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Arbeitsbuch TP 1111 Mit CD-ROM Festo Didactic 567307 de Netzsysteme und Schutzmaßnahmen RCD M 3 RCD N L3 L2 L1 N PE L3 L2 L1 M 3 PEN L3 L2 L1 M 3

Netzsysteme und Schutzmaßnahmen - Festo€¦ · – Netzsysteme (TN-, TT-, IT-System) – Schutzmaßnahmen in den unterschiedlichen Netzen • Hausanschluss – Komponenten einer

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ArbeitsbuchTP 1111

Mit CD-ROM

Festo Didactic

567307 de

Netzsystemeund Schutzmaßnahmen

RCD

M3

RCD

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N

PE

L3

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Bestell-Nr.: 567307

Stand: 09/2011

Autor: Jürgen Stumpp

Redaktion: Frank Ebel

Grafik: Remo Jedelhauser, Thomas Ocker, Jürgen Stumpp

Layout: 01/2012, Frank Ebel

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, 2012

Internet: www.festo-didactic.com

E-Mail: [email protected]

Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts verboten,

soweit nicht ausdrücklich gestattet. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte

vorbehalten, insbesondere das Recht, Patent-, Gebrauchsmuster- oder Geschmacksmusteranmeldungen

durchzuführen.

Hinweis

Soweit in dieser Broschüre nur von Lehrer, Schüler etc. die Rede ist, sind selbstverständlich auch

Lehrerinnen, Schülerinnen etc. gemeint. Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine

geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem

besseren Verständnis der Formulierungen.

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© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307 III

Inhalt

Bestimmungsgemäße Verwendung __________________________________________________________ IV

Vorwort ______________________________________________________________________________ V

Einleitung _____________________________________________________________________________ VII

Arbeits- und Sicherheitshinweise __________________________________________________________ VIII

Trainingspaket „Netzsysteme und Schutzmaßnahmen“ (TP 1111) ________________________________ IX

Lernziele _______________________________________________________________________________X

Gerätesatz ______________________________________________________________________________ XI

Hinweise für den Lehrer/Ausbilder __________________________________________________________ XII

Struktur der Aufgaben ____________________________________________________________________ XIII

Inhalte der CD-ROM ______________________________________________________________________ XIII

Aufgaben und Lösungen

Übersicht Netzsysteme _____________________________________________________________________ 3

Aufgabe 1: Messungen an Netzsystemen _____________________________________________________ 5

Übersicht Schutz gegen elektrischen Schlag __________________________________________________ 29

Aufgabe 2: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz im normalen Betriebsfall ____________________ 31

Aufgabe 3: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz im Fehlerfall ______________________________ 43

Aufgabe 4: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz sowohl im normalen Betrieb

als auch im Fehlerfall __________________________________________________________ 65

Aufgabe 5: Projekt Kundenanlage: Übergabe einer Hausinstallation an den Kunden _________________ 71

Aufgaben und Arbeitsblätter

Übersicht Netzsysteme _____________________________________________________________________ 3

Aufgabe 1: Messungen an Netzsystemen _____________________________________________________ 5

Übersicht Schutz gegen elektrischen Schlag __________________________________________________ 29

Aufgabe 2: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz im normalen Betriebsfall ____________________ 31

Aufgabe 3: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz im Fehlerfall ______________________________ 43

Aufgabe 4: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz sowohl im normalen Betrieb

als auch im Fehlerfall __________________________________________________________ 65

Aufgabe 5: Projekt Kundenanlage: Übergabe einer Hausinstallation an den Kunden _________________ 71

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IV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

Bestimmungsgemäße Verwendung

Das Trainingspaket „Netzsysteme und Schutzmaßnahmen“ ist nur zu benutzen:

• für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb

• in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand

Die Komponenten des Trainingspakets sind nach dem heutigen Stand der Technik und den anerkannten

sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemäßer Verwendung Gefahren für Leib

und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen der Komponenten entstehen.

Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- und Weiterbildung im Bereich

Automatisierung und Technik entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die

Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die

in diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten.

Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des

Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz dieses Gerätesatzes

außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden

vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht.

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© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307 V

Vorwort

Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen

Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung des

Lernsystems:

• Technologieorientierte Trainingspakete

• Mechatronik und Fabrikautomation

• Prozessautomation und Regelungstechnik

• Robotino® – Lernen und forschen mit mobilen Robotern

• Hybride Lernfabriken

Die technologieorientierten Trainingspakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik,

Elektropneumatik, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, Speicherprogrammierbare

Steuerungen, Sensorik, Elektrotechnik und elektrischen Antrieben.

Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, die über die Grenzen der einzelnen Pakete

hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen und elektrischen

Antrieben möglich.

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VI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

Alle Trainingspakete setzen sich aus den folgenden Elementen zusammen:

• Hardware

• Medien

• Seminare

Hardware Die Hardware der Trainingspakete besteht aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und

Systemen. Die Komponentenauswahl und Ausführung in den Trainingspaketen ist speziell an die Projekte

der begleitenden Medien angepasst.

Medien Die Medien zu den einzelnen Themengebieten sind den Bereichen Teachware und Software zugeordnet. Die

praxisorientierte Teachware umfasst:

• Fach- und Lehrbücher (Standardwerke zur Vermittlung fundamentaler Kenntnisse)

• Arbeitsbücher (praktische Aufgaben mit ergänzenden Hinweisen und Musterlösungen)

• Lexika, Handbücher, Fachbücher (bieten Fachinformationen zu vertiefenden Themenbereichen)

• Foliensammlungen und Videos (zur anschaulichen und lebendigen Unterrichtsgestaltung)

• Poster (für die übersichtliche Darstellung von Sachverhalten)

Aus dem Bereich Software werden Programme für die folgenden Anwendungen bereitgestellt:

• Digitale Lernprogramme (didaktisch und medial aufbereitete Lerninhalte)

• Simulationssoftware

• Visualisierungssoftware

• Software zur Messdatenerfassung

• Projektierungs- und Konstruktionssoftware

• Programmiersoftware für Speicherprogrammierbare Steuerungen

Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Sie sind für den Einsatz im Unterricht

konzipiert, aber auch für ein Selbststudium geeignet.

Seminare Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Trainingspakete rundet das Angebot in Aus- und

Weiterbildung ab.

Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Buch?

Dann senden Sie eine E-Mail an: [email protected]

Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung.

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© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307 VII

Einleitung

Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik der Firma

Festo Didactic GmbH & Co. KG. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und

Weiterbildung. Das Trainingspaket „Netzsysteme und Schutzmaßnahmen“ (TP 1111) behandelt die

folgenden Themen:

• Netzeinspeisung

– Netzsysteme (TN-, TT-, IT-System)

– Schutzmaßnahmen in den unterschiedlichen Netzen

• Hausanschluss

– Komponenten einer Hausanschlussanlage

– Zusatzbezeichnungen im TN-System (TN-C, TN-S, TN-C-S)

– Auswahl der Schutzmaßnahme und der Schutzorgane

– Schutzmaßnahmen-Messgeräte

– Planung und Durchführung von Erstprüfungen nach DIN VDE 0100-610 und

Wiederholungsprüfungen nach DIN VDE 0105 und BGV A3

– Prüfprotokolle erstellen

• Unterverteilung

– Umgang mit Schutzmaßnahmen und Messgeräten

– Planung und Durchführung von Erst- und Wiederholungsprüfungen

– Bewertung der Messergebnisse und Erstellen von Prüfprotokollen

– Gefahren durch Fehler erkennen, beschreiben und messtechnisch erfassen

– Systematische Fehlersuche

Das Arbeitsbuch Netzsysteme und Schutzmaßnahmen befasst sich gezielt mit dem Thema Sicherheit von

elektrischen Anlagen nach DIN VDE. Auf die speziellen Gegebenheiten und die Maßnahmen zur Vermeidung

gefährlicher Situationen wird anhand realitätsnaher Situationen eingegangen. In Projektform werden für

unterschiedliche Netzformen (TN-C, TN-CS, TT- und IT-Netz) der Schutz gegen direktes und indirektes

Berühren, der Schutz gegen elektrischen Schlag (auch im Fehlerfalle), der Schutz durch RCD und die Erst-

und Wiederholung von elektrischen Anlagen und Elektrogeräten vermittelt.

Voraussetzung für den Aufbau und das Auswerten der Schaltungen ist ein Laborarbeitsplatz, ausgestattet

mit einer abgesicherten Netzspannungsversorgung, zwei Digital-Multimetern und Sicherheits-

Laborleitungen.

Mit dem Gerätesatz TP 1111 werden die kompletten Schaltungen der 5 Aufgabenstellungen zum Thema

Grundlagen Halbleiter aufgebaut. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis dieser Aufgaben

enthalten die Lehrbücher

• Fachkunde Elektroberufe, Bestell-Nr. 567297 und

• Elektrotechnik, Bestell-Nr. 567298.

