✓ Unterscheidung zwischen Steuerung und Regelung verstehen
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✓ Das EVA-Prinzip erkennen und erklären können
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✓ Wichtige Größen der Steuerungstechnik benennen
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✓ Verschiedene Steuerungsarten (VPS, SPS) kennenlernen
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Baustein 2: Elektromagnetische Schalter
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Steuerungstechnik · BS1 BFI
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AB 1–8Aufgaben
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Relais & SchützSchalttypen
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Schütz8 Bauteile
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↓
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Was ist Steuerungstechnik?
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Steuern
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Beeinflussung einer Ausgangsgröße. Wichtig: Der Ausgang hat keinen Einfluss auf den Eingang (offener Wirkungsablauf). Beispiel: Heizung nach Außentemperatur.
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Regeln
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Hier wird der Ist-Wert gemessen und mit dem Soll-Wert verglichen. Der Ausgang wirkt auf den Eingang zurück (geschlossener Regelkreis). Beispiel: Tempomat im Auto.
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Beeinflussung
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Wir steuern physikalische Größen wie: • Drehzahl • Temperatur • Helligkeit • Geschwindigkeit
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AB 1: Einführung / Kundenauftrag
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Das Laufband in der Produktionshalle funktioniert nicht mehr.
Drücke den Fußgänger-Taster (Eingabe), um die Ampel zu steuern.
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Eingabe
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- Taster drücken
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Defekter Anschluss
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Lose oder korrodierte Schraubverbindung am Schütz.
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Defekte Zuleitung
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Beschädigte Leitung bis zum Motor — Kurzschluss oder Phasenausfall.
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Defektes Schütz
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Schütz durch Überlastung oder Kurzschluss beschädigt.
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➜ Signal ➜
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Aufgabe 1.3 — Schützarten
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Schützart
Anwendungsgebiet
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Leistungsschütz
Schalten eines Motors
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Hilfsschütz
Schalten einer Meldeleuchte
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Verarbeitung
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- ⚙️
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- Steuerung verarbeitet...
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Aufgabe 1.4 — Einsatzbereiche
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Gerät
Typischer Einsatz
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Relais
Schalten von kleineren Strömen (Melde- oder Regeltätigkeiten)
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Schütz
Schalten von großen Lasten, z.B. Motoren bei Förderbändern
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➜ Befehl ➜
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+ ⭐ Leistungsaufgabe
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AB 2: Unterschied Relais und Schütz
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Zwei elektromagnetische Schalter im direkten Vergleich — unterschiedliche Schaltleistungen, Ankertypen und Bezeichnungen.
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Ausgabe
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- Ampel schaltet
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Status: Autos haben Grün
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Foto: Relais (z.B. Omron MY2)
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Quelle: commons.wikimedia.org → Suche: „relay opened up"
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Relais (K)
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Für geringere Schaltleistungen ausgelegt
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Meist für Gleichspannung
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Schaltglieder sind einfach unterbrechend
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Besitzen Klappanker
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Bezeichnung: K
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Wichtige Begriffe & Arten
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Auch "kombinatorische Steuerung". Sie verknüpft Eingangssignale logisch (UND, ODER, NICHT). Das Ausgangssignal hängt direkt von der Kombination der Eingänge ab.
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Arbeitet in Schritten nacheinander. Der nächste Schritt passiert erst, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist (Schrittkette).
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Die Logik wird durch Verdrahtung erstellt. Um die Funktion zu ändern, muss man Kabel umklemmen. (z.B. Schützschaltung)
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Die Logik ist als Software gespeichert. Änderungen sind einfach per Programmierung möglich. (z.B. Siemens S7)
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VS
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Wissens-Check
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Frage wird geladen...
