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EUROPA-FACHBUCHREIHE für elektrotechnische Berufe 30. überarbeitete und erweiterte Auflage Bearbeitet von Lehrern an beruflichen Schulen und von Ingenieuren (siehe Rückseite) Lektorat: Klaus Tkotz, Kronach VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL · Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG Düsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten Europa-Nr.: 30138 Fachkunde Elektrotechnik

Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

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Page 1: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

EUROPA-FACHBUCHREIHEfür elektrotechnische Berufe

30. überarbeitete und erweiterte Auflage

Bearbeitet von Lehrern an beruflichen Schulen und von Ingenieuren(siehe Rückseite)

Lektorat: Klaus Tkotz, Kronach

VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL · Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG

Düsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten

Europa-Nr.: 30138

FachkundeElektrotechnik

Page 2: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

Autoren der Fachkunde Elektrotechnik:Bumiller, Horst Freudenstadt

Burgmaier, Monika Durbach

Eichler, Walter Kaiserslautern

Feustel, Bernd Kirchheim-Teck

Käppel, Thomas Münchberg

Klee, Werner Mehlingen

Manderla, Jürgen Berlin

Reichmann, Olaf Altlandsberg

Schwarz, Jürgen Tettnang

Tkotz, Klaus Kronach

Winter, Ulrich Kaiserslautern

Ziegler, Klaus Nordhausen

Lektorat und Leitung des Arbeitskreises: Klaus Tkotz

Bildentwürfe: Die Autoren

Fotos: Autoren und Firmen (Firmenverzeichnis Seite 663)

• Windows ist ein eingetragenes Warenzeichen der Microsoft Corporation

• INTEL ist ein eingetragenes Warenzeichen der INTEL Corporation

• Linux ist ein eingetragenes Warenzeichen von Linus Torvalds

• Nachdruck der Box Shots von Microsoft-Produkten mit freundlicher Erlaubnis der Microsoft Corporation

• Alle anderen Produkte, Warenzeichen, Schriftarten, Firmennamen und Logos sind Eigentum oder einge-

tragene Warenzeichen ihrer jeweiligen Eigentümer

Bildbearbeitung:Zeichenbüro des Verlages Europa-Lehrmittel GmbH & Co., Ostfildern

In diesem Buch finden sich Verweise/Links auf Internetseiten. Für die Inhalte auf diesen Seiten sind aus-

schließlich die Betreiber verantwortlich, weshalb eine Haftung ausgeschlossen wird. Für den Fall, dass Sie

auf den angegebenen Internetseiten auf illegale oder anstößige Inhalte treffen, bitten wir Sie, uns unter

[email protected] davon in Kenntnis zu setzen, damit wir beim Nachdruck dieses Buches den

entsprechenden Link entfernen können.

30. Auflage 2016

Druck 5 4 3 2 1

Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da bis auf die Behebung von Druckfehlern untereinander

unverändert.

ISBN 978-3-8085-3435-9

Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich geregel-

ten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden.

© 2016 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruiten

http://www.europa-lehrmittel.de

Umschlag: braunwerbeagentur, 42477 Radevormwald

Umschlagfotos: Steckdose: © emmi – Fotolia.com; Weltkugel: © erdquadrat – Fotolia.com; Figur: Klaus Tkotz;

Kleinsteuergerät LOGO!: Siemens AG

Umschlagidee: Klaus Tkotz

Satz: Satz+Layout Werkstatt Kluth GmbH, 50374 Erftstadt

Druck: B.O.S.S Medien GmbH, 47574 Goch

Page 3: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

● Beruf und Betrieb 614

● Praxistipps (Auswahl)• Effektivwertmessung nicht sinusförmiger Größen . . . . . 178

• Messen mit dem Oszilloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

• Installation, Inbetriebnahme eines Frequenzumrichters 270

• Auslegung, Dimensionierung einer Fotovoltaikanlage. . 282

• Farbkennzeichnung von Leitern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

• Verlegen von Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

• Beispiel einer Leitungsberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323

• Prüfung elektrischer Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372

• Multimediaverkabelung, vernetztes Haus . . . . . . . . 425, 440

• Anschluss eines Elektromotors, Auswahl. . . . . . . . . 488, 490

• Auswahl eines PC-Mainboard . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526

• Herstellen einer WLAN-Verbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . 539

• Existenzgründung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639

● Elektrotechnik

Inhaltsverzeichnis (Kurzform)

1 Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz . . . . . . . . . 15

2 Grundbegriffe der Elektrotechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3 Grundschaltungen der Elektrotechnik . . . . . . . . . . . . 49

4 Elektrisches Feld. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

5 Magnetisches Feld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

6 Schaltungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

7 Wechselstromtechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

8 Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

9 Elektronik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

10 Elektrische Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274

11 Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

12 Gebäudetechnische Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377

13 Elektrische Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456

14 Informationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518

15 Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542

16 Werkstoffe, Fertigung, Umwelt, Energieeinsparung 593

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Kapitelnummerund Symbole

Weg

wei

ser

zur

Fach

kun

de

Ele

ktro

tech

nik

● AllgemeinesVorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Inhaltsverzeichnis (ausführlich). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 –10

Lernfeldhinweise und Projektbearbeitung . . . . . . . . . . 11–14

Sachwortverzeichnis Deutsch – Englisch ab Seite 664

● Infoseiten• Schaltzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642

• Elektrotechnische u. allg. Symbole, Prüfzeichen . . . . . . . 648

• Widerstände und Kondensatoren (Kennzeichnung) . . . . 650

• Überstrom-Schutzeinrichtungen (Auslösekennlinien) . . 651

• Leitungen u. Kabel (Verlegearten, Mindestquerschnitte) 652

• Leitungen (Strombelastbarkeit, Umrechnungsfaktoren) 653

• Drehstrommotoren (Betriebsdaten) . . . . . . . . . . . . . . . . . 654

• Dioden, Transistoren, Thyristor, Triac (Kennlinien) . . 655

• Wichtige Abkürzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 658

• Fachbegriffe Englisch – Deutsch . . . . . . . . . . . . . . . . . 660

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4

Liebe Leserin,lieber Leser,die Fachkunde Elektrotechnik dient der Aus- und Weiterbildung im Berufsfeld Elektrotechnik. Sie wendet sich an alle, die in die-sem Berufsfeld tätig sind.

Aufbau des Buches

Das Buch ist fachsystematisch aufgebaut und fördert Ihr eigenständiges Lernen.

Sie finden Erklärungen und einheitliche Darstellungen wich-tiger Gesetze und Formeln der Elektrotechnik.

Wiederholungsseiten festigen und vertiefen Ihr erworbenes Wissen. Zum Bearbeiten der Wiederholungsaufgaben hilft Ihnen ein zusätzliches Lösungsbuch. Ergebnisse der Rechen-aufgaben finden Sie auf Seite 641.

Praxistippseiten unterstützen Ihre berufliche Tätigkeit. Ein Infoteil am Buchende unterstützt Ihre kompetenzorientier-te und praxisnahe Ausbildung.

Auf der beiliegenden DVD finden Sie alle Bilder, Tabellen und Infoseiten aus dem Buch zur Weiterverwendung sowie nütz-liche Programme und Bedienungsanleitungen.

Hilfen zur Fachkunde Elektrotechnik

Für die Vertiefung und Vervollständigung Ihres Fachwissens gibt es weitere Hilfen durch ergänzende Fachliteratur.

Die Fachkunde Elektrotechnik auf einen Blick

Was können wir für Sie noch besser machen? Schreiben Sie uns unter: [email protected]

Das Autorenteam und der Verlag Europa-Lehrmittel wünschen Ihnen mit diesem Buch interessante Anregungen und eine wertvolle Hilfe für Ihre Ausbildung und berufliche Tätigkeit.

Frühjahr 2016

Vo

rwo

rt 30

. Au

flag

e

Fachqualifikationen vermitteln

Lernprozesse aktivieren

Hilfe bei der Projektbearbeitung geben

Buch-DVD

Animations-DVD

Fort- und Weiterbildung fördern

Gruppenarbeit unterstützen

Teamarbeit fördern

Berufsschulen

Energie- und Gebäudetechnik

Gebäude- undInfrastruktursysteme

Maschinen- und Antriebstechnik

Geräte und SystemeMaschinen- und Antriebstechnik

Automatisierungstechnik

Automatisierungstechnik

Systemelektroniker/-in

Elektroniker/-in für:

Elektroniker/-in für:

(Industrie)

(Handwerk)

Betriebstechnik

Auszubildende,Schüler/-in,Studierende

Fachschulen

Betriebe

FachoberschulenBerufsoberschulen

Meisterschulen

Technische GymnasienZielgruppen

Das Buch soll

Ausbildungs-

richtungen

Elektrofachkräfte

Praxistipps

Wechselstromtechnik

Arbeitsschutz

Wechselrichter

Umrichter, USV

Schaltzeichen

Computertechnik

Beleuchtungstechnik

Elektrogeräte

Praxistipps, z.B. zu

Neu bzw. überarbeitet z.B.

Industrieelektriker/-in

Mechatroniker/-inElektroanlagenmonteur/-in

BetriebstechnikGeräte und Systeme

SchutzmaßnahmenInformationstechnikGebäudetechnikMesstechnikSchaltungstechnikMotoren

AVQ

Praktiker/-inim Beruf

i Was gibt’s Neues?

Neue Seiten, z. B.: – Haushaltsgeräte (Seite 404). – Bestimmung von Leiterquerschnitten

bei Oberschwingungen (Seite 324) – Stromversorgungen für Elektrofahr-

zeuge (Seite 334) – Smart Grid in Gebäuden (Seite 285) Animationen zu ausgewählten Themen,

z. B. Spannungsteiler (Seite 55), die käuf-lich auf einer CD erworben

werden können. Die Kenn- zeichnung erfolgt auf der entsprechenden Seite mit einem ID-Code und dem „SimElektro“-Symbol:

i Ergänzende Fachliteratur

Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen

Arbeitsbuch ElektrotechnikLernfeld 1–4 und 5–13

Rechenbuch Elektrotechnik Formeln für Elektrotechniker Praxis Elektrotechnik Tabellenbuch Elektrotechnik Technische Kommunikation Elektrotechnik

ID S1

WWW www.europa-lehrmittel.de/simelektro

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5

1 Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz . 15

1.1 Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.2 Produktsicherheitsgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.3 Gefahrstoffverordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.4 Sicherheitszeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.5 Erste Hilfe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Praxistipp: Gefährdungsbeurteilung . . . . . . . . . . 19 Wiederholungsseite zu Kapitel 1 . . . . . . . . . . . . . 20

2 Grundbegriffe der Elektrotechnik . . . . . . . 21

2.1 Umgang mit physikalischen Größen . . . . . . . . . 21 Masse und Kraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Mechanische Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Mechanische Leistung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.2 Arten von Stromkreisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Elektrischer Gleichstromkreis . . . . . . . . . . . . . . . 24 Schaltzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.3 Elektrische Ladung (Elektrizitätsmenge) . . . . . . 26 Aufbau der Atome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.4 Elektrische Spannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.4.1 Spannungserzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.4.2 Spannung am Verbraucher. . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.4.3 Potenzial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.4.4 Arten der Spannungserzeugung . . . . . . . . . . . . . 292.4.5 Messen elektrischer Spannung . . . . . . . . . . . . . . 302.5 Elektrischer Strom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.5.1 Elektrischer Strom in Metallen . . . . . . . . . . . . . . . 322.5.2 Messen elektrischer Stromstärke. . . . . . . . . . . . . 322.5.3 Wirkungen des elektrischen Stromes . . . . . . . . . 332.5.4 Stromarten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342.5.5 Stromdichte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352.6 Elektrischer Widerstand und Leitwert . . . . . . . . 362.7 Ohmsches Gesetz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372.8 Leiterwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382.9 Temperaturabhängigkeit des Widerstandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392.10 Bauarten von Widerständen. . . . . . . . . . . . . . . . . 402.11 Elektrische Energie und Arbeit. . . . . . . . . . . . . . . 422.11.1 Gewinnung elektrischer Energie . . . . . . . . . . . . . 422.11.2 Elektrische Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432.12 Elektrische Leistung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.13 Wirkungsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462.14 Elektrowärme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Wiederholungsseite zu Kapitel 2 . . . . . . . . . . . . . 48

