 Lösungen Lösung.. Berechnung der Leiterquerschnittsfläche aufgrund der Strombelastbarkeit Berechnung des Betriebsstrom B : P = 600 W; cos f = ; U N = 20 V P B = = 600 W =,6 A U N cos f 20 V Nennstrom N der Überstromschutzeinrichtung nach DN VDE 066 Teil 0: B ^ N ^ Z,6 A ^ 6,00 A ^ 6, A Verlegeart: B2 Anzahl der belasteten Adern: 2 Leitungsschutzschalter: N = 6,00 A, B-Charakteristik Leiterquerschnittsfläche: A =, mm 2 Berechnung des Spannungsfalls nach DN VDE 80 Teil U N = 20 V; l = 2 m; Du % = 2, % = DU =,7 V; cos f = ; B =,6 A; m k = 6 W mm 2 DU = 2 l B cos f 2 2 m,6 A = = 7,82 V k A m 6, mm 2 W mm 2 Der maximal zulässige Spannungsfall beträgt,7 V. Tatsächlich entsteht ein Spannungsfall von 7,82 V. gewählte Leiterquerschnittsfläche: A = 2, mm 2 Die erforderliche Leiterquerschnittsfläche der zu verlegenden Leitung nach der Überprüfung des Spannungsfalls beträgt A = 2, mm 2. Auslösung des LS-Schalters (Auslösecharakteristik B) im Kurzschlussfall a = N = 6 A = 80 A Widerstand der Leiterschleife: R Ltg = 2 l 2 2 m = = 0, W k A m 6 2, mm 2 W mm 2 Gesamtwiderstand: (Z schl ) R ges = R Ltg + R Schl = 0, W + 0,2 W = 0, W Kurzschlussstrom: K a 460 A 80 A K = U = 20 V = 460 A R ges 0, W Der LS-Schalter löst unter Berücksichtigung des Leitungs- und Schleifenwiderstandes in der geforderten Zeit t 6 0,4 s aus.

8 Planen der Elektroinstallation einer Kfz-Werkstatt.2 Steuerungstechnik Lösung.2. F L+ 24 V DC Q S0 S S 2. S B S4 2. B L 0 V Abb..7 Steuerstromkreis mit Bezeichnung der Betriebsmittel (Anlage A.) Lösung.2.2 0V F +24 V S S0 2. Abb..8 6 S S S4 B2 Q B 2. B P Klemmenbelegungsplan der Kleinsteuerung (Anlage A.4)

9 Lösungen Not-Aus S0 ab S4 ab B oben 7 B007/ S auf 2 S Stop 4 S auf 6 B2 unten 8 B Kollision 9 B00 B004 B00 Rem = off B006 Rem = off B00 RS B002 RS B007 Tor öffnet Q Tor schließt Q Lampe P Q4 Q Software LOGO! auf DVD Abb..9 Funktionsplan der Kleinsteuerung (Anlage A.). Sensorik der Belüftungsanlage Lösung.. Der Widerstand des Temperaturfühlers beträgt nach Diagramm R = 2200 W. Lösung..2 Nach Formel: R T = R 2 ( + adt) ergibt sich mit R 2 = 2000 W a = 7,88 0 /K DT = 0 K R = 2000 W ( + 7, /K 0 K) = 27,6 W Lösung.. Es handelt sich um einen PTC-Widerstand. Lösung..4 U ges = 24 V mit U 2 = 0 V = U = 4 V R = R2 4 V 0 V = R = R2 4 V = 27,6 W,4= 020,64 W 0 V 7

10 Planen der Elektroinstallation einer Kfz-Werkstatt.4 Überprüfen der Elektroinstallation und Anlagenübergabe an den Kunden Lösung.4. Besichtigen: essen: Erproben: Kontrolle der fachgerechten nstallation, Leitungsverlegung, Leiterquerschnittsfläche, Sicherungsautomaten, Klemmstellen; Prüfung, ob alle Schutzleiter sowie Potenzialausgleichsleiter mit der PE-Schiene verbunden sind. essung des Schleifenwiderstandes und essung des solationswiderstandes. Umfasst im Wesentlichen die Funktionsprüfung der nstallationsschaltungen und die Prüfung des F-Schutzschalters (RCD) durch die Prüftaste. Lösung.4.2 Ziel der essung: Aufspüren von schadhaften bzw. beschädigten solationen an Leitungen. Vorgehensweise: Alle elektrischen Geräte müssen abgeschaltet sein. Die gesamte Anlage muss spannungsfrei sein (Sicherungen zu Unterverteilungen entfernen). it einem solationsmessgerät muss der solationswiderstand gegen Erde gemessen werden, Phase L gegen PE, Phase L2 gegen PE und Phase L gegen PE. Hierbei muss der solationswiderstand (bei U N 6 00 V) bei jeder essung mindestens R iso 6 0, W betragen. Wegen esstoleranzen müssen 0 % dazugerechnet werden. Bei SELV/ PELV-Anlagen ist R iso 6 0,2 W. Der gemessene solationswiderstand R iso = 0, kw weist auf eine schadhafte bzw. beschädigte solation im entsprechenden Stromkreis hin. Lösung.4. Überschreitet der Schleifenwiderstand einen unzulässig hohen Wert, kann im Falle eines Körperschlusses der zum Abschalten der Überstromschutzeinrichtung notwendige Strom nicht fließen. Lösung.4.4 Aspekte, die bei der Anlagenübergabe an den Kunden zu berücksichtigen sind: Einweisung des Kunden in die Anlage (speziell in der Kfz-Werkstatt) Übergabe von ess- und Prüfprotokollen Hinweise auf Garantie und Gewährleistungen Hinweise auf mögliche Abweichungen und Änderungen gegenüber dem Pflichtenheft 8