e_technik_tabellenbuch

E U R O PA - FA C H B U C H R E I H E M für elektrotechnische, elektronische, B mechatronische und informations- C technische Berufe E ATabellenbuch Elektrotechnik KTabellen Formeln Normenanwendung24. neu bearbeitete und erweiterte AuflageBearbeitet von Lehrern und Ingenieuren an beruflichen Schulenund Produktionsstätten (siehe Rückseite)VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL · Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG WDüsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten BUEuropa-Nr.: 30103

Autoren des Tabellenbuchs Elektrotechnik: Häberle, Gregor Dr.-Ing., Abteilungsleiter Tettnang Häberle, Heinz Dipl.-Gewerbelehrer, VDE KressbronnM Jöckel, Hans-Walter Dipl.-Ing. (FH), Oberstudienrat Friedrichshafen St. Leonhard Krall, Rudolf Ing. (grad.), Berufsschuloberlehrer Schiemann, Bernd Dipl.-Ing., Studiendirektor Ulm, Stuttgart Schmitt, Siegfried staatl. gepr. Techniker, Techn. Oberlehrer Friedrichshafen Tkotz, Klaus Dipl.-Ing. (FH) KronachB Leitung des Arbeitskreises: Dr.-Ing. Häberle, Tettnang Bildbearbeitung: Zeichenbüro des Verlags Europa-Lehrmittel, OstfildernC Das vorliegende Buch wurde auf der Grundlage der aktuellen Rechtschreibregeln und lernfeldorientiert erstellt. Wenn die Rechtschreibregeln mehrere Formen zulassen, wurde die von der Duden-Redaktion empfohlene Form angewendet.E Auszüge aus DIN-Normen mit VDE-Klassifikation sind für die angemeldete limitierte Aufla- ge wiedergegeben mit Genehmigung 42.011 des DIN Deutsches Institut für Normung e.V. und des VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. Für weitere Wiedergaben oder Auflagen ist eine gesonderte Genehmigung erforderlich. Maßgebend für das Anwenden der Normen sind deren Fassungen mit dem neuesten Aus- gabedatum, die bei der VDE-VERLAG GmbH, Bismarckstr. 33, 10625 Berlin und der BeuthA Verlag GmbH, Burggrafenstr. 6, 10787 Berlin erhältlich sind. K 24. Auflage 2011W Druck 5 4 3 2 1BU Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Behebung von Druckfehlern unter- einander unverändert sind. ISBN 978-3-8085-3220-1 Umschlaggestaltung: braunwerbeagentur, 42477 Radevormwald unter Verwendung eines Fotos der Bilddatenbank www.fotolia.de : © erdquadrat-fotolia.com Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich geregelten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden. © 2011 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruiten http://www.europa-lehrmittel.de Satz: Tutte Druckerei GmbH, 94121 Salzweg b. Passau Druck: B.o.s.s Druck und Medien GmbH, 47574 Goch

MATHEMATIK, PHYSIK, SCHALTUNGS- GTHEORIE, BAUELEMENTE 11 … 66TMMESSENTECHNISCHE DOKUMENTATION, 67 … 118ELEKTRISCHE INSTALLATION EI 119 … 192SICHERHEIT, ENERGIEVERSORGUNG SE193 … 268INFORMATIONS- UND KOMMUNIKA- IKTIONSTECHNISCHE SYSTEME 269 … 318AUTOMATISIERUNGS- UND ANTRIEBS-ASSYSTEME, STEUERN UND REGELN 319 … 402WERKSTOFFE, VERBINDUNGSTECHNIK W 403 … 434BETRIEB UND SEIN UMFELD,BUUMWELTTECHNIK, ANHANG 435 … 512

4 Vorwort zur 24. AuflageM Die Weiterentwicklungen der Technik und der Lernorganisationen führte zu einer Überarbeitung und B Erweiterung des Buches und macht es damit zu einem Kompendium. Neue und aktualisierte Inhalte sind C nachstehend kursiv (schräg) gedruckt. E A • Teil M: Formelzeichen, Größen und Einheiten, mathematische Zeichen, Potenzen, Vorsätze, K Kraft, Kraftmoment, Bewegungslehre, Arbeit, Leistung, Wärme, Ladung, Spannung,W Mathematik, Stromstärke, Widerstand, elektrisches und magnetisches Feld, Wechselgrößen.BU Physik, Schaltungen von R, L, C, Drehstrom, Oberschwingungen, Widerstände und Kon- Schaltungstheorie, densatoren, Dioden, Transistoren, Thyristoren, magnetfeldabhängige und fotoelekt- Bauelemente ronische Bauelemente. • Teil TM Technisches Zeichnen, Maßeintragung, Schaltpläne, Schaltzeichen, Vergleich von Schaltzeichen, Erstellen einer Dokumentation, Aufbau einer Betriebsanleitung. Technische Messgeräte und Messwerke, Messkategorien, Messen in elektrischen Anlagen, Dokumentation, Elektrizitätszähler, Oszilloskop, Messen mit Sensoren. Messen • Teil EI Arbeiten in elektrischen Anlagen, Leitungsverlegung, Leitungsführung, Installa- tionsschaltungen, Sprechanlagen, Dimmertypen, Elektroinstallation mit Niedervolt- Elektrische Halogenlampen, feldarme Elektroinstallation, Gebäudeleittechnik und Gebäude- Installation systemtechnik, Hausanschluss, Hausinstallationen, Leitungsberechnung, Lichttech- nik, Beleuchtungstechnik, LED-Leuchtmittel, Leuchtröhrenanlage. • Teil SE Erste Hilfe, Arbeitsschutz, Arbeitssicherheit, Unfallverhütung, Differenzstromgerä- te, Basisschutz, Fehlerschutz, zusätzlicher Schutz, Leiter für die Schutzmaßnahmen, Sicherheit, Kraftwerksarten, Isolierstoffklassen, Transformatoren, Freileitungsnetze, Erdkabel, Energieversorgung PV-Anlage, Brennstoffzellen, Elektrochemie, Primärelemente, Akkumulatoren, SSV- Anlagen, elektromagnetische Verträglichkeit EMV, Blitzschutz, Qualität der Strom- versorgung, Kompensation, Sicherheitstechnik, Raumheizung, Heizwärmever- brauch, Energie-Effizienz, Hausgerätetechnik, Stromtarife. • Teil IK Zahlensysteme, Codes, Schaltalgebra, Flipflops, DA-Umsetzer, AD-Umsetzer, Modulation und Demodulation, Personal-Computer PC, Netze der Informations- Informations- und technik, Komponenten für Datennetze, Ethernet, Funk-LAN, AS-i-Bussysteme, Inter- kommunikations- bus, PROFIBUS, Identifizierungssysteme, Anschluss an das Telefonnetz, Internet, technische Antennenanlagen, SAT-Anlagen, Multimediaverkabelung. Systeme • Teil AS Hilfsstromkreise von Steuerungen, Stromrichter, Schaltnetzteile, Kippschaltungen, Steuerrelais, Speicherprogrammierbare Steuerungen SPS, Programmiersprachen Automatisierungs- für SPS, Steuerungstechnik, Ablaufsteuerung GRAFCET, Schütze, Motorschutz, und Antriebs- elektrische Ausrüstung von Maschinen, Regelungstechnik, Drehstrommotoren, systeme, Steuern Wechselstrommotoren, Gleichstrommotoren, Effizienz von Antrieben, Servomoto- und Regeln ren, Kleinstmotoren, Linearantriebe, Piezo-Antriebe. • Teil W Periodensystem, Stoffwerte, Stahlnormung, Magnetwerkstoffe, Isolierstoffe, Lei- Werkstoffe, tungen, Erdkabel, Steckverbinder, lötfreie Anschlusstechnik, Gewinde, Schrauben Verbindungstechnik und Muttern. • Teil BU Organisationsformen, Arbeiten im Team, Arbeitsplanung, Kosten und Kennzahlen, Qualifikationen der Elektrofachkraft, Durchführung von Projekten, Umgang mit Kon- Betrieb, flikten, Kommunikation mit Kunden, Umwelttechnische Begriffe, gefährliche Stoffe, Umfeld, Elektroschrott, Normen, Kurzformen, fachliches Englisch, Sachwortverzeichnis, Umwelttechnik, Firmen und Dienststellen. Anhang Normänderungen wurden übernommen, z.B. bei den Begriffen nach DIN VDE 0100-200. Allgemein ist zu beachten, dass vielfach die Normen verschiedene Formen zulassen, z.B. in DIN EN 61082 (Dokumente der Elektrotechnik, Regeln) Stromverzweigung mit oder ohne „Punkt“. Davon wurde, wie in der beruflichen Praxis, auch im Buch Gebrauch gemacht. Verlag und Autoren danken für die zahlreichen Benutzerhinweise, die zu einer weiteren Verbesserung des Buches führten. Gerne nehmen wir auch künftig konstruktive Verbesserungsvorschläge dankbar entge- gen. Diese können auch mit E-Mail an lektorat@europa-lehrmittel.de gerichtet sein. Sommer 2011 Der Autoren-Arbeitskreis

Inhaltsverzeichnis Contents 5 MLernfelderauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Magnetfeldabhängige Bauelemente . . . . . . . . . . . 62 BLiteraturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Fotoelektronische Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . 63 C Schutzbeschaltung von Dioden und Transistoren 64 ETeil G: 11 Bauelemente für den Überspannungsschutz . . . . 65 AMathematik, Physik, Schaltungstheorie, 12 Kühlung von Halbleiter-Bauelementen . . . . . . . . . 66 KBauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 WFormelzeichen dieses Buches . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Teil TM: BUIndizes und Zeichen für Formelzeichen dieses 15 Technische Dokumentation, Messen . . . . . . . . . . 67Buches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Grafische Darstellung von Kennlinien . . . . . . . . . 68Internationale Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Allgemeines Technisches Zeichnen . . . . . . . . . . . 69Größen und Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Zeichnerische Darstellung von Körpern . . . . . . . . 70Mathematische Zeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Maßpfeile, besondere Darstellungen . . . . . . . . . . 71Potenzen, Vorsätze, Logarithmen, 21 Maßeintragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72Dreisatzrechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Maßeintragung, Schraffur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73Winkel, Winkelfunktionen, Prozentrechnen . . . . . 23 Schaltpläne als funktionsbezogene Dokumente . 74Beziehungen zwischen den Winkelfunktionen . . . 24 Weitere funktionsbezogene Dokumente . . . . . . . . 75Längen und Flächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Ortsbezogene und verbindungsbezogeneKörper und Masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Dokumente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76Masse, Kraft, Druck, Kraftmoment . . . . . . . . . . . . 27 Kennzeichnung in Schaltplänen . . . . . . . . . . . . . . 77Bewegungslehre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Kennbuchstaben der Objekte (Betriebsmittel) . . . 78Mechanische Arbeit, mechanische Leistung, 29 Unterklassen für Aufgaben von Objekten . . . . . . . 79Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Kontaktkennzeichnung in Stromlaufplänen . . . . . 80Übersetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Schaltzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81Rollen, Keile, Winden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Allgemeine Schaltzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82Wärme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Zusatzschaltzeichen, Schalter in Energieanlagen 83Ladung, Spannung, Stromstärke, Widerstand . . . 34 Messinstrumente und Messgeräte . . . . . . . . . . . . 84Elektrische Leistung, elektrische Arbeit . . . . . . . . 35 Halbleiterbauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Elektrisches Feld, Kondensator . . . . . . . . . . . . . . . 36 Binäre Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86Wechselgrößen, Wellenlänge . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Analoge Informationsverarbeitung, Zähler undLeistung bei Sinuswechselstrom, Impuls . . . . . . . 38 Tarifschaltgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88Magnetisches Feld, Spule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Elektroakustische Umsetzer undElektrische Feldstärken und magnetische 40 Antennenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89Feldstärken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Schaltzeichen für Installationsschaltpläne undStrom im Magnetfeld, Induktion . . . . . . . . . . . . . . 42 Installationspläne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90Schaltung von Widerständen . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Installationsschaltpläne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92Bezugspfeile, Kirchhoff’sche Regeln, 44 Schaltzeichen für Übersichtsschaltpläne . . . . . . . 93Spannungsteiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Spulen, Transformatoren, Transduktor,Potenziometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 drehende Generatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94Ersatzspannungsquelle, Ersatzstromquelle, 47 Einphasenwechselstrommotoren und Anlasser . 95Anpassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Drehstrommotoren und Anlasser . . . . . . . . . . . . . 96Grundschaltungen von Induktivitäten und 49 Motoren mit Stromrichterspeisung . . . . . . . . . . . . 97Kapazitäten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Vergleich von Schaltzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Schalten von Kondensatoren und Spulen . . . . . . 51 Hydraulische und pneumatische Elemente . . . . . 100Reihenschaltung von R, L, C . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Symbole der Verfahrenstechnik . . . . . . . . . . . . . . 101Parallelschaltung von R, L, C . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Erstellen einer Dokumentation über GeräteErsatz-Reihenschaltung und Ersatz- 54 und Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102Parallelschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Aufbau und Inhalt einer Betriebsanleitung . . . . . . 103Einfache Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Elektrische Messgeräte und Messwerke . . . . . . . . 104Dreiphasenwechselstrom (Drehstrom) . . . . . . . . . 57 Piktogramme für die Messtechnik . . . . . . . . . . . . . 105Unsymmetrische Last, Netzwerkumwandlung, 58 Mess-Schaltungen zur Widerstandsbestimmung 106Brückenschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Messbereichserweiterung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107Oberschwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Messung in elektrischen Anlagen . . . . . . . . . . . . . 108Widerstände und Kondensatoren . . . . . . . . . . . . . 61 Niederspannungs-Schaltungen fürFarbkennzeichnung von Widerständen und Leistungsmessgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110Kondensatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrizitätszähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111Bauarten von Widerständen und Kondensatoren Elektronische kWh-Zähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112Anwendungsgruppen und Aufbau von Oszilloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113Kondensatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Messen mit dem Oszilloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . 114Halbleiterwiderstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wegmessung und Winkelmessung mit Sensoren 115Gleichrichterbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kraftmessung und Druckmessung mit Sensoren 116Dioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bewegungsmessung mit Sensoren . . . . . . . . . . . 117Feldeffekttransistoren, IGBT . . . . . . . . . . . . . . . . . Temperaturmessung mit Sensoren . . . . . . . . . . . . 118Bipolare Transistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Thyristor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Teil EI:Thyristorarten und Triggerdiode . . . . . . . . . . . . . . Elektrische Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119Gehäuseformen von Dioden, Transistoren Arbeiten in elektrischen Anlagen . . . . . . . . . . . . . 120und ICs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Werkstattausrüstung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