3 Grundschaltungen der Elektrotechnik . . . 49

3.1 Reihenschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493.1.1 Gesetze der Reihenschaltung . . . . . . . . . . . . . . . 493.1.2 Vorwiderstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513.1.3 Spannungsfall an Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . 523.2 Parallelschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533.3 Gemischte Schaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553.3.1 Spannungsteiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553.3.2 Brückenschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573.3.2.1 Abgeglichene Brückenschaltung . . . . . . . . . . . . . 573.3.2.2 Nicht abgeglichene Brückenschaltung . . . . . . . . 583.3.3 Widerstandsbestimmung durch Strom-

und Spannungsmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593.4 Spannungsquelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603.4.1 Belastungsfälle einer Spannungsquelle . . . . . . . 603.4.2 Ersatzschaltbild einer Spannungsquelle . . . . . . 613.4.3 Anpassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613.4.4 Schaltungen von Spannungsquellen . . . . . . . . . 633.5 Galvanische Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643.5.1 Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643.5.2 Primärelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653.5.3 Sekundärelemente (Akkumulatoren). . . . . . . . . . 67 Wiederholungsseite zu Kapitel 3 . . . . . . . . . . . . . 70

4 Elektrisches Feld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

4.1 Eigenschaften des elektrischen Feldes . . . . . . . . 714.2 Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 724.2.1 Elektrische Feldstärke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 724.2.2 Elektrische Influenz und Polarisation. . . . . . . . . . 724.2.3 Elektrische Felder in der Praxis . . . . . . . . . . . . . . 734.3 Kondensator im Gleichstromkreis . . . . . . . . . . . 744.3.1 Verhalten eines Kondensators . . . . . . . . . . . . . . . 744.3.2 Kapazität eines Kondensators . . . . . . . . . . . . . . . 74 Berechnung der Kapazität von Kondensatoren 754.3.3 Laden und Entladen von Kondensatoren . . . . . 764.3.4 Energie des geladenen Kondensators. . . . . . . . . 774.4 Schaltungen von Kondensatoren . . . . . . . . . . . . 784.4.1 Parallelschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 784.4.2 Reihenschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 784.5 Kenngrößen und Bauarten von Kondensatoren 794.5.1 Kenngrößen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 794.5.2 Bauarten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Wiederholungsseite zu Kapitel 4 . . . . . . . . . . . . . 81

5 Magnetisches Feld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

5.1 Eigenschaften der Magnete undDarstellungshilfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

5.2 Elektromagnetismus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845.2.1 Stromdurchflossener Leiter und Magnetfeld . . 845.2.2 Stromdurchflossene Spule und Magnetfeld . . . 855.3 Magnetische Größen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865.3.1 Magnetischer Fluss Φ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865.3.2 Elektrische Durchflutung Θ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865.3.3 Magnetische Feldstärke H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 875.3.4 Magnetische Flussdichte B . . . . . . . . . . . . . . . . . . 875.4 Eisen im Magnetfeld einer Spule. . . . . . . . . . . . . 885.5 Strom und Magnetfeld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 915.5.1 Stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld . . . 915.5.2 Stromdurchflossene Spule im Magnetfeld . . . . 935.5.3 Stromdurchflossene parallele Leiter . . . . . . . . . . 935.6 Spannungserzeugung durch Induktion . . . . . . . 945.6.1 Generatorprinzip (Induktion der Bewegung) . . . 945.6.2 Lenzsche Regel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 955.6.3 Transformatorprinzip (Induktion der Ruhe) . . . . . 965.6.4 Selbstinduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 985.6.5 Wirbelströme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Wiederholungsseite zu Kapitel 5 . . . . . . . . . . . . .100

6 Schaltungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

6.1 Schaltungsunterlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Praxistipp: Installation einer Wechsel-

schaltung mit Steckdose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1036.2 Installationsschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1046.2.1 Lampenschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1046.2.2 Schaltungen mit Meldeleuchten . . . . . . . . . . . . 1066.2.3 Stromstoßschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1076.2.4 Infrarot-Bewegungsmelder . . . . . . . . . . . . . . . . 1076.2.5 Treppenlicht-Zeitschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . 1086.2.6 Hausrufanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1086.2.7 Haussprechanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1096.3 Elektromagnetische Schalter . . . . . . . . . . . . . . . 1116.3.1 Relais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1126.3.2 Schütze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1146.3.3 Schützschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115 Tippbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Selbsthalteschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Folgeschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1166.3.3.1 Anwendungen von Schützschaltungen . . . . . . .116 Wendeschützschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Stern-Dreieck-Schützschaltung . . . . . . . . . . . . . 117 Automatische Stern-Dreieck-Schützschaltung 119 Dahlanderschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1206.4 Klemmenplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1216.5 Elektrische Ausrüstung von Maschinen . . . . . 122 Praxistipp: Anforderungen an Steuerstrom-

kreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124 Wiederholungsseite zu Kapitel 6 . . . . . . . . . . . . 125

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Inhaltsverzeichnis

Page 6: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

6

8 Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

8.1 Elektrische Messgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1678.1.1 Grundbegriffe der Messtechnik . . . . . . . . . . . . . 1678.1.2 Anzeigearten von Messgeräten . . . . . . . . . . . . . 1688.1.3 Analoge Messgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1688.1.3.1 Messfehler von analogen Messgeräten . . . . . . 1698.1.3.2 Elektrische Messwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1708.1.4 Digitale Messgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1718.1.5 Elektrizitätszähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1738.1.5.1 Induktionszähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1738.1.5.2 Elektronische Elektrizitätszähler . . . . . . . . . . . . . 1748.2 Praktisches Messen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1758.2.1 Messen von Leistungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1758.2.2 Messen von Widerständen . . . . . . . . . . . . . . . . 1758.2.3 Messen mit Strommesszangen . . . . . . . . . . . . . 1768.2.4 Messkategorien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1768.2.5 Durchführung einer praktischen Messung . . . 177 Praxistipp: Effektivwertmessung

nicht sinusförmiger Größen . . . . . . . . . . . . . . . . 1788.3 Oszilloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1798.3.1 Analoges Oszilloskop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1798.3.1.1 Aufbau eines Analog-Oszilloskops . . . . . . . . . . 1798.3.1.2 Zweikanal-Oszilloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1818.3.1.3 Messen mit dem Oszilloskop . . . . . . . . . . . . . . . 1818.3.2 Digitalspeicher-Oszilloskop. . . . . . . . . . . . . . . . . 182 Praxistipp: Messen mit dem Oszilloskop . . . . . 1838.4 Messen nichtelektrischer Größen mit Sensoren 1848.4.1 Aktive und passive Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . 1848.4.2 Anwendungen von Sensoren. . . . . . . . . . . . . . . 1858.4.2.1 Sensoren zur Weg- und Winkelmessung . . . . . 1858.4.2.2 Sensoren zur Messung von Dehnung, Kraft, Druck und Drehmoment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1878.4.2.3 Sensoren zur Messung von Temperaturen . . . 1888.4.3 Näherungsschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1898.4.3.1 Optische Näherungsschalter. . . . . . . . . . . . . . . . 1898.4.3.2 Induktive Näherungsschalter . . . . . . . . . . . . . . . 1898.4.3.3 Kapazitive Näherungsschalter . . . . . . . . . . . . . . 1908.4.3.4 Ausführung von Näherungsschaltern. . . . . . . . 190 Wiederholungsseite zu Kapitel 8 . . . . . . . . . . . . 191

9 Elektronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

9.1 Halbleiterwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1929.2 Halbleiterwiderstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1949.2.1 Spannungsabhängige Widerstände (Varistoren) 1949.2.2 Heißleiter (NTC-Widerstände) . . . . . . . . . . . . . . 1959.2.3 Kaltleiter (PTC-Widerstände). . . . . . . . . . . . . . . . 1969.2.4 Feldplatten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1989.3 Hallgeneratoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1989.4 Halbleiterdioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1999.4.1 Wirkungsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1999.4.2 Leistungsdioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1999.4.3 Z-Dioden (Begrenzerdioden). . . . . . . . . . . . . . . . 2009.4.4 Halbleiterkennzeichnung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2019.4.5 Kühlung von Halbleiterbauelementen . . . . . . . 2029.5 Transistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2039.5.1 Bipolare Transistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2039.5.1.1 Transistoren in der Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2059.5.1.2 Einstellung des Arbeitspunktes . . . . . . . . . . . . . 2069.5.1.3 Stabilisierung des Arbeitspunktes . . . . . . . . . . 2079.5.1.4 Transistor als Schalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2089.5.1.5 Kippschaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Bistabile Kippschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Timer-IC NE 555 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Monostabile Kippschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Astabile Kippschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Schwellwertschalter (Schmitt-Trigger) . . . . . . . 2119.5.1.6 Verstärkerschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Grundbegriffe der Verstärkertechnik . . . . . . . . 212 Grundschaltungen des bipolaren Transistors 212 Einstufiger bipolarer Transistorverstärker

in Emitterschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2139.5.2 Feldeffekttransistoren (FET) . . . . . . . . . . . . . . . . 214 Verstärkergrundschaltungen mit Feldeffekt- transistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2169.6 Optoelektronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2179.6.1 Optoelektronische Sender . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

7 Wechselstromtechnik . . . . . . . . . . . . . . . 126

7.1 Kenngrößen der Wechselstromtechnik . . . . . . 1267.1.1 Periode und Scheitelwert . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1267.1.2 Frequenz und Periodendauer . . . . . . . . . . . . . . 1267.1.3 Frequenz und Wellenlänge . . . . . . . . . . . . . . . . 1277.2 Sinusförmige Wechselgrößen . . . . . . . . . . . . . . 1287.2.1 Zeigerdarstellung von Sinusgrößen . . . . . . . . . 1287.2.2 Kreisfrequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1297.2.3 Erzeugung von Sinusspannungen . . . . . . . . . . 1297.2.4 Scheitelwert und Effektivwert bei

sinusförmigen Wechselgrößen . . . . . . . . . . . . . 1307.2.5 Zeitlicher Verlauf von Wechselgrößen . . . . . . . 1317.2.6 Nichtsinusförmige Spannungen und Ströme . .1327.2.7 Phasenverschiebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1337.2.8 Wirkwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1337.2.9 Scheinwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1337.3 Spule im Wechselstromkreis . . . . . . . . . . . . . . . 1347.3.1 Induktiver Blindwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . 1347.3.2 Reihenschaltung aus Wirkwiderstand und

induktivem Blindwiderstand. . . . . . . . . . . . . . . . 1357.3.3 Spannungsdreieck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1367.3.4 Widerstandsdreieck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1377.3.5 Verlustwinkel, Verlustfaktor und Gütefaktor

einer Spule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1377.3.6 Parallelschaltung aus Wirkwiderstand und

induktivem Blindwiderstand. . . . . . . . . . . . . . . . 1387.3.7 Stromdreieck und Leitwertdreieck . . . . . . . . . . 1387.4 Leistungen im Wechselstromkreis . . . . . . . . . . 1397.4.1 Wirkleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1397.4.2 Scheinleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1397.4.3 Blindleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1407.4.4 Leistungsdreieck bei induktiver Last . . . . . . . . . 1407.4.5 Leistungsfaktor, Wirkfaktor und Blindfaktor . . 1417.4.6 Verlustleistung bei realen Spulen . . . . . . . . . . . 1417.5 Kondensator im Wechselstromkreis . . . . . . . . 1427.5.1 Kapazitiver Blindwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . 1427.5.2 Reihenschaltung aus Wirkwiderstand und

kapazitivem Blindwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . 1437.5.3 Parallelschaltung aus Wirkwiderstand und

kapazitivem Blindwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . 1447.5.4 Verlustwinkel und Gütefaktor eines

