Gruppe 4 Facharbeit Elektroinstallation Vom Stromkreisverteiler Bis Zum Verbraucher

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Balthasar – Neumann – Technikum

Paulinstr. 105

54292 Trier

Facharbeit

Elektroinstallation vom

Stromkreisverteiler bis zum

Verbraucher

Amoako, Kwame

Gewehr, Daniel

Graus, Peter

ELE09

Unterrichtsfach: M 10

Fachlehrer: Herr Eiden

Bearbeitungszeitraum: 26.08.2010 – 29.10.2010

Abgabetermin: 29.10.2010

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Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis ................................................................................................................................ 2

1 Allgemeines .............................................................................................................................. 3

1.1 Definition .................................................................................................................................. 3

1.2 Geschichte der Elektroinstallation ............................................................................................ 4

2 Elektroinstallation ................................................................................................................... 5

2.1 Elektroinstallationsformen ........................................................................................................ 5

2.2 Verlegemethoden ...................................................................................................................... 7

2.3 Elektroinstallationszonen .......................................................................................................... 8

2.4 Elektroinstallationsschaltungen ............................................................................................... 12

3 Leitungen ................................................................................................................................ 14

3.1 Leitungsberechnung ................................................................................................................ 14

3.1.1 Leitungslänge ................................................................................................................. 14

3.1.2 Spannungsfall ................................................................................................................. 15

3.1.3 Belastungsstromstärke .................................................................................................... 16

4 Ferienhaus .............................................................................................................................. 20

4.1 Installationsplan ...................................................................................................................... 20

4.2 Elektroinstallation ................................................................................................................... 21

4.3 Leitungsberechnung ................................................................................................................ 23

Anhang ............................................................................................................................................... 30

A Dateien .................................................................................................................................... 30

B Erklärung ................................................................................................................................. 31

C Literaturverzeichnis ................................................................................................................. 32

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1 Allgemeines

1.1 Definition

Unter der Elektroinstallation versteht man das Errichten von elektrischen Anlagen im

Niederspannungsbereich. Im engeren Sinne wird darunter die Stromversorgung aller sich im

jeweiligen Gebäude befindlichen Vorrichtungen und die elektrische Beleuchtung der

Hausinstallation verstanden, in privaten wie auch gewerblichen Bereichen.1

Abbildung 1: Mögliche Bestandteile einer Elektroinstallation in einem Einfamilienhaus2

1 www.wikipedia.org/wiki/Elektroinstallation 2 www.elektroanlagen-schmid.de

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1.2 Geschichte der Elektroinstallation

Die ersten Elektroinstallationen, verbreitet seit etwa 1890, waren auf Putz verlegt. Sie

bestanden meist aus zwei verdrillten Kabeln, die im Abstand von etwa einem Meter mit einem

kleinen runden und genuteten keramischen Kabelträger (Porzellan) befestigt wurden. Der

Kabelträger saß zwischen den zwei Adern, wie das heute noch bei Freileitungsisolatoren

üblich ist. Die Elektroleitungen selbst waren mit Guttapercha („Gummi“) ummantelte und mit

einem Faden umsponnene oder umflochtene Eisendrähte. Die Schalter waren aus Messing

oder Kupfer und hatten Gehäuse aus Blech, Keramik oder frühen Kunststoffen .Später

erfolgte die Verlegung der Leitungen in gebördeltem, verbleitem Eisenblechrohr mit einer

Teerpapierisolierung auf der Innenseite. Passende Blech-Abzweigdosen besaßen eine

ebensolche Innenisolierung und Klemmsteine mit Schraubklemmen auf Keramikträgern. Zur

Herstellung von großen Biegeradien gab es spezielle auf den Durchmesser des Rohres

abgestimmte Zangen, mit denen es möglich war, mehrere aneinandergereihte Knicke mit

weniger als 90° einzubringen, um eine 90°-Abwinkelung herzustellen. Enge 90°-

Abwinkelungen bestanden aus Winkel-Halbschalen, die montiert wurden, nachdem die

Leitungen eingezogen waren. Um etwa 1920 kam die Unterputzverlegung auf. Die

Installationsrohre wurden am Ende mit einer sogenannten Pfeife, vorzugsweise aus weißem,

glattem, abgerundetem Porzellan, unter dem Putz hervorgeführt - an der Wand war nur der

Keramikkranz sichtbar. Die Verlegung von Einzeladern in Blech-Installationsrohren hielt sich

bis in die 50er Jahre. Später wurden PVC- ummantelte Kupferkabel auf Putz mit Bakelit -

Schellen oder unter Putz verlegt. Abzweigdosen waren oft dennoch auf Putz und bestanden

aus Bakelit (duroplastischer Kunststoff). Unter Putz wurde auch Stegleitung, mit parallel,

nebeneinander liegenden Adern ohne Mantelisolation, verwendet. Die Verwendung von

billigeren Aluminiumleitungen führte zu Zuverlässigkeits-Problemen aufgrund der

Zwischenschichten bei der Kontaktierung (Klemmstellen, Schalter, Steckdosen) sowie der

erhöhten Bruchgefahr. Es wurden für Aluminium geeignete Klemmen entwickelt und die

Installation erforderte erhöhte Sorgfalt: Aderenden mussten gereinigt und gefettet werden.