6 Inhaltsverzeichnis ContentsM B Leitungsverlegung, Leitungsbearbeitung . . . . . . . 122 Energieversorgung von Werkstätten und C Ausschaltung, Serienschaltung . . . . . . . . . . . . . . . 123 Maschinenhallen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 E Wechselschaltung, Kreuzschaltung . . . . . . . . . . . . 124 Lichttechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 A Treppenlichtzeitschalter, Hausklingelanlage mit Planung der Arbeitsstättenbeleuchtung von K Türöffner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Innenräumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179W Schaltungen mit Stromstoßschaltern . . . . . . . . . . 126 Wartungsfaktoren von Arbeitsstätten-BU Jalousieschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 beleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Sprechanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Berechnung von Beleuchtungsanlagen . . . . . . . . 181 Zweidraht-Türsprechanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Beleuchtung und Blendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 Lampenschaltungen mit Dimmern . . . . . . . . . . . . 131 Glühlampen, Metalldampflampen . . . . . . . . . . . . 183 Tastdimmer, Dimmertypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Energiesparlampen, Farbwiedergabe . . . . . . . . . . 184 Automatikschalter mit Wärmesensor . . . . . . . . . . 133 Induktionslampen und Lichtleiter . . . . . . . . . . . . . 185 Automatikschalter mit Ultraschall-Bewegungs- Leuchtstofflampen für 230 V . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Elektronische Vorschaltgeräte EVG für Elektroinstallation mit Niedervolt- Leuchtstofflampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 Halogenlampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Schaltungen von Entladungslampen . . . . . . . . . . 188 Feldarme Elektroinstallation . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 LED-Beleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Gebäudeleittechnik und Gebäudesystemtechnik . 137 LED-Leuchtmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 Linien und Bereiche des KNX . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Lichttechnische Daten von Leuchten . . . . . . . . . . 191 Schaltzeichen des KNX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Leuchtröhrenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Systemkomponenten zum KNX . . . . . . . . . . . . . . 140 Spezielle Aktoren und Systemgeräte zum KNX . . 141 Teil SE: Sensoren für den KNX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Sicherheit, Energieversorgung . . . . . . . . . . . . . . . 191 Aktoren für den KNX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Erste Hilfe am Arbeitsplatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Installationsbus mit FSK-Steuerung . . . . . . . . . . . 144 Persönliche Schutzausrüstung PSA . . . . . . . . . . . 195 Projektierung und Inbetriebnahme beim KNX . . . 145 Zeichen zur Unfallverhütung . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 LON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Zeichen und Farben der Unfallverhütung . . . . . . . 197 LON-Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Arbeitsschutz, Arbeitssicherheit . . . . . . . . . . . . . . 198 Elektroinstallation mit Funksteuerung . . . . . . . . . 148 Berührungsarten, Stromgefährdung, Fehlerarten 199 LCN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Schutzmaßnahmen, Schutzklassen . . . . . . . . . . . . 200 Hausanschluss mit Schutzpotenzialausgleich . . . 151 Verteilungssysteme (Netzformen) . . . . . . . . . . . . . 201 Hauptleitungen in Wohnanlagen . . . . . . . . . . . . . . 152 Schutz gegen elektrischen Schlag . . . . . . . . . . . . . 202 Zählerplatzinstallation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Differenzstromgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 Elektrische Mindestausstattung in Fehlerschutz durch automatische Abschaltung der Wohngebäuden, Zählerplätze . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Stromversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Leitungsführung in Wohngebäuden . . . . . . . . . . . 155 Weitere Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 Leitungsberechnung ohne Verzweigung . . . . . . . 156 Weiterer Fehlerschutz in fachlich überwachten Leitungsberechnung mit Verzweigung . . . . . . . . . 158 Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 Überlastschutz und Kurzschlussschutz von Leiter für die Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . 207 Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Prüfung der Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . 208 Verlegearten für feste Verlegung . . . . . . . . . . . . . . 160 Wiederkehrende Prüfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Strombelastbarkeit für Kabel und Leitungen Instandsetzung, Änderung und Prüfung bei ϑ U = 25 °C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 elektrischer Geräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Strombelastbarkeit für Kabel und Leitungen Transformatoren und Drosselspulen, bei ϑ U = 30 °C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Prüfung der Isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Strombelastbarkeit von flexiblen oder Berechnung von Transformatoren . . . . . . . . . . . . 213 wärmefesten Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Kleintransformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 Umrechnungsfaktoren für die Kraftwerksarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 Strombelastbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Drehende Generatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Mindest-Leiterquerschnitte, Strombelastbarkeit Isolierstoffklassen, Leistungsschilder von von Starkstromkabeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 Überstrom-Schutzeinrichtungen Transformatoren für Drehstrom . . . . . . . . . . . . . . 218 (Niederspannungssicherungen) . . . . . . . . . . . . . . 166 Transformatoren in Parallelbetrieb . . . . . . . . . . . . 219 Überstrom-Schutzeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . 167 Netze der Energietechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 Räume mit Badewanne oder Dusche . . . . . . . . . . 168 Freileitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Räume und Anlagen besonderer Art, Freileitungsnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Arbeiten unter Spannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Durchhang von Freileitungen . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Saunaanlagen und Schwimmbecken . . . . . . . . . . 170 Verlegung von Erdkabeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Elektroinstallation in feuergefährdeten Eigenerzeugungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Betriebsstätten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Vergütung erneuerbarer Energien Elektroinstallation in landwirtschaftlichen nach dem EEG, Windkraftanlagen . . . . . . . . . . . . . 226 Betrieben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Fotovoltaik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 Elektroinstallation in medizinisch genutzten Fotovoltaik-Anlage, PV-Anlage . . . . . . . . . . . . . . . 228 Bereichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Kurzzeichen an elektrischen Betriebsmitteln . . . . 229 Elektroinstallation in Unterrichtsräumen mit Brennstoffzellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Experimentiereinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Schutzarten elektrischer Betriebsmittel . . . . . . . . 231 Elektroinstallation in explosionsgefährdeten Elektrochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 Bereichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

Inhaltsverzeichnis Contents 7 MPrimärelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 Funk-LAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 BAkkumulatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Identifizierungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 CLadetechniken für Akkumulatoren . . . . . . . . . . . . 235 AS-i-Bussystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 ENotstromversorgung und Notbeleuchtung . . . . . 236 Interbus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 ASicherheits-Stromversorgungsanlagen PROFIBUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 K(SSV-Anlagen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 Fernwirksysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 WUSV-Systeme (Unterbrechungslose Messumformer und Signalumsetzer für BUStromversorgungssysteme) . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 Fernwirksysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302Elektromagnetische Verträglichkeit EMV . . . . . . . 239 Programmierbarer Messumformer fürElektromagnetische Störungen EMI . . . . . . . . . . . 240 Fernwirksysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303Maßnahmen gegen EMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 Anschluss an das Telefonnetz . . . . . . . . . . . . . . . . 304Innerer Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 Telekommunikation mit ISDN . . . . . . . . . . . . . . . . 305Äußerer Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 Einrichten von ISDN-Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . 306Fangeinrichtungen und Ableitungen . . . . . . . . . . 245 Internet-Zugang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307Qualität der Stromversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Suchen im Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308Kompensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 Sichern und Schützen von Daten . . . . . . . . . . . . . 309Kompensation der Blindleistung . . . . . . . . . . . . . . 248 Antennen, Betriebsmittel für Antennanlagen . . . . 310Überwachung der Endstromkreise . . . . . . . . . . . . 250 Satellitenempfang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311Melde- und Überwachungsanlagen . . . . . . . . . . . 251 SAT-Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312Sicherheitstechnik in Gebäuden . . . . . . . . . . . . . . 252 Satellitenantennenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313Einbruchmeldeanlagen EMA . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Digitales Fernsehen über terrestrischeVideoüberwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 Antenne, DVB-T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314Temperaturen für Wärmebedarf . . . . . . . . . . . . . . 255 Gemeinschaftsantennenanlagen . . . . . . . . . . . . . . 315Wärmebedarf und Wärmeleitung von Gebäuden 256 Errichtung von Antennenanlagen . . . . . . . . . . . . . 316Heizwärmeverbrauch und Energiekennzahl Breitband-Kommunikatiosanlageneines Einfamilienhauses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 (BK-Anlagen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317Raumheizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 Multimediaverkabelung im Heimbereich . . . . . . . 318Fußboden- und Deckenheizung . . . . . . . . . . . . . . . 259Klimatisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 Teil AS:Kochstellen für Elektroherde . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 Automatisierungs- und Antriebssysteme,Energie-Effizienz-Klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 Steuern und Regeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319Energie-Einsparpotenziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Verstärker-Grundschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . 320CE-Kennzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 Grundlagen des Operationsverstärkers . . . . . . . . 321Warmwassergeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 Schaltungen mit Operationsverstärkern . . . . . . . . 322Hausgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 Aufgaben von Stromrichtern . . . . . . . . . . . . . . . . . 324Wärmepumpen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 Benennung von Stromrichterschaltungen . . . . . . 325Stromtarife . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 Schaltungen für Gleichrichter und Stromrichter . 326 Wechselwegschaltung, Steuerkennlinie . . . . . . . . 327Teil IK: Betriebsquadranten bei Antrieben,Informations- und kommunikationstechnische Linearmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Halbgesteuerte Stromrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . 329Dualzahlen und Binärcodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 Vollgesteuerte Stromrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330Sedezimalzahlen und Oktalzahlen . . . . . . . . . . . . . 271 Wechselrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331ASCII-Code im Unicode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 Gleichstromsteller, U-Umrichter-Prinzip . . . . . . . . 332Binäre Verknüpfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 U-Umrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333Schaltalgebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 Ansteuerschaltungen für Halbleiter . . . . . . . . . . . 334Entwicklung von Schaltnetzen . . . . . . . . . . . . . . . . 275 Glättung und Spannungsstabilisierung . . . . . . . . 335Code-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 Grundlagen der Schaltnetzteile . . . . . . . . . . . . . . . 336Flipflops (bistabile Kippschaltungen) . . . . . . . . . . 277 Schaltnetzteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337Digitale Zähler und Schieberegister . . . . . . . . . . . 278 Schalttransistor, Kippschaltungen . . . . . . . . . . . . . 338DA-Umsetzer und AD-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . 279 Halbleiterrelais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339Modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 Kleinsteuerung easy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340Mikrocomputer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 Kleinsteuerung LOGO! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341Personalcomputer PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Struktogramme und Programmablaufpläne . . . . 342Bildschirmgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Speicherprogrammierbare Steuerungen SPS . . . 343Schnittstellen und Steckverbinder des PC . . . . . . 284 Signalkopplungen für SPS und Mikrocomputer . 344Schnittstellenkopplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 Steueranweisungen für SPS . . . . . . . . . . . . . . . . . 345Betriebssysteme Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 Programmbeispiele für SPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347Elemente von Windows-Benutzeroberflächen . . . 287 Zähler und Zeitglieder in SPS . . . . . . . . . . . . . . . . 348Netze der Informationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 288 Programmiersprachen Strukturierter Text ST,Komponenten für Datennetze . . . . . . . . . . . . . . . . 289 Ablaufsprache AS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349Kommumnikation bei Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . 291 Programmstruktur für SPS S7 . . . . . . . . . . . . . . . . 350Errichten eines Ethernet-Netzwerkes . . . . . . . . . . 292 Ablaufsteuerung mit GRAFCET . . . . . . . . . . . . . . . 351Industrial Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 Alphanumerische Kennzeichnung derSignalübertragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 Anschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353Datenübertragung mittels Funk . . . . . . . . . . . . . . . 295 Steuerungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354 Elektronische Steuerung von Verbrauchsmitteln . 355

8 Inhaltsverzeichnis ContentsM B Grenzwerte der Anschlussleistung im Isolierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412 C öffentlichen Netz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356 Kunststoffe als Isolierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 E Hilfsstromkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 Weitere Isolierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 A Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen . . . . 358 Hilfsstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 K Architekturen von Steuerungen . . . . . . . . . . . . . . 359 Leitungen und Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417W Elektrische Niederspannungsausrüstung von Isolierte Starkstromleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . 418BU Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360 Starkstromleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419 Schütze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 Weitere Leitungen für feste Verlegung . . . . . . . . . 420 Spezielle Schützarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 Leitungen zum Anschluss ortsveränderlicher Kennzeichnung und Antriebe der Schütze . . . . . . 363 Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 Gebrauchskategorien und Prüfbedingungen Leitungen und Kabel für Melde- und von Schützen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 Signalanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 Schützschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 Leitungen in Datennetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 Motorschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 Leitungen für Kleinspannungsbeleuchtung . . . . . 424 Vollelektronischer Motorschutz . . . . . . . . . . . . . . . 368 Code zur Farbkennzeichnung, Starkstromkabel . . 425 Steuerung durch Motorschalter . . . . . . . . . . . . . . 369 Kabel für die Energieverteilung . . . . . . . . . . . . . . . 426 Optoelektronische Näherungsschalter Steckvorrichtungen der Energietechnik . . . . . . . . 427 (Lichtschranken) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 Steckverbinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428 Näherungsschalter (Sensoren) . . . . . . . . . . . . . . . 371 Steckverbinder RJ45 und RJ11 . . . . . . . . . . . . . . . 429 Ultraschall-Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372 Lötfreie Anschlusstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 Regelungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 Installationsrohre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 Unstetige Regelglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 Bezeichnungsbeispiele für Schrauben und Digitale stetige Regelglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . 375 Muttern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432 Analoge stetige Regelglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 Metrische ISO-Gewine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 Digitale Regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 Toleranzen und Passungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434 Einstellung von Regelkreisen . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 Betriebsarten und Grenzübertemperaturen . . . . . 380 Teil BU: Effizienzklassen von elektrischen Antrieben . . . . . 381 Betrieb und sein Umfeld, Umwelttechnik, Betriebsdaten von Käfigläufermotoren . . . . . . . . . 382 Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 Oberflächengekühlte Käfigläufermotoren Organisationsformen der Unternehmen . . . . . . . 436 (Normmotoren) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 Organisation der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437 Bauformen von drehenden elektrischen Arbeitsplanung, Netzplantechnik . . . . . . . . . . . . . 438 Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 Arbeiten im Team . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 Berechnungsformeln für drehende elektrische Umgang mit Konflikten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440 Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385 Prozesse analysieren und gestalten . . . . . . . . . . . 441 Leistungsschilder von drehenden elektrischen Vorbereitung einer Präsentation . . . . . . . . . . . . . . 442 Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 Präsentation eines Projektes . . . . . . . . . . . . . . . . . 443 Drehstrommotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 Diagramme für Präsentationen . . . . . . . . . . . . . . . 444 Polumschaltbare Motoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 Durchführung von Projekten . . . . . . . . . . . . . . . . . 445 Fehlerbeseitigung bei Drehstrom- Systematisches Marketing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446 Asynchronmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 Kommunikation mit Kunden . . . . . . . . . . . . . . . . . 447 Einphasen-Wechselstrommotoren . . . . . . . . . . . . 390 Durchführung von Kundenschulungen . . . . . . . . . 448 Gleichstrommotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 Bestandteile eines Tarifvertrages . . . . . . . . . . . . . 449 Servomotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 Qualifikationen für elektrotechnische Arbeiten . . 450 Ansteuerung von Servomotoren . . . . . . . . . . . . . . 393 Rechtsgeschäfte des Betriebes . . . . . . . . . . . . . . . 451 Schrittmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394 Kosten und Kennzahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452 Kleinstmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 Kalkulation der Kosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 Daten von Kleinstantrieben, Getriebe für Erstellen eines Angebotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454 Kleinstmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 Lastenheft, Pflichtenheft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455 Lineare Antriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 Computerunterstützte Planung einer Piezo-Aktoren und Piezo-Antriebe . . . . . . . . . . . . . 398 Elektroinstallation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456 Prüfung elektrischer Maschinen . . . . . . . . . . . . . . 399 Reale Ausführung von Installationsschaltungen . 457 Antriebstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 Zertifizierung, Auditierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458 Wahl des Antriebsmotors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 Gefährliche Stoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459 Anlassen von Kurzschlussläufermotoren . . . . . . . 402 Risiko-Sätze (H-Sätze) für Gefahrstoffe . . . . . . . . . 460 Sicherheitsratschläge (P-Sätze) für Gefahrstoffe . 461 Teil W: Umgang mit Elekroschrott . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 Werkstoffe, Verbindungstechnik . . . . . . . . . . . . . . 403 Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 Periodensystem, chemische Bindung . . . . . . . . . . 404 Wichtige Teile des VDE-Vorschriftenwerkes . . . . . 466 Stoffwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405 Teile von DIN VDE 0100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467 Stahlnormung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406 Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469 Leitende Werkstoffe der Elektrotechnik Kurzformen von Fachbegriffen . . . . . . . . . . . . . . . 475 (Nichteisenmetalle) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 Fachliches Englisch (Englisch-Deutsch) . . . . . . . . 481 Magnetisierungskennlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408 Sachwortverzeichnis (mit fachlichem Englisch) . . 488 Magnetwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 Bildquellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509 Lote, Thermobimetalle, Kohlebürsten . . . . . . . . . 410 Unterstützende Firmen und Dienststellen . . . . . . 510 Kontaktwerkstoffe, Freileitungen . . . . . . . . . . . . . . 411

Lernfelderauswahl und Buchabschnitte 9 MSelection of Fields of Learning and relevant Sections in this Book B CLern- Lernfeldinhalt Hauptabschnitte im Tabellenbuch Elektrotechnik, Efeld zusätzliche Inhalte weiterer Hauptabschnitte A KLernfeldübersicht für industrielle und handwerkliche Elektroberufe (Beispiel) W BU1 Elektrotechnische Systeme analysieren und Teil M: Schaltungstheorie, Bauelemente Funktionen prüfen Teil TM: Technische Dokumentation, Messen2 Elektrische Installationen planen und aus- Teil EI: Elektrische Installation führen Teil TM: Technische Dokumentation3 Steuerungen analysieren und ausführen Teil AS: Steuern und Regeln Teil M: Schaltungstheorie, Bauelemente Teil TM: Technische Dokumentation4 Informationstechnische Systeme bereitstellen Teil IK: Informations- und kommunikations- technische Systeme Teil TM: Technische Dokumentation5 Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Teil SE: Sicherheit, Energieversorgung Betriebsmitteln gewährleisten Teil TM: Technische Dokumentation, Messen Teil W: Werkstoffe, Verbindungstechnik Teil BU: Betrieb und sein Umfeld6 Anlagen analysieren und deren Sicherheit Teil SE: Sicherheit, Energieversorgung prüfen Teil AS: Automatisierungs- und Antriebssysteme7 Steuerungen für Anlagen programmieren und Teil AS: Steuern und Regeln realisieren Teil IK: Informations- und kommunikations- technische Systeme8 Antriebssysteme auswählen und integrieren Teil AS: Automatisierungs- und Antriebssyste- me, Steuern und Regeln Teil TM: Technische Dokumentation Teil SE: Sicherheit, Energieversorgung9 Steuerungssysteme und Kommunikations- Teil AS: Steuern und Regeln systeme integrieren Teil IK: Informations- und kommunikationstech- nische Systeme Teil TM: Technische Dokumentation, Messen10 Automatisierungssysteme in Betrieb nehmen Teil AS: Automatisierungs- und Antriebssysteme und übergeben Teil BU: Betrieb und sein Umfeld Teil TM: Technische Dokumentation, Messen11 Automatisierungssysteme in Stand halten und Teil AS: Automatisierungs- und Antriebssysteme optimieren Teil EI: Elektrische Installation Teil SE: Sicherheit, Energieversorgung Teil BU: Umwelttechnik Teil TM: Technische Dokumentation, Messen12 Automatisierungssysteme planen, Teil AS: Automatisierungssysteme13 Automatisierungssysteme realisieren Teil EI: Elektrische Installation Teil SE: Sicherheit, Energieversorgung Teil BU: Umwelttechnik Teil W: Werkstoffe, VerbindungstechnikLernfeldübersicht für elektrische Teile der Lernfelder Mechatronik1 Analysieren von Funktionszusammenhängen Teil TM: Technische Dokumentation in mechatronischen Systemen Teil W: Werkstoffe, Verbindungstechnik3 Installieren elektrischer Betriebsmittel unter Teil SE: Sicherheit, Energieversorgung Beachtung sicherheitstechnischer Aspekte Teil EI: Elektrische Installation4 Untersuchen der Energie- und Informations- Teil AS: Automatisierungssysteme flüsse in elektrischen Baugruppen Teil W: Werkstoffe, Verbindungstechnik5 Kommunizieren mithilfe von Datenverarbei- Teil IK: Informations- und kommunikations- tungssystemen technische Systeme8 Design und Erstellen mechatronischer Teilsys- Teil TM: Technische Dokumentation, Messen teme Teil AS: Automatisierungs- und Antriebssysteme