Kondensators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1457.6 Schaltung aus Spule, Kondensator

und Wirkwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1467.6.1 Reihenschaltung aus Wirkwiderstand,

induktivem und kapazitivem Blindwiderstand 1467.6.2 Parallelschaltung aus Wirkwiderstand,

induktivem und kapazitivem Blindwiderstand 1477.7 Schwingkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1487.7.1 Resonanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1497.7.2 Reihenschwingkreis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1497.7.3 Parallelschwingkreis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1507.8 Siebschaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1527.8.1 RL-Tiefpass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1527.8.2 RL-Hochpass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1527.8.3 RC-Tiefpass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1537.8.4 RC-Hochpass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1537.9 Dreiphasenwechselstrom (Drehstrom) . . . . . . 1547.9.1 Entstehung der Dreiphasenwechsel- spannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1547.9.2 Verkettung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1547.9.3 Sternschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1567.9.4 Dreieckschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1587.9.5 Leiterfehler in Drehstromsystemen. . . . . . . . . . 1597.9.6 Leistung in Drehstromsystemen . . . . . . . . . . . . 1607.9.7 Leistungsmessung in Drehstromsystemen . . . 1617.10 Kompensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1627.10.1 Kompensationsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1637.10.2 Bemessung von Kompensations- kondensatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1647.10.3 Tonfrequenzsperrkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1647.10.4 Kompensation bei nichtsinusförmigen Strömen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Wiederholungsseite zu Kapitel 7 . . . . . . . . . . . . 166

InhaltsverzeichnisIn

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Page 7: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

7

Leuchtdioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

Laserdioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

9.6.2 Optoelektronische Empfänger (Detektoren). . . 219

Fotodioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

Fotowiderstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

Fotoelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

Solarzellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

Fototransistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220

Schaltungsbeispiele optoelektronischer

Empfänger mit Fototransistoren . . . . . . . . . . . . 220

9.6.3 Flüssigkristallanzeigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

9.6.4 Optokoppler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

9.7 Operationsverstärker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2229.7.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

9.7.2 Analoge Schaltungen mit Operationsverstärkern 224

9.7.3 Digitale Schaltungen mit Operationsverstärkern 226

9.8 Digitaltechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2289.8.1 Signalarten der Digital- und Steuerungstechnik 228

9.8.2 Grundverknüpfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

9.8.2.1 UND-Verknüpfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

9.8.2.2 ODER-Verknüpfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

9.8.2.3 NICHT-Verknüpfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

9.8.3 Grundverknüpfungen mit Ausgangs- oder

Eingangsnegation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

9.8.3.1 Verknüpfungen mit Ausgangsnegation . . . . . . 230

9.8.3.2 Verknüpfungen mit Eingangsnegation . . . . . . 230

9.8.3.3 Eingangsbeschaltung log. Verknüpfungen . . . 231

9.8.3.4 Anwendung der Grundverknüpfungen . . . . . . 231

9.8.4 Schaltkreisfamilien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

9.8.4.1 TTL-Schaltkreisfamilie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

9.8.4.2 CMOS-Schaltkreisfamilie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

9.8.5 Schaltalgebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

9.8.6 Antivalenz- und Äquivalenz-Verknüpfung . . . . 234

9.8.7 Kippglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

9.8.7.1 Zustandsgesteuerte und taktgesteuerte

Kippglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

9.8.7.2 Zweiflankengesteuertes JK-Kippglied . . . . . . . 236

9.8.7.3 Schaltungen mit Kippgliedern . . . . . . . . . . . . . . 237

Duales Zahlensystem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

Zählerschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

9.8.8 Analog-Digital-Umsetzer (AD-Umsetzer) . . . . . 238

9.8.9 Digital-Analog-Umsetzer (DA-Umsetzer) . . . . . 240

9.9 Leistungselektronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2419.9.1 Bauelemente der Leistungselektronik . . . . . . . . 241

9.9.1.1 Thyristor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

9.9.1.2 GTO-Thyristor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244

9.9.1.3 Triac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244

9.9.1.4 Diac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

9.9.1.5 IGBT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

9.9.2 Begriffe der Leistungselektronik. . . . . . . . . . . . . 247

9.9.3 Gleichrichterschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

9.9.3.1 Ungesteuerte Gleichrichterschaltungen . . . . . 248

Gleichrichterschaltungen für Wechselstrom . . 248

Einpuls-Einwegschaltung E1U . . . . . . . . . . . . . . 248

Zweipuls-Brückenschaltung B2U. . . . . . . . . . . . 249

Ungesteuerte Gleichrichterschaltungen für

Drehstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

Dreipuls-Mittelpunktschaltung M3U . . . . . . . . . 250

Sechspuls-Brückenschaltung B6U . . . . . . . . . . 250

Welligkeit bei Gleichrichterschaltungen . . . . . . 251

Transformatorbauleistung bei

Gleichrichterschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

Glätten pulsierender Gleichspannungen . . . . . 252

9.9.3.2 Gesteuerte Gleichrichterschaltungen . . . . . . . . 253

Vollgesteuerte Einpuls-Einwegschaltung E1C 253

Einfluss verschiedener Lastarten auf

gesteuerte Gleichrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

Vollgesteuerte Zweipuls-

Brückenschaltung B2C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

Ansteuerung von Thyristoren (Ventilen). . . . . . 254 Steuerkennlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 Vollgesteuerte Drehstromgleichrichter . . . . . . 2559.9.4 Wechselrichterbetrieb von netzgeführten Stromrichtern . . . . . . . . . . . . . . . 2569.9.5 Wechselstrom-Umrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2579.9.5.1 Wechselwegschaltung W1C . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Phasenanschnittsteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Phasenabschnittsteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Nachteile der Phasenanschnittsteuerung . . . . 2589.9.5.2 Vielperiodensteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2589.9.6 Gleichstrom-Umrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2599.9.6.1 Gleichstromsteller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2599.9.6.2 Durchfluss- und Sperrwandler . . . . . . . . . . . . . . 2609.9.6.3 Ansteuerungsarten für Gleichstromsteller . . . 2609.9.7 Selbstgeführte Wechselrichter . . . . . . . . . . . . . 2619.9.8 Unterbrechungsfreie Stromversorgungs-

systeme (USV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2629.9.9 Stromrichter-Antriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2639.9.9.1 Betriebsarten elektrischer Antriebe . . . . . . . . . . 2639.9.9.2 Gleichstrommotor am Thyristor-Stromrichter 2649.9.9.3 Gleichstrommotor an Sechspuls-Brücken-

schaltung B6C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2659.9.9.4 Gleichstrommotor im Vierquadranten-Betrieb

(4-Q-Betrieb) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2659.9.9.5 Drehzahlsteuerung mit Transistor-

Gleichstromsteller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2669.9.9.6 Frequenzumrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2679.9.9.7 Drehstrom-Asynchronmotor am

Frequenzumrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2689.9.9.8 Auswahl eines Drehstromantriebes mit

Frequenzumrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Praxistipp: Frequenzumrichter, Installation

und Inbetriebnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2709.9.10 Netzgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2719.9.10.1 Geregelte Netzgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2719.9.10.2 Spannungsregler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2729.9.10.3 Schaltnetzgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 Wiederholungsseite zu Kapitel 9 . . . . . . . . . . . . 273

10 Elektrische Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . 274

10.1 Energieerzeugung und Energieübertragung . . 27410.1.1 Kraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27410.1.1.1 Wärmekraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27510.1.1.2 Umweltschutz in Wärmekraftwerken . . . . . . . . 27610.1.1.3 Blockheizkraftwerke (BHKW). . . . . . . . . . . . . . . . 27710.1.1.4 Wasserkraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27810.1.1.5 Erneuerbare Energien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 Fotovoltaikanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 Betriebsarten von Fotovoltaikanlagen . . . . . . . 279 Praxistipp: Auslegung und Dimensionierung

einer Fotovoltaikanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Windenergieanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Deponie- und Biogasanlagen . . . . . . . . . . . . . . 28310.1.2 Energiemanagement in intelligenten Netzen

(Smart Grid) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28410.1.2.1 Smart Grid in Gebäuden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28510.1.2.2 Energiespeichersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28510.1.3 Umspannwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28610.1.3.1 Spannungsebenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28610.1.3.2 Umspannanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28610.1.3.3 Hochspannungsschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28710.1.4 Übertragungs- und Verteilnetze . . . . . . . . . . . . 28910.1.4.1 Höchst-, Hoch-, Mittel- und Nieder- spannungsnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28910.1.4.2 Netzformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29010.1.5 Niederspannungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . 29110.1.5.1 Netzaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29110.1.5.2 Hausanschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29210.1.5.3 Erdungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29410.1.5.4 Schutzpotenzialausgleich über die Haupt- erdungsschiene. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29510.1.5.5 Hauptstromversorgungssysteme . . . . . . . . . . . 296 Praxistipp: Zählerschrank mit Stromkreis- und Multimediaverteiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 Praxistipp: Ausstattung elektrischer Anlagen in Wohngebäuden . . . . . . . . . . . . . . . . 301

Inhaltsverzeichnis

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is 10.1.6 Elektromagnetische Verträglichkeit und TN-System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30210.2 Isolierte Leitungen, Kabel und Freileitungen. . 30510.2.1 Isolierte Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Praxistipp: Farbkennzeichnung von Leitern . . 30810.2.2 Kabel für Mittelspannungs- und Niederspannungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . 30910.2.3 Freileitungen für Hoch- und Mittelspannungsanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30910.2.4 Datenleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 Praxistipp: Verlegen von Leitungen . . . . . . . . . 31110.3 Schutz elektrischer Leitungen und Verbraucher 31210.4 Schutzschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31510.4.1 Thermischer Auslöser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31510.4.2 Elektromagnetischer Auslöser . . . . . . . . . . . . . . 31510.4.3 Leitungsschutzschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31610.4.4 Selektiver Hauptleitungsschutzschalter . . . . . . 31610.4.5 Leistungsschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31710.4.6 Motorschutzeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 31710.5 Bemessung von fest verlegten Kabeln und

Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32010.5.1 Spannungsfall an Leitungen. . . . . . . . . . . . . . . . 32110.5.2 Anordnung von Überstrom-Schutzeinrichtungen 322 Praxistipp: Beispiel einer Leitungsberechnung 323 Praxistipp: Leiterquerschnittsermittlung bei

Oberschwingungsströmen . . . . . . . . . . . . . . . . . 32410.6 Räume und Anlagen besonderer Art . . . . . . . . 32610.6.1 Elektroinstallation in Räumen mit Badewanne

oder Dusche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32610.6.2 Sauna-Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32810.6.3 Baustellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32810.6.4 Landwirtschaftliche und gartenbauliche Betriebsstätten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32910.6.5 Feuergefährdete Betriebsstätten . . . . . . . . . . . . 33010.6.6 Explosionsgefährdete Bereiche . . . . . . . . . . . . . 33210.6.7 Medizinisch genutzte Bereiche . . . . . . . . . . . . . 33310.6.8 Stromversorgungen für Elektro-Fahrzeugen . . 33410.6.8.1 Ladestationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33410.6.8.2 Ladebetriebsarten und Ladesteckeinrichtungen 33510.6.8.3 Installationsvorschriften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33510.6.9 Übersicht der Raumarten und Betriebsstätten 33610.7 Brandbekämpfung in elektrischen Anlagen. . . 33710.7.1 Verhalten beim Brand in elektrischen Anlagen 33710.7.2 Löschmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 Wiederholungsseite zu Kapitel 10 . . . . . . . . . . . 338

11 Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

11.1 Gefahren im Umgang mit dem elektrischen Strom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

11.1.1 Wirkungen des elektrischen Stroms im menschlichen Körper. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

11.1.2 Direktes und indirektes Berühren. . . . . . . . . . . . 34111.1.3 Fachbegriffe Schutzmaßnahmen. . . . . . . . . . . . 34111.2 Sicherheitsbestimmungen für

Niederspannungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . 34211.2.1 Schutzklassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34211.2.2 IP-Schutzarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34311.2.3 Maßnahmen bei Arbeiten an

elektrischen Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34411.2.4 Qualifikationen für Arbeiten in der

Elektrotechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34511.2.5 Fehlerarten in elektrischen Anlagen . . . . . . . . . 34611.2.6 Spannungen im Fehlerfall . . . . . . . . . . . . . . . . . 34611.3 Netzsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34711.4 Schutz gegen elektrischen Schlag . . . . . . . . . . 34811.5 Automatische Abschaltung

der Stromversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34911.5.1 Anforderungen an den Basisschutz (Schutz gegen direktes Berühren) . . . . . . . . . . . 34911.5.2 Anforderungen an den Fehlerschutz (Schutz bei indirektem Berühren) . . . . . . . . . . . 35011.5.3 Schutz im TN-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35111.5.4 Schutz im TT-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35211.5.5 Schutz im IT-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35311.6 Doppelte oder verstärkte Isolierung . . . . . . . . . 35411.7 Schutztrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35411.8 Schutz durch Kleinspannung

mittels SELV oder PELV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355

11.9 Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen . . . . . . . . . . 35611.9.1 Aufbau und Funktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35611.9.2 Anwendungen von RCDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35711.9.3 Kennwerte von RCDs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35811.9.4 Auswahl und Einsatz von RCDs . . . . . . . . . . . . . 35811.9.5 RCD als Brandschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36011.10 Differenzstrom-Überwachungseinrichtung . . 36011.11 Schutzvorkehrungen für Anlagen, die nur

durch Elektrofachkräfte betrieben und überwacht werden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

11.12 Prüfen der Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . 36211.12.1 Erstprüfungen von ortsfesten elektrischen

Anlagen und Betriebsmitteln nach DIN VDE 0100, Teil 600 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

11.12.2 Prüfen der Schutzleiter und Schutzpotenzialausgleichsleiter . . . . . . . . . . . . 36511.12.3 Messen der Isolationswiderstände in elektrischen Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36511.12.4 Prüfen der Schutzmaßnahmen SELV, PELV und Schutztrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . 36611.12.5 Messen des Isolationswiderstandes von Fußböden und Wänden . . . . . . . . . . . . . . . 36611.12.6 Prüfen der Schutzmaßnahme: Automatische

Abschaltung der Stromversorgung im TN-, TT- und IT-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

11.12.6.1 Prüfen im TN-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 Messen der Schleifenimpedanz . . . . . . . . . . . . 36711.12.6.2 Prüfen im TT-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 Messen des Erdungswiderstandes . . . . . . . . . . 36811.12.6.3 Prüfen im IT-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36911.12.6.4 Prüfen der Fehlerstrom-Schutz-

einrichtung (RCD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36911.12.6.5 Prüfen der Drehfeldrichtung . . . . . . . . . . . . . . . 36911.12.7 Wiederkehrende Prüfungen von elektrischen

Anlagen und ortsfesten Betriebsmitteln nachDIN VDE 0105 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

11.12.8 E-Check als Gütesiegel für die Elektroanlage . 371 Praxistipp: Prüfung elektrischer Anlagen . . . . . 372 Praxistipp: Beispiel Fehlerstrom-Schutz- einrichtung (RCD) hat ausgelöst. . . . . . . . . . . . . 37411.13 Schutz gegen elektrostatische Aufladung . . . . 375 Wiederholungsseite zu Kapitel 11 . . . . . . . . . . . 376

12 Gebäudetechnische Anlagen . . . . . . . . . 377

12.1 Beleuchtungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37712.1.1 Farbspektrum und Farbwiedergabe . . . . . . . . . 37812.1.2 Lichttechnische Größen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37912.1.3 Kriterien für eine gute Beleuchtung. . . . . . . . . . 38112.1.4 Energieeffizienzanforderungen . . . . . . . . . . . . . 38212.1.5 Lampenübersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38312.1.6 Halogenlampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38412.1.7 Leuchtstofflampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38612.1.8 Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen. . . . . . . 38712.1.9 Induktionslampen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38812.1.10 Natriumdampf-Niederdrucklampen . . . . . . . . . 38812.1.11 LED-Lampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 Praxistipp: Halogen-Beleuchtung wird durch

LED-Beleuchtung ersetzt . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 Praxistipp: Beispiel zur Ermittlung

der Lampenzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39012.1.12 Lichtberechnungssoftware . . . . . . . . . . . . . . . . . 39112.1.13 Lichtstärkeverteilung von Leuchten. . . . . . . . . . 39112.1.14 Lichtmanagementsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . 39212.2 Elektrogeräte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39312.2.1 Allgemeines über Elektrogeräte . . . . . . . . . . . . 39312.2.2 Elektrische Warmwasserbereiter . . . . . . . . . . . 39412.2.3 Elektrische Raumheizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39612.2.4 Elektrische Geräte zur Nahrungsvorratshaltung

und -zubereitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40012.2.5 Elektrische Geräte zur Wäschepflege und

Geschirrreinigung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40412.2.5.1 Waschmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40412.2.5.2 Wäschetrockner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40512.2.5.3 Geschirrspülmaschine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40612.2.6 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

elektrischer Geräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40712.2.7 Prüfen von Elektrogeräten nach

Instandsetzung und Änderung. . . . . . . . . . . . . . 409

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9Inhaltsverzeichnis

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nis12.2.8 Wiederholungsprüfungen an

elektrischen Geräten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41112.3 Antennen- und Verteilanlagen. . . . . . . . . . . . . . 41212.3.1 Wirkungsweise der Antennen . . . . . . . . . . . . . . 41212.3.2 Empfangsantennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41312.3.3 Verstärkungsmaß, Dämpfungsmaß und Pegel 41512.3.4 Aufbau von Antennenanlagen . . . . . . . . . . . . . . 41612.3.5 Satelliten-Fernsehempfangsanlagen . . . . . . . . 417 Praxistipp: Baugruppen zum

digitalen Sat-Empfang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42012.3.6 DVB-T-Fernsehempfangsanlagen . . . . . . . . . . . 42112.3.7 Breitband-Kommunikationsanlagen . . . . . . . . . 42112.3.8 Berechnung einer Empfangsantennenanlage 42212.3.9 Errichten von Empfangsantennenanlagen . . . 423 Praxistipp: Multimediaverkabelung

im Wohnbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42312.4 Telekommunikation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42512.4.1 Datenübertragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42612.4.2 Analoges Telekommunikationssystem. . . . . . . 42612.4.3 Digitales Kommunikationssystem . . . . . . . . . . . 42712.5 Gebäudeautomation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43112.5.1 Gebäudeleittechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43112.5.2 Gebäudesystemtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432 Praxistipp: KNX-Projekt programmieren . . . . . 436 Praxistipp: Umrüsten einer Jalousiesteuerung

auf KNX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43812.5.3 Gebäudeautomation mit Visualisierung . . . . . 439 Praxistipp: Das vernetzte Haus . . . . . . . . . . . . . . 44012.6 Gefahrenmeldeanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44212.6.1 Einbruchmeldeanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44212.6.2 Brandmeldeanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446 Praxistipp: Beispiel einer Einbruchmeldeanlage 448 Praxistipp: Installation von Rauchmeldern . . . . 44912.7 Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45012.7.1 Entstehung der Gewitterzelle . . . . . . . . . . . . . . . 45012.7.2 Wirkungen des Blitzstromes . . . . . . . . . . . . . . . 45012.7.3 Blitzschutzsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45012.7.3.1 Äußerer Blitzschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45112.7.3.2 Innerer Blitzschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45212.7.3.3 Trennungsabstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 Wiederholungsseite zu Kapitel 12 . . . . . . . . . . . 455

13 Elektrische Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . 456

13.1 Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45713.1.1 Einphasentransformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . 45713.1.1.1 Aufbau und Wirkungsweise . . . . . . . . . . . . . . . . 45713.1.1.2 Leerlaufspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45713.1.1.3 Übersetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45813.1.1.4 Betriebsverhalten im Leerlauf . . . . . . . . . . . . . . 45913.1.1.5 Betriebsverhalten bei Belastung . . . . . . . . . . . . 45913.1.1.6 Betriebsverhalten bei Kurzschluss. . . . . . . . . . . 46013.1.1.7 Kurzschlussstrom und Einschaltstrom . . . . . . . 46113.1.1.8 Wirkungsgrad von Transformatoren . . . . . . . . 46213.1.2 Kleintransformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46313.1.2.1 Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46313.1.2.2 Arten von Kleintransformatoren . . . . . . . . . . . . 46413.1.2.3 Prüfspannungen bei Kleintransformatoren . . . 46513.1.3 Sondertransformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46613.1.3.1 Spartransformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46613.1.3.2 Streufeldtransformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46713.1.4 Messwandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46713.1.4.1 Spannungswandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46713.1.4.2 Stromwandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46813.1.5 Drehstromtransformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . 46913.1.5.1 Aufbau und Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46913.1.5.2 Schaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47013.1.5.3 Unsymmetrische Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . 47213.1.5.4 Gebräuchliche Schaltgruppen . . . . . . . . . . . . . . 47313.1.6 Parallelschalten von Transformatoren . . . . . . . 47413.2 Rotierende elektrische Maschinen . . . . . . . . . . 47513.2.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47513.2.1.1 Leistung und Drehmoment . . . . . . . . . . . . . . . . 47513.2.1.2 Aufbau umlaufender Maschinen . . . . . . . . . . . 47613.2.1.3 Leistungsschild . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47613.2.1.4 Drehsinn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47613.2.1.5 Betriebsarten elektrischer Maschinen . . . . . . . . 47713.2.1.6 Kühlung elektrischer Maschinen . . . . . . . . . . . . 478

13.2.1.7 Bauformen und Baugrößen von drehenden elektrischen Maschinen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47913.2.1.8 Elektrische Isolierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47913.2.2 Drehstromasynchronmotoren . . . . . . . . . . . . . . 48013.2.2.1 Entstehung des Drehfeldes. . . . . . . . . . . . . . . . . 48013.2.2.2 Kurzschlussläufermotor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48113.2.2.3 Anlassen von Kurzschlussläufermotoren . . . . . 48413.2.2.4 Schleifringläufermotor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48613.2.2.5 Polumschaltbare Motoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . 487 Praxistipp: Anschließen eines

Drehstrommotors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 Formelübersicht zum Drehstrommotor . . . . . . 489 Praxistipp: Auswahl eines Elektromotors . . . . 49013.2.2.6 Bremsbetrieb von Drehstromasynchron-

motoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49213.2.2.7 Drehstrommotor an Wechselspannung

(Steinmetzschaltung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49313.2.2.8 Wechselstrom-Asynchronmotor . . . . . . . . . . . . 49413.2.3 Drehstromlinearmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49513.2.4 Synchronmotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49613.2.5 Sondermotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49713.2.5.1 Spaltpolmotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49713.2.5.2 Reluktanzmotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49813.2.5.3 Schrittmotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49813.2.6 Synchrongenerator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50113.2.7 Stromwendermaschinen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50313.2.7.1 Wirkungsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50313.2.7.2 Aufbau einer Gleichstrommaschine . . . . . . . . . 50413.2.7.3 Ankerquerfeld und Ankerrückwirkung . . . . . . . 50513.2.7.4 Anschlussbezeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50613.2.7.5 Arten von Gleichstrommotoren . . . . . . . . . . . . 50713.2.7.6 Anlassen von Gleichstrommotoren . . . . . . . . . 50913.2.7.7 Drehzahlsteuerung von Gleichstrommotoren 51013.2.7.8 Universalmotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51113.2.8 Servomotoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51213.2.8.1 Gleichstromservomotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51313.2.8.2 Drehstromservomotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51313.2.9 Wartung und Prüfung elektrischer Maschinen 516 Wiederholungsseite zu Kapitel 13 . . . . . . . . . . . 517

14 Informationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 518

14.1 Bereiche der Informationstechnik . . . . . . . . . . 51814.2 Computer, Programme und Peripherie . . . . . . 51914.2.1 Bestandteile und Funktionsweise eines

Computers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51914.2.2 Hardware, Software und Firmware . . . . . . . . . 52014.2.3 Computersystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52014.3 Mikrocomputer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52114.4 Personal Computer (PC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52214.4.1 Komponenten eines PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52214.4.2 Mikroprozessor (CPU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52314.4.3 Halbleiterspeicher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52414.4.4 Buskommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52514.4.5 Eingabe- und Ausgabe-Einheit . . . . . . . . . . . . . 525 Praxistipp: Auswahl eines PC-Mainboard . . . . 52614.5 Geräte für Eingabe, Ausgabe und

Speicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52714.5.1 Geräte zur Eingabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52714.5.2 Geräte zur Ausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52714.5.2.1 Drucker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52714.5.2.2 Farbmonitore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52814.5.3 Periphere Geräte zur Datenspeicherung . . . . . 529 Praxistipp: Servicearbeiten am PC . . . . . . . . . . 53014.6 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53114.6.1 Systemprogramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53114.6.2 Anwendungsprogramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53214.6.3 Softwareentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53314.7 Vernetzung von Computern . . . . . . . . . . . . . . . 53414.7.1 Dienste in Computernetzwerken . . . . . . . . . . . . 53414.7.2 Netzwerktopologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53414.7.3 Bestandteile eines lokalen Netzwerkes (LAN) in Sterntopologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53514.7.4 Netzwerkprotokoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53614.7.5 Globales Netzwerk Internet . . . . . . . . . . . . . . . . 537 Praxistipp: Verbinden von zwei PCs

über ein Netzwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538 Praxistipp: Herstellen einer WLAN-Verbindung

zu einem Netzwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539

Page 10: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

10 InhaltsverzeichnisIn

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is 14.8 Datensicherheit, Datenschutz und Urheberrechte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540

14.9 Schädliche Programme (Malware) . . . . . . . . . . 540 Wiederholungsseite zu Kapitel 14 . . . . . . . . . . . 541

15 Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . . . 542

15.1 Steuerungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54215.1.1 Steuern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54215.1.1.1 Fachbegriffe der Steuerungstechnik . . . . . . . . . 54215.1.1.2 Steuerungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54315.2 Kleinsteuergeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54515.3 Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) . . 54715.3.1 Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54715.3.2 Programmiersprachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54815.3.3 Arbeitsweise einer SPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54815.3.4 Bausteinstruktur in STEP 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . 55015.3.5 Programmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55115.3.5.1 Grundverknüpfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55115.3.5.2 Öffner und Schließer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55215.3.5.3 Speicherfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55415.3.5.4 Zeitfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55615.3.5.5 Zähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55715.3.5.6 Vergleicher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55915.3.6 Ablaufsteuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56015.3.6.1 Arten von Ablaufsteuerungen . . . . . . . . . . . . . . 56015.3.6.2 Betriebsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56015.3.6.3 Ablaufkette (Struktur). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56115.3.6.4 Verzweigte Ablaufketten (Ablaufauswahl) . . . . 56215.3.6.5 Programmierung einer Ablaufkette mit SPS . . 56315.3.7 Bibliotheksfähige Bausteine . . . . . . . . . . . . . . . . 564 Praxistipp: S7-Projekt erstellen. . . . . . . . . . . . . . 56715.3.8 Maschinensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56915.3.8.1 Sicherheitskategorien (Performance Level) . . . 56915.3.8.2 Sicherheitsbezogene Teile . . . . . . . . . . . . . . . . . 56915.3.8.3 Handlungen im Notfall

(NOT-HALT, NOT-AUS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57015.3.9 Bussysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57115.3.9.1 Feldbusse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57115.4 Prozessvisualisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57515.5 Regelungstechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57715.5.1 Aufgaben und Begriffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57715.5.2 Regelstrecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57815.5.2.1 Statisches Verhalten von Regelstrecken. . . . . . 57815.5.2.2 Dynamisches Verhalten von Regelstrecken . . . 57915.5.3 Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58215.5.3.1 Unstetige Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58215.5.3.2 Stetige Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58415.5.4 Regelkreis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58815.5.4.1 Schwingungsverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58815.5.4.2 Reglerauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58815.5.4.3 Reglereinstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58915.5.5 Universalregler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590 Praxistipp: Entwurf einer Regelung . . . . . . . . . . 591 Wiederholungsseite zu Kapitel 15 . . . . . . . . . . . 592

16 Werkstoffe, Fertigungsverfahren, Umweltschutz und Energieeinsparung 593

16.1 Werkstoffe der Elektrotechnik . . . . . . . . . . . . . . 59316.1.1 Leiter- und Kontaktwerkstoffe. . . . . . . . . . . . . . . 59416.1.1.1 Leiterwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59416.1.1.2 Kontaktwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59516.1.2 Isolierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59616.1.2.1 Elektrische Eigenschaften von Isolierstoffen . . 59616.1.2.2 Anorganische und organische Isolierstoffe . . . 59716.1.2.3 Flüssige und gasförmige Isolierstoffe . . . . . . . . 59816.2 Fertigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59916.2.1 Verbindungen (Fügen). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59916.2.1.1 Lösbare Verbindungen in der Elektrotechnik . . 59916.2.1.2 Unlösbare Verbindungen in der

Elektrotechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59916.2.2 Gedruckte Schaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60216.2.3 SMD-Technik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60416.3 Umweltschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60516.3.1 Umweltschutzverordnungen im Bereich

der Elektrotechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60516.3.2 Umweltschutz im Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606

16.3.3 Wiederverwertung und Entsorgung

von Abfallstoffen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607

16.4 Energieeinsparung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60916.4.1 Rationeller Umgang mit Energie . . . . . . . . . . . . 609

16.4.2 Stand-by-Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611

16.4.3 Tipps zum Energiesparen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612

Wiederholungsseite zu Kapitel 16 . . . . . . . . . . . 613

17 Beruf und Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614

17.1 Berufliche Handlungskompetenz . . . . . . . . . . . 614 Praxistipp: Benehmen und Stil im Beruf –

Business-Etikette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615

17.1.1 Teamarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617

17.1.2 Arbeitsmethoden und Zeitplanung . . . . . . . . . . 618

17.1.3 Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619

17.1.4 Kreativitätstechniken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620

17.1.5 Informationsbeschaffung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621

17.2 Präsentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62217.2.1 Aufgaben einer Präsentation

und Vorbereitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622

17.2.2 Visualisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623

17.2.3 Vortragen einer Präsentation . . . . . . . . . . . . . . . 624

17.3 Projektmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62517.3.1 Aufgaben von Projekten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625

17.3.2 Projektphasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626

17.4 Kundenauftrag und Kundenservice . . . . . . . . . 62717.4.1 Kundenerwartungen und Umgang

mit dem Kunden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 627

17.4.2 Phasen eines Kundenauftrags . . . . . . . . . . . . . . 628

17.4.3 Kundenservice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630

17.5 Kalkulation und Angebot . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63117.5.1 Kalkulation im Industriebetrieb . . . . . . . . . . . . . 632

17.5.2 Kalkulation von Dienstleistungen . . . . . . . . . . . 633

17.5.3 Kalkulation im Handwerksbetrieb . . . . . . . . . . . 634

17.5.4 Rechnungsstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635

17.6 Qualitätsmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63617.6.1 Ziele des Qualitätsmanagements . . . . . . . . . . . 636

17.6.2 Normreihe DIN ISO 9000 ff. . . . . . . . . . . . . . . . . 636

17.6.3 TQM-Methode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637

17.6.4 Qualitätswerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638

Praxistipp: Existenzgründung. . . . . . . . . . . . . . . 639

Wiederholungsseite zu Kapitel 17 . . . . . . . . . . . 640

Wiederholungsseiten (Rechenergebnisse). . . . 641

Infoteil

Schaltzeichen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642

Wichtige elektrotechnische Symbole. . . . . . . . . . . . . . . . . . 648

Wichtige Prüfzeichen, Symbole und Logos . . . . . . . . . . . . 649

Kennzeichnung von Widerständen und Kondensatoren . 650

Auslösekennlinien von Überstrom-

Schutzeinrichtungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 651

Verlegearten von Kabeln und isolierten Leitungen,

Mindestquerschnitte elektrischer Leiter. . . . . . . . . . . . . . . . 652

Strombelastbarkeit, Umrechnungsfaktoren von Kabeln

und isolierten Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653

Betriebsdaten von Drehstrom-Kurzschlussläufermotoren 654

Kennlinien von Dioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655

Kennlinien eines NPN-Transistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656

Kennlinien Thyristor, Triac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 657

Wichtige Abkürzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 658

Fachbegriffe Englisch – Deutsch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 660

Firmenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663

Sachwortverzeichnis Deutsch – Englisch . . . . . . . . . . . . . . 664

Vordere Innenumschlagseite: Wichtige Formelzeichen, Größen und Einheiten

Hintere Innenumschlagseite: Arbeitssicherheit und Unfallverhütung

Page 11: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

11Lernfelder

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feld

hin

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Vorbemerkungen zu den LernfeldernDas duale System unterscheidet die Lernorte Betrieb

und Berufsschule. Die Ausbildung im Betrieb wird

durch die Ausbildungsordnung des Bundes geregelt.

Für die Berufsschulen gelten die Lehrpläne des jeweili-

gen Bundeslandes. Diese Lehrpläne bauen auf dem

Rahmenlehrplan1 des Bundes auf. Rahmenlehrpläne

für den berufsbezogenen Unterricht werden für die ge-

samte Ausbildungszeit erstellt. Sie geben eine inhalt-

liche und zeitliche Struktur vor, machen jedoch keine

Angaben zu möglichen Unterrichtsfächern, Unter-

richtsformen und Stundentafeln. Diese organisatori-

schen Maßnahmen werden durch das jeweilige Bun-

desland getroffen.

Der technische, arbeitsorganisatorische und soziale

Wandel stellt neue Anforderungen an Schule und

Ausbildung. Deshalb wurden Lernfelder geschaffen.

Lernfelder für das erste Ausbildungsjahr im Berufsfeld ElektrotechnikDie folgende Seitenauswahl zu den Lernfeldern aus dem Rahmenlehrplan dient als Anregung. Lernfelder

können eventuell je nach Bundesland variieren.

Lernfeld 1: Elektrotechnische Systeme analysieren und Funktionen prüfen Seite

• Betriebliche Strukturen, Arbeitsorganisation, Teamarbeit..................................................................................... 614, 617

• Informationsbeschaffung ................................................................................................................................................... 621

• Schaltpläne, Schaltzeichen .................................................................................................................................. 25, 101, 640

• Elektrotechnische Grundgrößen ...................................................................................................................... 21, 28, 31, 42

• Gefahren des elektrischen Stromes .................................................................................................................................. 339

• Arbeitsschutz, Unfallschutz, Sicherheitsregeln ........................................................................................................ 15, 344

• Messverfahren, Oszilloskop ...................................................................................................................................... 167, 179

• Elektronische Bauelemente ............................................................................................................................... 192, 650, 655

Lernfeld 2: Elektrische Installationen planen und ausführen• Auftragsplanung ................................................................................................................................................................. 627

• Installationsschaltungen ................................................................................................................................................... 104

• Hausrufanlagen, Haussprechanlagen .............................................................................................................................. 109

• Auswahl von Kabeln, Leitungen und Überstrom-Schutzeinrichtungen ...................................... 305, 310, 320, 323, 651

• Leitungsdimensionierung .................................................................................................................................. 320, 323, 324

• Sicherheitsbestimmungen und -regeln, Sicherheitszeichen ......................................... 15, hintere Innenumschlagseite

• Umweltschutz, Energieeinsparung ........................................................................................................................... 605, 609

• Angebotserstellung, Kostenberechnung, Rechnungserstellung .......................................................................... 631, 635

Lernfeld 3: Steuerungen analysieren und anpassen• Fachbegriffe, EVA-Prinzip, Steuerungsarten .................................................................................................................... 542

• Sensoren ............................................................................................................................................................................. 184

• Digitaltechnik, logische Grundverknüpfungen ................................................................................................................ 228

• Speicherfunktion, Kippschaltungen ................................................................................................................................. 236

• Relais und Schütze .............................................................................................................................................................. 111

• Englische Fachbegriffe ................................................................................................................. 660, Sachwortverzeichnis

Lernfeld 4: Informationstechnische Systeme bereitstellen• Pflichtenheft, Lastenheft .................................................................................................................................................... 625

• Hardware .............................................................................................................................................................................. 520

• Betriebssysteme .................................................................................................................................................................. 531

• Softwarekomponenten, Anwendungen, Internet ................................................................................................... 531, 537

• Netzwerke ............................................................................................................................................................................ 534

• Präsentationstechniken ..................................................................................................................................................... 622

• Datensicherung, Datenschutz ............................................................................................................................................ 540

1 Rahmenlehrpläne können über die Homepage www.kmk.org der Kultusministerkonferenz eingesehen werden.

iRahmenlehrpläne beinhalten:

• Vorbemerkungen,

• Bildungsauftrag der

Berufsschule,

• didaktische Grundsätze,

• berufsbezogene Anmerkungen und

• Lernfeldinhalte.