Zudem mussten Klemmverbindungen nachgezogen werden. Die einzig sicheren

Verbindungen für Aluminium sind Quetschverbindungen mit entsprechenden Quetschhülsen.

Ein Kompromiss war verkupfertes Aluminium als Leitermaterial. Die Verwendung von

Aluminium bei Hausinstallationen wurde schließlich aufgrund der Unfallgefahren (Brand,

unzuverlässige Verbindungen, insbesondere des PEN-Leiters) verboten. Bestehende

Installationen besitzen jedoch Bestandsschutz. Die Erweiterung bestehender Installationen ist

problematisch, da heutige, für Kupferleiter geeignete Klemmen, nicht für Aluminium geeignet

sind. Heute werden Installationen meist mit Kupfer-Mantelleitung ausgeführt, die in

verschiedenen Querschnitten und Anzahl der Adern ausgeführt sind. Diese wird

im / unter Putz oder in PVC- bzw. flammenhemmend ausgeführten PP-Installationsrohren

verlegt. Die Installation von Leitungen im Putz unterliegt bestimmten Regeln, um das

Auffinden zu erleichtern bzw. das versehentliche Verletzen, zu vermeiden.3

3 www.wikipedia.org/wiki/Elektroinstallation

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2 Elektroinstallation

2.1 Elektroinstallationsformen4

Für die Ausführung der Elektroinstallation gibt es verschiedene Möglichkeiten:

Installation mit Verbindungsdosen.

Diese Installation sieht an jedem Verzweigungspunkt eine Verbindungsdose vor. Alle

Verbindungsdosen befinden sich in der Regel im oberen Bereich der Wände, z. B. 30 cm

unterhalb der Decke. Bei Verbindungs-, Prüf- und Wartungsarbeiten ist zum Erreichen der

Verbindungsdosen vielfach ein Aufschneiden der Tapeten erforderlich.

Abbildung 2: Installation mit Verbindungsdosen

Installation ohne Verbindungsdosen

Bei der Installation werden Schalterdosen mit zusätzlichem Verteilerraum eingesetzt, d. h. das

Verzweigen und Verbinden der Leitungen erfolgt in den Geräte-Verbindungsdosen. Damit

sind besondere Verbindungsdosen überflüssig. Der Vorteil dieser Installationsart liegt darin,

dass jederzeit ohne Beschädigung der Tapete, nur durch Herausnehmen des Betriebsmittels

(Schalter, Steckdose), die elektrische Anlage überprüft werden kann.

Abbildung 3: Installation mit Geräte-Verbindungsdosen

4 RWE - Handbuch

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Installation mit Zentral-Verteilerkästen.

Abgesehen von Sonderfällen ist diese Installationsart nur in Verwaltungsgebäuden,

Krankenhäusern oder ähnlichen Gebäuden üblich. Hier wird von jedem Betriebsmittel

(Schalter, Steckdose) oder von jedem Anschluss eine besondere Leitung zum zugehörigen

Zentral-Verteilerkasten gelegt5.

Abbildung 4: Installation mit zentralen Verteilerkästen

Die Kombination der Installationsformen ist ebenfalls möglich.

5 RWE - Handbuch

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2.2 Verlegemethoden6

Aufputz-Installation

Elektrische Leitungen lassen sich sichtbar oder unsichtbar verlegen. Die Aufputz-Installation

wird vorwiegend dort verwendet, wo die Sichtbarkeit der Leitungen nicht als störend gilt, z.B.

in der Garage oder im Keller. Als Leitung kommt vorwiegend die Mantelleitung NYM zur

Anwendung, die entweder mit Schellen in starren Kunststoffrohren oder in Kunststoffkanälen

verlegt wird. Nach DIN 18015-1 ist die Aufputz-Installation nur für Räume, die nicht

Wohnzwecken dienen, zulässig.

Unterputz-Installation

Unterputz-Leitungen sind vor allem in Wohnräumen üblich. Sie müssen unter Beachtung der

Installationszonen, horizontal und vertikal, aber niemals diagonal in den Wänden verlegt

werden. Wo notwendig, können die Leitungen auch, ausgehend von den waagerechten

Installationszonen, senkrecht verlegt werden. Durch die sichtbaren Bestandteile der

Installation, z.B. Schalter, Steckdosen, Verbindungsdosen, ist so die ungefähre Lage der

Leitungen zu erkennen. Durch Beachtung der Installationszonen wird verhindert, dass beim

späteren Anbringen von Nägeln, Haken, Schrauben, z.B. beim Aufhängen von Bildern oder

Hängeschränken, die Leitung beschädigt wird und dadurch Gefahren entstehen können. Die

Unterputz-Installation wird ergänzt durch Verlegung der Leitungen unter, in und auf

Decken.