10 Literaturverzeichnis List of LiteratureM B Automatisierungstechnik Verlag Europa-Lehrmittel, Haan- Baumann u.a. C Gruiten E Betrieb von elektrischen Anlagen VDE-Verlag, Berlin DIN VDE 0105 A Digitale Übertragungstechnik B. G. Teubner, Stuttgart Gerdsen K Drehzahlvariable Drehstromantriebe VDE-Verlag GmbH, Berlin BudigW mit AsynchronmotorenBU Elektrische Niederspannungsanla- VDE-Verlag, Berlin DIN VDE 0100 gen von Gebäuden Elektrische Anlagen in Beuth-Verlag, Berlin DIN 18015 Wohngebäuden Fachwissen Betriebs- und Verlag Europa-Lehrmittel, Haan- Fritsche u.a. Antriebstechnik Gruiten Elektrische Energieversorgung Friedrich Vieweg & Sohn, Heuck u.a. Braunschweig/Wiesbaden Elektrische Messgeräte und Springer-Verlag, Berlin Jahn u.a. Messverfahren EMV nach VDE 0100 VDE-Verlag, Berlin Rudolph u.a. Fachkunde Elektrotechnik Verlag Europa-Lehrmittel Bastian u.a. Fachkunde Industrieelektronik und Verlag Europa-Lehrmittel, Haan- Grimm u.a. Informationstechnik Gruiten Handbuch Elektromagnetische Ver- VDE-Verlag GmbH, Berlin Habiger u.a. träglichkeit Handbuch Elektrotechnik Friedrich Vieweg & Sohn, Böge u.a. Braunschweig, Wiesbaden IT-Handbuch Westermann-Schulbuchverlag, Hübscher u.a. Braunschweig Leistungselektronik Carl Hanser Verlag, München Bystron Moderne Leistungselektronik und VDE-Verlag, Berlin Hofer Antriebe Netzrückwirkungen VDE-Verlag, Berlin und VWEW- Hörmann u.a. Energieverlag, Frankfurt a.M. Optische Übertragungstechnik Hüthig Buch Verlag, Heidelberg Wrobel u. a. Professionelle Stromversorgung Franzis-Verlag GmbH, München Freyer Praxis Elektrotechnik Verlag Europa-Lehrmittel, Haan Bastian u.a. Schutz durch DIN VDE 0100 Verlag Europa-Lehrmittel, Haan Fritsche u.a. Sensoren, Messaufnehmer expertverlag, Renningen Bonfig u.a. Tabellenbuch industrielle Verlag Europa-Lehrmittel, Haan- Grimm u.a. Computertechnik Gruiten Tabellenbuch Informations- und Verlag Europa-Lehrmittel, Haan- Burgmaier u.a. Systemtechnik Gruiten Tabellenbuch Mechatronik Verlag Europa-Lehrmittel, Haan- G. Häberle u.a. Gruiten Taschenbuch Elektrotechnik Carl Hanser Verlag, München Philipow u.a. Transformatoren VDE-Verlag, Berlin und VWEW- Janus u.a. Energieverlag, Frankfurt a.M.

32 Wechselgrößen, Wellenlänge Alternating Quantities, Wavelength G B Wechselgrößen C E [f] = 1 = Hz Frequenz A s K f= 1W N [w] = 1 ; [n] = 1 T f=p·n w=2p·fBU S s s 1 2 3 Signal- ti Effektivwert bei Sinusform form T Innenpolmaschine mit Crest- 02 = 032 = 1 1T U = u: I = :i einem Polpaar faktor 1,41 1,73 ti 02 4 02 5 FC Periode u, i u, i Scheitelwert der Spannung Effektivwert allgemein u: = U · FC U= u: I= :i FC FC 6 7 8 øt ƒ0 Augenblickswert Sinusspannung mit Nullphasenwinkel u1 eilt u2 um den Phasenverschiebungs- u = u: · sin (wt + j0) winkel j voraus. 9 u1 u1 j=2p· j° ; j° = Dt · 360° u =u:· sin (360°· f · t + j0°) u u2 u2 360° T 10 ƒ [j] = rad; [j°] = ° t Spitze-Tal-Werte ab Zeitpunkt Nulldurchgang (j0 = 0): ƒ _ #t Liniendiagramm Zeiger- u;: = 2 · u: ;:i = 2 · :i u = u: · sin (360° · f · t) Phasenverschiebung diagramm 11 12 13 Wellenlänge Ausbreitung Wellenlänge G u= u= u= u= u= im Vakuum: allgemein: _ u 0 -u 0 u km l= c0 l= c s f f c0 = 299 792,458 14 15 E fi 300 000 km t s l = c0 · T l=c·T ¬ = 0,3 · 109 m 16 17 s c Ausbreitungsgeschwindigkeit ;:i Spitze-Tal-Wert des Stromes u: Scheitelwert der Spannung c0 Lichtgeschwindigkeit Œ Leiterlänge U Effektivwert der Spannung n Drehfelddrehzahl im Vakuum oder in Luft p Polpaarzahl der Maschine u;: Spitze-Tal-Wert der Spannung E elektrische Feldstärke t Zeit a Winkel f Frequenz ti Impulszeit j Phasenverschiebungswinkel FC Scheitelfaktor, Crestfaktor T Periodendauer j0 Nullphasenwinkel i Augenblickswert des Stromes u Augenblickswert der Spannung l Wellenlänge i: Scheitelwert des Stromes w Kreisfrequenz, I Effektivwert der Stromstärke Winkelgeschwindigkeit

Leistung bei Sinuswechselstrom, Impuls 33 G Power of Alternating Sine-wave Current, Impulse B C ¡ Uw ¡ Uw Der Spannungserzeuger gibt eine Schein- S=U·I E R UbL R UbC leistung an eine beliebige Schaltung ab. A 1 KU U [S] = V · A = VA W L BU C Im Wirkwiderstand tritt Wirkleistung auf. P = Uw · Iw [P] = V · A = W 2SImpulsgröße / % P Im Blindwiderstand tritt Blindleistung auf. P = U · I · cosj QLƒ QC [Q] = V · A = var 3 ƒ P S UQbisist tQUCboCdoedreQr LU, bL und ƒ Ib ist IbC oder IbL.Reihenschaltung von Wirk- ƒ var = Volt-Ampere-reaktivwiderstand und Blindwiderstand (reaktiv = rückwirkend) Blindleistung¡w ¡bL ¡w ¡bC Bei Sinusform: RL RC sin j = Q Q = Ub · IbU U S 4 5 P cos j = P Q = U · I · sin j QL S S 6 Scheinleistung 7 S QC 8 Bei Nichtsinusform: P l= P S = 1P 2 + Q 2Parallelschaltung von Wirkwider- S 9stand und Blindwiderstand100 Die Anstiegszeit und die Abfallzeit werden Für Spannungsimpuls: 90 zwischen dem 10-%-Wert und dem 90-%- Vorder- Dach Rück- Wert der Impulsgröße gemessen. S= Du flanke flanke Dt Die Impulsdauer und die Pausendauer 10 50 misst man zwischen den 50-%-Werten der Impuls- Impulsgröße. Für Stromimpuls: dauer t i [S] = V oder A S= Di 10 s s Dt 0 11 tAnstiegszeit tr Abfallzeit tf Frequenz Periodendauer f= 1 T = ti + tp T 12 13u, i t Tastverhältnis 14 Tastgrad 15 ti tp 1 ti T V= g g= TKenngrößen beim ImpulsC Index für kapazitiv P Wirkleistung Ub Blindspannungf Frequenz Q Blindleistung Uw Wirkspannungg Tastgrad S Scheinleistung, Flankensteilheit V Tastverhältnis (nicht genormt)I, i Stromstärke T Periodendauer D Zeichen für DifferenzIb Blindstrom t Zeit j PhasenverschiebungswinkelIbC kapazitiver Blindstrom tf Abfallzeit l LeistungsfaktorIbL induktiver Blindstrom ti Impulsdauer Bei Sinusform:Iw Wirkstrom tp Pausendauer cos j Leistungsfaktor, WirkfaktorL Index für induktiv tr Anstiegszeit sin j Blindfaktor

34 Magnetisches Feld, Spule Magnetic Field, Coil G B Durchflutung C E Ïl [Q] = A Q=I·N A K [H ] = A magn. Feldstärke 1W mBU [Rm] = A = 1 H = I·N Vs H Œ 2 magn. Leitwert magn. Widerstand L = 1 Rm = q0 · Œ · A Rm qr ¡ 3 4 Magnetische Feldstärke magn. Fluss [G] = Vs = Wb (Weber) G = Q Rm 5 [B] = Vs = T (Tesla) magn. Flussdichte 6 m2 G Ï [q0] = 1,257 µVs = 1,257 µH/m B= A Am In Luft: A = 1 m2 q = q0 · qr B = q0 · H Magnetische Flussdichte, Induktion Die Permeabilitätszahl qr gibt den Faktor 7 an, um den die magnetische Leitfähigkeit des Kernes größer ist als die der Luft. In Magnetwerkstoffen: qr siehe Seite 410 Für Luft: qr = 1 B = q0 · qr · H 8 B Fe nlinicehatr [F ] = T2 · m2 · Am = Ws = N (Newton) F= B2 · A Luft linear Vs m 2 q0 H [L] = Vs = H (Henry) 9 Magnetisierungskennlinien A Induktivität A [W ] = Vs · A2 = Ws = J (Joule) L = N2 · q0 · qr · A A Œ 10 [w ] = J L = N2 · AL m3 Energiedichte 11 w = 1 · B · H W = 1 · L · I 2 2 2 12 13 ¡ l w = 1 B2 w= W 2 q0 · qr V Induktivität 14 15 A Polfläche, Spulenquerschnitt Œ mittlere Feldlinienlänge, G magnetischer Fluss AL Spulenkonstante Länge der Spule L magnetischer Leitwert (Lambda) B magnetische Flussdichte Q Durchflutung, F Kraft (bei Elektromagneten) N Windungszahl H magnetische Feldstärke Rm magnetischer Widerstand magnetische Spannung I Stromstärke V Volumen q Permeabilität L Induktivität q0 magnetische Feldkonstante W Energie qr Permeabilitätszahl w Energiedichte

Feldeffekttransistoren, IGBT Field Effect Transistors, IGBT 57 G Prinzip, Gehäuse Schaltzeichen, Kennlinien Anwendung, B Bezeichnung (Beispiele) Bezugspfeile Spezialformen C E Gate G D ¡D Verstärkerschaltungen, A Analogschalter, KDrain P Source UDS ¡D UGS Vorverstärker Mikrofon, WD S ¡S 0V HF-Verstärker, BU N GD G -2V Oszillatoren, ¡G Quarzoszillatoren, P S -4V Mischstufen, auch SDG UGS Stellglieder bei Reglern. statt SGD UDS J-FET mit N-Kanal DS Ersatzschaltung Stabilisierung, Strombegrenzung +A P KD S ¡A N K, S ¡A UDS P -J-FET als Strombegrenzer A, D DSD Is GS ¡D UGS Verstärkerschaltungen, N+ +2V +1V insbesondere für N N+ Eingangsstufen, P 0V HF-Verstärker, Su Regelglieder, S G UDS ¡D -1V Leistungsverstärker. D G -2V Su - 4V Typische Grenzwerte Selbstleitender S Su UGS für Leistungsverstärker:IG-FET mit N-Kanal D UDS DS UDS = 50 V UGS = ( 20 VD Is G S ¡D UGS ID = 25 A -7V maximale P+ P P+ Verlustleistung N -5V G Su -¡D - 3V Ptot = 75 W Su G UDS - 1V In Operationsver- Selbstsperrender Su UGS stärkern, in integrierten IG-FET mit P-Kanal -UDS Schaltungen. DSD Is G1 G2 S ¡D UG2S Verstärker und Misch- +2V stufen bis 300 MHz N+ N N+ Su P G2 UDS ¡D +1V G1 Su 0V In integrierten Dual-Gate- UG1S Schaltungen IG-FET mit N-Kanal UG2S G1 G2 -1V D S + Su C 0 UG1S S E z. B. TO 220 ¡C UGE FUUrFRevq‰ou1ne6n20z0eVnVb,biIsiFs5‰2V01, kA, C UCE ¡C kHz. P UCE In IGBT-Modulen sind N oft Freilaufdioden NP G (Rückstromdioden) NN NN UGE enthalten. IGBT von Insulated G ECG Gate Bipolar Transistor. SiO2 etwa M 1:2 E IGBTA Anode, D Drain, G Gate, Is Isolierung mit SiO2, K Katode, N N-dotiert, N+ stark N-dotiert, P P-dotiert, P+ starkP-dotiert, S Source, Su Substrat

58 Bipolare Transistoren Bipolar Transistors G B Prinzip, Gehäuse Schaltzeichen, Typische Kennlinie Anwendungen, C Bezeichnung (Beispiele) Bezugspfeile Bemerkungen E A C B ¡C C Verstärker- K N EC schaltungen,W BP B ¡C 0,7 UBE Oszillatoren,BU N CBE 0,6 V Leistungsstufen ¡B in Netzteilen. E UBE UCE NPN-Transistor UCE Typische Daten: – 0,7 C ¡E E – 0,6 h21e = 100 bis 500 P B = 50 bis 700 BN UCE P ¡C C NPN-Transistoren: E ¡C UBE IC = 10 mA...30 A PNP-Transistor V B UBE = 0,7 V ¡B PNP-Transistoren: UBE UCE IC = – 10 mA bis – 30 A ¡E E UBE = – 0,7 V C BC E ¡C C 0,7 Leistungsverstär- 0,6 ker für Relais- N N C B ¡C UBE steuerungen. BP P B ¡B UCE V E Darlingtonstufen NN B UBE UCE bestehen aus zwei EC Transistoren in E ¡E E einem Gehäuse. Darlington-Transistor C ¡C C Der Stromver- stärkungsfaktor N P ¡C 0,7 UBE ist sehr groß. BP N 0,6 V Typische Daten: b = 200 bis 1000 NP B UCE B = 100 bis 30 000 IC = 0,1 A bis 30 A E ¡B UCE Komplementär- UBE ¡E E Darlington-Transistor Licht ¡C C Optische P 200 lx Abtastung ¡C von Barcodes, EN EV B C B 100 lx lx Optokoppler. N UBE UCE Fototransistoren E gibt es mit und ohne Basis- Foto-Transistor UCE anschluss. B2 B1 E B2 ¡E Zum Zünden von E B2 ¡E ¡v Thyristoren E UBB P UEB1 B1 ¡p Up Iv Talstrom Ip Höckerstrom B1 U v UEB1 Uv Talspannung Doppelbasis- Up Höcker- Transistor (UJT) spannung B Basis, B Gleichstromverhältnis, C Kollektor, E Emitter, Ev Beleuchtungsstärke, b Kurzschluss-Strom- verstärkungsfaktor, IC Kollektorstrom, UJT Unijunction Transistor

70 Zeichnerische Darstellung von Körpern Graphical Representation of Bodies Anordnung der Ansichten Draufsicht (D) U Rückansicht (R) Seitenansicht Seitenansicht von links (SL) von rechts (SR) Vorderansicht (V)TM SR V SL R Untersicht (U) D Isometrische ProjektionB Axonometrische Projektionen Rechtwinklige Parallelprojektion Dimetrische ProjektionCE 30} 42} 45} H 7} 30} T H B T H T B B B : H : T = 1 : 1 : 0,5 B : H : T = 1 : 1 : 0,5 B:H:T=1:1:1A Anwendung für Skizzen. Zeigt in der Vorderansicht Wesentliches. Zeigt drei Ansichten gleichrangig. Normalprojektionen Projektionsmethode 1: Kennzeichen: Projektionsmethode 3: Kennzeichen:K V V SL SRW U DBU Anwendung in europäischen Ländern. Anwendung in amerikanischen Ländern und in Datenbüchern.