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+ Abb. 2 — Siemens SIRIUS Leistungsschütz
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Schütz (Q)
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Für höhere Schaltleistungen ausgelegt
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Schnelle / sichere Schaltvorgänge
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Schaltglieder sind doppelt unterbrechend
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Besitzen Zuganker
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Bezeichnung: Q
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Vergleichstabelle
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Merkmal
Relais (K)
Schütz (Q)
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Schaltleistung
Gering
Hoch (Motoren)
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Ankertyp
Klappanker
Zuganker
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Kontaktunterbrechung
Einfach
Doppelt
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Einsatz
Steuern, Melden, Regeln
Hauptstrom, Motoren
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Bezeichnung
K
Q
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Powered by Webklar
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Kontaktarten im Vergleich
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+ 📷
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Federkontakt beim Relais
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Quelle: AB2 aus deinem Unterrichtsbaustein (Foto aus Heft)
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+ 📷
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Schaltkontakt beim Schütz
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Quelle: AB2 aus deinem Unterrichtsbaustein (Foto aus Heft)
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AB 3: Aufschriften und Kennzeichnung
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Das Leistungsschütz trägt zahlreiche Aufschriften — Ordnungsziffern, Funktionsziffern, Klemmenbezeichnungen und Symbole.
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+ 💡 Tipp: Füge in Canva (canva.com) nummerierte Kreise (1–9) auf dieses Foto ein — so wie in deinem Unterrichtsbaustein AB3 gezeigt.
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Nr.
Fachbegriff
Erklärung
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1
Ordnungsziffer
Nummer des Betriebsmittels
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2
Funktionsziffer
Art der Kontaktfunktion
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3
NO (Normally Open)
Schließer — im Ruhezustand offen
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4
NC (Normally Closed)
Öffner — im Ruhezustand geschlossen
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5
Spulenanschluss
Klemmen A1 und A2
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6
Anzahl der Schließer
z.B. 3 NO-Kontakte
+
7
Anzahl der Öffner
z.B. 1 NC-Kontakt
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8
Ausgangsseite Hauptkontakte
2/T1, 4/T2, 6/T3
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9
Benötigte Steuerspannung
z.B. DC 24V
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3.2 Schützkontakte des Leistungsschützes
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Die Hauptkontakte des Leistungsschützes Q1 werden wie folgt bezeichnet:
Schaltzeichen nach DIN EN 60617 — normgerechte Darstellung für Haupt- und Hilfskontakte.
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Aufgabe 4.1 — Schaltzeichen Leistungsschütz Q1
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+ 📷
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Schaltbild Q1 — Leistungsschütz mit Bezeichnungen
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Fotografiere das Schaltbild aus deinem Unterrichtsbaustein AB4 oder erstelle es mit diesem KI-Prompt bei ChatGPT/DALL-E:
+ „Clean technical electrical schematic drawing of a 3-pole contactor Q1 after DIN EN 60617. White background, black lines. Show coil symbol A1/A2 as rectangle, 3 main contacts labeled 1/L1-2/T1, 3/L2-4/T2, 5/L3-6/T3 as switching symbols, and 1 auxiliary contact 13/14. Engineering drawing style, no color."
Foto deiner korrigierten Lösung aus dem Unterrichtsbaustein
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Aufgabe 4.3 — Symbolübersicht
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Symbol
Bezeichnung
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+ 📷
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Symbol: Hauptschütz Q1 (3 Kontakte)
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Aus Fachkundebuch abfotografieren oder mit KI erstellen
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Hauptschütz mit drei Kontakten
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+ 📷
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Symbol: Hauptschütz Q2 (3 HK + 4 Hilfskontakte)
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Aus Fachkundebuch abfotografieren oder mit KI erstellen
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Hauptschütz mit drei Hauptkontakten und 4 Hilfskontakten
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+ 📷
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Symbol: Hilfsschütz K1 (4 Schließer + 2 Öffner)
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Aus Fachkundebuch abfotografieren oder mit KI erstellen
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Hilfsschütz mit 4 Schließern und 2 Öffnern
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+ ⭐ Leistungsaufgabe
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AB 5: Bestandteile eines Schützes
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Ein Leistungsschütz besteht aus 8 Hauptbauteilen — vom Öffner bis zum Eisenkern. Fahre mit der Maus über die Liste rechts, um jedes Bauteil zu erkunden.