Lernfelder beinhalten:

• Zielformulierung,

• Lerninhalte und

• Zeitrichtwerte.

Lernfelder erfordern:

• Projektarbeit (Seite 13) und

• selbstgesteuertes Lernen.

Page 12: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

12 Lernfelder FachstufeLe

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• Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln gewährleisten

• Elektroenergieversorgung für Geräte und Systeme realisierenund deren Sicherheit gewährleisten

* Elektroniker für AT: Automatisierungstechnik, EG: Energie- und Gebäudetechnik, BT: Betriebstechnik, GI: Gebäude- und Infrastruktursysteme, MA: Maschinen- und Antriebstechnik, GS: Geräte und Systeme sowie Systemelektroniker (Handwerk)

• Anlagen analysieren und deren Sicherheit prüfen• Geräte und Baugruppen in Anlagen analysieren und prüfen• Gebäudetechnische Anlagen inspizieren und prüfen• Elektrische Maschinen herstellen und prüfen• Elektronische Baugruppen von Geräten konzipieren, herstellen

und prüfen

• Steuerungen für Anlagen programmieren und realisieren• Gebäudetechnische Anlagen kundengerecht realisieren• Betriebsverhalten elektrischer Maschinen analysieren• Baugruppen hard- und softwaremäßig konfigurieren

• Antriebssysteme auswählen und integrieren• Gebäudetechnische Systeme nach betriebswirtschaftlichen

Aspekten erweitern• Elektrische Maschinen und mechanische Komponenten

integrieren• Geräte herstellen und prüfen

• Steuerungs- und Kommunikationssysteme integrieren• Kommunikationssysteme in Wohn- und Zweckbauten planen

und realisieren• Gebäudetechnische Anlagen ausführen und in Betrieb nehmen• Systeme integrieren und Fremdleistungen vergeben• Elektrische Maschinen in Stand setzen• Geräte und Systeme warten, inspizieren und in Stand halten

• Automatisierungssysteme in Betrieb nehmen und übergeben• Elektrische Anlagen der Haustechnik in Betrieb nehmen und

in Stand halten• Energietechnische Anlagen errichten und in Stand halten• Gebäude- und Infrastruktursysteme nach Kundenwunsch

betreiben• Steuerungen und Regelungen für elektrische Maschinen

auswählen und anpassen• Fertigungsanlagen einrichten

• Automatisierungssysteme in Stand halten und optimieren• Energietechnische Anlagen errichten, in Betrieb nehmen und in Stand setzen• Automatisierte Anlagen in Betrieb nehmen und in Stand halten• Gebäude- und Infrastruktursysteme in Stand halten und Reparaturaufträge vergeben• Elektrische Maschinen in technische Systeme integrieren• Prüfsysteme einrichten und anwenden

• Automatisierungssysteme planen• Energie- und gebäudetechnische Anlagen planen und realisieren• Elektrotechnische Anlagen planen und realisieren• Nutzungsänderungen an Gebäude- und Infrastruktursystemen

planen• Antriebssysteme in Stand halten• Geräte und Systeme planen und realisieren

• Automatisierungssysteme realisieren• Energie- und gebäudetechnische Anlagen in Stand halten und

ändern• Elektrotechnische Anlagen in Stand halten und ändern• Gebäude- und Infrastruktursysteme optimieren• Antriebssysteme anpassen und optimieren• Fertigungs- und Prüfsysteme in Stand halten

• Sicherheit am Arbeitsplatz . . . . . . . . . . . . . . 15• Gefahren des elektrischen Stromes . . . . . . . 339• Schutzmaßnahmen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339• Netzsysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347• Gebäudetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377• Prüfen der Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . 362• Wiederholungsprüfung, E-Check . . . . 370, 371• Elektrische Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456• Messtechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167, 178• Elektronik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192• Gedruckte Schaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 602

• Sensoren, Aktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184• Steuerungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542• Kleinsteuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545• Speicherprogrammierbare Steuerungen . . 547• Gebäudeautomation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431• KNX-Projekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434• Betriebsarten elektrischer Maschinen . . . . 477

• Auswahl eines Elektromotors. . . . . . . . . . . . . 490• Anlassverfahren elektrischer Maschinen. . 484• Aufbau elektrischer Maschinen . . . . . . . . . . 476• Elektrische Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456• Prüfen von Geräten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409• Wiederholungsprüfungen . . . . . . . . . . . 380, 411

• Leitungen und Kabel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305• Leitungsbemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323• Gebäudetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377• Telekommunikationsanlagen . . . . . . . . . . . . . 515• Hausruf-Anlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108• Gebäudeleittechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431• Antennenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412• Gefahrenmeldeanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 442• Wartung und Prüfung elektr. Maschinen . . 516

• Elektrische Anlagentechnik . . . . . . . . . . . . . . 274• Netzsysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289, 347• Leistungselektronik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241• Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457• Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 542• Elektrogeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393• Licht- und Beleuchtungstechnik . . . . . . . . . . 377• Fotovoltaikanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279• Regelungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542• Blitzschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450

• Elektrische Anlagentechnik . . . . . . . . . . . . . . 274• Netzsysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347• Netzformen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290• Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457• Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 542• Kundenauftrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625• Gebäudetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377• Elektrische Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456

• Elektrische Anlagentechnik . . . . . . . . . . . . . . 274• Leitungsberechnung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323• KNX. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436• Energieeinsparung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 699• Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 542• Feldbusse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571• Maschinensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569• Wartung und Prüfung elektr. Maschinen . . 516

• Schutzmaßnahmen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339• Prüfen der Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . 362• Auswahl eines Elektromotors. . . . . . . . . . . . . 490• Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 542• Ablaufsteuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560• Fertigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599• Räume und Anlagen besonderer Art . . . . . . 336

Lern- Berufe *

feld GS MA GI BT EG AT Lernfeldinhalt Buchseiten (Beispiele)

Page 13: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

13

Ein neues Projekt entsteht!Um Projekte oder Aufträge professionell durchzuführen, z.B. Erstellen einer Installationsschaltung (nächste Seite), ist ein systematisches Vorgehen notwendig. Die Schritte zur Bearbeitung eines Projektes bzw. eines

Auftrages zeigt die Übersicht. Sie können auf beliebige Anwendungsfälle übertragen werden. Je nach

Auftrag sind nicht alle Projektschritte notwendig.

Arbeitsauftrag

Baupläne,Schaltpläne

1. Projekt-analyse

Räumlichkeiten

Teambildungdurch

Projektleiter

Rollen- undAufgaben-verteilung

Gruppen-arbeit

Kommunikations-regeln

Fachbuch,Kataloge,

Firmenunterlagen,PC-Programme,

Mitarbeiter,Internet

Schaltungsunterlagen,Funktionsbeschreibung,

Bedienungsanleitung

Informations-beschaffung

Planung,Dimensionierung

Angebots- undKostenrechnungen

2. Projekt-planung

Projekt

Vorschriften,Verordnungen,

Gesetze

ZeitlicherRahmen

Material-disposition

Wirtschaftlichkeit

Ausführen derProjektplanung

Dokumentation3. Projekt-

durchführung

4. Projekt-kontrolle bzw.-auswertung

SichtprüfungPrüfen der

Schutz-maßnahmen

Übergabe-protokoll

Rechnungserstellung Nachkalkulation

DokumentationPräsentation,

Übergabe5. Projekt-

dokumentation

Dokumentation,Ausführungen,Lösungswege

Eigenbewertung6. Projekt-bewertung

Pro

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Funktions-prüfung

Page 14: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

14P

roje

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Phasen eines

Kundenauftrages:

Erstellen einer

Elektroinstallations-

schaltung

Auftrags-auswertung

Kundengesprächzur Planung

Kundendatei ergänzen

Baustelle reinigen

Auftrags-analyse

1 Kundenwünsche

TechnischeMöglichkeiten

Vorschriften

Raumbeleuchtung

Energieeinsparung

Auftragsablauf

Auftrags-durch-führung

2

3

4Ausschaltung

Serien-schaltung

Wechsel-schaltung

Stromstoß-schaltung

Treppenhaus-zeitschaltung

Schaltungs-art

Leitungs-art

Stegleitung

Aderleitung

Kunststoff-kabel

Mantelleitung

Angebotserstellung

PlanerstellungSchaltzeichen

Installations-schaltplan

Stromlaufplan

Stücklisten

Organisation

Zeitliche Festlegung

Werkzeug, Material

Leitungs-, Kabel-reste entsorgen

Entsorgung

Leuchtstofflampenzum Sondermüll

Unfallverhütungs-vorschriften

DIN-VDE-Vorschriften

SicherheitsregelnVorschriftenbeachten

Arbeitssicherheit

Installation

Installationausführen

Baustellen-besprechung

Material, Werkzeugbereit stellen

Eventuell Nachkalkulation

Rechnung erstellen

Arbeitszeiten ermitteln

Fahrzeiten, Fahrtkostenermitteln

Aufmaß erstellen

Kunden-einweisung

Wartungs-arbeitenklären

Bedienungs-vorschriftenübergeben

Funktionerklären

Dokumentation

Rechtsdrehfeld

Auslösezeit FI-Schutzschalter

Erdungs-widerstand

Schleifen-impedanz

Isolations-widerstand

Schutzleiter-widerstand

Prüfen durchMessen und Erproben

Inbetrieb-nahmeFunktion i.O.

Farbkenn-zeichnungen

Schutzleiter-verbindungen

Abdeckungen

Leitungsauswahl

Schmelz-sicherung

Leitungs-schutz-schalter

Ab-sicherung

Installations-planung

Auftrags-planung

Auf Putz

Unter Putz

Im Putz

Im Rohr

Verlege-arten

Prüfen durchBesichtigen

Zuordnungvon Schutz-einrichtungen

DIN-VDE-Vorschriften

Netzbetreiber

Page 15: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

15

Elektrounfälle lassen sich meist auf technische Män-gel, z.B. fehlende Schutzabdeckungen oder fehler-

hafte Isolation, zurückführen. Auch organisatori-sche Mängel, z.B. fehlende oder ungenügende Ar-

beitsanweisungen, und persönliche Fehler, z.B.

Fehlhandlungen, führen zu Unfällen. Die persön-liche Schutzausrüstung am Arbeitsplatz ist von

großer Bedeutung als Schutz vor Verletzung und

Erkrankung. Persönliche Schutzausrüstung ist alles,

was den Körper gegen schädigende Einflüsse

schützt, z.B. Schutzkleidung oder Schutzhelm.

Die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) (Übersicht) beinhaltet Vorschriften für die Bereit-

stellung und die Benutzung von Arbeitsmitteln.

Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG). Dieses Gesetz

dient dazu, Sicherheit und Gesundheitsschutz der

Beschäftigten bei der Arbeit durch Maßnahmen

des Arbeitsschutzes zu sichern und zu verbessern.

Der Arbeitgeber ist verantwortlich für Sicherheit

und Gesundheitsschutz im Betrieb. Mit der Durch-

führung einer gesetzlich vorgeschriebenen Gefähr-dungsbeurteilung (Seite 19) muss er die konkreten

Gefährdungen der Arbeitsmittel und Anlagen so-

wie der Arbeitsbedingungen für die Beschäftigten

und die Umwelt erfassen und beurteilen.