Maßpfeile, besondere Darstellungen Dimension Arrows, Special Representations 71Maßlinienbegrenzung Schreibrichtung TMMaßpfeile: Immer anwenden bei Radien, 47} 60} E l Kreisbögen, Durchmessern. 62} 90} 30} A 8} K ausgefüllt a ≈ 15° 86} 60} W Œ ≈ 5d 90} 74} BUlå 90} 71} 60} å nicht ausgefüllt 77} 90} 30} offen a = 15° bis 90° Œ ≈ 3 d bis 5 d 13} 16} 45} d Linienbreite 60} 60} lSchrägstriche: Verlaufen von links unten nach rechts oben, bezogen auf die Maßlinie. 32 28 20 20 20 Œ ≈ 6d 20 19 20 20 45 20 20Punkte: Dürfen nur bei Platzmangel ver- 35 49 20 20 wendet werden, 26 20 20 20 ausgefüllt: † ≈ 1,5 d 27 nicht ausgefüllt: † ≈ 2,5 d 29Für jede Zeichnung ist nur eine Art anzuwenden. Bei Leserichtung vorzugsweise von unten und rechts.Platzmangel sind Kombinationen möglich. Zulässig auch in Leselage des Schriftfeldes, nichthori- zontale Maßlinien werden unterbrochen.Schnitte Bruchlinien und besondere Darstellungen Darstellung Merkregeln Darstellung Merkregeln a Schraffur: Dünne Volllinieb h Ausbrüche werden durch a unter 45° zur Achse oder zu dünne Freihandlinien be- 45} den Hauptumrissen. Schnitt- h grenzt.c flächen und Ausbrüche des gleichen Teiles in einer oder Bei der Darstellung „halbd mehreren Ansichten werden Ansicht – halb Schnitt“ in gleicher Art und Richtung i wird bei waagrechter Mit- schraffiert. tellinie (Beispiel d) der b Aneinanderstoßende Werk- Halbschnitt unterhalb, bei stücke erhalten entgegen- senkrechter Mittellinie gesetzt gerichtete oder ver- rechts von ihr angeordnet. schieden weite Schraffur. Durch dünne Freihandlini- c Der Schraffurlinienabstand en werden dargestellt: ist umso größer, je größer k i der Bruch flacher Werk- die Schnittfläche ist. stücke, d Umlaufkanten, die durche den Schnitt sichtbar gewor- k der Abbruch von Rund-f den sind, werden einge- körpern, zeichnet. A e Trennfugen sind als Kanten l der Abbruch von hohleng zu zeichnen. l Rundkörpern, z. B. Rohre. f Vollkörper einfacher Form m Spitzkörper sind in ab- werden in der Längsrich- n gebrochener Darstellung Schnitt tung nicht geschnitten. zusammengeschoben zu Beispiele: Niete, Bolzen, Wel- zeichnen. A-D len, Stifte, Rippen, Schrau- n Der Bruch geschnittener, ben. g Ist der Schnittverlauf nicht p ohne weiteres ersichtlich, so ist er durch dicke Strich- hohler Rundkörper wird punktlinien zu kennzeichnen. m durch eine Freihandlinie CB Die Blickrichtung auf den begrenzt. D Schnitt deuten Pfeile an.g Buchstaben verwendet man o Gerundete Übergänge und nur zur besseren Übersicht. Kanten können durch dün- ne Volllinien (Lichtkanten), o die vor den Körperkanten enden, dargestellt werden, wenn das Bild dadurch an- schaulicher wird. p Flach verlaufende Durch- dringungskurven dürfen weggelassen werden.

98 Vergleich von Schaltzeichen 1 Comparison of Circuit Symbols 1TM USA, z.B. Europa, praxisüb- Benennung USA, z.B. Europa, praxisüb- Benennung B ANSI, NEMA lich, z.B. DIN EN ANSI, NEMA lich, z.B. DIN ENCE a) b) A allgemeine Betriebsmittel a) b) Schaltglieder KW a) Widerstand, a) b)BU b) RES Wirkwiderstand Schließer (RES von Resis- tanz) a) Öffner Kondensator b) a) a) b) Diode Wechsler b) a) Z-Diode a) b) Schließer mit b) Verzögerung Stecker- beim Schließen verbindung a) Schmelz- Steuergeräte b) sicherung gepolte a) b) c) Suppressor- PB schließender diode Taster, Leuchtmelder druckbetätigt PB öffnender Taster, druckbetätigt a) b) LS Endschalter (Schließer) a) b) a) b) Masse LS Endschalter (Öffner) PB Schalter mit Raste, a) b) elektromechani- druckbetätigt scher Antrieb, z.B. für Schütz a) b) SO Antrieb mit Näherungs- SO Anzugsver- schalter zögerung (Schließer) Antrieb mit a) b) SR Abfallver- a) b) p> Druckwächter, SR zögerung P öffnend (p von pressure) G Rechteck- PB Taster mit generator Schließer und Öffner MTR M Drehstrommotor Schwimmer- schalter, 3 _ (MTR Motor) öffnend ANSI American National Standard Institute, NEMA National Electrical Manufacturer Association, DIN EN Deutsches Institut für Normung Europa-Norm. * steht für Kennbuchstabe, z.B. Farbe oder Gerät. PB Pushbutton = Druckknopf, LS Limit switch = Grenzschalter

Kompensation Compensation 247 Schaltungsprinzip Erklärung Bemerkungen SE Schädliche Einflüsse auf die Strom- AL1 50 Hz 400 V versorgung, z.B. Blindleistung, Bei der Blindleistungskompensa- KL2 periodische Spannungseinbrüche, tion wird die induktive Blindleis- WL3 Last Flicker (periodische Schwankungen tung von Motoren meist durch BU der Spannung mit etwa 10 Hz), Kondensatoren kompensiert. Spannungsänderungen durch Last- Durch Verdrosselung der Konden- schwankung, Oberschwingungen satoren werden die Oberschwin- (Harmonische) kann man durch gungen nicht kompensiert, die Schaltungen kompensieren (aufhe- sonst ohne Drosseln oft verstärkt ben). werden. Außerdem werden die Tonfrequenz-Signale der Rund- steueranlagen nicht geschwächt.Verdrosselte KompensationL1 50 Hz 400 V Bei der elektronisch gesteuerten Die zum Zuschalten vorgesehenenL2 Kompensation wird der Spannungs- Kondensatoren sind ständig gela-L3 Regler zustand der Lastspannung durch den, sodass beim Zuschalten im eine fortlaufende Messung im Reg- richtigen Zeitpunkt kein Stromstoß Last ler ständig geprüft. Bei Bedarf wird auftritt (sanftes Schalten). Die über einen verzögerungsarmen schwankende Blindleistung, z.B. elektronischen Schalter, z.B. mit durch Lastschwankungen von Thyristoren, die erforderliche Kon- Motoren, wird innerhalb weniger densator-Kapazität zugeschaltet Perioden der Netzspannung kom- oder abgeschaltet. pensiert. Auch Flicker werden oft dadurch beseitigt.Elektronisch gesteuerte Die Kompensation von Oberschwin- 1Kompensation gungen (Harmonischen) erfolgt durch elektrische Filter. Ein passives U2 50 Hz Filter besteht z.B. aus einer Schal- U1 L 230 V tung von Induktivitäten und Kapa- zitäten. Beim Bandsperrenfilter 0 0 250 Hz U1 _ _ U2 Last sorgt eine 150-Hz-Bandsperre für f die Sperre der 3. Harmonischen von 150 Hz 250 Hz der Last und zur Last. Für jede zu Übertragungskurve einer sperrende Harmonische ist ein Filter Bandsperre von 250 HzN erforderlich.BandsperrenfilterL 50 Hz 230 V Last Das Saugkreisfilter ist ein passives Alle passiven Filter werden durchN Filter. Bei ihm ist ein Saugkreis (Rei- Alterung der Kondensatoren ver- henschaltung von L und C) oder ein stimmt, sodass Überlastungen der _ _ LC-Filter Bandpass auf die abzusaugende Komponenten und auch uner- Harmonische abgestimmt, z.B. auf wünschte Resonanzen für die ver- 150 Hz 300 Hz 150 Hz. Für jede abzusaugende Har- schiedenen Harmonischen auftre- monische ist ein eigenes Filter erfor- ten können. Deshalb sind ständige derlich. Der Anschluss erfolgt an die Überwachung und bei Bedarf War- Leiter des Netzes und an Erde, z.B. tung der Filter erforderlich. an die Haupterdungsschiene.SaugkreisfilterL1 3AC L+ DC Last Ein aktives Filter ist ein System der Die Oberschwingungskompensa-L2 L- PFC Leistungselektronik. Es besteht im tion kann für jede HarmonischeL3 DC Prinzip aus einem gesteuerten getrennt eingestellt werden. 3AC Gleichrichter, einer PFC-Steuerung Außerdem ermöglicht dasselbe (PFC von Power Factor Correction, aktive Filter die Blindleistungskom- Seite 238) und einem davon ge- pensation, die Beseitigung von steuerten Wechselrichter. Der Last- Flickern und den Ausgleich von strom wird ständig überwacht und Unsymmetrien der Spannungen. an die Erfordernisse angepasst. Aktive Filter sind die modernste Technik zur Kompensation vonAktives Filter schädlichen Einflüssen.

248 Kompensation der Blindleistung 1 Compensation of Reactive Power 1SE UC S1 = P S2 = P A cos j1 cos j2 K 1 2WBU P QL1 = S1 · sin j1 3 QL2 = S2 · sin j2 4 L1 S1 vor der KoSm2pneancshatdioenr QL2 QC = P · (tan j1 – tan j2) QC = QL1 – QL2 L2 QC 5 L3 ƒ1 Kompensation 6 ƒ2 QL1 sin j = sin (arccos j) tan j = tan (arccos j) Umrechnungen sin j π cos j π tan j siehe auch Seite „Beziehungen zwischen den Winkelfunktionen“ Parallelkompensation Parallelkompensation bei Einphasenwechselspannung: L1 w = 2π·f C = QC C L2 7 w · UbC2 ¡bC 8 Hinweis zur Reihenkompensation: ± ≤C3000 2·QC Eine Reihenkompensation auf cos j = 1 = f mF · Hz 230 V 9 ist wegen der Spannungsüberhöhung kvar UbC an den Bauteilen nicht möglich. Des- Si P2 halb wird z.B. bei der Duoschaltung von Bei 50 Hz/230 V sind zur Kom- QL1 Sk Leuchtstofflampen der Kondensator so pensation 60 mF/kvar erforder- gewählt, dass der kapazitive Zweig der lich, bei 50 Hz/400 V nur Schaltung den kapazitiven Phasenver- 20 mF/kvar. schiebungswinkel jk besitzt. jk ist etwa P1 P gleich groß wie der induktive Phasen- Reihenkompensation QC QL2 verschiebungswinkel ji im induktiven bei Einphasenwechselstrom: DZwadeuigrc, habgeerhetntjgedgeernggeessaemtztt.ejnk S≈c–hajli-. Reihenkompensation tung gegen Null. C= IbC2 10 w · QC ¡bC# Bei Kondensatoren in Y : Bei Kondensatoren in ™ : C# ¡bC UbC = U UbC = U 12 UbC C# C# 132 11 14 CY = 1 ·C C™ = 1 ·C 3 3 13 MC IbCY = IbC IbC™ = 132 · IbC 15 16 3_ Einzelkompensation bei 3 AC Die Berechnung von QC und C erfolgt wie bei Einphasenwechselstrom. C berechnete Kapazität der L Induktivität U Netzspannung (Leiterspan- Kompensationskondensatoren P aufgenommene Wirkleistung nung) des Drehstromnetzes C™ Kapazität eines der in ™ geschalteten Kondensatoren QC kapazitive Blindleistung j Phasenverschiebungswinkel QL induktive Blindleistung ji induktive Phasenverschiebung CY Kapazität eines der in Y S Scheinleistung jk kapazitive Phasenverschiebung geschalteten Kondensatoren ™ Dreieckschaltung Si Scheinleistung Y Sternschaltung f Frequenz im induktiven Zweig Bedeutung der Indizes 1 und 2: IbC Kondensatorstrom Sk Scheinleistung 1 vor der Kompensation IbC™ Leiterstrom zur Kondensator- im kapazitiven Zweig 2 nach der Kompensation batterie in ™-Schaltung UbC Spannung an den Konden- satoren zur Kompensation IbCY Leiterstrom zur Kondensator- batterie in Y-Schaltung Bedeutung weiterer Formelzeichen aus den Bildern erkennbar.

Kompensation der Blindleistung 2 Compensation of Reaktive Power 2 249Ermittlung der Kondensatorleistung SE AVor der Kompensation 0,80 0,85 Erwünschter cos j2 0,95 0,98 K 0,90 1,63cos j1 tan j1 Kompensationsfaktor FK = tan j1 – tan j2 1,53 1,440,48 1,83 1,08 1,21 1,34 1,50 1,360,50 1,73 0,98 1,11 1,25 1,40 1,280,52 1,64 0,89 1,03 1,16 1,31 1,210,54 1,56 0,81 0,94 1,08 1,23 1,13 1,070,56 1,48 0,73 0,86 1,00 1,15 0,990,58 1,41 0,66 0,78 0,92 1,08 0,940,60 1,33 0,58 0,71 0,85 1,01 0,880,62 1,27 0,52 0,65 0,78 0,94 0,82 0,760,64 1,20 0,45 0,58 0,72 0,87 0,710,66 1,14 0,39 0,52 0,66 0,81 0,660,68 1,08 0,33 0,46 0,59 0,75 0,590,70 1,02 0,20 0,40 0,54 0,69 0,55 0,490,72 0,96 0,21 0,34 0,48 0,64 0,450,74 0,91 0,16 0,29 0,43 0,580,76 0,86 0,11 0,23 0,37 0,53 QC = FK · P10,78 0,80 0,05 0,18 0,32 0,470,80 0,75 – 0,13 0,27 0,420,82 0,70 – 0,08 0,21 0,370,84 0,65 – 0,02 0,16 0,32Beispiel: Vor der Kompensation beträgt cos j1 = 0,68; gewünscht QC Kondensatorleistung cos j2 = 0,9. Aufgenommene Wirkleistung P1 = 8 kW. FK Kompensationsfaktor Gesucht: Kondensatorleistung QC = ? kvar aus TabelleLösung: Aus Tabelle Faktor FK = 0,59 Kondensatorleistung QC = FK · P1 = 0,59 · 8 = 4,72 kvar P1 AufnahmeleistungSchaltungenEinzelkompensation bei Direkteinschaltung Einzelkompensation bei Stern-Dreieckschaltung bei Rundsteuer- W2 anlage L1 U1 3M_ U2L1 L2 L2 V1 L3 V2 U2 U1 L3 V2 V1 W1 W2 W1 L1 L2 L3Kondensator -Betriebsspannungbei Sternschaltung bei Dreieckschaltung230 V 400 VGruppenkompensation Zentralkompensation Wwirtschaftlich für wirtschaftlich fürMittelbetriebe GroßbetriebeMMM MMM MMMMMMM BU

Komponenten für Datennetze 1 Components for Data Networks 1 289 Bezeichnung Erklärung Bemerkungen, Anwendung, Daten IKAUI-Anschluss Von Access Unit Interface = Zugriff-Einheit- Spezielle Steckverbindung von Datengeräten. KBalun Schnittstelle.(Mehrzahl Von Balanced/unbalanced. Ursprünglich Modul zum Übergang von KoaxBalune) Modul zur Impedanz-Anpassung zu Twisted Pair.Bridge Von bridge = Brücke. Sobald die Bridge mit dem Netzwerk verbun-Elektronischer Eine Bridge kann zwei LAN-Segmente mitei- den ist, lernt sie automatisch die Adressen.Switch nander verbinden oder ein LAN in zwei Seg- Bridges sind protokollunabhängig, sodass sie(elektronisch mente teilen. Daten übertragen, z.B. zwischen PCs.wirkender Von switch = Schalter. Ein codegesteuerter Switch ermöglicht einemMehrstellen- Umschaltvorgänge laufen über Halbleiterbau- Gerät die Steuerung von bis 64 Geräten, z.B.schalter) teile, z.B. Transistoren. Umschalten kann über wenn ein Modem acht Geräte steuern soll. Computer, Modem oder Tastentelefon erfol- Beim Matrix-Switch kann jeder Port mit jedem gen. anderen Port verbunden werden. Ein Matrix- Switch ermöglicht mehr als einem Gerät dieEthernet-Switch Der Ethernet-Switch übernimmt die Daten und Steuerung anderer Geräte, z.B. wenn vier PC verschickt sie paketweise zur Zieladresse. Sen- sich zwei Drucker und ein Modem teilen. der und Empfänger werden entsprechend Jeder Port am Switch stellt einen Weg mit der ihrer Adressen durchgeschaltet. vollen Bitrate dar, z.B. 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1 Gbit/s oder 10 Gbit/s.Frame-Relay Das Frame-Relay ist eine Übertragungstech-(Rahmen-Relais) nik. Es multiplext und sendet Daten in Form Wird in Komponenten wie Bridges, Routers, von Paketen. Switches umgesetzt. Diese ermöglichen Ver- bindungen zu LANs und WANs.HDSL-Modem HDSL von High Bitrate Digital Subscriber Loop Verfügbar sind Versionen für 2 oder für 3 Ader- = digitale Übertragungs-Schleife mit hoher paare. Bei Drahtdurchmesser 0,4 mm Reich- Bitrate. Ermöglicht Breitbanddienste über vor- weite bei 2-Paar-Version z.B. 3,6 km, bei handene Kupferleitungen ohne Repeater. Drahtdurchmesser 1,2 mm und 3-Paar-Version 15,4 km.Hub Von hub = Mittelpunkt, Radnabe. Beim Repeater-Hub erfolgt zusätzlich eineKonverter Gerät, an das mehrere PC oder PC-Linien Regenerierung der zum Hub eintreffendenLoad Balancer angeschlossen werden können. Die zu über- Signale. Die Signale gehen an alle Teilnehmer.Manueller tragenden Daten werden ungefiltert an alleSwitch angeschlossenen Teilnehmer gesendet. Medienkonverter für Übergang von z.B. Glas- Von to convert = umsetzen. Sammelbezeich- faserleitung auf Twisted-Pair-Leitung oder nung für Geräte, die Übergänge von einem umgekehrt. System in ein anderes erlauben. Die öffentliche Internet-Domain einer Firma ist Ist ein Lastverteiler, der Antwortzeiten und dem Load-Balancer-Computer zugewiesen. Auslastung (Performance) von Netzwerk-Ser- Die eigentlichen Firmen-Web-Server besitzen vern beurteilt und Anfragen aus dem Internet nach außen nicht bekannte Adressen. zum Server mit aktuell bester Performance weiterleitet. Benutzer können sich ein Peripheriegerät tei- Im Wesentlichen mechanisch wirksamer len oder ein Benutzer kann zwischen zwei Peri- Schalter zum Umschalten ohne Stromversor- pheriegeräten wählen. gung. Ethernet-Switch10 BASE- 10 Mbps 100 BASE- Server W T-Hub T-Hub Ethernet- BU Workstation 100 Mbps Drucker Netzwerk mit Ethernet-Switch und Hubs