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VIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

Arbeits- und Sicherheitshinweise

Allgemein • Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Schaltungen

arbeiten.

• Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Komponenten, insbesondere auch alle

Hinweise zur Sicherheit!

• Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen beim Schulungsbetrieb nicht erzeugt

werden und sind umgehend zu beseitigen.

Elektrik • Lebensgefahr bei unterbrochenem Schutzleiter!

– Der Schutzleiter (gelb/grün) darf weder außerhalb noch innerhalb des Geräts

unterbrochen werden.

– Die Isolierung des Schutzleiters darf weder beschädigt noch entfernt werden.

• In gewerblichen Einrichtungen sind die Berufsgenossenschaftlichen Vorschriften BGV A3 "Elektrische

Anlagen und Betriebsmittel" zu beachten.

• In Schulen und Ausbildungseinrichtungen ist das Betreiben von Netzgeräten durch geschultes Personal

verantwortlich zu überwachen.

• Vorsicht! Kondensatoren im Gerät können noch geladen sein, selbst wenn das Gerät von allen Spannungsquellen

getrennt wurde.

• Beim Ersetzen von Sicherungen: Verwenden Sie nur vorgeschriebene Sicherungen mit der richtigen

Nennstromstärke.

• Schalten Sie Ihr Netzgerät niemals sofort ein, wenn es von einem kalten in einen warmen Raum

gebracht wird. Das dabei entstehende Kondenswasser kann unter ungünstigen Umständen Ihr Gerät

zerstören. Lassen Sie das Gerät ausgeschaltet, bis es Zimmertemperatur erreicht hat.

• Verwenden Sie als Betriebsspannung für die Schaltungen der einzelnen Aufgaben nur Kleinspannungen,

maximal 25 V DC.

• Stellen Sie elektrische Anschlüsse nur in spannungslosem Zustand her!

• Bauen Sie elektrische Anschlüsse nur in spannungslosem Zustand ab!

• Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern.

• Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den

Leitungen.

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© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307 IX

Trainingspaket „Netzsysteme und Schutzmaßnahmen“ (TP 1111)

Das Trainingspaket TP 1111 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln. Gegenstand

dieses Teils des Trainingspaketes TP 1111 sind die Grundlagen elektrischer Schutzmaßnahmen.

Wichtige Komponenten des TP 1111 • Netzeinspeisung EduTrainer®

• Hausanschluss EduTrainer®

• Unterverteilung EduTrainer®

Medien Die Teachware zum Trainingspaket TP 1111 besteht aus Fach- und Tabellenbüchern und Arbeitsbüchern. Die

Fachbücher vermitteln anschaulich und übersichtlich die Grundlagen von Netzsystemen und elektrischen

Schutzmaßnahmen. Die Arbeitsbücher enthalten zu jeder Aufgabe die Aufgabenblätter, die Lösungen zu

jedem einzelnen Arbeitsblatt und eine CD-ROM. Ein Satz gebrauchsfertiger Aufgaben- und Arbeitsblätter zu

jeder Aufgabe wird mit jedem Arbeitsbuch geliefert.

Datenblätter zu den Hardware-Komponenten werden mit dem Trainingspaket zur Verfügung gestellt.

Medien

Fachbücher Fachkunde Elektroberufe

Elektrotechnik

Tabellenbuch Elektrotechnik/Elektronik

Arbeitsbücher Netzsysteme und Schutzmaßnahmen

Schutzmaßnahmen nach DIN VDE

Digitale Lernprogramme WBT Elektrische Schutzmaßnahmen

Übersicht der Medien zum Trainingspaket TP 1111

Als Software zum Trainingspaket TP 1111 steht das digitale Lernprogramm Elektrische Schutzmaßnahmen

zur Verfügung. Dieses Lernprogramm bietet einen Einstieg in die Thematik der Schutzmaßnahmen. Zudem

erfährt der Lernende alles über die gesetzlichen Regelungen.

Die Medien werden in mehreren Sprachen angeboten. Weitere Ausbildungsmittel ersehen Sie aus unseren

Katalogen und im Internet.

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X © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

Lernziele

Aufgabe 1: Messungen an Netzsystemen • Sie kennen ein TN-C-Netz.

• Sie kennen die Verwendung eines TN-C-Netzes in der Praxis.

• Sie kennen ein TN-C-S-Netz.

• Sie kennen die Verwendung eines TN-C-S-Netzes in der Praxis.

• Sie kennen ein TT-Netz.

• Sie kennen die Verwendung eines TT-Netzes in der Praxis.

• Sie kennen ein IT-Netz.

• Sie kennen die Verwendung eines IT-Netzes in der Praxis.

• Sie kennen die vorgeschriebenen Schutzmaßnahmen für die einzelnen Systeme.

Aufgabe 2: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz im normalen Betriebsfall • Sie kennen den Begriff „Isolierung aktiver Teile“.

• Sie kennen den Begriff „Abdeckung oder Umhüllung“.

• Sie kennen den Begriff „Schutz durch Hindernisse“.

• Sie kennen den Begriff „Schutz durch Abstand“.

• Sie kennen den zusätzlichen Schutz durch RCD-Schutzschalter.

• Sie kennen die unterschiedlichen Typen von RCD-Schutzschaltern.

Aufgabe 3: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz im Fehlerfall • Sie kennen den Begriff „Fehlerarten“.

• Sie kennen die Begriffe „Fehlerwiderstände“ und „Verlauf des Fehlerstromes“.

• Sie kennen die Begriffe „Fehlerspannung“ und maximalzulässige „Berührungsspannung“.

• Sie kennen den Begriff „Schleifenimpedanz“ (Schleifenwiderstand).

• Sie kennen den Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung im TN-Netz.

• Sie kennen den Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung im TT-Netz.

• Sie kennen den Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung im IT-Netz.

• Sie kennen den Schutz durch Potenzialausgleich.

• Sie kennen den Schutz durch nichtleitende Räume.

• Sie kennen den Schutz durch erdfreien örtlichen Potenzialausgleich.

• Sie kennen den Schutz durch Schutztrennung.

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Aufgabe 4: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz sowohl im normalen Betrieb als auch im Fehlerfall

• Sie kennen den Begriff SELV.

• Sie kennen den Aufbau eines SELV-Stromkreises.

• Sie Kennen die Anwendung von SELV-Stromkreisen in der Praxis.

• Sie kennen den Begriff PELV.

• Sie kennen den Aufbau eines PELV-Stromkreises.

• Sie kennen die Anwendung von PELV-Stromkreisen in der Praxis.

Aufgabe 5: Projekt Kundenanlage: Übergabe einer Hausinstallation an den Kunden • Sie kennen die Vorgehensweise bei der Prüfung der Schutzmaßnahmen nach DIN VDE 0100-610.

• Sie kennen die Vorgehensweise bei der Besichtigung der Anlage.

• Sie kennen die Vorgehensweise bei der Erprobung der Anlage.

• Sie kennen Schaltung und Bedienung der verwendeten Messgeräte.

• Sie kennen die Vorgehensweise bei den einzelnen vorgeschriebenen Messungen.

• Sie kennen Prüfprotokoll und Übergabebericht für eine elektrische Anlage.

• Sie kennen die Ermittlung und Beseitigung von Fehlern im CEE-Steckdosenkreis.

• Sie kennen die Ermittlung und Beseitigung von Fehlern im Schuko-Steckdosenkreis.

• Sie kennen die Ermittlung und Beseitigung von Fehlern im Lampen-Stromkreis.

Gerätesatz

Der Gerätesatz „Netzsysteme und Schutzmaßnahmen“ (TP 1111) enthält alle Komponenten, die für die

Erarbeitung der vorgegebenen Lernziele erforderlich sind. Zum Aufbau und zur Auswertung funktionsfähiger

Schaltungen werden zusätzlich zwei Digital-Multimeter und Sicherheits-Laborleitungen benötigt.

Gerätesatz „Netzsysteme und Schutzmaßnahmen“, Bestell-Nr. 571824

Komponente Bestell-Nr. Menge

Netzeinspeisung EduTrainer® 571825 1

Hausanschluss EduTrainer® 571826 1

Unterverteilung EduTrainer® 571827 1

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XII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

Hinweise für den Lehrer/Ausbilder

Lernziele Das Groblernziel des vorliegenden Arbeitsbuchs ist das Analysieren und Auswerten von Messergebnissen in

Netzsystemen. Abgeleitet aus den Messergebnissen werden elektrische Schutzmaßnahmen abgeleitet.

Durch die direkte Wechselwirkung von Theorie und Praxis ist ein schneller und nachhaltiger Lernfortschritt

gewährleistet. Konkrete Einzellernziele sind jeder Aufgabenstellung zugeordnet.