Unfallverhütungsvorschriften (UVVen) gelten für

Unternehmer und Versicherte. Sie verpflichten die

Unternehmer, Maßnahmen zur Verhütung von Ar-

beitsunfällen, Berufskrankheiten und arbeitsbeding-

ten Gesundheitsgefahren sowie für eine wirksame

Erste Hilfe zu treffen. Die Versicherten haben diese

Maßnahmen zu unterstützen. Das Vorschriften- und

Regelwerk der deutschen gesetzlichen Unfallversi-cherung (DGUV) unterstützt die Unternehmer und

Versicherte bei der Wahrnehmung ihrer Pflichten im

Bereich Sicherheit und Gesundheitsschutz.

1.2 ProduktsicherheitsgesetzDas Produktsicherheitsgesetz (ProdSG) regelt die

Anforderungen an die Sicherheit von Produkten

und deren Kontrolle und Kennzeichnung (z. B. CE-

Kennzeichnung). Es gilt, wenn im Rahmen einer

Geschäftstätigkeit Produkte auf dem Markt bereit-

gestellt, ausgestellt oder erstmals verwendet

werden.

1 Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz

Sicherheit am Arbeitsplatz

Durch aktive Mitarbeit bewahren Sie sich und Ihre

Kollegen vor Unfällen und gesundheitlichen Schäden.

BrandschutzzeichenRettungszeichen

Arbeiten Sie sicher und umsichtig.Nutzen Sie die passive Sicherheit.Tragen Sie persönliche Schutzausrüstung.

AchtenSie auf: Warnzeichen Gebotszeichen Verbotszeichen

Beachten Sie Verbote, z.B. Alkoholverbot,Rauchverbot, Zutrittsverbot.Melden bzw. beseitigen Sie Sicherheitsmängeloder Gefahrenzustände sofort.Benutzen Sie nicht ohne Befugnis Betriebsein-richtungen, Arbeitsgeräte oder Arbeitsmittel.Halten Sie Ordnung am Arbeitsplatz.

Bild: Hinweisschild zur Sicherheit am Arbeitsplatz

Schutzvorrichtungen und erklärende Hinweis-schilder, z. B. das Hinweisschild zur Sicherheit

am Arbeitsplatz (Bild), darf man nicht entfernen.

Übersicht: Gesetze und Vorschriften (Beispiele)• DIN-VDE-Vorschriften

• Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)

• Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG)

• Unfallverhütungsvorschriften (UVVen)

• Vorschriften und Regelwerke der deutschen gesetzli-chen Unfallversicherung (DGUV)

z. B. – Vorschrift 1 Grundsätze der Prävention – Vorschrift 2 Betriebsärzte und Fachkräfte für Arbeitssicherheit – Vorschrift 3 Elektrische Anlagen und Betriebs- mittel – Vorschrift 7 Arbeitsmedizinische Vorsorge

• Technische Regeln für Betriebssicherheit (TRBS), z.B. TRBS 1201 Prüfungen von Arbeitsmitteln und überwachungsbedingten Anlagen

• Produktsicherheitsgesetz (ProdSG)

• Gefahrstoffverordnung (GefStoffV)

Arbeiten in der Elektrotechnik (Seite 345)

Arbeiten an elektrotechnischen Anlagen dürfen nur

durch Elektrofachkräfte oder unter deren Leitung und

Aufsicht ausgeführt werden. Elektrofachkräfte müssen

die übertragenen Aufgaben beurteilen, mögliche Gefah-

ren erkennen und erforderliche Sicherheitsmaßnahmen

treffen können.

i

Produkte umfassen z. B. Maschinen, Heimwerker-

und Haushaltsgeräte, Werkzeuge, Sport- und Frei-

zeitgeräte, sämtliche Textilien, Möbel sowie Spiel-

zeug und persönliche Schutzausrüstungen.

i

Sicherheit am Arbeitsplatz

1.1 Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz

Page 16: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

16

Produkte, die innerhalb der europäischen Union auf den Markt gelan-

gen, müssen den Sicherheitsanforderungen der EG-Richtlinien genü-

gen. Als Zeichen der Übereinstimmung tragen diese Produkte das

CE1-Kennzeichen (Bild a). Der Hersteller erklärt damit die Über-

einstimmung (Konformität) des Produktes mit den grundlegenden

Sicherheitsanforderungen und bringt in eigener Verantwortung die

CE-Kennzeichnung am Produkt an.

Neben dem CE-Kennzeichen können Produkte das GS-Zeichen (Bild b) für geprüfte Sicherheit erhalten. Das GS-Zeichen beruht auf dem

Produktsicherheitsgesetz. Hersteller können ihre Erzeugnisse freiwil-

lig bei Prüfstellen, die vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales

(BMAS) benannt sind, z.B. TÜV2 und VDE3, prüfen lassen.

1.3 GefahrstoffverordnungDie Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) gilt für das Inverkehrbringen von

Stoffen, Gemischen und Erzeugnissen, weiterhin zum Schutz der Be-

schäftigten und anderer Personen vor Gefährdungen ihrer Gesundheit

und Sicherheit durch Gefahrstoffe und zum Schutz der Umwelt vor stoff-

bedingten Schädigungen. Insbesondere sind gefährliche Stoffe und

Gemische ordnungsgemäß zu verpacken und zu kennzeichnen. Durch

das global harmonisierte System (GHS4) werden chemische Stoffe welt-

weit nach identischen Kriterien eingestuft und gekennzeichnet. Das

GHS-System wurde mit der CLP5-Verordnung, Verordnung über die Ein-

stufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen in

der EU eingeführt. Am auffälligsten ist die Änderung der Kennzeich-

nungssymbole. Zur Darstellung der Gefahren werden statt der Gefah-

rensymbole, neun Gefahrenpiktogramme, rot umrandete Raute mit

schwarzem Symbol auf weißem Hintergrund (Tabelle), verwendet. Drei

a) b)geprüfteSicherheit

Bild: CE-Kennzeichen und GS-Zeichen

1 CE, Abk. für: Communauté Européenne (franz.) = Europäische Gemeinschaft 2 TÜV, Abk. für Technischer Überwachungsverein3 VDE, Abk. für Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.4 GHS, Abk. für: Globally Harmonised System (engl.) = Global Harmonisiertes System5 CLP, Abk. für Classification, Labelling and Packaging (engl.) = Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung

Mit dem Anbringen der CE-Kennzeichnung bestätigt der Hersteller,

dass das Produkt den Anforderungen der EU-Rechtsvorschriften

entspricht.

Produkte mit dem GS-Zeichen garantieren, dass die Sicherheit und

Gesundheit des Nutzers nicht gefährdet ist. Die Anbringung dieses

Zeichens ist nur nach einer Prüfung durch die GS-Prüfstellen erlaubt.

Geräte- und Produktsicherheitsgesetz, Gefahrstoffverordnung

Kennzeichnungssystem nach der CLP-(GHS-)Verordnung

• Gefahrenpiktogramm, z. B.

• Gesundheitsgefahren mit Ge-

fahrenkategorien, z. B. Akute

Toxizität, Ätz-, Reizwirkung auf

der Haut, Gase unter Druck.

• Signalworte„Achtung“ oder „Gefahr“

• Gefahrenhinweise, H-Sätze(Hazard Statements) beschrei-

ben die Art und gegebenenfalls

den Schweregrad, der von ge-

fährlichen Stoffen oder Gemi-

schen ausgehenden Gefahr

(Bild 1, Seite 17).

• Sicherheitshinweise P-Sätze (Precautionary Statements) be-

schreiben die empfohlenen

Maßnahmen, um schädliche

Wirkungen aufgrund der Exposi-

tion gegenüber einem gefährli-

chen Stoff oder Gemisch zu be-

grenzen oder zu vermeiden

(Bild 1, Seite 17).Für Stoffe ist die CLP-Verordnung ab dem

1.12.2010 verbindlich, für Gemische ab

dem 1.6.2015

i

Piktogramme sind neu hinzugekommen, die Gasflasche, das Ausrufezeichen und das Korpussymbol (Mensch

mit Stern). Zur weiteren Kennzeichnung wurden die Signalwörter „Achtung“ und „Gefahr“ eingeführt.

• Achtung: Signalwort für die weniger schwerwiegenden Gefahrenkategorien.

• Gefahr: Signalwort für die schwerwiegenden Gefahrenkategorien.

Physikalisch chemische Gefahren Gesundheitsgefahren Umweltgefahren

Alt

Neu

E FF+

O C TT+

Xi Xn N

Explosiv Entzündlich Brandfördernd UmweltgefährlichÄtzend,Reizend

Giftig Reizend Gesundheits-schädlich

KMR-Stoffe

Korrosiv wirkende StoffeKomprimierte Gase

Tabelle: Gefahrenkennzeichnung (Alt und Neu im Vergleich)

Page 17: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

17Sicherheitszeichen

1.4 SicherheitszeichenIm technischen Regelwerk der Arbeitsstättenverord-

nung (ASR) beschreibt die ASR A1.3 die Anforderun-

gen für die Sicherheits- und Gefahrenschutzkenn-

zeichnung in Arbeitsstätten. Sicherheitszeichen (Hintere Umschlaginnenseite, Tabelle) dienen zur

Sicherheits- und Gesundheitsschutzkennzeichnung.

Sie warnen vor Gefahren, leiten in gefährlichen Si-

tuationen und geben Handlungsanweisungen. Dazu

gehört ebenso das Aufzeigen von Verboten. Jede

Kennzeichnung soll schnell und unmissverständlich

die Aufmerksamkeit auf Gegenstände und Sachver-

halte lenken, die Gefahren verursachen können.

Sicherheitszeichen ermöglichen allein durch die

Kombination von Form und Sicherheitsfarbe eine

Aussage darüber, ob es sich dabei um Verbots-,

Gebots-, Warn-, Rettungs- oder Brandschutzzei-

chen handelt (Tabelle). Zusätzlich haben Sicher-

heitszeichen noch ein entsprechendes Bildsymbol.• Verbotszeichen untersagen ein Verhalten, durch

das eine Gefahr entstehen kann, z.B. Nicht schal-ten (Bild 2).

• Gebotszeichen schreiben ein bestimmtes Verhal-ten vor, z.B. Schutzhelm benutzen.

• Warnzeichen warnen vor Risiken oder Gefahren, z.B. Warnung vor Laser strahl.

• Rettungszeichen kennzeichnen Rettungswege oder Notausgänge oder den Weg zu einer Erste-Hilfe-Einrichtung.

• Brandschutzzeichen kennzeichnen die Standorte von Feuermelde- oder Feuerlöscheinrichtungen.

• Zusatzzeichen (Bild 2) dürfen nur in Verbindung

mit einem Sicherheitszeichen verwendet werden.

Sie liefern zusätzliche Hinweise durch Worte oder

Texte.

Es wird gearbeitet!Ort: Datum:Entfernen des Schildesnur durch:

Verbotszeichen

Zusatzzeichen

Bild 2: Verbotszeichen mit Zusatzzeichen

Bild 1: Beispiel für die Kennzeichnung eines gefährlichen Stoffes

Eine Substanz die als gefährlich eingestuft und verpackt ist, muss ein Kennzeichnungsetikett (Bild 1) mit

folgenden Elementen tragen.

VollständigeAnschriftdes Herstellers,Vertreibers oderEinführers

Signalwort

GefahrenhinweiseH-Sätze

SicherheitshinweiseP-SätzeNennmenge

Gefahren-piktogramme(Tabelle, Seite 16)

Methanol(Index Nr. 603-001-00-X)Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar.Giftig bei Verschlucken.Giftig bei Hautkontakt.Giftig bei Einatmen.Schädigt die Augen, Erblindungsgefahr.

Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißenOberflächen fernhalten.Nicht rauchen.An einem gut belüfteten Ort lagern.Behälter dicht verschlossen halten.Schutzhandschuhe/Schutzkleidung tragen.Bei Berührung mit der Haut:Mit reichlich Wasser und Seife waschen.Bei Verschlucken:Sofort Giftinformationszentrum oder Arzt rufen.Unter Verschluss lagern.