290 Komponenten für Datennetze 2 Components for Data Networks 2IK Bezeichnung Erklärung Bemerkungen, Anwendung, DatenK Modem Kunstwort aus Modulator und Demodulator. Ermöglicht den Anschluss von Digitalgeräten, z.B. einem PC, an das analoge Telefonnetz. Multiplexer, loka- In der Datentechnik Gerät, welches das Zeit- Lokale Muxe machen den Anschluss von z.B. ler (Mux, lokaler) multiplexverfahren ermöglicht. 48 Kanälen über ein einziges Kabel möglich. Außer der Netzwerkkarte müssen Software- Netzwerkkarte Steckkarte für den Steckplatz (Slot = Schlitz) im Treiber installiert werden. (Ethernet-Karte) PC, womit ein Ethernet-Netzwerk ermöglicht Ermöglicht den Anschluss eines seriellen wird. Druckers an einen parallelen Anschluss. Parallel-Seriell- Der Konverter macht einen parallelen An- Konverter schluss kompatibel zu einem seriellen Gerät. Patchfeld Ein Umsteckfeld, das dem Anschluss, dem Das Patchfeld erleichtert durch das Umstecken (Rangierfeld) Verteilen und Rangieren (Verändern) von Netz- auch den Anschluss von Analysegeräten. Puffer (Spooler, verbindungen dient. Ein Puffer sorgt z.B. für den Ausgleich von Cache) Einrichtung zur zeitweisen Speicherung (Zwi- Geschwindigkeitsunterschieden beim Daten- schenspeicher). Puffer enthalten RAMs zur fluss zwischen zwei Geräten. Puffer können Aufnahme und anschließender Ausgabe von serielle und parallele Ports haben. Daten. Cache ist ein Zwischenspeicher für oft verwendete Daten. Router Von route = Weg. Multiprotokoll-Router unterstützen eine Viel- Gerät zur Verbindung verschiedener LANs. zahl von LAN-Protokollen. Untersuchen Pakete und stellen sie bei Fehlern Router müssen konfiguriert und installiert wer- wieder her, ohne Fehler weiterzugeben. den. Repeater Von to repeat = wiederholen. Infolge Signaldämpfung sind Netzsegmente Gerät, welches Signale regeneriert und so ohne Repeater in der Länge begrenzt, z.B. auf umbildet, dass Netzsegmente miteinander 500 m. kommunizieren können. Print-Sharer ermöglichen den Anschluss von Sharer (Drucker- Der Sharer (to share = aufteilen) teilt einem mehreren PC an einen einzigen Drucker. Switch) Gerät bis z.B. sechs Geräte zu. Enthält meist einen Puffer. Terminaladapter mit Bonding (to bond = bün- deln) ermöglichen Datenverkehr mit 128 kbit/s Terminaladapter ISDN-Terminaladapter wandelt die digitalen durch Bündelung beider 64-kbit/s-Kanäle. Terminaladapter ISDN-Signale in Signale des anzuschließen- Bei der Datenübermittlung im ISDN muss auch a/b den Endgerätes um und umgekehrt. Häufigs- der Empfänger mit einem Terminaladapter a/b ter Typ ist der Terminaladapter a/b. arbeiten. Mit diesem Adapter können analoge Endgerä- Z.B. setzen Fiberoptik-Transceiver die elektri- te an das ISDN-Netz angeschlossen werden, schen Signale in Lichtsignale oder Infrarot- z.B. Fax oder Telefon. Signale zur Übertragung über LWL um und optische Signale der LWL in elektrische Signa- Transceiver, Kunstwort von to transmit = übertragen und le. Sende- to receive = empfangen. Empfänger Gerät, welches in den Datenweg geschaltet wird, um die Übertragung zu ermöglichen oder zu verbessern. Verstärker Gerät, welches die Datenübertragung über Anders als bei einem analogen Signalverstär- längere Strecken als ohne Verstärker ermög- ker sind zusätzlich Signalregenerierer und licht, und zwar oft auch bei größeren Bitraten Konverter enthalten. als ohne Verstärker. DruckerW SharerBU Bandlaufwerk Netzwerk mit Sharer und einem Drucker

Hilfsstromkreise Auxiliary Circuits vgl. DIN VDE 0100-557 357 Begriff Erklärung Schaltungen, Bemerkungen ASHilfs- L1 Wstromkreis Ein Hilfsstromkreis ist ein Stromkreis, der kein L2 BUStromver- Hauptstromkreis ist. Steuerstromkreise und L3sorgung Messstromkreise sind Hilfsstromkreise. N Stromversorgung des Hilfsstromkreises erfolgtTrans- durch AC 50 Hz bis 230 V, AC 60 Hz bis 227 V oder Stromversorgungen für den Hilfsstromkreisformator DC bis 220 V. Meist erfolgt sie aus dem Haupt- stromkreis, bei DC über einen Gleichrichter. Ein Transformator bewirkt die erwünschte Tren- nung vom Hauptstromkreis. Bei SELV oder PELV muss das ein Sicherheitstransformator sein.Trennung Die Transformatoren müssen beim Drehstrom- L1vom netz eingangsseitig (primärseitig) an zwei L2Haupt- Außenleiter angeschlossen sein. Hilfsstromkrei- L3stromkreis se ohne Trennung vom Hauptstromkreis muss NÜber- man an einen Außenleiter und den Neutralleiter PEstrom- anschließen. Anordnung der Überstrom-SchutzeinrichtungenSchutzein- Ungeerdete Hilfsstromkreise erfordern eine Iso-richtung lationsüberwachungseinrichtung. Überstromschutz dient nur dem Kurzschluss- schutz.Mess- Bei direktem Anschluss von Messstromkreisenstromkreis an den Hauptstromkreis sind anzuzwenden bei HochspannungDirekt- Überstrom-Schutzeinrichtungen zum Kurz- L1 50 Hz 20 kV KLmessung schlussschutz oder L2 kurzschluss- und erdschlusssichere Verlegung,Wandler- z.B. Mantelleitung, Verlegung nicht in der Nähe bei Niederspannung k l 1.1 1.2messung von brennbaren Stoffen. ohne k-Erdung 2.1 2.2 Bei Spannungswandlern muss die Ausgangssei- A V te (Sekundärseite) geerdet und gegen Kurz- schluss gesichert sein. Bei Stromwandlern er- Wandlermessungen folgt nie eine Sicherung gegen Kurzschluss und bei Niederspannung auch keine Erdung.Ein- Hilfsstromkreise müssen so ausgeführt sein, L1 L1schalten dass ein einzelner Leiterbruch, Körperschluss L2 L2Abschalten oder Erdschluss die Anlage in einem sicheren N PE Zustand, z.B. AUS, erhält oder in einen solchenWirk- überführt. Deshalb erfolgt das Abschalten durch üblich im IT-System zulässigglieder, Öffner und das Einschalten durch Schließer.z. B. Wirkglieder, z.B. Schützspulen, sind auf einerSchütz- Seite direkt (ohne Schaltglieder) mit dem geer-spulen deten Leiter zu verbinden. Beim IT-System dür- fen Wirkglieder an zwei Außenleiter angeschlos- sen sein. Dann sind die Außenleiter durch zwei- Anordnung der Taster polige Schaltglieder zu schalten. Die Außenleiter sind gegen Kurzschluss zu sichern.Doppelte Hilfsstromkreise müssen auch bei doppelten L1Schlüsse Schlüssen gegen Fehlschaltungen, z.B. Einschal- L2(Körper- ten ohne Einschaltsignal, geschützt sein. Das PEschlüsse, wird bei geerdeten Hilfsstromkreisen durchErd- Überstrom-Schutzeinrichtungen bewirkt, die 1 oder 2 löst F1 aus F1 Richtigschlüsse) beim 1. Körperschluss oder Erdschluss innerhalb T1 S2 Q1 von 5 s die Stromversorgung abschalten. Bei ungeerdeten Hilfsstromkreisen muss eine Anzei- 3 löst F1 aus, wenn S1 3 ge den Isolationsfehler optisch und/oder akus- S2 betätigt tisch melden. Der Isolationswiderstand muss je V der Nennspannung mindestens 100 O betragen. 12 Verhinderung von Fehlschaltungen bei Erdschluss

358 Sicherheitsbezogene Teile von SteuerungenAS Safety Related Machine ControlsWBU Beurteilung von Risiko und Steuerung Verlet- Gefähr- Vermeidung PL, etwa mittlere Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen zung dung möglich (SIL) Kategorie MTTF müssen dort verwendet werden, wo bei Ver- leicht selten P1 sagen der Steuerung eine Gefährdung ein- F1 a bei tritt. Man erhält den erforderlichen Perfor- S1 P2 (–) hoher mance Level PL durch eine Risikoabschät- P1 MTTF zung mittels Risikograph (Bild). F2 P2 B Der PL ist abhängig von der Architektur (logi- b scher Aufbau) der Schaltung und von der (1) mittleren Ausfallzeit MTTF der Komponen- ten. Die Architektur der Schaltung wird Start c durch Kategorien Cat angegeben (folgende (1) Seite). Bei MTTF genügt die Unterscheidung P1 1 in niedrige, mittlere und hohe MTTF. Ergibt F1 die Risikoabschätzung einen PL der Größe c, d2 dann muss mindestens Cat 1 mit hoher P2 (2) MTTF angewendet werden. Anstelle von PL wird bei fertigen Steuerun- S2 P1 3 gen, z.B. SPS, der Wert von SIL angegeben, schwer e z.B. SIL2. Damit liegt ein PL der Größe d vor. F2 (3) 4 Bei SIL2 muss mindestens Cat 2 mit hohem MTTF vorliegen. oft P2 kaum möglich Risikograph nach EN ISO 13849-1 Abkürzungen und Begriffe Begriff Erklärung Bemerkungen PL Performance Level = Gütepegel. Man unterscheidet Eine Sicherheitsfunktion ist die Funktion einer die PL a bis e zur Festlegung der Fähigkeit von sicher- Steuerung, z.B. Funktion zum Stillsetzen einer heitsbezogenen Teilen einer Steuerung hinsichtlich Maschine im Notfall. Der Ausfall solch einer des Ausführens einer Sicherheitsfunktion. Der PL ist Funktion erhöht die Sicherheitsrisiken unmit- abhängig von der Kategorie und der MTTF. PL e ist der telbar. höchste Level (Pegel). SIL Safety Integrity Level = Sicherheits-lntegritäts-Pegel. Nach SIL erfolgt meist das Zertifizieren einer Es gibt vier Stufen (Levels) von SIL. SIL 3 ist die höch- Steuerung bzw. Maschine. ste, praktisch vorkommende Stufe. PL a b c d e SIL – 1 1 2 3 Kategorie Cat von category = Kategorie. Ermöglicht die Beurtei- Kategorie B ist die Basiskategorie (Grundkate- (Cat) lung der Leistungsfähigkeit sicherheitsbezogener Tei- gorie), bei den Kategorien 1 bis 4 nimmt die SRP/CS le einer Steuerung beim Auftreten von Fehlern, d.h. Sicherheit steigend zu, die Steuerungsstruktu- Einstufung bzgl. Widerstand gegen Fehler und Ver- ren (Architekturen) werden komplexer. halten im Fehlerfall. Safety-Related Parts of Control Systems = sicher- Maschinensteuerungen, Auswerteeinheiten, heitsbezogenes Teil einer Steuerung, das auf sicher- Sicherheitsschaltgeräte. heitsbezogene Eingangssignale reagiert und sicher- heitsbezogene Ausgangssignale erzeugt. MTTF Mean Time To Failure = mittlere Zeit bis zum Ausfall MTTF Zeit eines Gerätes. Die Angabe erfolgt als Wahrschein- niedrig 3 Jahre bis 10 Jahre lichkeit, z.B. > 10–5 bis 10–4 je Stunde. mittel 10 Jahre bis 30 Jahre hoch 30 Jahre bis 100 Jahre FMEA Failure Mode Effect Analysis = Fehlermöglichkeits- Eine FMEA ist während der Konzeptionsphase und Einflussanalyse. Analytische Methode zur syste- einer Steuerung durchzuführen. matischen und vollständigen Erfassung potenzieller Fehler und Ausfallzuständen von Komponenten eines Systems sowie deren Auswirkungen. Diversität Zum Erfüllen der Sicherheitsaufgabe mit hoher Eine Drehzahlüberwachung wird z.B. durch Zuverlässigkeit sind die Betriebsmittel derart redun- einen elektrischen Tachogenerator und einen dant auszulegen, dass die Umsetzung mit ungleichar- mechanischen Fliehkraftschalter verwirklicht. tigen Mitteln erfolgt.

Digitale Regelung Automatic Digital Control 377 Merkmal Erklärung Darstellungen, Bemerkungen ASComputer- Bei der computergestützten Regelung ist ein Com- Wgestützte puter, z.B. ein PC, die Regeleinrichtung. Der Com- Regel- Regel- BURegelung puter muss mit entsprechenden Boards (Steckkar- einrichtung strecke ten) für die Signaleingabe und Signalausgabe aus- Aktoren,Digitalisie- gestattet sein. Das Regelungsprogramm ist im Taster, w y Schütze, xrung Computer mittels CD-Eingabe oder über entspre- Tastatur, Strom- chende Speicherchips installiert. Sollwert- richter,Digitale In den Computer sind der Sollwert der Regelgröße geber MotorRege- sowie, über einen Sensor erfasst, der Istwert derlungsfunk- Regelgröße (Prozessgröße), z.B. ein Temperatur- Regelungs- Sensortionen wert, einzugeben. programmUniversal- Regelkreis mit PC Signalregler Die meist analogen Prozessgrößen werden von AbtastungenSIPART einem Analog-Digital-Umsetzer (ADU) der Daten- 10 erfassungskarte des PC digitalisiert. Die Digitalsig- uV tEinstel- nale werden dann vom PC mittels des installiertenlung Regelungsprogrammes bearbeitet. 0 Die Ergebniswerte des Regelungsprogrammes stellen das digitale Ausgangssignal des Compu- quantisiert: digitalisiert: ters dar. Dieses ist bei Bedarf vor seiner Weiterga- 10 1010 be an eine entsprechende Stelleinrichtung mit einem Digital-Analog-Umsetzer (DAU) in ein ana- Abtastung und Quantisierung loges Signal umzuwandeln. Digitale Regler besitzen meist mehrere Funktionen: Mit einem digitalen Regler können meist mehrere Regelkreise unabhängig voneinan- Handregelung, automatische Regelung, der betrieben werden. Festwertregelung, Folgeregelung, Die Regelparameter für eine optimale Rege- Zweipunktregelung, Dreipunktregelung, lung der Anlage sind meist nicht bekannt. Die P-Regelung, PI-Regelung, PD-Regelung, PID- Werkseinstellungen der Regelparameter sor- Regelung. gen für einen stabilen Regelkreis. Die Opti- Neben Regelungsaufgaben können auch Steue- mierung der Regelparameter erfolgt durch rungsaufgaben bewältigt werden. empirisches Vorgehen (vorhergehende Seite). SIPART besteht aus einem Grundgerät mit Bedien- 1 5 feld, analogen und binären Eingängen und Ausgän- 2 6 gen, in welches rückseitig Steckkarten für DAU, 7 ADU, weitere Eingänge und Ausgänge (analog, digi- 3 tal), Schnittstellen für RS232 oder Profibus gesteckt werden können. Die Bedienung erfolgt über eine Bedienfeld 4 Folientastatur mit Schutzart IP64. 1 Anzeige Regel- des Universal- größe, 2 Anzeige Regelgrößen-Sollwert, 3 Taste für reglers SIPART Sollwertänderung, 4 Anzeige Stellgröße, 5 Taster intern/extern, 6 Taster Hand/Automatik, 7 Taster für Prozessbedienebene: Stellgröße. • Anzeige und www.siemens.com • Eingabe, Mit drei Bedienebenen erfolgt das Einstellen des Reglers. In der Auswahlebene wird eine Parame- z. B. Sollwert, Stellwert terliste ausgewählt, deren Parameter in der Konfi- gurierebene geändert und aktiviert werden kön- Auswahlebene: nen. On-lSinteru-Bkteutrrisecbhalt.e.r. Es gibt Listen für Parameter des Online-Betriebs, des Offline-Betriebs, von Zeitprogramm-Reglern Parameter sowie der Strukturschalter. Mit Strukturschaltern (menügeführter Dialog) werden die Funktion und Konfigurierebene: Struktur des Reglers, z.B. Festwertregler, Folgereg- • Parametername: xxx ler, Zweipunktregler, P-Regler und Ansprech- • Parameterwert: yyy schwellen, einschließlich der Art der Eingangssig- Bedienebenen des digitalen Reglers SIPART nale und Ausgangssignale, festgelegt. In der Liste für die Parameter des Online-Betriebs sind z.B. ent- halten die Reglerparameter für den Proportional- Beiwert KP, die Nachstellzeit Ti, die Vorhaltezeit Td und die Vorhalteverstärkung Vd. In der Konfigurierebene werden den jeweiligen Parametern der ausgewählten Liste ihre Werte manuell zugewiesen.