Richtzeit Die benötigte Zeit für das Durcharbeiten der Aufgabenstellungen hängt vom Vorwissen der Lernenden ab.

Pro Aufgabe können ca. 1 bis 1,5 Stunden angesetzt werden.

Komponenten des Gerätesatzes Arbeitsbuch und Gerätesatz sind aufeinander abgestimmt. Für alle 5 Aufgaben benötigen Sie nur

Komponenten eines Gerätesatzes TP 1111.

Normen Im vorliegenden Arbeitsbuch werden die folgenden Normen angewendet:

EN 60617-2 bis EN 60617-8 Graphische Symbole für Schaltpläne

EN 81346-2 Industrielle Systeme, Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte;

Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung

DIN VDE 0100-100 Errichten von Niederspannungsanlagen – Allgemeine Grundsätze,

(IEC 60364-1) Bestimmungen, allgemeiner Merkmale, Begriffe

DIN VDE 0100-410 Errichten von Niederspannungsanlagen – Schutzmaßnahmen –

(IEC 60346-4-41) Schutz gegen elektrischen Schlag

Kennzeichnungen im Arbeitsbuch Lösungstexte und Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind rot dargestellt.

Ausnahme: Angaben und Auswertungen zu Strom sind immer rot dargestellt, Angaben und Auswertungen

zur Spannung sind immer blau dargestellt.

Kennzeichnungen in den Arbeitsblättern Zu ergänzende Texte sind durch Raster oder graue Tabellenzellen gekennzeichnet.

Zu ergänzende Grafiken sind durch Raster hinterlegt.

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© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307 XIII

Lösungen Die in diesem Arbeitsbuch angegebenen Lösungen sind Ergebnisse von Testmessungen. Die Resultate Ihrer

Messungen können von diesen Daten abweichen.

Struktur der Aufgaben

Alle 5 Aufgaben haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in:

• Titel

• Lernziele

• Problemstellung

• Schaltung oder Lageplan

• Arbeitsauftrag

• Arbeitshilfen

• Arbeitsblätter

Das Arbeitsbuch enthält die Lösungen zu jedem Arbeitsblatt der Aufgabensammlung.

Inhalte der CD-ROM

Das Arbeitsbuch ist auf der mitgelieferten CD-ROM als pdf-Datei gespeichert. Zusätzlich stellt die CD-ROM

Ihnen ergänzende Medien zur Verfügung.

Die CD-ROM enthält folgende Ordner:

• Bilder

• Produktinformationen

Bilder Fotos und Grafiken von Komponenten und industriellen Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit

können eigene Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den

Einsatz dieser Abbildungen ergänzt werden.

Produktinformationen Für ausgesuchte Komponenten erhalten Sie Produktinformationen des Herstellers. Die Darstellung und

Beschreibung der Komponenten in dieser Form soll zeigen, wie diese Komponenten in einem industriellen

Katalog dargestellt sind. Zusätzlich finden Sie hier ergänzende Informationen zu den Komponenten.

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XIV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

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Inhalt

Aufgaben und Lösungen

Übersicht Netzsysteme _____________________________________________________________________ 3

Aufgabe 1: Messungen an Netzsystemen _____________________________________________________ 5

Übersicht Schutz gegen elektrischen Schlag __________________________________________________ 29

Aufgabe 2: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz im normalen Betriebsfall ____________________ 31

Aufgabe 3: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz im Fehlerfall ______________________________ 43

Aufgabe 4: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz sowohl im normalen Betrieb

als auch im Fehlerfall __________________________________________________________ 65

Aufgabe 5: Projekt Kundenanlage: Übergabe einer Hausinstallation an den Kunden _________________ 71

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© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307 3

Übersicht Netzsysteme

Netzsysteme

TT-Netz IT-NetzTN-Netz

T N C S

1 32

Netzsysteme; 1: Erdung beim EVU, 2: Erdung beim Verbraucher; 3: N-und PE-Leiter beim Verbraucher

RB

PEN

RA

PEN PE

L3

L2

L1

RA

PEN PE

N

L3

L2

L1

Erster Buchstabe

Beziehung des Stromversorgungssystems

zur Erde

Zweiter Buchstabe

Beziehung der Körper von elektrischen

Betriebsmitteln der elektrischen Anlage zur

Erde

Weitere Buchstaben

Anordnung des Neutralleiters und des

Schutzleiters

T

Direkte Verbindung eines Punkts zur Erde.

T

Direkte Verbindung der Körper zur Erde,

unabhängig von der etwa bestehenden

Erdung eines Punkts des

Stromversorgungssystems.

S

Schutzfunktion, die durch einen vom

Neutralleiter oder von dem geerdeten

Außenleiter getrennten Leiter vorgesehen

wird.

I

Entweder alle aktiven Teile von Erde

getrennt oder ein Punkt über eine hohe

Impedanz mit Erde verbunden.

N

Direkte elektrische Verbindung der Körper

mit dem geerdeten Punkt des

Stromversorgungssystems.

C

Neutralleiter- und Schutzleiterfunktion,

kombiniert in einem einzigen Leiter

(PEN-Leiter).

Bedeutung der Buchstaben

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Aufgabe 1 Messungen an Netzsystemen

Lernziele Wenn Sie die Aufgabe bearbeitet haben,

• kennen Sie ein TN-C-Netz.

• kennen Sie die Verwendung eines TN-C-Netzes in der Praxis.

• kennen Sie ein TN-C-S-Netz.

• kennen Sie die Verwendung eines TN-C-S-Netzes in der Praxis.

• kennen Sie ein TT-Netz.

• kennen Sie die Verwendung eines TT-Netzes in der Praxis.

• kennen Sie ein IT-Netz.

• kennen Sie die Verwendung eines IT-Netzes in der Praxis.

• kennen Sie die vorgeschriebenen Schutzmaßnahmen für die einzelnen Systeme.

Problemstellung Verschiedene Netz-Systeme sollen mit geeigneten Messgeräten untersucht werden.

Die verschiedenen Netz-Systeme können durch Umschalten oder durch Umstecken auf einer

Netzeinspeisungsplatte dargestellt werden.

Netzeinspeisungsplatte

Page 20: Netzsysteme und Schutzmaßnahmen - Festo€¦ · – Netzsysteme (TN-, TT-, IT-System) – Schutzmaßnahmen in den unterschiedlichen Netzen • Hausanschluss – Komponenten einer

Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

6 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

1. TN-C-Netz

Arbeitsaufträge 1. Stellen Sie auf Ihrer Netzanschlussplatte ein TN-C-Netz her.

2. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein TN-C-Netz entsteht.

3. Messen Sie mit einem geeigneten Messgerät alle möglichen Spannungen im TN-C-Netz.

4. Tragen Sie die gemessenen Werte in die vorgegebene Tabelle ein.

5. Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

6. Wann wird in der Praxis ein TN-C-Netz verwendet?

Arbeitsunterlagen • Fachbücher, Tabellenbücher

• Bedienungsanleitungen

• Datenblätter

• Internet

Geräteübersicht

Menge Komponente

1 Netzeinspeisung

1 Hausanschluss

1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät)

2 Sicherheits-Laborleitungen

a) Vervollständigen Sie die Vorgabe so, dass ein TN-C-Netz entsteht.

Bezeichnen Sie die einzelnen Leiter.

PEN

L3

L2

L1

M

3

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307 7

b) Aufbauplan für die Messschaltung

GNDPE

L1

L1

L2

L2

L3

L3

N

PE/PEN

N

VCC

PE

L1

L2

L3

N

L1

L2

L3

N

PE/PEN

GND

Probe

GND

L1 L2 L3 N PE

L1 L2 L3 N PE

kWh

20m

1,5Ω 47Ω 470Ω 1kΩ 2,7kΩ

N

PE

L

PE

VCCVCC

4

5

mS

UL= 50

VACmAMΩ

N PE L

battery test

L-NL-PEN-PE

VDCVACkDΩHz

TEST

RCD

RLORE

ZLRISO ΔTIΔ

select

clear

recall

store

ZRZLZS

PSC

UN

IK

UF

REPEFC

IKRE

ZERO

Var

AUTOx1/2x1x5

mA300

180°

500

VOLTS2500

1000

1000

0~ S

memory recall +!

ZERO

MEMORY

TEST

F1

F2

F3

F4

V

1,5Ω

Durchführung der Messung – Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V.

2. Verwenden Sie für diese Prüfung die Anschlüsse L (rot) und PE (grün).

Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen.

• Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an.

• Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die Netzfrequenz an.

• Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige auf L-PE umzuschalten.

• Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten

Messungen durchzuführen.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

8 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

c) Messen Sie die Spannungen im TN-C-Netz

Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit Netzspannung.

Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist!