Rohr-Installation

Bei dieser Installationsart wird zuerst das flexible Installationsrohr in vorher ausgefrästen

Schlitzen verlegt. Nach Abschluss der Putzarbeiten werden einadrige Leitungen, z.B.

H07V-U (früher: NYA), eingezogen. Allerdings ist auch das Einziehen von Mantelleitungen,

z.B. NYM, möglich. Das Installationsrohr mit einadrigen Leitungen H07V-U ist nur auf oder

unter Putz in trockenen Räumen zulässig. Installationsrohre nach DIN EN 50086 (VDE 0605)

mit mittlerer Druckfestigkeit können auf der Deckenschalung verlegt und mit in den Beton

eingegossen werden. Nach der Rohbaufertigstellung wird die Leitung, z.B. NYM,

eingezogen.

Kanal-Installation

Installationskanal-Systeme werden seit Jahren im Bürohausbau verwendet. Diese Systeme

bieten sich aber auch für die Installation in Wohngebäuden an, z.B. um Leitungen größeren

Querschnitts (Zuleitung vom Zählerplatz bis zum Stromkreisverteiler) zu führen. Dabei ist auf

die Festlegungen bezüglich des Brandschutzes in den Leitungsanlagen-Richtlinien (LAR) des

jeweiligen Bundeslandes besonders zu achten. Eine Variante sind Sockelleistenkanäle, die vor

allem für nachträgliche Verlegung geeignet sind.

6 RWE - Handbuch

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2.3 Elektroinstallationszonen7

Installationszonen Leitungsführung und Anordnung der Betriebsmittel

Unter Putz, im Putz, in Wänden oder hinter Wandbekleidungen

Im Wohnbereich sind Leitungen und Kabel von Starkstromanlagen – sofern sie nicht in Rohren oder Elektro- Installationskanälen angeordnet werden – nach DIN 18015-1 grundsätzlich unter Putz, im Putz, in Wänden oder hinter Wandbekleidungen zu verlegen. In allen Räumen, die nicht Wohnzwecken dienen, sowie bei Nachinstallationen dürfen sie auch auf der Wandoberfläche verlegt werden. Damit unsichtbar verlegte Leitungen und Kabel möglichst nicht durch Schrauben, Nägel, Haken oder ähnlich beschädigt werden, wird in DIN 18015-3 die Anordnung auf bestimmte festgelegte Zonen beschränkt. Diese Einschränkung der Leitungsführung mindert die Gefahr der Beschädigung der elektrischen Leitungen und somit die Unfallgefahr und ggf. die Brandgefahr bei der späteren Montage anderer Leitungen. Es werden waagerechte und senkrechte Installationszonen an den Wänden vorgegeben. Für die Lage der Leitungen gibt es folgende Vorzugsmaße, die im Normalfall anzuwenden sind: Waagerechte Installationszonen

• 30 cm unter der fertigen Deckenfläche • 30 cm über der fertigen Fußbodenfläche (Oberkante Fertigfußboden OKF) • 115 cm über der fertigen Fußbodenfläche (nur in Räumen mit Arbeitsflächen vor

Wänden, z. B. Küche, Hausarbeitsraum) Senkrechte Installationszonen

• 15 cm neben den Rohbaukanten bzw. Rohbauecken Vorzugshöhe

• 105 cm Anordnung von Schaltern über OKF (Mitte des obersten Schalters) • 115 cm Anordnung von Schaltern in Räumen mit Arbeitsflächen vor Wänden, z. B.

Küche, Hausarbeitsraum • 30 – 33 cm Anordnung von Steckdosen unter der fertigen Deckenfläche • 30 – 33 cm Anordnung von Steckdosen über der fertigen Fußbodenfläche

Müssen Anschlüsse, Verbindungsdosen, Schalter und Steckdosen notwendigerweise außerhalb der Installationszonen angeordnet werden, sind sie mit senkrecht geführten Stichleitungen aus der nächstgelegenen waagerechten Installationszone zu versorgen.

7 RWE - Handbuch

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Abbildung 5: Installationszonen und Vorzugsmaße nach DIN 18015-3 für Räume ohne Arbeitsflächen vor den Wänden

Abbildung 6: Installationszonen und Vorzugsmaße nach DIN 18015-3 für Räume mit Arbeitsflächen vor den Wänden, z. B. in Küchen

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Auf, in und unter Decken

Auf, in und unter Decken sind die Installationszonen in der DIN 18015-3 festgelegt. Deren Berücksichtigung stellt sicher, dass Rohre und Leitungen so angeordnet werden, dass ein fachgerechter Bodenaufbau (Estrich mit Dämmung) ohne Einschränkung der Festigkeit, des Schallschutzes und der Dämmung möglich ist.