Gefahr5 L

Max Meier KG, Schellingerstr. 20 München, Tel. 089…

ChemischeBezeichnungdes StoffesName undIndexnummer

Anwendungs-beispiel

Sicherheits-farbe

Bedeutung

Verbot

Gebot

Warnung

Brand-schutz

Gefahr-losigkeit

GeometrischeForm

Kreis mitDiagonalbalken

Rauchenverboten

ROT

ROT

BLAU

GRÜN

GELB

Kreis Kopfschutzbenutzen

gleichseitigesDreieck mitgerundeten

Ecken

Warnung vorfeuergefähr-

lichen Stoffen

Quadrat Notruftelefon

Quadrat Feuerlöscher

Tabelle: Form, Farbe und Bedeutung von Sicherheitszeichen

Page 18: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

18

Bild 1: Warnung vor gefährlicherelektrischer Spannung

Notruf 112

• Wo geschah der Unfall?

• Was geschah?

• Wie viele Verletzte?

• Welche Verletzungen?

• Warten auf Rückfragen der Ret-

tungsleitstelle! Niemals das Ge-

spräch selbst beenden.

i

Vorgehen beim Auffinden einer Person

Allgemeine VerhaltensregelnRuhe bewahren, Unfallstelle sichern, auf Eigenschutz achten, Person aus dem Gefahrenbereich retten

Bewusstsein prüfenAnsprechen, anfassen, schütteln an den Schultern

vorhanden

Hilfe nach Notwendigkeitz.B. Lagerung, Verbände …

ggf. Rettungsdienstalarmieren

normale Atmung keine normale Atmung

Stabile SeitenlageStändige Kontrolle der

Atmung

Herz-Lungen-WiederbelebungHerz-Druckmassage: Beatmung 30:2

Beginnen mit der Herz-Druckmassage!Falls AED* vorhanden Anweisungen folgen.Keine Unterbrechung bis zum Eintreffen desRettungsdienstes oder bis zum Einsetzen der

normalen Atmung!*AED Abk. für: Automatisierter Externer Defibrillator

Notruf 112

Notruf 112

nicht vorhanden

um Hilfe rufen, Notruf veranlassen

• Atemwege kontrollieren und ggf. freimachen• Kopf überstrecken und Kinn anheben• Atmung prüfen durch hören, sehen, fühlen

Atemkontrolle

Bild 2: Maßnahmen zur Ersten Hilfe

Erste Hilfe

1.5 Erste Hilfe

Häufig hängt das Leben eines Verletzten davon ab, dass möglichst

rasch und noch am Unfallort Erste Hilfe (Bild 2) geleistet wird. Der

Arbeitgeber (Unternehmer) ist für eine wirksame Erste Hilfe verant-

wortlich und hat die dafür erforderlichen Maßnahmen zu treffen.

Dazu gehören insbesondere auch die Benennung einer ausreichen-

den Anzahl von Ersthelfern (gesetzlich vorgeschrieben in DGUV Vor-

schrift 1), die Sicherstellung einer entsprechenden Ausbildung und

die Zurverfügungstellung einer geeigneten Erste-Hilfe-Ausrüstung.

Bei Unfällen durch elektrischen Strom ist auf Eigenschutz zu achten

und der über den Menschen fließende Strom muss unterbrochen

werden.

In Niederspannungsanlagen (übliche Spannung im Haushalt und Ge-

werbe 230/400 V bis maximal 1000 V) erfolgt eine Unterbrechung des

Stromkreises z.B. durch Ausschalten, Ziehen des Steckers oder He-

raus nehmen der Sicherung. Kann der Stromkreis nicht unterbrochen

werden, so ist der Verunglückte durch einen nichtleitenden Gegen-

stand, z.B. eine Isolierstange, von den unter Spannung stehenden

Teilen zu trennen.

In Hochspannungsanlagen (über 1000 V, durch Warnschild mit Blitz pfeil gekennzeichnete Anlagen, Bild 1)

ist sofort der Notruf zu veranlassen und Fachpersonal zu verständigen. Die Rettung aus Hochspannungs-

anlagen erfolgt nur durch Fachpersonal. Der Stromkreis darf deshalb nur von einer Elektrofachkraft mit

Schaltberechtigung abgeschaltet werden.

Bei unbekannter Spannung ist ebenso wie bei Hochspannung ein Sicherheitsabstand von mindestens 5 m

zu halten. Es sind die gleichen Maßnahmen zu ergreifen wie bei Hochspannung.

Unter Erster Hilfe versteht man Hilfeleistungen vor Ort, bevor der

Verletzte oder Kranke ärztlich versorgt wird.

Page 19: Fachkunde Elektrotechnik - Europa-Lehrmittel...Arbeitsblätter Fachkunde Elektrotechnik Fachkunde Elektrotechnik Aufgaben und Lösungen Arbeitsbuch Elektrotechnik Lernfeld 1–4 und

19Gefährdungsbeurteilung

Jede Tätigkeit ist mit Unfall- und Gesundheitsrisiken verbunden. Damit die Risiken möglichst gering ge-

halten werden, muss nach dem Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG) in Verbindung mit der Betriebssicher-

heitsverordnung (BetrSichV) in Betrieben eine Gefährdungsbeurteilung durchgeführt werden. Die Tech-

nische Regel für Betriebssicherheit (TRBS) 1111 beschreibt den grundsätzlichen Ablauf der Ermittlung und

Bewertung von Gefährdungen sowie der Ableitung geeigneter Maßnahmen.

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Handlungsanleitung zur Durchführung einer Gefährdungsbeurteilung

Bewertung der Gefährdungen

Beurteilung darüber, wie sich die ermittelten Gefähr-dungen auf die Gesundheit der Arbeitnehmer auswirken

können.

Sind Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer gefährdet?

Festlegen und Durchführen von Maßnahmen

Maßnahmen sind nach den allgemeinen Grundsätzen des ArbSchG festzulegen.

Daraus ergibt sich die Rangfolge technisch, organisato-risch und persönlich (TOP) der festzulegenden Schutz-maßnahmen.

• Technische Schutzmaßnahmen, z. B. Absauganlagen, Positionsschalter. • Organisatorische Schutzmaßnahmen, z. B. Organisation der Ersten Hilfe, Unterweisung, Arbeitsmedizin, Hygiene.• Persönliche Schutzmaßnahmen, z. B. persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Handschuhe), kommen erst zum Einsatz, wenn technische Maßnahmen die Be- schäftigten nicht schützen können.

Wer macht Was bis Wann?

Dokumentation

Die Dokumentation umfasst nach § 6 des ArbSchG:• Das Ergebnis der Gefährdungsbeurteilung.• Die festgelegten Maßnahmen des Arbeitsschutzes.• Das Ergebnis ihrer Überprüfung.• Unfälle im Betrieb, bei denen ein Beschäftigter getötet oder so verletzt wird, dass er stirbt oder für mehr als drei Tage völlig oder teilweise arbeits- oder dienstunfähig wird.

Vorhandene Maßnahmen ausreichend?

nein

ja

Maßnahmenwirksam

Maßnahmennicht wirksam

Getroffene Maßnahmen auf Wirksamkeit überprüfen!

Erfassen und Ermitteln möglicher Gefährdungen und Belastungen

Gefährdungen bzw. Belastungen können z. B. unterteilt werden in• Mechanische Gefährdungen, z. B. Stolpern, Rutschen, Stürzen ...• Elektrische Gefährdungen, z. B. elektrische Körperdurchströmung infolge defekter Geräte• Gefährdung durch Gefahrstoffe, z. B. Einatmen oder Verschlucken giftiger Stoffe• Biologische Gefährdung, z. B. Infektionsgefahr durch Mikroorganismen• Physikalische Gefährdungen, z. B. Einwirkungen von Lärm, Vibrationen, Strahlung• Gefährdungen durch physische Belastung, z. B. schwere körperliche Arbeit• Gefährdungen durch Mängel der Sicherheitsorganisation, z. B. mangelnde Regelung zur Ersten Hilfe, Kennzeichnung von Fluchtwegen, persönliche Schutzausrüstung, Unterweisungen, Betriebsanweisungen.

Was kann zu einer Gefährdung führen?

Erfassen der Betriebsorganisation

Strukturierung des Betriebs in zu erfassende Arbeitsbereiche, z. B. Verwaltung, Werkstatt,

Lager und Tätigkeiten

Welche Tätigkeiten werden ausgeführt?

Erfassen der Sicherheitsorganisation des Betriebs

Z. B. Organisation der Ersten Hilfe, Umgang mit Gefahrstoffen, Sicherheitsbeauftragte ...

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20 Arbeitsschutz

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tz 1. a) Auf welche Mängel bzw. Fehler lassen sich

Elektrounfälle meist zurückführen? Nennen Sie

Beispiele. b) Welche Forderungen lassen sich

daraus für technische Anlagen ableiten?

2. a) Was versteht man unter persönlicher Schutz-

ausrüstung? b) Welche Aufgabe erfüllt die per-

sönliche Schutzausrüstung? c) Geben Sie Bei-

spiele für die persönliche Schutzausrüs tung an.

3. a) Zu welchem Zweck wird eine Gefährdungsbe-

urteilung durchgeführt? b) Nennen Sie die

Schritte zur praktischen Durchführung einer

Gefährdungsbeurteilung.

4. Welche Pflichten ergeben sich aus den Unfall-

verhütungsvorschriften für die Arbeitgeber?

5. Welche Gesetze bzw. Verordnungen werden

durch die folgenden Abkürzungen beschrieben:

a) DGUV, b) GefStoffV, c) ProdSG und d) UVV?

6. Welche Bedeutung hat auf Produkten das a) CE-

Zeichen und b) GS-Zeichen?

7. Welche Verordnung dient dem Schutz von Be-

schäftigten vor einer Gefährdung ihrer Gesund-

heit durch Gefahrstoffe?

8. Geben Sie die Bezeichnungen für die in Bild 1

dargestellten Gefahrenpiktogramme von a) bis

g) an.

13. Durch welche zwei Merkmale lassen sich Si-

cherheitszeichen unterscheiden?

14. Nennen Sie die Sicherheitsfarben a) bis d) für

die in der Tabelle angegebenen Sicherheits-

zeichen.

a) b) c) d) e) f) g)

Bild 1: Gefahrenpiktogramme

a) b) c) d)

Bild 2: Sicherheitszeichen

a) b) c) d)

Gefahr-losigkeit

Brand-schutz

Sicher-heits-farbe

Form

Verbot Gebot

Warnung

Tabelle: Form und Sicherheitsfarben von Sicherheitszeichen

9. Welche Angaben müssen auf der Verpackung

von gefährlichen Stoffen vorhanden sein?

10. a) Durch welche Beurteilung werden die Unfall-

und Gesundheitsrisiken in Betrieben möglichst

gering gehalten? b) Was beschreibt die TRBS

1111 bei der Gefährdungsbeurteilung?

11. Welche Pflichten ergeben sich u. a. für die Un-

ternehmen aus der Unfallverhütungsvorschrift

„Sicherheits- und Gesundheitsschutzkennzeich-

nung am Arbeitsplatz“?

12. a) Was versteht man nach dem ProdSG unter Pro-

dukten? b) Unter welchen Voraussetzungen dür-

fen Produkte auf den Markt gebracht werden, und

durch welches Zeichen wird dies angegeben?

15. a) Welche Sicherheitszeichen können unter-

schieden und b) welche Aussagen können

durch die jeweiligen Zeichen gemacht werden?

16. Benennen Sie die im Bild 2 dargestellten Si-

cherheitszeichen und geben Sie ihre Bedeu-

tung an.

17. Warum werden häufig bei Sicherheitszeichen

Zusatzzeichen verwendet?

18. Welche Angaben müssen bei einem Notruf

unbedingt gemacht werden?

19. Was versteht man unter Erster Hilfe?

20. Welche Sofortmaßnahmen sind bei Unfällen

durch den elektrischen Strom zu treffen?

21. Wie kann man einem durch elektrischen Strom

Verunglückten helfen, wenn der Stromkreis

nicht unterbrochen werden kann?

22. Beschreiben Sie die Maßnahmen der Ersten

Hilfe, wenn Sie einen Verletzten auffinden, der

a) ansprechbar ist oder b) nicht ansprechbar ist.