Leiter Normwerte Messwerte

L1 – L2 400 V 398 V

L1 – L3 400 V 398 V

L2 – L3 400 V 396 V

L1 – PEN 230 V 230,8 V

L2 – PEN 230 V 230,8 V

L3 – PEN 230 V 231,2 V

Spannungen im TN-C-Netz

d) Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

Die gemessenen Werte entsprechen den Normwerten. Geringfügige Abweichungen sind auf

unterschiedliche Belastungen im Netz zurückzuführen.

e) Was ist bei einem TN-C-Netz in der Praxis zu beachten?

In einem TN-C-Netz wird ein PEN-Leiter verwendet, der gleichzeitig Schutzleiter (PE) und Neutralleiter

(N) ist.

Bei ungleichmäßiger Belastung der Außenleiter fließt über den Neutralleiter ein Ausgleichsstrom.

Dadurch besteht zwischen leitfähigen Gehäusen von Betriebsmitteln, die am PEN liegen und der Erde

in der Regel eine Spannung. Diese ergibt sich nach dem ohmschen Gesetz aus dem Widerstand des

Leiters und dem fließenden Strom.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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Wird in einer Installation der PEN-Leiter unterbrochen, liegt an den leitfähigen Gehäusen der Geräte

nach der Unterbrechungsstelle die volle Spannung gegen Erde an, also bis zu 230 V.

Ein TN-C-Netz ist nur noch zulässig bei Leitern mit einem Querschnitt von mindestens 10 mm2 Kupfer

oder 16 mm2 Aluminium. Die Beschränkung wurde festgelegt, um die Wahrscheinlichkeit eines

unterbrochenen PEN-Leiters gering zu halten.

2. TN-C-S-Netz

Arbeitsaufträge 1. Stellen Sie auf Ihrer Netzanschlussplatte ein TN-C-S-Netz her.

2. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein TN-C-S-Netz entsteht.

3. Messen Sie mit einem geeigneten Messgerät alle möglichen Spannung im TN-C-S-Netz.

4. Tragen Sie die gemessenen Werte in die vorgegebene Tabelle ein.

5. Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

6. Wann wird in der Praxis ein TN-C-S-Netz verwendet?

Arbeitsunterlagen • Fachbücher, Tabellenbücher

• Bedienungsanleitungen

• Datenblätter

• Internet

Geräteübersicht

Menge Komponente

1 Netzeinspeisung

1 Hausanschluss

1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät)

2 Sicherheits-Laborleitungen

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

10 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

a) Vervollständigen Sie die Vorgabe so, dass ein TN-C-S-Netz entsteht.

Bezeichnen Sie die einzelnen Leiter.

N

PE

L3

L2

L1

M

3

b) Zeichnen Sie die Fehlerschleife bei Körperschluss in die folgende Grafik ein.

N

PEPEN

L3

L2

L1

RARB

IK

IK

IK

IK

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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c) Aufbauplan für die Messschaltung

GNDPE

L1

L1

L2

L2

L3

L3

N

PE/PEN

N

VCC

PE

L1

L2

L3

N

L1

L2

L3

N

PE/PEN

GND

Probe

GND

L1 L2 L3 N PE

L1 L2 L3 N PE

kWh

20m

1,5Ω 47Ω 470Ω 1kΩ 2,7kΩ

N

PE

L

PE

VCCVCC

4

5

UL= 50

V

N PE L

battery test

L-N

Hz

TEST

ZERO

MEMORY

TEST

F1

F2

F3

F4

V

1,5Ω

Durchführung der Messung – Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V.

2. Verwenden Sie für diese Prüfung alle Anschlüsse (rot, blau und grün).

Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen.

• Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an.

• Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die Netzfrequenz an.

• Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige zwischen L-PE, L-N und N-PE umzuschalten.

• Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten

Messungen durchzuführen.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

12 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

d) Messen Sie die Spannungen im TN-C-S-Netz

Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit Netzspannung.

Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist!

Leiter Normwerte Messwerte

L1 – L2 400 V 398 V

L2 – L3 400 V 396 V

L1 – N 230 V 230,8 V

L2 – N 230 V 230,8 V

L3 – N 230 V 231,2 V

L1 – PE 230 V 230,4 V

L2 – PE 230 V 229,8 V

L3 – PE 230 V 231,6 V

Spannungen im TN-C-S-Netz

e) Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

Die gemessenen Werte entsprechen mit geringfügigen Abweichungen den Normwerten.

Die Spannung zwischen den Außenleitern und dem Neutralleiter N hat denselben Wert, wie die

Spannung zwischen den Außenleitern und dem Schutzleiter PE.

Diese Spannungswerte waren zu erwarten, da vor der Trennung in Neutralleiter und Schutzleider die

beiden Leiter verbunden sind.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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f) Was ist bei einem TN-C-S-Netz in der Praxis zu beachten?

Ein TN-C-S-Netz ist vom Transformator aus zunächst wie ein TN-C-Netz aufgebaut. An einem

bestimmten Punkt, spätestens ab der Stelle, an der der geforderte Mindestquerschnitt von 10 mm2

unterschritten werden soll, wird der PEN-Leiter in Neutralleiter und Schutzleiter aufgeteilt. Diese

werden separat weitergeführt und dürfen im weiteren Verlauf nicht mehr zusammengeführt werden.

Das TN-C-S-Netz ist bei Gebäudeversorgungen in Deutschland weit verbreitet. Die Trennung von

Schutzleiter und Neutralleiter erfolgt in der Hauptverteilung innerhalb des Gebäudes.

Der PEN-Leiter wird dann ein der PE-Leiter (Schutzfunktion, grün-gelb) und den Neutralleiter N

(Betriebsstromkreis, hellblau) aufgetrennt.

Der Schutzleiter darf für nichts anderes verwendet werden, als für die Realisierung der

Schutzmaßnahme, indem er alle leitfähigen Anlageteile, Gehäuse usw. untereinander und mit dem

Sternpunkt des Transformators verbindet.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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3. TT-Netz

Arbeitsaufträge 1. Stellen Sie auf Ihrer Netzanschlussplatte ein TT-Netz her.

2. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein TT-Netz entsteht.

3. Messen Sie mit einem geeigneten Messgerät alle möglichen Spannungen im TT-Netz.

4. Tragen Sie die gemessenen Werte in die vorgegebene Tabelle ein.

5. Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

6. Wann wird in der Praxis ein TT-Netz verwendet?

7. Warum ist in einem TT-Netz eine Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD) zwingend vorgeschrieben?

8. Untersuchen Sie die Abhängigkeit der Berührungsspannung vom Erdungswiderstand und vom

Fehlerstrom.

Arbeitsunterlagen • Fachbücher, Tabellenbücher

• Bedienungsanleitungen

• Datenblätter

• Internet

Geräteübersicht

Menge Komponente

1 Netzeinspeisung

1 Hausanschluss

1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät)

2 Sicherheits-Laborleitungen

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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Information

Im TT-Netz ist die Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD) zwingend vorgeschrieben!

N

N

PE

L3

L3

L2

L2

L1

L1

M

RCD RCDRCD

RARARB RA

Anschlüsse der Verbraucher über RCDs im TT-Netz

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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a) Vervollständigen Sie die Vorgabe so, dass ein TT-Netz entsteht.

Bezeichnen Sie die einzelnen Leiter.

RCD RCD

M

3

N

L3

L2

L1

b) Aufbauplan für die Messschaltung

GNDPE

L1

L1

L2

L2

L3

L3

N

PE/PEN

N

VCC

PE

L1

L2

L3

N

L1

L2

L3

N

PE/PEN

GND

Probe

GND

L1 L2 L3 N PE

L1 L2 L3 N PE

kWh

20m

1,5Ω 47Ω 470Ω 1kΩ 2,7kΩ

N

PE

L

PE

VCCVCC

4

5

mS

UL= 50

VACmAMΩ

N PE L

battery test

L-NL-PEN-PE

VDCVACkDΩHz

TEST

RCD

RLORE

ZLRISO ΔTIΔ

select

clear

recall

store

ZRZLZS

PSC

UN

IK

UF

REPEFC

IKRE

ZERO

Var

AUTOx1/2x1x5

mA300

180°

500

VOLTS2500

1000

1000

0~ S

memory recall +!

ZERO

MEMORY

TEST

F1

F2

F3

F4

V

1,5Ω

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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Durchführung der Messung – Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V.

2. Verwenden Sie für diese Prüfung die Anschlüsse L (rot) und N (blau).

Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen.

• Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an.

• Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die Netzfrequenz an.

• Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige zwischen L-PE, L-N und N-PE umzuschalten.

• Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten

Messungen durchzuführen.

c) Messen Sie die Spannungen im TT-Netz.

Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit Netzspannung.

Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist!

Leiter Normwerte Messwerte

L1 – L2 400 V 399 V

L2 – L3 400 V 398 V

L3 – L1 400 V 401 V

L1 – N 230 V 230,5 V

L2 – N 230 V 229 V

L3 – N 230 V 230,8 V

Spannungen im TT-Netz

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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d) Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

Die gemessenen Werte entsprechen mit geringfügigen Abweichungen den Normwerten.

e) Was ist bei einem TT-Netz in der Praxis zu beachten?