378 Einstellung von Regelkreisen 1 Setting of Control Loops 1AS Reglerwerte und Einstellkennwerte für Regelstrecken höherer OrdnungWBU Reglertyp Einstellbereich Einstellkennwerte für Regelstrecken P-Regler Proportionalbereich Xp% = 1% bis 30% T T Tt · Ks Tt · Ks Kp = 100% = 100 bis 3,3 Kp fi 0,3 bis 0,7 Xp% PI-Regler Proportionalbereich Xp% = 2% bis 40% Kp fi 0,3 T bis 0,7 T Nachstellzeit Kp = 50 bis 2,5 Tt · Ks Tt · Ks Ti = 2 s bis 150 s oder 0,5 min bis 30 min Ti fi 1 T bis 4 T T = Tt + Ti PID-Regler Proportionalbereich Xp% = 2% bis 40% Kp fi 0,6 T bis 1,2 T Kp = 50 bis 2,5 Tt · Ks Tt · Ks Nachstellzeit Ti = 2 s bis 150 s oder 0,5 min bis 30 min Ti fi 1 T bis 2 T Vorhaltezeit Td = 0,5 s bis 30 s oder 0,1 min bis 5 min Td fi 0,4 Tt bis 0,5 Tt Einzustellende Parameter für die wichtigsten verfahrenstechnischen Regelgrößen Reglertyp Regelgröße Kp Xp% Ti Td PID Temperatur 10 bis 2 PI Druck 10 bis 3 10% bis 50% 1 min bis 20 min 0,2 min bis 3 min PI Durchfluss 10% bis 30% 10 s bis 60 s – PID Analyse 1 bis 0,5 100% bis 200% 10 s bis 30 s – P Niveau 0,5 bis 0,2 200% bis 500% PI Niveau 20 bis 1 10 min bis 20 min 2 min bis 5 min 20 bis 2 5% bis 100% – – 5% bis 50% – 1 min bis 20 min Kennwerte von Regelstrecken Regelgröße Regelstrecke (Beispiele) Tt bzw. Te Ts bzw. Tb Kis · yh Temperatur Kleiner, elektrisch beheizter Ofen 0,5 min bis 1 min 5 min bis 15 min 1 K/s Großer, elektrisch beheizter Ofen 1 min bis 5 min 10 min bis 60 min 0,3 K/s Destillationskolonne 1 min bis 7 min 40 min bis 60 min 0,1 bis 0,5 K/s Dampfüberhitzer 30 s bis 2,5 min 1 min bis 4 min 2 K/s Raumheizung 1 min bis 5 min 10 min bis 60 min 1 K/min Großer, gasbeheizter Glühofen Autoklav (2,5 m3) 0,2 min bis 5 min 3 min bis 60 min – Hochdruckautoklav (1000 °C, 40 bar) 0,5 min bis 0,7 min 10 min bis 20 min – 12 min bis 15 min 200 min bis 230 min – Druck Gasrohrleitung 0 0,1 s – Drehzahl Trommelkessel mit Ölfeuerung 0 150 s – Elektrische Kleiner elektrischer Antrieb 0 0,2 s bis 10 s – Spannung Großer elektrischer Antrieb 0 5 s bis 40 s – Kleine Generatoren 0 1 s bis 5 s Große Generatoren 0 5 s bis 10 s – Niveau Trommelkessel 0,6 s bis 1 s – 0,1 cm/s bis 0,3 cm /s Durchfluss Rohrleitung (Gas) 0 s bis 5 s 0,2 s bis 10 s – Rohrleitung (Flüssigkeit) 0 0 – Kp Proportionalbeiwert des Q Ausgleichswert der Strecke T Verzögerungszeit der Strecke, kpkrit Reglers Ti Nachstellzeit des I-Reglers (XXppksri)t Regelbereich des P-Reglers (Kps) Kritischer Proportionalbei- Td Vorhaltezeit des D-Reglers Xp% Regelbereich des P-Reglers, Ks wert, bei dem die Regel- Tb Ausgleichszeit der Strecke XR bei dem der Regelkreis Kis größe ungedämpft schwingt Ts Zeitkonstante der Strecke yh gerade instabil wird Übertragungsbeiwert einer Tt Totzeit der Strecke prozentualer Regelbereich Regelstrecke mit Ausgleich Te Verzugszeit der Strecke (Skalenbereich) Übertragungsbeiwert einer Tkrit Schwingungszeit des Reglereingangsgröße Regelstrecke ohne Ausgleich größter Stellbereich der instabilen Regelkreises Stellgröße

Einstellung von Regelkreisen 2 Setting of Control Loops 2 379Einstellregeln (nach Ziegler und Nichols) und Einstelldaten aus der Sprungantwort AS WReglertyp Einstellregeln Einstelldaten aus der Sprungantwort BUP Kp = Ts Xp = 1 bis 1,5 · XR Ks · TtPI Kp = 0,9 · Ts , Ti = 3,3 · Tt Xp = 1,1 · XR, Ti = 2,5 bis 3,5 (Tt + Te) Ks · TtPID Kp = 1,2 · Ts , Ti = 2 · Tt , Td = 0,5 · Tt Xp = 0,8 · XR , Ti = 2 · (Tt + Te), Td = 0,5 (Tt + Te) Ks · TtReglereinstellung nach der Stabilitätsgrenze (Verfahren nach Ziegler und Nichols)Reglertyp kritische Einstellwerte kritische ReglerbereicheP Kp = 0,5 · Kpkrit Xp% ≈ 2 · Xpkrit%PI Kp = 0,45 · Kpkrit , Ti = 0,83 · Tkrit Xp% ≈ 2,2 · Xpkrit% , Ti ≈ 0,85 · TkritPID Kp = 0,6 · Kpkrit , Ti = 0,5 · Tkrit , Td = 0,125 · Tkrit Xp% ≈ 1,7 · Xpkrit% , Ti ≈ 0,5 · Tkrit , Td ≈ 0,12 · TkritLiegen die Daten der Strecke nicht vor, so lässt sich die optimale Reglereinstellung auf folgendem Weg finden:Man betreibt den Regler als reinen P-Regler (Ti ∫ ∞, Td = 0) und wählt den Übertragungsbeiwert Kp so klein, dassder RuengdedlkerreRisesgtealbkirleiisst.inAsntasbchill,iedß. he.nkdriwtisircdh Kwpirsdo. lange vergrößert, bis im Regelkreis Dauerschwingungen einset-zen Die kritischen Daten werden zur Einstellung verwendet.Zeitverhalten von RegelstreckenSprungantwort-Verfahren 1 Einheitssprung Eingang AusgangBeim Sprungantwort-Verfahren wird die y z.B. 1 VÜbergangsfunktion experimentell ermittelt. y Regel- x 0 t streckeBezeichnung Stell-Sprungantwort Beispiel ÜbergangsverhaltenKenngrößen ¡B @ y x folgt proportional un- y verzögert der Eingangs-Regelstrecke ohne t größe y.VerzögerungP0-Strecke Kps • y xKps = y xt U@xRegelstrecke RC-Glied x folgt proportional der1. Ordnung R Eingangsgröße, aber beiPT1-Strecke Ts = Zeitkonstante Änderungen verzögert x∞ y Ts t nach einer e-Funktion. yKps = Tangente Kps • y Ue @ y C Ua @ x x tRegelstrecke Mischung zweier Flüssigkeiten x folgt proportional dermit Totzeit Eingangsgröße y, jedochPTt -Strecke Tt = ö um die Zeit Tt verzögert. x y t Säure v y x Tt Wasser ver-Kps = TTot =tzeit Kps • y yö dünnte x Säure t v Mischstelle FühlerFür Regelstrecken ohne Ausgleich sind statt Ks der Ausdruck Kis und statt Te der Ausdruck Te einzusetzen. KgŒ Länge, v Strömungsgeschwindigkeit, IB Basisstrom, Ue Eingangsspannung, Ua Ausgangsspannung, x∞ Reg-lerausgangsgröße nach Einschwingvorgang, sonstige Erklärung der Formelzeichen siehe vorhergehende Seite.

380 Betriebsarten und GrenzübertemperaturenAS Operating Modes and Temperature Rise LimitsWBU Betriebsarten S1 bis S9 Betriebsart Leistung, Temperatur Betriebsbedingungen, Bemerkungen, Anwendungen Dauerbetrieb c Unter Bemessungslast wird eine gleichbleibende Temperatur S1 P erreicht, die auch bei längerem Betrieb nicht mehr ansteigt. Das c Betriebsmittel kann pausenlos unter Bemessungslast arbeiten, P ohne dass die zulässige Temperatur überschritten wird. Zeit t Beispiel: Antriebsmotor für Wasserwerkspumpe. Kurzzeitbetrieb c P Die Betriebsdauer unter Bemessungslast ist kurz im Vergleich zur S2 P c Pause. Genormte Betriebsdauern 10 min, 30 min, 90 min. Diese Zeit kann das Betriebsmittel unter Bemessungslast arbeiten, Aussetzbetriebe1 Zeit t ohne dass die zulässige Temperatur überschritten wird. S3, S4, S5 Beispiel: Antriebsmotor für Garagentor. t1 t1 Spieldauer Betriebsdauer unter Bemessungslast und die folgende Pause c P sind kurz. Das Betriebsmittel kann unter Bemessungslast nur P c während der angegebenen ED (Einschaltdauer) in % der Spieldauer arbeiten. Genormte ED: 15%, 25%, 40%, 60%. Die Ununterbrochener c Zeit t P Spieldauer beträgt 10 min, wenn nicht anders angegeben. periodischer Betrieb P Zeit t c Beispiele: Hebezeugmotor (S3), Antriebsmotor für Schalttisch mit Aussetzbelastung (S4), Antriebsmotor für Positionierung (S5). S6 Diese Betriebsart entspricht S3, jedoch bleibt in den Belastungs- pausen das Betriebsmittel eingeschaltet, arbeitet also im Leer- lauf. Einschaltdauer und Spieldauer werden wie bei S3 an- gegeben. Beispiel: Bohrmaschine (sofern leer durchlaufend). Ununterbrochener Die Maschine läuft an, wird belastet und danach elektrisch gebremst, z.B. durch Einspeisen periodischer Betrieb von Gleichstrom. Anschließend läuft sie sofort wieder hoch. Die Maschine kann in dieser mit elektrischer Weise pausenlos arbeiten, wenn die angegebenen Trägheitsmomente JM des Motors und Bremsung gJeexbt ednerisLta, sstosboewtireägdtiesSiep1ie0ldmaiune. rBneiicshptieülb: eArnstcrhierbittsemnowtoerrdfüernF. WeretingnunkgeisneeinSrpicihetlduanuge. r ange- S7 Ununterbrochener Die Maschine läuft dauernd unter wechselnder Last und mit häufig wechselnder Drehzahl. periodischer Betrieb Die Maschine kann in dieser Weise pausenlos arbeiten, wenn für jede Drehzahl die ange- mit Drehzahl- wgeebnennevnonW1e0rtme innicahbt wübeiecrhsecnhdri,tteBnemweesrsduenng(sTleräisgthuenigtsemn oumnednEteinJsMchuanltddaJueexrt., Spieldauer, änderung Beim Träg- heitsmoment von 1 kg · m2 liegt ein Verhalten gegen Beschleunigung wie bei einer Masse S8 von 1 kg im Abstand von 1 m von der Drehachse vor). Beispiel: Aufzugsmotor. Ununterbrochener Ein Betrieb, bei dem sich Last und Drehzahl innerhalb des Betriebsbereiches nicht- Betrieb mit nicht- periodisch ändern. Dabei treten Lastspitzen auf, die weit über der Bemessungsleistung periodischer Last- und liegen können. Drehzahländerung Beispiel: Motor für Presse. S9 1 Bei S3 ist der Anlaufstrom für die Erwärmung unerheblich. Bei S4 ist der Anlaufstrom für die Erwärmung erheb- lich. Bei S5 erwärmt zusätzlich der Bremsstrom die Maschine. Bei S4 und S5 sind zusätzlich zur Einschaltdauer ED das Trägheitsmoment JM des Motors und das externe (äußere) Trägheitsmoment Jext der Last angegeben. Grenzübertemperaturen in K (Kelvin) Thermische Klasse/Isolierstoffklasse 105/A 120/E 130/B 155/F 180/H 1. Einlagige Feldwicklungen 65 80 90 110 135 2. Sonstige Wicklungen 60 75 80 105 125 3. Stromwender, Schleifringe 60 70 80 90 100 4. Sonstige Teile in Berührung mit Wicklungen 60 75 80 100 125 Übersteigt die Eintrittstemperatur des gasförmigen Kühlmittels, z.B. Luft, 40 °C oder von Wasser 25 °C, so ist die höchstzulässige Übertemperatur im gleichen Umfang zu verringern. Bei Betrieb in 1000 m bis 4 000 m über Meeresspiegel sind die zulässigen Übertemperaturen kleiner. Bei Maschinen: Um 1% je 100 m Höhenzunahme über 1000 m. Bei Transformatoren mit Selbstkühlung (S): Öltransformatoren um 2%, Trockentransformatoren um 2,5% /100 m, mit Fremdlüftung (F): Öltransformatoren um 3%, Trockentransformatoren um 5% je 500 m Höhenzunahme über 1000 m.

Effizienz von elektrischen Antrieben Efficiency of Electrical Drives 381Daten Erklärung Bemerkungen AS WStandards für effiziente Antriebe BUIEC-Be- US-Bezeichnung alte EU-Be- Elektromotoren benötigen etwa Eine Möglichkeit zur Erhö-zeichung zeichnung die Hälfte des erzeugten Stro- hung der Effizienz ist der Standard Efficiency mes. Bei elektrischen Antrieben Einsatz von Cu anstelle vonIE1 High Efficiency EFF3 besteht ein großes Potenzial zum Al für den Läuferkäfig undIE2 Premium Efficiency EFF2 Energiesparen. Deshalb werden von besserem Magnet-IE3 Super Premium EFF1 elektrische Antriebe nach ihrer material (Elektroblech) mitIE4 Efficiency – Effizienz unterschieden. kleineren Verlusten bei Käfigläufermotoren.Wirkungsgrade nach IEC 60034 bei vierpoligen Motoren (gerundete Werte) 1 Der Wirkungsgrad großer Moto- Die angegebenen Wir- ren ist höher als bei kleinen kungsgrade gelten nur fürWirkungsgrad IE3 Motoren, weil durch die kompak- den Betrieb bei Nennlast. 0,9 te Bauart weniger verloren geht Bei herabgesetzter Belas- vom Magnetfeld und von der tung sinkt der Wirkungs- IE2 magnetischen Wirkung des Stro- grad stark ab, weil dann mes. Der Wirkungsgrad von der Leistungsfaktor der 0,8 vierpoligen Motoren ist meist Maschine sinkt. IE1 am größten, weil für diese häufi- Deshalb wird bei von ge Bauart die Abmessung der Umrichtern gespeisten 0,70,1 1 10 100 kW 1000 Maschine günstiger als bei ande- Antrieben bei Teillast die Nennleistung ren Motoren gewählt wird. Bei Spannung oft herabge- sechspoligen Motoren ist dage- setzt. Dadurch verhält sichMindestwirkungsgrade von vierpoligen Elek- gen der Wirkungsgrad kleiner, der Motor wie ein Motortromotoren bei voller Last für Nennleistungen weil bei gleicher Leistung das mit kleinerer Nennlast.von 0,75 kW bis 370 kW für 50 Hz Kraftmoment größer sein muss. Für niedrige Drehzahlen Der Wirkungsgrad von Motoren sind Motoren mit großer für 60 Hz ist größer als der von Polzahl weniger geeignet 50 Hz, weil bei 60 Hz die Drehzahl als Getriebemotoren mit größer ist als bei 50 Hz. hoher Drehzahl.Mindestwirkungsgrade von Motoren verschiedenen Effizienzklassen und Polzahlen vgl. IEC 60034-30Nenn- IE1 4 Pole 6 Pole IE2 4 Pole 6 Pole IE3 4 Pole 6 Poleleistung 2 Pole 2 Pole 2 PolekW 0,79 0,82Motoren für 50 Hz 0,86 0,880,75 0,72 0,72 0,7 0,77 0,79 0,76 0,81 0,82 0,89 0,901,5 0,77 0,77 0,75 0,81 0,83 0,80 0,84 0,85 0,91 0,9583,0 0,82 0,82 0,80 0,85 0,86 0,83 0,87 0,88 0,835,5 0,85 0,85 0,83 0,87 0,88 0,86 0,89 0,90 0,89 0,917,5 0,86 0,86 0,85 0,88 0,89 0,87 0,90 0,90 0,92 0,9611 0,88 0,88 0,86 0,89 0,90 0,89 0,91 0,9115 0,89 0,89 0,88 0,90 0,91 0,90 0,92 0,92375 0,94 0,94 0,94 0,95 0,95 0,95 0,958 0,96Bei 50 Hz entsprechen 2 Pole der synchronen Drehzahl (Drehfelddrehzahl) von 3 000/min, 4 Pole der synchronen Drehzahl (Drehfelddrehzahl) von 1500/min und 6 Pole der synchronen Drehzahl (Drehfelddrehzahl) von 1000/min.Motoren für 60 HZ0,75 0,77 0,78 0,73 0,76 0,83 0,80 0,77 0,861,5 0,81 0,82 0,77 0,84 0,84 0,87 0,86 0,875,5 0,86 0,87 0,85 0,89 0,90 0,90 0,90 0,9215 0,89 0,90 0,90 0,90 0,91 0,90 0,91 0,93375 0,94 0,95 0,94 0,95 0,95 0,95 0,96 0,96Bei 60 Hz entsprechen 2 Pole der synchronen Drehzahl (Drehfelddrehzahl) von 3 600/min, 4 Pole der synchronen Drehzahl (Drehfelddrehzahl) von 1800/min und 6 Pole der synchronen Drehzahl (Drehfelddrehzahl) von 1200/min.