Installationszonen

• 30 cm breit

• 20 cm. Wandabstand

Abbildung 7 Leitungsführung auf der Decke

Abbildung 8 Leitungsführung auf der Decke mit Estrich und Dämmung

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Auf Putz, auf Wänden

Die in sichtbaren Elektro-Installationskanälen verlegten Leitungen und Kabel sind nach DIN 18015-3 nicht als unsichtbar verlegte Leitungen und Kabel anzusehen. Für sichtbar verlegte Leitungen, gilt DIN 18015-3 nicht. Daher können in allen nicht Wohnzwecken dienenden Räumen, z.B. Keller- und Abstellräumen, und bei Nachinstallationen Kabel und Leitungen sowie Elektro-Installationsrohre und -kanäle auch auf der Wandoberfläche, außerhalb der Installationszonen verlegt werden.

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2.4 Elektroinstallationsschaltungen

Aus – und Kontrollschaltung

Eine Ausschaltung dient dazu, ein

elektrisches Betriebsmittel entweder ein-

oder auszuschalten. Der Begriff

verdeutlicht, dass ein Betriebsmittel, das

ohne Ausschalter an eine

Spannungsversorgung angeschlossen ist,

ständig in Betrieb wäre. Von einer Kontroll

- Ausschaltung spricht man, wenn z. B.

eine Glimmlampe (teilweise auch

Glühlampe) in den Schalter integriert ist,

die leuchtet, sobald der Schalter

eingeschaltet wird.

Serienschaltung

Die Serienschaltung dient dazu, zwei

elektrische Verbraucher (meist

Leuchtmittel), unabhängig voneinander mit

einem Doppel-Aus-Schalter

(Serienschalter) ein- und auszuschalten.

Wechselschaltung

Die Wechselschaltung, Flurschaltung oder

Hotelschaltung dient in der

Elektroinstallation dazu, „Verbraucher“,

meist eine oder mehrere Leuchten, von

zwei Stellen aus ein- bzw. auszuschalten.

Eingesetzt wird sie in kleinen Fluren,

Dielen und Räumen mit zwei Eingängen.

Für die Schaltung benötigt man zwei

Wechselschalter, die es im Handel auch

unter der Bezeichnung Aus-

Wechselschalter gibt (reine Ausschalter

werden von den meisten Herstellern nur

noch für den osteuropäischen und

asiatischen Markt produziert).

Abbildung 9: Ausschaltung

Abbildung 10: Serienschaltung

Abbildung 11: Wechselschaltung

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Kreuzschaltung

Die Kreuzschaltung ist in der

Elektroinstallation eine elektrische

Schaltung, mit der ein Verbraucher an drei

oder mehr Schalterstellen unabhängig von

der jeweiligen Stellung der anderen

Schalter ein- und ausgeschaltet werden

kann. Die Kreuzschaltung wird vor allem

zur Ansteuerung von

Beleuchtungsanlagen – zum Beispiel in

Fluren – verwendet. Werden nur zwei

Schalter zum Schalten der Lampe benötigt,

dann reicht die einfachere

Wechselschaltung aus.

Stromstoßrelaisschaltung

Als Stromstoßrelaisschaltung wird eine

Schaltung mit Tastern Stromstoßschalter

(Relais) bezeichnet. Stromstoßschalter sind

elektromagnetisch betätigte Schalter. Bei

jeder Tasterbetätigung erhält der

Stromstoßschalter einen elektrischen

Impuls, der eine Schaltzustandsänderung

bewirkt, welche bis zum nächsten Impuls

mechanisch oder elektronisch gespeichert

wird. Typische Anwendungen sind das

Ein- und Ausschalten der Beleuchtung in

Treppenhäusern und langen Fluren.