Die Anwendung des TT-Netzes in Verbindung mit Fehlerstromschutzschaltern ist z. B. in

landwirtschaftlichen und gartenbaulichen Anwesen sowie in Verteilungen auf Baustellen

vorgeschrieben.

Ein TT-Netz ist ebenfalls vorgeschrieben bei ortsveränderlichen Verteileranlagen, wie fliegenden

Bauten, z. B. Schaustellerwagen.

f) Warum ist in einem TT-Netz eine Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD) zwingend vorgeschrieben?

Der Erdungswiderstand des Erders muss so klein sein, dass im Fehlerfall die höchstzulässige

Berührungsspannung nicht überschritten wird und die Überstromschutzeinrichtung auslöst.

Beim Einsatz von Schmelzsicherungen oder LS-Schaltern führt dies bei Nennströmen über 6 A zu

wirtschaftlich nicht erreichbar kleinen Werten für den Erdungswiderstand.

Bei einem Nennfehlerstrom des RCDs von 30 mA und einer maximal zulässigen Berührungsspannung

von 50 V kann der Erdungswiderstand 1665 Ω betragen.

Verringert sich die maximal zulässige Berührungsspannung auf die Hälfte, also 25 V, so verringert sich

der Erdungswiderstand ebenfalls auf die Hälfte, also 832 Ω.

L A A= ⋅U R I

aufgelöst nach RA

LA

A

=URI

UL= maximal zulässige Berührungsspannung

RA= Erdungswiderstand,

IA= Nennfehlerstrom des RCDs

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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g) In der folgenden Tabelle wurde bei verschiedenen Erdungswiderständen der jeweilige Fehlerstrom

gemessen.

Berechnen Sie mit den Werten die einzelnen Berührungsspannungen.

Erdungswiderstand Fehlerstrom Berührungsspannung

1 kΩ 0,21 A 210 V

400 Ω 0,48 A 192 V

200 Ω 0,82 A 164 V

100 Ω 1,42 A 142 V

40 Ω 2,15 A 86 V

20 Ω 2,5 A 50V

h) Beurteilen Sie die einzelnen Werte.

Je kleiner der Erdungswiderstand wird, umso größer wird der Fehlerstrom. Steigt der Fehlerstrom, so

steigt nach dem Ohmschen Gesetz auch die Berührungsspannung. Vernachlässigt man den

Fehlerwiderstand, so ergeben sich Berührungsspannungen, die größer sind, als die maximal zulässige

Berührungsspannung.

Wird von den Berührungsspannungen ausgegangen, so müsste der Erdungswiderstand kleiner als

20 Ω sein. Erdungswiderstände, die kleiner sein sollen als 20 Ω, sind in der Praxis mit Einzelerdern

sehr schwer zu erreichen.

Bei einer maximal zulässigen Berührungsspannung von 25 V ist der Erdungswiderstand mit

Einzelerdern in der Praxis nahezu nicht erreichbar. Um die Abschaltbedingungen im Fehlerfall erfüllen

zu können, werden RCDs eingesetzt.

RCDs werden folglich dort eingesetzt, wo vorgeschriebene Erdungswiderstände nicht erreicht werden

können.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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4. IT-Netz

Arbeitsaufträge 1. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein IT-Netz entsteht.

2. Bauen Sie mit der Netzanschlussplatte und der IT-Netzplatte ein IT-Netz auf.

3. Messen Sie mit einem Multimeter alle möglichen Spannungen im IT-Netz und tragen Sie die Werte in die

vorgegebene Tabelle ein.

4. Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

5. Der Transformator in der IT-Netzplatte hat die Bezeichnung Dyn5. Erklären Sie die Bezeichnung.

6. Beschreiben Sie, wann und wo wird in der Praxis ein IT-Netz verwendet.

7. Warum ist in einem IT-Netz eine Isolationsüberwachungseinrichtung zwingend vorgeschrieben?

8. Beschreiben Sie die Funktion einer Isolationsüberwachung.

9. Nehmen Sie das IT-Netz in Betrieb. Stellen Sie am Isolationsüberwachungsgerät einen Ansprechwert

von ca. 60 kΩ ein. Machen Sie über das Potentiometer (500 kΩ) einen Erdschluss und stellen Sie mit

dem Ohmmeter verschiedene Widerstände ein (500 kΩ, 200 kΩ, 100 kΩ, 50 kΩ). Beschreiben Sie die

Reaktion des Isolationsüberwachungsgerätes.

10. Für die Abschaltung im IT-Netz werden zwei RCDs verwendet (30 mA, 300 mA).

Erweitern Sie das IT-Netz um die beiden RCD-Platten. Simulieren Sie am 300 mA-RCD über das

Potenziometer (500 kΩ) einen Erdschluss von L1 nach PE (1. Fehler). Setzen Sie das akustische Signal

zurück und simulieren Sie nach dem 30 mA-RCD einen Erdschluss von L2 nach PE (2. Fehler).

Beschreiben Sie die Reaktion des IT-Netzes.

11. Welche Aufgaben sind bei der Prüfung nach VDE im IT-Netz durchzuführen?

Arbeitsunterlagen • Fachbücher, Tabellenbücher

• Bedienungsanleitungen

• Datenblätter

• Internet

Geräteübersicht

Menge Komponente

1 Netzeinspeisung

1 IT-Netz

1 RCD-Platte (300 mA, 30 mA)

1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät)

2 Sicherheits-Laborleitungen

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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Achtung

Das IT-Netz hat keine Verbindung zwischen aktiven Leitern und geerdeten Teilen.

Die Körper der elektrischen Anlage sind geerdet.

Im IT-Netz ist eine Isolationsüberwachungseinrichtung zwingend vorgeschrieben.

a) Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein IT-Netz entsteht. Bezeichnen Sie die

einzelnen Leiter.

Z < RCD

N

L1

L2

L3

RA RARA

M

3

Z: Impedanz

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

22 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

b) Bauen Sie mit der Netzanschlussplatte und der IT-Netzplatte ein IT-Netz auf.

GNDPE

L1

L1

L2

L2

L3

L3

N

PE/PEN

N

VCC

1,5Ω

PE

L1

L2

L3

N

L1

L2

L3

GNDGND

10k�

500k�

1,5�

1,5�

1,5�

1,5�

VCC VCC

L3L2L1N

5 4

+

ONTest

Reset

AL

RAL

mS

UL= 50

VACmAMΩ

N PE L

battery test

L-NL-PEN-PE

VDCVACkDΩHz

TEST

RCD

RLORE

ZLRISO ΔTIΔ

select

clear

recall

store

ZRZLZS

PSC

UN

IK

UF

REPEFC

IKRE

ZERO

Var

AUTOx1/2x1x5

mA300

180°

500

VOLTS2500

1000

1000

0~ S

memory recall +!

ZERO

MEMORY

TEST

F1

F2

F3

F4

V

Durchführung der Messung – Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V.

2. Verwenden Sie für diese Prüfung alle Anschlüsse (rot, blau und grün).

Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen.

• Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an.

• Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die Netzfrequenz an.

• Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige zwischen L-PE, L-N und N-PE umzuschalten.

• Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten

Messungen durchzuführen.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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c) Messen Sie mit einem Multimeter alle möglichen Spannungen im IT-Netz und tragen Sie die Werte in die

vorgegebene Tabelle ein.

Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit Netzspannung.

Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist!

Leiter Normwerte Messwerte

L1 – L2 400V 410V

L2 – L3 400V 410V

L3 – L1 400V 410V

L1 – N 230V 236V

L2 – N 230V 236V

L3 – N 230V 236V

L1 – PE 0V nicht messbar

L2 – PE 0V nicht messbar

L3 – PE 0V nicht messbar

Spannungen im IT-Netz

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

24 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

d) Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

Die gemessenen Werte entsprechen mit geringen Abweichungen den Normwerten. Die Werte sind

etwas höher, da sie bei unbelastetem Transformator gemessen werden.

Zwischen den Außenleitern liegt eine Spannung von 400 V. Zwischen Außenleiter und Neutralleiter

liegt eine Spannung von 230 V. Die Spannungen entsprechen einem Drehstrom-Vierleiternetz.

Da im IT-Netz alle aktiven Leiter gegen Erde isoliert sind, besteht zwischen Außenleiter und Erde keine

messbare Spannung. Im IT-Netz darf kein Punkt des Netzes direkt geerdet werden!

e) Der Transformator in der IT-Netzplatte hat die Bezeichnung Dyn5. Erklären Sie die Bezeichnung

Die Bezeichnung deutet auf einen Drehstrom-Transformator hin. Es gibt wie bei jedem Transformator

eine Oberspannungs- und eine Unterspannungswicklung.