382 Betriebsdaten von Käfigläufermotoren Operating Data of Squirrel Cage MotorsAS Größe PN nN IN MN n cos j IA MA MK mW in kW in 1/min in A in Nm in % INBU MN MN in kg Drehstrommotoren bei 50 Hz/400 V, nicht polumschaltbar Drehfelddrehzahl ns = 3 000/min 56 0,12 2 760 0,4 0,42 55 0,80 4,5 2,0 2,0 3,5 63 0,25 2 765 0,7 0,86 65 0,81 4,5 2,3 2,2 4,0 71 0,55 2 800 1,3 1,88 70 0,85 4,9 2,3 2,2 6,5 80 1,1 2 850 2,4 3,69 77 0,85 5,2 2,4 2,3 8,1 90S 1,5 2 860 3,2 5,0 82 0,82 6,2 2,5 2,4 12,9 90L 2,2 2 860 4,6 7,3 82 0,85 6,8 2,8 2,6 14,8 100L 3 2 895 6,1 9,9 83 0,85 7,2 2,4 2,6 21 112M 4 2 895 7,8 13 84 0,88 7,6 2,4 2,8 25 132S 5,5 2 925 10,6 18 85 0,88 7,0 2,2 2,6 43 132M 7,5 2 925 14,3 24 86 0,88 7,5 2,4 2,6 50 160M 15 2 935 29 49 90 0,84 7,1 2,1 3,0 82 160L 18,5 2 940 34 60 91 0,86 7,5 2,3 3,1 92 Drehfelddrehzahl ns = 1 500/min 56 0,09 1 300 0,3 0,66 52 0,75 2,7 1,7 2,0 3,3 63 0,18 1 325 0,6 1,30 60 0,77 2,7 1,7 2,0 3,8 71 0,37 1 375 1,1 2,6 62 0,78 3,2 1,7 2,0 4,5 80 0,75 1 400 1,8 5,1 74 0,80 5,0 2,3 2,1 8,0 90S 1,1 1 405 2,6 7,5 75 0,81 5,0 2,1 2,2 12,3 90L 1,5 1 410 3,5 10 75 0,82 5,2 2,2 2,2 14,5 100L 3 1 415 6,5 20 81 0,82 6,2 2,7 2,5 24 112M 4 1 435 8,4 27 83 0,83 7,0 2,9 2,6 29 132S 5,5 1 450 11 36 84 0,85 7,0 2,2 2,3 39 132M 7,5 1 450 15 49 86 0,85 7,6 2,4 2,7 53 180S 18,5 1460 35 121 91 0,85 6,2 2,6 2,8 165 180M 22 1460 41 144 91 0,85 6,4 2,6 2,8 180 Polumschaltbare Drehstrommotoren in Dahlanderschaltung ns = 1500/min bzw. 3 000/min 71 0,37 1 370 1,2 2,6 62 0,72 3,2 1,6 2,0 5,0 0,55 2 760 1,7 1,9 65 0,74 3,3 1,7 2,0 80 0,55 1 400 1,6 3,8 65 0,75 4,3 1,7 1,9 8,0 0,75 2 850 2,0 2,6 70 0,77 4,5 1,8 2,0 90S 1,0 1 430 2,7 6,7 69 0,77 5,3 1,8 2,0 13 1,2 2 890 3,0 4,0 75 0,78 5,4 1,9 2,0 100L 2,0 1 450 5,0 13 72 0,80 5,9 2,1 2,1 21 2,6 2 900 5,8 8,36 76 0,85 6,6 2,2 2,1 Einphasenwechselstrommotoren mit Betriebskondesator bei 50 Hz/230 V Größe inPkNW in 1n/Nmin inINA cos j IA MA CB iUn CV MK m IN MN in mF MN in kg 63 0,12 2 800 1,2 0,94 3,0 0,6 4 400 2,0 5 71 0,5 2 760 2,4 0,95 3,0 0,45 10 400 2,0 8 80 0,9 2 800 6,2 0,97 4,0 0,35 20 400 2,0 11 90S 1,1 2 820 7,4 0,97 3,4 0,38 30 400 2,6 14 90L 1,7 2 800 11 0,97 3,5 0,35 40 400 2,8 17 63 0,12 1 390 1,2 0,94 2 0,54 5 400 3,0 5 71 0,3 1 380 1,6 0,95 2,6 0,52 12 400 3,0 8 80 0,6 1 380 4,1 0,94 3,3 0,64 16 400 2,9 11 CMBA Kapazität des Betriebskondensators, cos BjeLmeeisstsuunnggssfamkotomr,eInAt,AnnNzuBgesmstersosmu,nIgNsdBreemhzeashslu, nnsgsDsrtreohmfe,ldmdrMehazsashel,, Anzugsmoment, MK Kippmoment, MN PN Bemessungsleistung, UC Kondensatorspannung, n (Eta) Wirkungsgrad, j (Phi) Phasenverschiebungswinkel. S von short = kurz, L von long = lang, M von medium = mittel Die Werte der Tabelle wurden Firmenkatalogen entnommen und entsprechen nicht immer den Normen.

Oberflächengekühlte Käfigläufermotoren (Normmotoren) 383 Surface-cooled Squirrel Cage Motors (Standard Motors) AS WWellenenden bei IM B3, IM B6, IM B7, IM B8, IM V5, IM V6 und Bemessungsleistungen BUGröße (h in mm) d x Œ in mm Bemessungsleistung in kW (siehe Bild) 3 000/min 1500/min 3 000/min 1 500/min 1 000/min 750/min 56 9 x 20 0,09/0,12 – 63 11 x 23 0,18/0,25 0,06/0,09 – – 71 14 x 30 0,37/0,55 0,12/0,18 – – 80 19 x 40 0,75/1,1 0,25/0,37 – – 90 S 0,55/0,75 0,37/0,55 – 90 L 24 x 50 1,5 – 100 L 2,2 1,1 0,75 112 M 3 1,5 1,1 0,75/1,1 132 S 4 1,5 132 M 28 x 60 5,5/7,5 2,2/3 1,5 2,2 160 M – 4 2,2 3 160 L 11/15 4/5,5 180 M 38 x 80 18,5 5,5 3 7,5 180 L 22 7,5 4/5,5 – 200 L – 11 225 S 42 x 110 30/37 11 7,5 15 225 M – 15 11 18,5 250 M 22 280 S 48 x 110 18,5 – 30 55 x 110 22 15 37 55 x 110 60 x 140 30 18,5/22 37 – 45 30 55 60 x 140 65 x 140 75 37 65 x 140 75 x 140 45Abmessungen bei IM B3, IM B6, IM B7, IM B8, IM V5, IM V6Baugröße h a b w Schraube XA XB Y Z in mm in mm in mm in mm s in mm in mm in mm in mm 56 63 71 90 36 M5 62 104 174 166 71 80 100 40 M6 73 110 210 181 80 90 112 45 M6 78 130 224 196 90 S 100 125 50 M8 96 154 256 214 90 L 100 140 56 M8 104 176 286 244 100 L 125 160 63 122 194 298 266 112 M 140 190 70 M 10 134 218 342 300 132 S 140 216 89 158 232 372 356 132 M 140 M 10 406 160 M 178 254 108 186 274 440 480 160 L 210 M 12 545 180 M 254 279 121 208 312 562 554 180 L 241 318 133 M 12 240 382 602 600 200 L 279 356 149 M 16 270 428 632 675 225 S 305 406 168 M 16 300 462 680 730 225 M 286 457 190 M 20 332 522 792 250 M 311 M 20 764 280 S 349 280 M 368 874 419 984 1 036d Bauformen IM siehe h folgende Seite. Bei Größenangabe bedeuten Z L lange Form, S (von short) kurze Form, M mittelkurze lw a s Form. Y b Die Motoren brauchen der XA XB nebenstehenden Zeichnung nicht zu entsprechen. Die angegebenen Maße sind jedoch einzuhalten.

384 Bauformen von drehenden elektrischen MaschinenAS Types of Construction of Rotating Electrical MachinesWBU Erklärung Erklärung Erklärung Bild IEC-Code I Bild IEC-Code I Bild IEC-Code I IEC-Code II IEC-Code II IEC-Code II Maschinen ohne Lager Wie IM B35, 2 Schildlager, aber ohne Füße Flansch unten, Ohne Welle, mit Füßen zur Füße hochgezogen IM B10 Wandbefestigung IM 4001 IM V15 A2 Wie IM B34, IM 7201 IM 5510 aber ohne Füße Wie IM V 1, aber Wie IM 5510, Wellenende oben aber mit Fußplatte IM B14 IM 3601 IM V2 – Wie IM B3, IM 3231 IM 5710 aber ohne Lager Wie IM V2, aber Maschinen mit Schildlagern auf Antriebsseite mit Flansch oben für waagerechte Anordnung 2 Schildlager, IM B15 IM V3 1 freies Wellenende IM 1201 IM 3031 Ohne Füße, Wie IM V3, aber IM B3 ohne Flansch Wellenende unten IM 1001 (Einbau in Rohr) Flanschmotor IM V4 mit Füßen IM B30 IM 3211 IM 9201 Wie IM V15, aber IM B35 Maschinen mit Schildlagern ohne Flansch IM 2001 und Stehlagern Wie IM B35, aber 2 Schildlager, IM V5 kein Zugang von 1 Stehlager, IM 1011 der Gehäuseseite Grundplatte Wie IM V5, aber IM B34 C2 Wellenende oben IM 2101 IM 6010 Wie IM B35, Wie IM 6010, IM V6 aber ohne Füße ohne Grundplatte IM 1031 (Flanschanbau) 1 Schildlager, IM B5 – ohne Wälzlager IM 3001 IM 6100 am Wellenende Wie IM B3, Maschinen mit Stehlagern IM V8 aber für Wand- Ohne Schildlager, IM 9111 befestigung; 1 Stehlager, Wie IM V1, aber Füße links mit Füßen Flansch in IM B6 – Gehäusenähe IM 5051 IM 7001 Wie IM B3, 2 Stehlager, IM V10 aber für Wand- mit Füßen IM 4011 befestigung; Ohne Füße, ohne Füße rechts D9 Flansch, zum IM B7 IM 7201 Einbau in Rohr IM 1061 Maschinen für Wie IM B3, senkrechte Anordnung IM V31 aber für Decken- Mit 2 Führungs- IM 9231 befestigung lagern, Flansch Querlager oben, und Wellenende Kupplungsflansch IM B8 unten, Flansch unten IM 1071 in Lagernähe Wie IM B5, IM V 1 W1 aber ohne IM 3011 IM 8015 Lagerschild IM B9 IM 9101

Berechnungsformeln für drehende elektrische Maschinen 385 Calculation Formulas for Rotating Electrical Machines AS WSynchronmotor, n Drehzahl, Umdrehungsfrequenz n = ns ns = f BUSynchrongenerator p ns Drehfelddrehzahl f Netzfrequenz 1 2 p Polpaarzahl (halbe Polzahl)Asynchronmotor, Formelzeichenbedeutung wie oben. ns = f fL = f·sAsynchrongenerator Zusätzlich: p 100% bei voller SpannungMoment fL Frequenz im Läufer 3 4 bei halber Spannung s Schlupf (in %) Nenndrehzahl (ns – n) · 100% f·n M Kraftmoment, Moment s = ns 5 fL =f– ns 6 DrehzahlM(n)-Kennlinie MA Anzugsmomentfür Kurzschlussläufer MK KippmomentMA MN MN Bemessungsmoment M 2 MS beschleunigende Momente MK MS Sattelmoment MK = ssK + ssK n = f ±1 – 10s0≤ Kraftmoment-Kennlinien p Last- sK Kippschlupf (Schlupf beim Kippmoment) 78 1 moment 2 CM Kraftmoment-Koeffizient M = CM · UStr2 9 3 der Maschine 10 4 Schleifringe UStr Strangspannung Bei Einphasenmotoren: 5 kurzgeschlossen I Stromstärke (Leiterstrom) DrehzahlKraftmoment P Leistungsabgabe I = PM(n)-Kennlinien (mechanisch) n · U · cos jfür Schleifringläufer n Wirkungsgrad U Netzspannung, bei Dreh- Bei Drehstrommotoren: strom Dreieckspannung cos j Leistungsfaktor P n · 132 · U · cos j 11 Berechnung des Läuferstromes I = von Schleifringläufermotoren siehe Anlasser für Elektromotoren.Fremderregter Motor Formelzeichenbedeutung wie oben. s = M · 100% s = Ia · 100%(Nebenschlussmotor) Zusätzlich: MSt ISt 131L+ s Abnahme in % gegenüber 121L- Leerlauf (ns – n) · 100% Ua Ia Ankerstrom s = ns MSt Kraftmoment im Stillstand 14 A1 A2 F1 F2 ISt Ankerstrom im Stillstand RV M Ui Ui induzierte Spannnung Ui = CU · Ge · n Ui ≈ Pa CU Spannungskoeffizient 15 Ia ¡a Ue 16 2L+ ¡e der Maschine Ua = Ui + (Ra + Rv) · Ia 2L- Ge Erregerfluss 17Schaltung Pa mechanische Ankerleistung Ua Ankerspannung (Netz- ISt = Ua M = CM · Ge · Ia spannung des Ankerkreises) Ra + Rv 18 19 Ua @ 100 % Ua @ 50 % Ra Ankerwiderstand Rv VorwiderstandM Ie Erregerstrom Ue Erregerspannung n Re Widerstand der Ia = Pa Ie = UeBelastungskennlinie n · Ua Re Erregerwicklung 20 21Reihenschlussmotor Formelzeichenbedeutung wie oben. L+ L- ISt = U 22 Re + Rv + Ra ¡ U A1 A2M Ui I = Ia I = P M = CM RV D1 D2 n·U n2 23 24