Abbildung 13: Kreuzschaltung

Abbildung 12: Stromstoßrelaisschaltung

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3 Leitungen

3.1 Leitungsberechnung

Bevor der Elektrofachmann mit der Arbeit beginnen kann, muss er die richtigen Leitungen nach folgenden Merkmalen ausgewählt haben:

• Leitungsart • Aderzahl • Leitungslänge • Aderquerschnitt

Die Leitungsart wird bereits im Installationsplan festgelegt. Die Anzahl der Adern lässt sich durch die entsprechenden Anschlüsse der Betriebsmittel bestimmen. Hier sind Übersichtsschaltpläne für Stromkreise hilfreich. Die Leitungslänge ergibt sich aus den örtlichen Gegebenheiten. Sie wird nur bei einer Kalkulation im Voraus festgelegt. Der Querschnitt der Adern richtet sich nach

• dem Spannungsfall und • der Belastungsstromstärke

3.1.1 Leitungslänge

Berechnung der zulässigen Leiterlänge

Die zulässige Leiterlänge 2 * l (Länge für Hin- und Rückleiter) in Abhängigkeit von Querschnitt A, Spannungsfall ∆U und Laststrom I ergibt sich nach folgender Formel:

l =γ ∗ ∆U ∗ A

I l =

∆U ∗ A

I ∗ ϱ ∗ 2

γ (Gamma): 56 m / Ω * mm² elektrische Leitfähigkeit bei 20°C für Kupfer ϱ (Rho): 0,0178 Ω * mm² / m spezifischer Widerstand für Kupfer

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3.1.2 Spannungsfall

Elektrische Betriebsmittel und Geräte benötigen für ihr sicheres Funktionieren eine möglichst konstante Betriebsspannung, die der Nennspannung des Netzes nahe kommen soll. Der Spannungsfall ∆U auf Leitungen hängt ursächlich vom Leiterwiderstand R und der Strombelastung I ab.

ΔU = 2 ∗ l ∗ P

γ ∗ A ∗ U ΔU =

2 ∗ l ∗ I ∗ cos φ

γ ∗ A

Folgen von Spannungsabweichungen

Abweichungen von der Nennspannung 230 V / 400 V ziehen Veränderungen anderer technischer Parameter des Gerätes nach sich.

Zu hohe Spannung. Geräte mit vorwiegend ohmscher Last nehmen einen höheren Strom auf und erwärmen sich stärker. Die Lebensdauer von den Geräten verkürzt sich. Zu geringe Spannung.

Eine zu geringe Versorgungsspannung kann zu einer erhöhten Stromaufnahme der Verbraucher führen, um die notwendige Leistung zu erbringen. Grenzwerte in Deutschland

• Nach der Niederspannungsanschlussverordnung, darf der Spannungsabfall zwischen dem Hausanschlusskasten und dem Stromzähler nicht mehr als 0,5 % betragen. • Nach TAB (Technische Anschlussbestimmungen ) soll der Spannungsabfall zwischen dem Hausanschluss und dem Zähler folgende Werte nicht überschreiten:

Bis 100 kVA 0,5 % 100 bis 250 kVA 1 % 250 bis 400 kVA 1,25 % Über 400 kVA 1,5 %

Δ = Δ

∗ 100 % Δ =

2 ∗ ∗ ∗ cos

∗ ∗ ∗ 100 %

• Nach DIN VDE 0100-520 sollte der Spannungsabfall zwischen dem Hausanschluss und den Steckdosen oder Geräteanschlussklemmen höchstens 4 % betragen. • Nach DIN 18015 Teil 1 soll der Spannungsabfall zwischen dem Zähler und den Steckdosen oder Geräteanschlussklemmen nicht mehr als 3 % betragen.

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3.1.3 Belastungsstromstärke8

Die für ein Kabel zulässige Stromstärke ist von vielen Kriterien abhängig, wie z.B.: • Temperaturbeständigkeit der Isolierung, • Umgebungstemperatur, • Anzahl der Leiter, • Verlegeart Hauptsächlich wird aber die Strombelastbarkeit von Leitungen und Kabeln vom Querschnitt der Leitung bestimmt. Leiter mit hohem Querschnitt (z.B. 10 mm² = 3,6 mm Durchmesser) dürfen mit deutlich höheren Strömen belastet werden als Leiter mit geringem Querschnitt (z.B. 1,5 mm² = 1,4 mm Durchmesser). Unter Strombelastbarkeit ist der zulässige Belastungsstrom zu verstehen, den ein Kabel oder eine Leitung einer bestimmten Ausführung (Leiter- und Isolierwerkstoff, Leiterquerschnitt, Aufbau) bei einer vorgegebenen Betriebsart, festgelegten Verlegebedingungen (Verlegungsart, Häufung, Umgebungstemperatur) sowie äußeren Einflüssen, z.B. Sonneneinstrahlung, führen kann, ohne sich über die festgelegte Betriebstemperatur hinaus zu erwärmen. Die Wärmeentwicklung (Temperaturerhöhung gegenüber der Umgebungstemperatur) in einem Leiter ist abhängig vom Leitermaterial (Cu oder Al), vom Quadratwert des Belastungsstromes, dem Leiterquerschnitt und der Zeitdauer des Stromflusses. Durch unterschiedliche elektrische Leitwerte ergeben sich bei gleicher Stromstärke, gleichem Querschnitt, gleicher Leitungslänge und gleicher Stromflussdauer unterschiedliche Verlustwärmemengen. Grundlage für deren Ermittlung ist die Verlustleistung. Je Leiter gilt:

Pv =2 ∗ I ∗ l

γ ∗ A

PV Verlustleistung in W

I Belastungsstrom in A

l Leitungslänge in m

γ elektrische Leitfähigkeit in m / (Ω mm2)

A Leiterquerschnitt in mm2

8 www.e-volution.de

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Für Wechselstrom muss der errechnete Wert mit zwei und für symmetrische Drehstrombelastung mit drei multipliziert werden, um die Verlustleistung je Leitung zu bestimmen. Die Verlustwärmemenge erhält man durch Multiplikation mit der Stromflußdauer. Die durch den Strom erzeugte Verlustwärme wird über die Leiter- und Mantelisolierung, über Rohre und Kanäle an die umgebende Baukonstruktion (Mauerwerk, Beton) oder direkt an die Luft abgegeben. Die Wärmeabführung wird durch den Wärmewiderstand Rth der verlegten Leitung charakterisiert. Dieser Widerstand nimmt umgekehrt proportional zur Leitungslänge ab. Als Temperaturerhöhung gegenüber der Umgebungstemperatur ergibt sich:

ϑLtg − ϑU = Pv ∙ Rth ϑLtg Leitungstemperatur in °C ϑU Umgebungstemperatur in °C PV Verlustleistung in W RTh Wärmewiderstand in K/W Da die Verlustleistung mit der Leitungslänge zunimmt und der Wärmewiderstand im gleichen Maß abnimmt, hängt die Leitungstemperatur vom Quadrat des Belastungsstromes ab und nicht von der Leitungslänge. Eine unzulässige Erwärmung lässt sich nur verhindern, wenn die durch den Stromfluß verursachte Wärme auch abgeführt wird. Übersteigt der Belastungsstrom und damit die Verlustleistung den zulässigen Wert, so erhöht sich die Temperatur und überschreitet die für den Leitungstyp maximal zulässige Betriebstemperatur. Die Verlegebedingungen beeinflussen die Wärmeabführung maßgeblich. Einfluss auf diesen Prozess haben vor allem die folgenden Faktoren: Verlegeart. Je nach Verlegeart sind an der Wärmeabführung Wärmeleitung, Konvektion oder Wärmestrahlung in unterschiedlicher Weise beteiligt. Günstige Bedingungen liegen dort vor, wo ungehindert Wärme abgeführt werden kann. Das ist z.B. bei Leitungen auf Abstandsschellen oder an Spannseilen der Fall. Hier nimmt bei entsprechend großem Raumvolumen die umgebende Luft die Wärme auf. Luftpolster in Rohren und Kanälen, Wärmedämmschichten, Mantelisolierungen und Hohlräume haben dagegen einen hohen Wärmewiderstand, der die Wärmeableitung behindert. Das ist besonders dort der Fall, wo in Rohre eingezogene Leitungen oder Kabel in Wärmedämmschichten eingebettet werden. Umgebungstemperatur. Eine Wärmeabführung ist nur möglich, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als die Betriebstemperatur des Kabels oder der Leitung. Je größer das Temperaturgefälle, desto mehr Wärme kann in der gleichen Zeit abgegeben werden. Kabel und Leitungen dürfen deshalb bei höheren Umgebungstemperaturen weniger belastet werden als bei niedrigeren Werten.

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Häufung. Die ungehinderte Wärmeableitung wird gestört, wenn Kabel und Leitungen gehäuft verlegt werden. Sie erwärmen sich gegenseitig. Deshalb dürfen gehäuft verlegte Kabel und Leitungen nur geringer belastet werden als eine Einzelleitung. Es ist allerdings möglich, darauf zu verzichten, wenn ein Abstand vom zweifachen größten Außendurchmesser der Leitung eingehalten wird. Wärmebeständigkeit der Isolierung. Es ist erforderlich, bei der Auswahl des Kabels oder der Leitung die zulässige Betriebstemperatur zu beachten. Sie darf nicht höher sein als der zulässige Wert. Das am häufigsten verwendete Isoliermaterial PVC hat eine zulässige Betriebstemperatur von 70 °C, sofern nicht die Ausführung mit erhöhter Wärmebeständigkeit von 90 °C gewählt wird. 90 °C sind nur zulässig, wenn die angeschlossenen Betriebsmittel ebenfalls für diese Temperatur ausgelegt sind.9 Die folgenden Tabellen zeigen die Belastbarkeit von Kabel und Leitungen bei den jeweiligen Verlegemethoden. Zu beachten ist, dass die Tabellen für eine Umgebungstemperatur von 30 °C ausgelegt und alle Angaben in Ampere gelistet sind. Weiterhin sind die Tabellen auf eine maximale Temperatur von 70 °C ausgelegt. Um die Belastbarkeit aus den Tabellen auszulesen, muss bekannt sein, wie die Leitung bzw. das Kabel verlegt wird. Des Weiteren muss die Art der Spannungsversorgung bekannt sein.10