Buchstabe D: Die Oberspannungswicklung ist in Dreieck geschaltet.

Buchstabe y: Die Unterspannungswicklung ist in Stern geschaltet.

Buchstabe n: An der Unterspannungswicklung wird der Neutralleiter herausgeführt.

Zahl 5: Die Spannung der Oberspannungswicklung eilt der Spannung der

Unterspannungswicklung um 5 x 30° voraus.

f) Beschreiben Sie, wann und wo wird in der Praxis ein IT-Netz verwendet?

In der Praxis sind IT-Netze nur in begrenzten Anlagen mit eigenem Transformator oder Generator

zulässig.

Ein IT-Netz ist Einfehler sicher und somit ist dessen Ausfallsicherheit wesentlich erhöht. IT-Netze

werden für Einrichtungen verwendet in Intensivüberwachungsstationen und in Operationsräumen, in

Ex-geschützten Bereichen, sowie im Bergbau und in Hüttenwerken.

In Produktionsbetrieben z. B. in der chemischen Industrie, wird das IT-Netz angewendet, wenn beim

TN-Netz durch Netzausfall größerer wirtschaftlicher Schaden zu befürchten ist.

IT-Netze finden auch bei Einsätzen der Feuerwehr und des Katastrophenschutzes Anwendung

(Generatoren).

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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g) Warum ist in einem IT-Netz eine Isolationsüberwachungseinrichtung zwingend vorgeschrieben?

Da beim IT-Netz kein Punkt des Netzes direkt geerdet sein darf, kann zwischen Außenleiter und Erde

keine Spannung auftreten.

Entsteht im IT-Netz ein Fehler (Erdschluss), muss dieser Fehler sofort gemeldet und dann behoben

werden. Diese Meldung übernimmt ein Isolationsüberwachungsgerät.

Ein zweiter Fehler würde zur Abschaltung der Anlage führen.

h) Beschreiben Sie die Funktion einer Isolationsüberwachung.

Isolationsüberwachungsgerät

Der Isolationswiderstand im IT-Netz wird durch eine Isolationsüberwachung laufend kontrolliert. Der

Betriebszustand (ohne Fehler) wird durch eine grüne Meldeleuchte angezeigt.

Der Ansprechwert des Gerätes kann eingestellt werden, z. B. 50 kΩ. Sinkt der Isolationswiderstand

unter den Mindestwert von 50 kΩ, so wird dies durch eine gelbe Meldeleuchte und durch ein

akustisches Signal angezeigt. Das akustische Signal kann gelöscht, die optische Meldung erst nach

Fehlerbeseitigung abgeschaltet werden.

Beim Auftreten eines zweiten Fehlers wird die Anlage sofort abgeschaltet.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

26 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

i) Reaktion des Isolationsüberwachungsgerätes.

Das IT-Netz wird in Betrieb genommen. Am Isolationsgerät wird ein Ansprechwert von 60 kΩ

eingestellt. Über das Potenziometer wird mit verschiedenen Widerständen ein Erdschluss hergestellt

und die Reaktion des Isolationsüberwachungsgerätes beobachtet.

• Widerstand 500 kΩ: keine Reaktion

• Widerstand 200 kΩ: keine Reaktion

• Widerstand 100 kΩ: keine Reaktion

• Widerstand 50 kΩ: Das Isolationsüberwachungsgerät zeigt optisch und akustisch einen

Fehler an.

Wird der eingestellte Ansprechwert des Isolationsüberwachungsgerätes unterschritten, so erfolgt eine

optische und akustische Fehlermeldung.

j) Reaktion des IT-Netzes bei Fehler 1 und Fehler 2

Für die Abschaltung des Netzes werden zwei RCDs verwendet (30 mA, 300 mA).

Einstellung am Isolationsüberwachungsgerätes = 50 kΩ. Am 300 mA RCD wird ein Erdschluss

simuliert (L1 nach PE über Potenziometer (1. Fehler)).

Das Isolationsüberwachungsgerät meldet der Fehler optisch und akustisch.

Der 300 mA RCD schaltet nicht ab.

Das akustische Signal wird zurückgesetzt und am 30 mA RCD wird ein zweiter Fehler

simuliert (L2 nach PE (2. Fehler)).

Der 30 mA RCD schaltet die Anlage ab, der 300 mA RCD bleibt eingeschaltet.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307 27

k) Welche Aufgaben sind bei der Erstprüfung nach VDE im IT-Netz durchzuführen?

1. Besichtigung

Allgemeinzustand der Anlage, Schutzpotenzialausgleich, Leitungstypen, Aderkennzeichnung,

Schutzart ist für die Anlage ausreichend, Dokumentation der Anlage vorhanden.

2. Besichtigung und Erprobung

Der Schutzleiterverbindungen, des Hauptpotenzialausgleichs, des zusätzlichen Potenzialausgleichs.

3. Messen des Isolationswiderstandes

Darf bei der Wiederholungsmessung entfallen, Messung ohne Isolationsüberwachungsgerät.

4. Messen oder Berechnen des Ableitstromes

Ableitstrom der Leitung, Ableitströme der Verbraucher, Addition der einzelnen Ströme.

5. Messen des Erdungswiderstandes

6. Messung oder Berechnung der Berührungsspannung beim 1. Fehler.

7. Messung zum Nachweis der Schutzmaßnahme, Abschaltung beim zweiten Fehler.

8. Erprobung des Isolationsüberwachungsgerätes und Erprobung vorhandener RCD-Schutzschalter.

9. Beurteilung der Ergebnisse

Erstellung einer Dokumentation.

Hinweis

VDE-Vorschriften zur Isolationsüberwachung:

• VDE 0100 Teil 310: Schutz gegen indirektes Berühren mit Abschaltung und Meldung

• VDE 0100 Teil 710: Elektrische Sicherheit in medizinisch genutzten Bereichen

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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Übersicht über die Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag

Schutz gegen direktes

Berühren oder Basisschutz

Schutz bei indirektem

Berühren oder Fehlerfall

Schutz sowohl gegen

direktes Berühren als

auch bei indirektem

Berühren

• Isolierung aktiver Teile

• Abdeckung oder

Umhüllung

• Hindernisse

• Zusätzlicher Schutz durch

RCDs (nicht als alleinige

Schutzmaßnahme zulässig)

• automatische Abschaltung

der Stromversorgung

• Potentialausgleich

• Schutzisolierung

• nichtleitende Räume

• erdfreien örtlichen

Potentialausgleich

• Schutztrennung

• Kleinspannung

• (Sicherheits-

kleinspannung) oder

SELV

Schutz gegen elektrischen Schlag

Schutz im normalen Betrieb Schutz im Fehlerfall Schutz sowohl im normalenBetrieb als auch imFehlerfall

Schutz durch: Schutz durch: Schutz durch:

• PELV (Funktionsklein-

spannung mit sicherer

Trennung)

• Begrenzung von Ladung

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Inhalt

Aufgaben und Arbeitsblätter

Übersicht Netzsysteme _____________________________________________________________________ 3

Aufgabe 1: Messungen an Netzsystemen _____________________________________________________ 5

Übersicht Schutz gegen elektrischen Schlag __________________________________________________ 29

Aufgabe 2: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz im normalen Betriebsfall ____________________ 31

Aufgabe 3: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz im Fehlerfall ______________________________ 43

Aufgabe 4: Schutz gegen elektrischen Schlag – Schutz sowohl im normalen Betrieb

als auch im Fehlerfall __________________________________________________________ 65

Aufgabe 5: Projekt Kundenanlage: Übergabe einer Hausinstallation an den Kunden _________________ 71

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Übersicht Netzsysteme

Netzsysteme

TT-Netz IT-NetzTN-Netz

T N C S

1 32

Netzsysteme; 1: Erdung beim EVU, 2: Erdung beim Verbraucher; 3: N-und PE-Leiter beim Verbraucher

RB

PEN

RA

PEN PE

L3

L2

L1

RA

PEN PE

N

L3

L2

L1

Erster Buchstabe

Beziehung des Stromversorgungssystems

zur Erde

Zweiter Buchstabe

Beziehung der Körper von elektrischen

Betriebsmitteln der elektrischen Anlage zur

Erde

Weitere Buchstaben

Anordnung des Neutralleiters und des

Schutzleiters

T

Direkte Verbindung eines Punkts zur Erde.

T

Direkte Verbindung der Körper zur Erde,

unabhängig von der etwa bestehenden

Erdung eines Punkts des

Stromversorgungssystems.

S

Schutzfunktion, die durch einen vom

Neutralleiter oder von dem geerdeten

Außenleiter getrennten Leiter vorgesehen

wird.

I

Entweder alle aktiven Teile von Erde

getrennt oder ein Punkt über eine hohe

Impedanz mit Erde verbunden.