386 Leistungsschilder von drehenden elektrischen MaschinenAS Nameplates of Rotating Electrical MachinesWBU Motoren, Generatoren, Umformer Feld Erklärung Feld Erklärung 1 Firmenzeichen 12 Bemessungsleistungsfaktor l bzw. cos j. 2 Typenbezeichnung der Maschine 13 Bei Synchronmaschinen ist das Zeichen u 3 Stromart (untererregt) anzufügen, wenn Blindleistung 4 Arbeitsweise (z.B. Motor, Generator) 14 aufgenommen werden soll. 5 Maschinennummer der Fertigung 15 Drehrichtung (auf die Antriebseite gesehen): ∫ (Rechtslauf) ª (Linkslauf) 16 6 Schaltart der Ständerwicklung bei Synchron- 17 Bemessungsdrehzahl. Außerdem wird angegeben: und Induktionsmaschinen, und zwar 18 Bei Motoren mit Reihenschlussverhalten die 19 Höchstdrehzahl nvmoanxW; asserturbinen Phasenzahl Schaltung Zeichen bei Generatoren, die 1, offen 20 angetrieben werden, die Durchgangs- 3, mit Hilfsstrang 21 bei Gderterhiezbaehml nodtodreernTurbine; unverkettet 22 die Enddrehzahl nz des Getriebes. 3, Stern 23 verkettet Dreieck Bemessungsfrequenz, Nennfrequenz in Schaltung Stern mit herausge- bei Schleifringläufer bei Gleichstrom- führtem Mittelpunkt maschine und Synchronmaschine 6, Doppeldreieck „Läufer“ bzw. „Lfr“ „Erreger“ bzw. „Err“ verkettet Sechseck in Schaltung Stern Schaltart, wenn keine – unverkettet 3 AC-Schaltung 2, verkettet, allgemein, l2 Läuferstillstands- Bemessungserreger- z.B. in L-Schaltung spannung in V spannung in V n , unverkettet ln Läuferstrom Erregerstrom in Bemessungsbetrieb. Angabe entfällt, falls Ströme kleiner als 10 A. 7 Bemessungsspannung, Nennspannung 8 Bemessungsstrom, Nennstrom Isolierstoffklasse (Y, A, E, B, F, H, C). Gehören Ständer und Läufer zu verschiedenen Klassen, 9 Bemessungsleistung (Abgabe). Bei Synchron- wird zuerst die Klasse des Ständers, dann die generatoren in kVA oder VA, sonst in kW oder W. Klasse des Läufers angegeben (z.B. E/ F). 10 Einheiten kW, W, kVA, VA Schutzart, z.B. IP 23 Angenähertes Gewicht in Tonnen (t). Betriebsart (entfällt bei S1 = Dauerbetrieb) Angabe entfällt, wenn leichter als 1 t. und Bemessungsbetriebszeit bzw. relative Ein- Zusätzliche Vermerke, z.B. VDE 0530/ …, 11 schaltdauer. Kühlmittelmenge bei Fremdbelüftung und bei Beispiel: S2 30 min, Wasserkühlung. S3 40% ED 1 2 Wird die Wicklung einer Maschine neu gewickelt oder umgeschaltet, so muss zusätzlich ein weiteres Schild 3 4 Nr. 5 mit Firmenbezeichnung, Jahreszahl und gegebenenfalls neuen Angaben angebracht werden. 67 8A (Leistungsschilder von Transformatoren siehe Seite 9 10 11 cos ƒ 12 217). 13 14 /min 15 Hz 16 17 18 V 19 A Is. Kl. 20 IP 21 22 t 23 Geräte mit elektrischen Maschinen Typ 752 2011 Außerdem sind anzugeben: Bei Kleingeräten, wie tragbaren Elektrowerkzeugen,Staubsaugern, Mot. Nr. 2732 _ Bemessungsaufnahme in W; Küchenmaschinen, Tonbandgerä- ten, wird kein genormtes Leis- 300 W 230 V 1,5 A bei Schutzklasse II Symbol ; tungsschild verwendet. Die In- halte folgender Felder sind aber 700/min ein Symbol für die Feuchtigkeits- meist auf dem Leistungsschild angegeben: Felder 1, 2, 3, 6, 7, 11, Schutzart, z.B. ) . 14, 15 (teilweise). Leistungsschild einer Handbohrmaschine

Drehstrommotoren Three-phase Motors 387 Motorart Synchronmotor Schleifringläufermotor KäfigläufermotorSchaltzeichenund Anschluss L1 L1 L2 L3 L1für Rechtslauf L2 L2 L3 L3 V1 V1 V1 M W1 U1 M W1 U1 M W1 U1 1 K M F2 - + F1 LKraftmoment- 3 33kennlinien 2 22Drehrichtungs- M1umkehr MN 0 0 M 1 RV = 0 M1Schaltung MN 00 MN 00 Nutforman denAnschluss- n /ns 1 n /ns 1 n /nsklemmen Durch Vertauschen zweier Außenleiter Der Ständer ist wie beim Käfigläufermotor anzuschließen.KK QL K LMLM Läufer in bei Stern- U1 V1 W1 oder schaltung Läu+feransc-hluss L1 L1 L2 L2W2 U2 V2 L3 L3 F1 F2 KQ L Läufer in V U1 V1 W1 (zweiphasig) Entfällt bei Dauermagnet- bei erregung Dreieck- bei Anlaufkäfig: schaltung direktes Einschalten ohne Erregung W2 U2 V2 0,5 bis 1Häufigstes mit Anlaufkäfig Anlasswiderstände direktes EinschaltenAnlassen 3 bis 7 im Läuferkreis (falls möglich bei EinstellungMA / MN für niedrige Drehzahl)IA / IN 1,5- bis 4-fach kleine Motoren bis 4, 0,4 bis 2Kurzzeitige große Motoren bis 2Überlastbarkeit ≈1 3 bis 7Steuern der bei Anlauf mit MNDrehzahl 1,6- bis 2,5-fach 1,6- bis 3-fachDrehzahl-stellbereich Steuern der Frequenz durch Läuferzusatzwiderstände Polumschaltung, AS FU (Frequenzumrichter) Frequenzsteuerung WElektrisches BUBremsen ohne bis 1: ∞ bei Servomotoren bei Läuferzusatzwiderständen bei Polumschaltung mitzusätzliche bis 1: 3 4 Stufen bis 1: 8Bremse bis 1:10 bei Schiffsantrieben bei Frequenzsteuerung mit Umrichter bis 1:100, mit Drehzahlregler bis 1: ∞ Nutzbremsung durch Betrieb Nutzbremsung durch Betrieb als Generator, insbesondere als Generator. bei Polumschaltung. Verlustbremsung durch Gegenstrom- Mit Anlaufkäfig auch Gegen- bremsung sowie durch Speisen des Ständers mit Gleichstrom strombremsung. oder Einphasenwechselstrom.Anwendungs- Servomotoren, Hebezeuge, Werkzeugmaschinen,beispiele Kolbenverdichter, Förderanlagen, Verarbeitungsmaschinen, Umformer, Verdichter, Landwirtschaftsmaschinen, Propellerantriebe auf Schiffen Steinbrecher, Hebezeuge VerschiebebühnennIADArnezhuzgashsl,trnosmD,reINhfBeeldmzaehssl u(snygnscshtrroomne, MDreMhozamhel)n,tR, VKrAanftlmasosmwiednetr,sMtaAndA,n∞zuugnsemnodmlicehn.t, MN Bemessungsmoment,

Kleinstmotoren Micromotors 395Begriffe Erklärung, typische Daten DrehzahlAnsichten Dauerbetrieb Grenzdrehzahl ASLeistungs- Typenleistung ist die im empfohlenen Leis- empfohlener 0,5 W Warten tungsbereich maximale Abgabeleistung. 15000 Leistungsbereich BUUmgebungs- Dauerbetriebsbereich ist der Bereich für 1/min Kurzzeit-temperatur dauernde Belastung bei einer Umgebungs- 10000 betriebLeistungs- temperatur von 25 °C.bereich Empfohlener Leistungsbereich ist kleiner als 5000Kurzzeit- der Dauerbetriebsbereich.betrieb Motor darf kurzzeitig und wiederholt über- 0 Kraftmoment T/mNmAnwen- lastet werden. Betriebsbereiche eines Kleinstmotors 0,5 Wdungen Roboter, Positionierungsantriebe, zahnärzt- liche Geräte, Dialysegeräte, Lüfter, Kfz- Mechatronik, Nivelliergeräte, Beamer, Fahr- tenschreiber, Lesegeräte.DC-Motor Der Läufer ist eisenlos mit einer Spezial- 32 1mit Edel- wicklung aus Cu-Drähten und läuft alsmetall- Außenläufer um den innen liegenden Dau- 76 5 4bürsten ermagnet-Ständer. Die Welle besteht oft ausPermanent- Keramik. 11magnete Ptyp = 0,5 W bis 8 W,eisenloserAußenläufer z.B. bei Ptyp = 0,5 W: 8Spezial- n ≤ 16 000/min, T ≤ 0,6 mNmwicklung n = 0,6, UN = 12 V, Ia ≤ 130 mA 10 9 8 DC-Motor mit EdelmetallbürstenDC-Motor 1 Flansch, 2 Permanentmagnet, 3 Gehäu- www.maxonmotor.commit Graphit- se (magnetischer Rückschluss), 4 Welle, Aufbau entsprechend wie bei DC-Motor mit Edel-bürsten 5 Wicklung, 6 Kollektor-Wicklung-Platte, metallbürsten, jedoch hier mit Graphitbürsten, 7 Kollektor, 8 Gleitlager, 9 Bürsten, 10 De- Kupferkollektor und Kugellagern. Geeignet fürEC-Motor ckel, 11 Anschluss größere Leistungen.elektroni-sche Kom- Ptyp = 1,5 W bis 250 W, 45mutierung z.B. bei Ptyp = 60 W: 2Ständer mit n ≤ 7 800/min, T ≤ 47 mNm 1Spezial- n = 0,79, UN = 12 V, Ia ≤ 60 Awicklung Im Prinzip liegt ein dreiphasiger Synchron- motor vor, der über die Elektronik mit Gleichspannungen angesteuert wird. Die drei Stränge sind in Stern oder in Dreieck geschaltet. Pz.tByp. = 1,5 W bis 400 W, bei Ptyp = 15 W: n ≤ 50 000/min, T ≤ 44 mNm bei 10 000/min, n = 0,68, UN = 24 VInnnen- oder Je nach Elektronik der Steuerschaltung wirdAußenläufer jeder Strang mit blockförmiger oder sinus-mit förmiger Spannung angesteuert. DadurchPermanent- entsteht ein magnetisches Drehfeld.magnetenAnsteuerung U1 6 7der drei U2 8 3Stränge U3 EC-Motor mit Innenläufer 1 Flansch, 2 Gehäuse, 3 Ständerpaket, 4 Wick- 0 60 120 180 240 300 360 lung, 5 Permanentmagnet (Läufer), 6 Welle, Drehwinkel/ º 7 Leiterplatte mit Hall-Sensoren, 8 Kugellager www.maxonmotor.com Ansteuerung der SträngeIa maximaler Anlaufstrom n Grenzdrehzahl Ptyp TypenleistungT maximales Dauerdrehmoment Un Bemessungsspannung n Wirkungsgrad

396 Daten von Kleinstantrieben, Getriebe von KleinstmotorenAS Data of Microdrives, Gearboxes of Mini DrivesWBU Typ † Länge Kom- Typen- Mas- maximaler Schaltung zur Stromversorgung in in mm mu- leistung se Wirkungs- mm tierung in W in g grad in % DC-Motoren mit eisenlosem Läufer (Beispiele) www.maxonmotor.com RE8 8 16 EB 0,5 4,1 68 L _ RE13 1,2 12/15 68/70 N RE13 13 19,2/21,6 EB 2,5 12–15 78/80 4-Q-Servo- M RE15 1,6 20 71 bis 74 verstärker 13 31,4/33,8 EB DC-Motor RE35 90 RE40 15 22,3 EB 150 RE75 CLL 250 35 70,9 GB 340 66 bis 86 480 83 bis 92 40 71 GB 2 800 77 bis 84 75 201,5 GB DC Servomotor, umrichtergespeist (Beispiele) www.maxonmotor.com EC6 6 21 BL 1,2 2,8 41 bis 50 4-Q-EC-Servo- L _ EC16 16 40,2 BL 15 34 67 bis 68 verstärker 3_ EC22 22 bis 67,7 BL bis 50 85 bis 73 bis 86 N 130 EC6 flach 6 2,2 BL 0,03 0,32 – EC-Motor EC14 flach 13,6 11,7 BL 1,5 8,5 39,4 EC20 flach 20 9,5 BL 3 15 62,5 EC90 flach 90 27,1 BL 90 648 86 Getriebe von Kleinstmotoren 1 243 6 Oft sollen Kleinstmotoren ein größe- Stirnradgetriebe bestehen meist aus res Kraftmoment abgeben als ihrer mehreren Stufen. Jede Stufe besteht Stirnradgetriebe Baugröße entspricht. Mechanische aus der Paarung eines kleinen Zahnra- Getriebe setzen die Drehzahl herun- des mit einem großen. Das erste Zahn- 11 8 9 10 7 5 ter, das Kraftmoment aber fast im rad ist direkt auf die Motorwelle gesetzt. umgekehrten Verhältnis herauf. Wird Je nach Stufenzahl sind Untersetzun- 1 234 z.B. die Drehzahl auf 1/10 herabge- gen bis etwa 5 000 :1 möglich. setzt, steigt das Kraftmoment auf das 10-Fache. Besonders große Unterset- 8 zungsverhältnisse bis 6 000 :1 wer- 11 den mit Planetengetrieben möglich. Diese besitzen mehrere Planeten- 9 zahnräder, die um ein Sonnenzahn- rad kreisen. Planetengetriebe 1 Abgangswelle, 2 Flansch, 3 Lager 8 Abgangswellle, 4 axiale Sicherung, Prinzip des Planetengetriebes 5 Zwischenplatte, 6 Zahnrad, 7 Mo- torritzel, 8 Planetenräder, 9 Sonnen- rad, 10 Planetenträger, 11 Hohlrad Getriebedaten Typ ø Länge Ge- Moment Masse Unterset- 1 1-stufig in in mm triebe- (je nach (je nach zung 2-stufig mm art Länge Länge) (je nach PG in Nm in g Länge) 0,5 10-stufig GP6 6 7 bis SG 0,002 bis 1,8 bis 3,4 3,9 :1 bis Wirkungsgrad 17,3 PG 0,03 854 :1 0 Kraftmoment GS 16 11,8 bis 0,01 bis 9 bis 11,7 12,1 bis 16 K 81 20,8 0,03 5752 :1 GP 84 bis 2 300 bis 81 127 20 bis 120 3 700 3,7 :1 bis 308 :1 A Metallausführung, EB Edelmetallbürsten, K Kunststoffausführung, BL bürstenlos, EC elektronisch kommutiert, PG Planetengetriebe, CLL Capacitor Long Life, GB Graphitbürsten, SG Stirnradgetriebe, DC Gleichstrom, Q Quadrant

Linearantriebe Linear Drives 397 ASBegriff, Name Erklärung, Prinzip Bemerkungen, Ansichten, DatenArten der Linearantriebe LALinearmotoren Elektromagnetischer, nicht drehender Motor, AC-Linearmotoren (Seite 328) und DC- beruhend auf der Kraftwirkung von Strom im Linearmotoren.Hydraulische Magnetfeld.LA Lineare Verstellung eines Kolbens durch eine Ähnliche Wirkung durch Pneumatik mög-LA mit drehen- Flüssigkeit unter Wirkung einer Pumpe. lich. (Siehe Seite 100)dem Motor Die Drehbewegung des drehenden Motors wird Typische Größen: durch mechanische Mittel in eine Linearbewe- Geschwindigkeiten 0,2 mm/s bis 150 mm/s, gung (Längsbewegung) umgesetzt. Positioniergenauigkeit 0,04 mm.Sonstige LA Wirkung von Piezoeffekt und Ultraschall oder Beim Piezo-LA erreichbare Genauigkeit Wirkung von Joule-Effekt (Magnetostriktion). bis 0,02 mm.Linearantriebe mit drehenden ElektromotorenZahnriemen- Die motorisch angetriebene Antriebswelle greift Führung Schlittentrieb mit ihren Zähnen in einen Zahnriemen ein undZahnriemen, bewegt ihn. Am Zahnriemen ist ein Schlitten be-Antriebswelle, festigt. Dieser bewegt sich mit dem Zahnriemen inSchlitten einer Führung und trägt das Arbeitsgerät, z.B. eineZahnstangen- Transportwanne oder auch ein Werkzeug.trieb Beim Zahnstangentrieb greift ein Zahnrad als Antrieb in eine Zahnstange ein, sodass ein Schlit- ten bewegt wird. Die Genauigkeit ist wegen des Antriebsrad Zahnriemen oder Kette Spiels bei beiden Antrieben gering. ZahnriementriebSpindel- Bei Spindelantrieben wird eine Mutter durch die Mutter Werkzeugträgerantriebe Spindeldrehung axial zur Spindel bewegt. DieSpindelarten Mutter ist dabei verbunden mit dem zu bewegen- Spindel Kupplung Motor den Teil, z.B einem Werkzeugträger.Spindelmutter Teile des Spindelantriebsmetrische metrische Spindel mit metrischem Gewinde,Spindel Trapezspindel mit Trapezgewinde,Trapezspindel Kugelumlaufspindel (Kugelspindel) mit Rund-Kugelumlauf- gewinde.spindel Die Spindelmutter hat ein entsprechendes Gewin-(Kugelspindel) de. Preiswert, einfache Herstellung, selbsthemmend, niedriger Wirkungsgrad, nicht spielfrei, geringe Genauigkeit, wie metrische Spindel aber stärker belastbar. In der Kugelspindel wälzen sich Kugeln durch die geschliffenen Laufrinnen der Spindel und der Mut- ter und gelangen anschließend über einen Rück- führkanal in der Mutter zurück.Antriebsmotor Synchronmotor mit Dauermagneterregung oder Metrische Spindel mit SpindelmotorAnwendung Asynchronmotor, meist über Elektronik (Zwi- www.maxonmotor.de schenkreisumrichter) vom Netz gespeist. Oft mit Untersetzungsgetriebe, z.B. Planetengetriebe. Daten von Spindelantrieben W Motordrehzahl bis nmot = 8 000/min. BU Spindel imot Fv n ‰ mm/s Antriebe an Maschinen für die Zustellung von M6 x1 350 N 0,2 bis 0,2 bis 500 N 5,6 0,35 Werkzeugen oder Bearbeitungsmodulen in belie- Kugel- 1:1 bis 0,3 bis 0,47 bigen Richtungen mit Verschiebelängen von uml.sp. 850 :1 150 bis 0,10 m bis etwa 2 m. 6x2 0,81 FschVuobrsgcehsuchbwkrianfdt,igimkeoitt,UnnWterirskeutznugnsgg,ravd Vor-