Abbildung 14: Belastbarkeit von Kabel und Leitungen Teil 1

9 www.e-volution.de 10 www.mkfgf.de

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Abbildung 15 Belastbarkeit von Kabel und Leitungen Teil 2

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4 Ferienhaus

4.1 Installationsplan

Abbildung 16: Installationsplan Ferienhaus

In Abbildung 16 ist der Gesamt – Installationsplan eines zu installierenden Ferienhauses

abgebildet. Während der Ausarbeitung dieses Projektes haben wir uns mit möglichen

Installationsformen, -zonen und -schaltungen beschäftigt, die nun auf das Ferienhaus

angewendet werden müssen.

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4.2 Elektroinstallation

Im Wohnbereich unseres Ferienhauses werden zwei Methoden der Elektroinstallation

angewendet. Zum einen die Unterputz – Installation bei der Leitungsverlegung in den

Wänden und zum anderen die Rohr – Installation auf, in und unter Decken. Bei der

Ausführung ist im gesamten Wohnbereich auf die Einhaltung der Installationszonen zu

achten, wobei auf die Verwendung von Verbindungsdosen verzichtet wird. Da in der Praxis

vorzugsweise mit Rohr über den Boden- und Deckenbereich installiert wird und dadurch die

waagerechten Installationszonen für Wände hinfällig werden, muss sich hier nur auf die

senkrechten, sowie die sich auf, in und unter Decken befindlichen Installationszonen

beschränkt werden.

Grund hierfür ist, die Beschädigung an Wänden möglichst gering zu halten, um somit das

Verfälschen statischer und wärmedämmender Faktoren zu verhindern.

Wenn jedoch kleine Arbeitsflächen, wie z.B. in der Küche des Ferienhauses, zu installieren

sind, müssen auch die waagerechten Installationszonen beachtet werden, da die Beschädigung

der Wand durch waagerechte Schlitzarbeiten geringer wäre, als die durch senkrechte

Schlitzarbeiten.

Im Technikraum wird vorzugsweise auf Putz installiert, da hier die Haus – Haupt –

Anschlüsse wie Wasser, Gas und Strom sichtbar auf der Wand installiert und die sichtbaren

Leitungen und Geräte als wenig oder nicht störend empfunden werden. Zudem sind

Nachbesserungen oder Erweiterungen der Installation durch das Einsetzen von

Verbindungsdosen leichter umzusetzen. Durch Sichtbarkeit der Leitungen wird auf die

Verwendung der Installationszonen verzichtet.

In dem Ferienhaus werden fast alle gebräuchlichen Licht – Schaltungen ausgeführt:

Ausschaltung:

Technikraum (La13), Küche (La14,15), Schlafzimmer (La8,9), Wohn- / Esszimmer (La3,4,5)

Kontroll – Ausschaltung:

Bad (La12) Wechselschaltung:

Flur (La1), Wohn- / Esszimmer (La2), Kinderzimmer (La6) Serienschaltung:

Schlafzimmer (La10+11) Stromstoß – Relaisschaltung:

Schlafzimmer (La7)

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Die unten aufgeführte, eigens von uns für dieses Projekt angefertigte, Tabelle „Prüfung elektrischer Anlagen“ zeigt die im Ferienhaus geplanten Betriebsmittel und entsprechenden Leitungslängen, bezogen auf die uns zugewiesen Stromkreise.

Abbildung 17: Exceltabelle zur Stromkreisübersicht

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4.3 Leitungsberechnung

Anhand des Installationsplans des Ferienhauses werden die benötigten Leitungslängen und

die Leitungsart NYM bestimmt.

• N = Normenleitung • Y = Isolierung der Adern aus Polyvinylchlorid (PVC) • M = Mantelleitung • -J = mit grün-gelbem Schutzleiter

Die Längen (l) lassen sich durch die Bemaßung der Räume berechnen bzw. ablesen. Mit Hilfe

möglicher Leistungen in den jeweiligen Stromkreisen lässt sich über den Spannungsfall (∆U),

der unter 9,2 V (∆u = 4 %) liegen muss, die Strombelastbarkeit (I) bestimmen (Abb. 18).

Anschließend lässt sich anhand der Tabelle (Abb. 14 und 15) der Querschnitt (A) auswählen.

Abbildung 18: Formelübersicht

Die folgenden Tabellen und Schaltpläne verdeutlichen die Zuordnungen und Berechnungen

der einzelnen uns zugewiesenen Räume des Ferienhauses und deren Stromkreise.