N

Direkte elektrische Verbindung der Körper

mit dem geerdeten Punkt des

Stromversorgungssystems.

C

Neutralleiter- und Schutzleiterfunktion,

kombiniert in einem einzigen Leiter

(PEN-Leiter).

Bedeutung der Buchstaben

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4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

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Aufgabe 1 Messungen an Netzsystemen

Lernziele Wenn Sie die Aufgabe bearbeitet haben,

• kennen Sie ein TN-C-Netz.

• kennen Sie die Verwendung eines TN-C-Netzes in der Praxis.

• kennen Sie ein TN-C-S-Netz.

• kennen Sie die Verwendung eines TN-C-S-Netzes in der Praxis.

• kennen Sie ein TT-Netz.

• kennen Sie die Verwendung eines TT-Netzes in der Praxis.

• kennen Sie ein IT-Netz.

• kennen Sie die Verwendung eines IT-Netzes in der Praxis.

• kennen Sie die vorgeschriebenen Schutzmaßnahmen für die einzelnen Systeme.

Problemstellung Verschiedene Netz-Systeme sollen mit geeigneten Messgeräten untersucht werden.

Die verschiedenen Netz-Systeme können durch Umschalten oder durch Umstecken auf einer

Netzeinspeisungsplatte dargestellt werden.

Netzeinspeisungsplatte

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

6 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

1. TN-C-Netz

Arbeitsaufträge 1. Stellen Sie auf Ihrer Netzanschlussplatte ein TN-C-Netz her.

2. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein TN-C-Netz entsteht.

3. Messen Sie mit einem geeigneten Messgerät alle möglichen Spannungen im TN-C-Netz.

4. Tragen Sie die gemessenen Werte in die vorgegebene Tabelle ein.

5. Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

6. Wann wird in der Praxis ein TN-C-Netz verwendet?

Arbeitsunterlagen • Fachbücher, Tabellenbücher

• Bedienungsanleitungen

• Datenblätter

• Internet

Geräteübersicht

Menge Komponente

1 Netzeinspeisung

1 Hausanschluss

1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät)

2 Sicherheits-Laborleitungen

a) Vervollständigen Sie die Vorgabe so, dass ein TN-C-Netz entsteht.

Bezeichnen Sie die einzelnen Leiter.

M3

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307 Name: __________________________________ Datum: ____________ 7

b) Aufbauplan für die Messschaltung

GNDPE

L1

L1

L2

L2

L3

L3

N

PE/PEN

N

VCC

PE

L1

L2

L3

N

L1

L2

L3

N

PE/PEN

GND

Probe

GND

L1 L2 L3 N PE

L1 L2 L3 N PE

kWh

20m

1,5Ω 47Ω 470Ω 1kΩ 2,7kΩ

N

PE

L

PE

VCCVCC

4

5

mS

UL= 50

VACmAMΩ

N PE L

battery test

L-NL-PEN-PE

VDCVACkDΩHz

TEST

RCD

RLORE

ZLRISO ΔTIΔ

select

clear

recall

store

ZRZLZS

PSC

UN

IK

UF

REPEFC

IKRE

ZERO

Var

AUTOx1/2x1x5

mA300

180°

500

VOLTS2500

1000

1000

0~ S

memory recall +!

ZERO

MEMORY

TEST

F1

F2

F3

F4

V

1,5Ω

Durchführung der Messung – Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V.

2. Verwenden Sie für diese Prüfung die Anschlüsse L (rot) und PE (grün).

Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen.

• Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an.

• Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die Netzfrequenz an.

• Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige auf L-PE umzuschalten.

• Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten

Messungen durchzuführen.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

8 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

c) Messen Sie die Spannungen im TN-C-Netz

Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit Netzspannung.

Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist!

Leiter Normwerte Messwerte

L1 – L2

L1 – L3

L2 – L3

L1 – PEN

L2 – PEN

L3 – PEN

Spannungen im TN-C-Netz

d) Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

e) Was ist bei einem TN-C-Netz in der Praxis zu beachten?

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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2. TN-C-S-Netz

Arbeitsaufträge 1. Stellen Sie auf Ihrer Netzanschlussplatte ein TN-C-S-Netz her.

2. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein TN-C-S-Netz entsteht.

3. Messen Sie mit einem geeigneten Messgerät alle möglichen Spannung im TN-C-S-Netz.

4. Tragen Sie die gemessenen Werte in die vorgegebene Tabelle ein.

5. Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

6. Wann wird in der Praxis ein TN-C-S-Netz verwendet?

Arbeitsunterlagen • Fachbücher, Tabellenbücher

• Bedienungsanleitungen

• Datenblätter

• Internet

Geräteübersicht

Menge Komponente

1 Netzeinspeisung

1 Hausanschluss

1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät)

2 Sicherheits-Laborleitungen

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

10 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

a) Vervollständigen Sie die Vorgabe so, dass ein TN-C-S-Netz entsteht.

Bezeichnen Sie die einzelnen Leiter.

M3

b) Zeichnen Sie die Fehlerschleife bei Körperschluss in die folgende Grafik ein.

N

PEPEN

L3

L2

L1

RARB

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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c) Aufbauplan für die Messschaltung

GNDPE

L1

L1

L2

L2

L3

L3

N

PE/PEN

N

VCC

PE

L1

L2

L3

N

L1

L2

L3

N

PE/PEN

GND

Probe

GND

L1 L2 L3 N PE

L1 L2 L3 N PE

kWh

20m

1,5Ω 47Ω 470Ω 1kΩ 2,7kΩ

N

PE

L

PE

VCCVCC

4

5

UL= 50

V

N PE L

battery test

L-N

Hz

TEST

ZERO

MEMORY

TEST

F1

F2

F3

F4

V

1,5Ω

Durchführung der Messung – Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V.

2. Verwenden Sie für diese Prüfung alle Anschlüsse (rot, blau und grün).

Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen.

• Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an.

• Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die Netzfrequenz an.

• Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige zwischen L-PE, L-N und N-PE umzuschalten.

• Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten

Messungen durchzuführen.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

12 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

d) Messen Sie die Spannungen im TN-C-S-Netz

Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit Netzspannung.

Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist!

Leiter Normwerte Messwerte

L1 – L2

L2 – L3

L1 – N

L2 – N

L3 – N

L1 – PE

L2 – PE

L3 – PE

Spannungen im TN-C-S-Netz

e) Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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f) Was ist bei einem TN-C-S-Netz in der Praxis zu beachten?

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

14 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

3. TT-Netz

Arbeitsaufträge 1. Stellen Sie auf Ihrer Netzanschlussplatte ein TT-Netz her.

2. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein TT-Netz entsteht.

3. Messen Sie mit einem geeigneten Messgerät alle möglichen Spannungen im TT-Netz.

4. Tragen Sie die gemessenen Werte in die vorgegebene Tabelle ein.

5. Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

6. Wann wird in der Praxis ein TT-Netz verwendet?

7. Warum ist in einem TT-Netz eine Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD) zwingend vorgeschrieben?

8. Untersuchen Sie die Abhängigkeit der Berührungsspannung vom Erdungswiderstand und vom

Fehlerstrom.

Arbeitsunterlagen • Fachbücher, Tabellenbücher

• Bedienungsanleitungen

• Datenblätter

• Internet

Geräteübersicht

Menge Komponente

1 Netzeinspeisung

1 Hausanschluss

1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät)

2 Sicherheits-Laborleitungen

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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Information

Im TT-Netz ist die Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD) zwingend vorgeschrieben!

N

N

PE

L3

L3

L2

L2

L1

L1

M

RCD RCDRCD

RARARB RA

Anschlüsse der Verbraucher über RCDs im TT-Netz

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

16 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

a) Vervollständigen Sie die Vorgabe so, dass ein TT-Netz entsteht.

Bezeichnen Sie die einzelnen Leiter.

M3

b) Aufbauplan für die Messschaltung

GNDPE

L1

L1

L2

L2

L3

L3

N

PE/PEN

N

VCC

PE

L1

L2

L3

N

L1

L2

L3

N

PE/PEN

GND

Probe

GND

L1 L2 L3 N PE

L1 L2 L3 N PE

kWh

20m

1,5Ω 47Ω 470Ω 1kΩ 2,7kΩ

N

PE

L

PE

VCCVCC

4

5

mS

UL= 50

VACmAMΩ

N PE L

battery test

L-NL-PEN-PE

VDCVACkDΩHz

TEST

RCD

RLORE

ZLRISO ΔTIΔ

select

clear

recall

store

ZRZLZS

PSC

UN

IK

UF

REPEFC

IKRE

ZERO

Var

AUTOx1/2x1x5

mA300

180°

500

VOLTS2500

1000

1000

0~ S

memory recall +!

ZERO

MEMORY

TEST

F1

F2

F3

F4

V

1,5Ω

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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Durchführung der Messung – Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V.

2. Verwenden Sie für diese Prüfung die Anschlüsse L (rot) und N (blau).

Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen.

• Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an.

• Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die Netzfrequenz an.

• Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige zwischen L-PE, L-N und N-PE umzuschalten.

• Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten

Messungen durchzuführen.

c) Messen Sie die Spannungen im TT-Netz.

Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit Netzspannung.

Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist!

Leiter Normwerte Messwerte

L1 – L2

L2 – L3

L3 – L1

L1 – N

L2 – N

L3 – N

Spannungen im TT-Netz

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

18 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

d) Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

e) Was ist bei einem TT-Netz in der Praxis zu beachten?

f) Warum ist in einem TT-Netz eine Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD) zwingend vorgeschrieben?

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307 Name: __________________________________ Datum: ____________ 19

g) In der folgenden Tabelle wurde bei verschiedenen Erdungswiderständen der jeweilige Fehlerstrom

gemessen.

Berechnen Sie mit den Werten die einzelnen Berührungsspannungen.

Erdungswiderstand Fehlerstrom Berührungsspannung

1 kΩ 0,21 A

400 Ω 0,48 A

200 Ω 0,82 A

100 Ω 1,42 A

40 Ω 2,15 A

20 Ω 2,5 A

h) Beurteilen Sie die einzelnen Werte.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

20 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

4. IT-Netz

Arbeitsaufträge 1. Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein IT-Netz entsteht.

2. Bauen Sie mit der Netzanschlussplatte und der IT-Netzplatte ein IT-Netz auf.

3. Messen Sie mit einem Multimeter alle möglichen Spannungen im IT-Netz und tragen Sie die Werte in die

vorgegebene Tabelle ein.

4. Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

5. Der Transformator in der IT-Netzplatte hat die Bezeichnung Dyn5. Erklären Sie die Bezeichnung.

6. Beschreiben Sie, wann und wo wird in der Praxis ein IT-Netz verwendet.

7. Warum ist in einem IT-Netz eine Isolationsüberwachungseinrichtung zwingend vorgeschrieben?

8. Beschreiben Sie die Funktion einer Isolationsüberwachung.

9. Nehmen Sie das IT-Netz in Betrieb. Stellen Sie am Isolationsüberwachungsgerät einen Ansprechwert

von ca. 60 kΩ ein. Machen Sie über das Potentiometer (500 kΩ) einen Erdschluss und stellen Sie mit

dem Ohmmeter verschiedene Widerstände ein (500 kΩ, 200 kΩ, 100 kΩ, 50 kΩ). Beschreiben Sie die

Reaktion des Isolationsüberwachungsgerätes.

10. Für die Abschaltung im IT-Netz werden zwei RCDs verwendet (30 mA, 300 mA).

Erweitern Sie das IT-Netz um die beiden RCD-Platten. Simulieren Sie am 300 mA-RCD über das

Potenziometer (500 kΩ) einen Erdschluss von L1 nach PE (1. Fehler). Setzen Sie das akustische Signal

zurück und simulieren Sie nach dem 30 mA-RCD einen Erdschluss von L2 nach PE (2. Fehler).

Beschreiben Sie die Reaktion des IT-Netzes.

11. Welche Aufgaben sind bei der Prüfung nach VDE im IT-Netz durchzuführen?

Arbeitsunterlagen • Fachbücher, Tabellenbücher

• Bedienungsanleitungen

• Datenblätter

• Internet

Geräteübersicht

Menge Komponente

1 Netzeinspeisung

1 IT-Netz

1 RCD-Platte (300 mA, 30 mA)

1 geeignetes Messgerät (z. B. Vielfachmessgerät)

2 Sicherheits-Laborleitungen

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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Achtung

Das IT-Netz hat keine Verbindung zwischen aktiven Leitern und geerdeten Teilen.

Die Körper der elektrischen Anlage sind geerdet.

Im IT-Netz ist eine Isolationsüberwachungseinrichtung zwingend vorgeschrieben.

a) Vervollständigen Sie die Vorgabe auf dem Arbeitsblatt so, dass ein IT-Netz entsteht. Bezeichnen Sie die

einzelnen Leiter.

Z <

M3

Z: Impedanz

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

22 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

b) Bauen Sie mit der Netzanschlussplatte und der IT-Netzplatte ein IT-Netz auf.

GNDPE

L1

L1

L2

L2

L3

L3

N

PE/PEN

N

VCC

1,5Ω

PE

L1

L2

L3

N

L1

L2

L3

GNDGND

10k�

500k�

1,5�

1,5�

1,5�

1,5�

VCC VCC

L3L2L1N

5 4

+

ONTest

Reset

AL

RAL

mS

UL= 50

VACmAMΩ

N PE L

battery test

L-NL-PEN-PE

VDCVACkDΩHz

TEST

RCD

RLORE

ZLRISO ΔTIΔ

select

clear

recall

store

ZRZLZS

PSC

UN

IK

UF

REPEFC

IKRE

ZERO

Var

AUTOx1/2x1x5

mA300

180°

500

VOLTS2500

1000

1000

0~ S

memory recall +!

ZERO

MEMORY

TEST

F1

F2

F3

F4

V

Durchführung der Messung – Messen von Spannung und Frequenz 1. Bringen Sie den Drehschalter in die Position V.

2. Verwenden Sie für diese Prüfung alle Anschlüsse (rot, blau und grün).

Verwenden Sie Sicherheits-Laborleitungen.

• Die Primäranzeige (obere Anzeige) zeigt die Wechselspannung an.

• Die Sekundäranzeige (untere Anzeige) zeigt die Netzfrequenz an.

• Drücken Sie auf F1, um die Spannungsanzeige zwischen L-PE, L-N und N-PE umzuschalten.

• Stecken Sie die Sicherheits-Laborleitungen um, um die geforderten

Messungen durchzuführen.

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307 Name: __________________________________ Datum: ____________ 23

c) Messen Sie mit einem Multimeter alle möglichen Spannungen im IT-Netz und tragen Sie die Werte in die

vorgegebene Tabelle ein.

Achtung Bei den Messungen arbeiten Sie mit Netzspannung.

Schalten Sie erst ein, wenn die Schaltung komplett verdrahtet ist!

Leiter Normwerte Messwerte

L1 – L2

L2 – L3

L3 – L1

L1 – N

L2 – N

L3 – N

L1 – PE

L2 – PE

L3 – PE

Spannungen im IT-Netz

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

24 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

d) Beurteilen Sie die gemessenen Werte.

e) Der Transformator in der IT-Netzplatte hat die Bezeichnung Dyn5. Erklären Sie die Bezeichnung

f) Beschreiben Sie, wann und wo wird in der Praxis ein IT-Netz verwendet?

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307 Name: __________________________________ Datum: ____________ 25

g) Warum ist in einem IT-Netz eine Isolationsüberwachungseinrichtung zwingend vorgeschrieben?

h) Beschreiben Sie die Funktion einer Isolationsüberwachung.

Isolationsüberwachungsgerät

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

26 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

i) Reaktion des Isolationsüberwachungsgerätes.

j) Reaktion des IT-Netzes bei Fehler 1 und Fehler 2

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

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k) Welche Aufgaben sind bei der Erstprüfung nach VDE im IT-Netz durchzuführen?

Hinweis

VDE-Vorschriften zur Isolationsüberwachung:

• VDE 0100 Teil 310: Schutz gegen indirektes Berühren mit Abschaltung und Meldung

• VDE 0100 Teil 710: Elektrische Sicherheit in medizinisch genutzten Bereichen

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Aufgabe 1 – Messungen an Netzsystemen

28 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567307

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Übersicht über die Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag

Schutz gegen direktes

Berühren oder Basisschutz

Schutz bei indirektem

Berühren oder Fehlerfall

Schutz sowohl gegen

direktes Berühren als

auch bei indirektem

Berühren

• Isolierung aktiver Teile

• Abdeckung oder

Umhüllung

• Hindernisse

• Zusätzlicher Schutz durch

RCDs (nicht als alleinige

Schutzmaßnahme zulässig)

• automatische Abschaltung

der Stromversorgung

• Potentialausgleich

• Schutzisolierung

• nichtleitende Räume

• erdfreien örtlichen

Potentialausgleich

• Schutztrennung

• Kleinspannung

• (Sicherheits-

kleinspannung) oder

SELV

Schutz gegen elektrischen Schlag

Schutz im normalen Betrieb Schutz im Fehlerfall Schutz sowohl im normalenBetrieb als auch imFehlerfall

Schutz durch: Schutz durch: Schutz durch:

• PELV (Funktionsklein-

spannung mit sicherer

Trennung)

• Begrenzung von Ladung

Page 74: Netzsysteme und Schutzmaßnahmen - Festo€¦ · – Netzsysteme (TN-, TT-, IT-System) – Schutzmaßnahmen in den unterschiedlichen Netzen • Hausanschluss – Komponenten einer

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