Stromkreis: Licht Küche / WZ / EZ

Gerät Angenommene Leistung / Watt

Deckenlampe 4 * 60W 240

Leuchtstofflampen 8 * 35W 280

Gesamtleistung (P) 520

Leitung Länge (l) / m Querschnitt (A) / mm²

NYM 3 * 1,5mm² 83 1,5

Spanungsfall ∆U / V Spanungsfall ∆u / % Belastungsstromstärke (I) /A

4,47 1,94 2,26

Abbildung 19: Berechnung Stromkreis Licht Küche / WZ / EZ

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Abbildung 20: Stromlaufplan aufgelöste Form WZ/EZ/Küche (einpolig)

Abbildung 21: Stromlaufplan aufgelöste Form Licht WZ/EZ/Küche (allpolig)

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Stromkreis: Steckdosen WZ / EZ


Flachbild-TV 300

DVD 20

Hifi-Verstärker 30

Durchschnitts-Computer 100



NYM 3 * 1,5mm² 28 1,5


1,30 0,57 1,96 Abbildung 22: Berechnung Stromkreis Steckdosen WZ / EZ

Abbildung 23: Stromlaufplan aufgelöste Form Steckdosen WZ/EZ (einpolig)

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Abbildung 24: Stromlaufplan aufgelöste Form Licht WZ/EZ/Küche (allpolig)

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Stromkreis: Steckdosen Küche


Micro 1000

Kaffeemaschine 900

Dunstabzugshaube 100

Wasserkocher 1500



NYM 3 * 1,5mm² 15 1,5


5,43 2,36 15,22 Abbildung 25: Berechnung Stromkreis Steckdosen Küche

Stromkreis: Spülmaschine


Spülmaschine 2400


NYM 3 * 1,5mm² 12 1,5


2,98 1,30 10,43 Abbildung 26: Berechnung Stromkreis Spülmaschine

Stromkreis: Waschmaschine


Waschmaschine 3500


NYM 3 * 1,5mm² 13 1,5


4,71 2,05 15,22 Abbildung 27: Berechnung Stromkreis Waschmaschine

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Stromkreis: Kühlschrank


Kühlschrank 600


NYM 3 * 1,5mm² 14 1,5


0,87 0,38 2,61 Abbildung 28: Berechnung Stromkreis Kühlschrank

Stromkreis: E-Herd

Gerät Angenommene Leistung / Watt Bemerkung

Kochfeld 1 2500 1kW+1,5kW (kleine + große Platte)

Kochfeld 2 2500 1kW+1,5kW (kleine + große Platte)

Backofen 3000


NYM 3 * 2,5mm² 9 2,5


1,40 0,61 10,87

1,40 0,61 10,87

1,68 0,73 13,04 Abbildung 29: Berechnung Stromkreis E - Herd

Stromkreis: Durchlauferhitzer

Gerät Angenommene Leistung / Watt Bemerkung

Durchlauferhitzer 7000 21kW / 3 Phasen


NYM 4 * 4mm² 14 4


3,80 1,65 30,43 Abbildung 30: Berechnung Stromkreis Durchlauferhitzer

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Abbildung 31: Stromlaufplan aufgelöste Form Küche/Küchengeräte (einpolig)

Abbildung 32: Stromlaufplan aufgelöste Form Küche/Küchengeräte (allpolig)

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Anhang

A Dateien

EPLAN

(Wohnzimmer Esszimmer Küche) Projekt_Ferienhaus_WZ_EZ.elk

Excel Dateien

Leitungsberechnung Leitungsberechnung.xls

Prüfung elektrischer Anlagen

• leeres Dokument Prüfung elektrische Anlagen Leer.xlsx

• ausgefülltes Dokument Prüfung elektrische Anlagen.xlsx

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B Erklärung

Ich versichere, dass ich diese Facharbeit ohne fremde Hilfe selbstständig verfasst und nur die

angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt habe. Wörtlich oder dem Sinn nach aus anderen

Werken entnommene Stellen sind unter Angabe der Quellen kenntlich gemacht.

29.10.2010

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Datum Unterschrift

29.10.2010

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Datum Unterschrift

29.10.2010

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Datum Unterschrift

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C Literaturverzeichnis

Literaturquellen:

RWE – Handbuch RWE Bauhandbuch_Kap12.pdf

Internetquellen:

energie-bewusstsein http://www.energie-bewusstsein.de

(Zugriff: 02.10.2010)

wikipedia www.wikipedia.org/wiki/Elektroinstallation.de

(Zugriff: 04.10.2010)

elektroanlagen-schmid www.elektroanlagen-schmid.de

(Zugriff: 05.10.2010)

e-volution www.e-volution.de

(Zugriff: 06.10.2010)

mkfgf www.mkfgf.de

(Zugriff: 15.10.2010)

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Gruppe 4 Facharbeit Elektroinstallation Vom Stromkreisverteiler Bis Zum Verbraucher