Erstelle mit Canva (canva.com): Lade das Foto oben hoch, füge 8 nummerierte Pfeile/Kreise ein und beschrifte:
+ 1=Öffner, 2=Schaltstücke, 3=Schließer, 4=Spulenanschluss, 5=Anker, 6=Kurzschlussring, 7=Spule, 8=Eisenkern
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Öffner — Ruhekontakt (NC), öffnet bei Anzug der Spule
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Schaltstücke — Kontaktflächen aus Silberlegierung
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Schließer — Arbeitskontakt (NO), schließt bei Anzug
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Spulenanschluss — Klemmen A1 und A2
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Anker — bewegliches Eisenteil, wird angezogen
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Kurzschlussring — verhindert Brummen bei AC-Spulen
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Spule — Erregerspule, erzeugt das Magnetfeld
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Eisenkern — verstärkt und leitet den magnetischen Fluss
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Aufgabe 5.2 — Hauptstrom- und Steuerkontakte
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Hauptstromkontakte
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Schalten die Außenleiter an den Verbraucher
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Sind in getrennten Schaltkammern angeordnet
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Bei größeren Leistungen mit Lichtbogenlöscheinrichtungen ausgestattet
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Steuerkontakte
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Schalten Kontakte für Steuer- und Meldeaufgaben
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Führen wesentlich weniger Leistung als Hauptstromkontakte
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+ ⭐ Leistungsaufgabe
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AB 6: Funktionsweise eines Schützes
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Vom Anlegen der Spulenspannung bis zum Abfall — in fünf Schritten erklärt.
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Aufgabe 6.1 — Fünf-Schritt-Ablauf
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Spannung anlegen
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Spannung wird an die beiden Spulenanschlüsse A1 und A2 angelegt.
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Magnetfeld entsteht
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Strom fließt durch die Schützspule — ein Magnetfeld entsteht.
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Anker wird angezogen
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Das Magnetfeld zieht den Anker an und betätigt die Schaltkontakte.
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Kontakte schalten
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Schließer schließen, Öffner öffnen — der Verbraucher wird eingeschaltet.
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Schütz fällt ab
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Nach Abschalten der Spannungsversorgung drückt die Rückstellfeder den Anker zurück. Das Schütz fällt ab.
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+ ⚠️ Wichtig: Das Schütz ist kein Dauermagnet — fällt die Steuerspannung aus, fällt das Schütz sofort ab!
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6.2 Galvanische Trennung
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Steuer- und Hauptstromkreis sind elektrisch voneinander getrennt — die Übertragung erfolgt ausschließlich über das Magnetfeld.
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Steuerstromkreis
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DC 24V
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kleiner Steuerstrom, Taster / SPS
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+ ⏚
+ Q1 Schütz
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Hauptstromkreis
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AC 230V
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großer Laststrom, Motor / Last
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+ Die Galvanische Trennung bedeutet, dass zwei Stromkreise zwar verbunden sind, aber nicht elektrisch. Das Übertragungsmedium ist der Elektromagnetismus.
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AB 7: Auftragsabschluss
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Zusammenfassung der Fehlerquellen, Behebung und die fünf Sicherheitsregeln beim Schützaustausch.
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Aufgabe 7.1 — Mögliche Fehlerquellen und Behebung
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Antwort an Herrn Rohweider:
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Defekter Anschluss
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Behebung: Alle Schraubverbindungen prüfen und ggf. nachziehen.
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Defekte Zuleitung
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Behebung: Leitungen mit Messgerät prüfen, beschädigte Leitung ersetzen.
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Defektes Schütz
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Behebung: Schütz austauschen — dabei Fünf Sicherheitsregeln beachten.
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7.2 Fünf Sicherheitsregeln beim Schützaustausch
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+ Vor dem Austausch müssen (je nach Spannungshöhe) die Fünf Sicherheitsregeln der Elektrotechnik beachtet werden!
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1
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⛔ Freischalten
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Anlage spannungsfrei schalten
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2
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🔒 Gegen Wiedereinschalten sichern
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Hauptschalter abschließen
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3
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🔍 Spannungsfreiheit feststellen
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Mit Messgerät alle Leiter prüfen
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4
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🌍 Erden und kurzschließen
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Bei Mittelspannung und höher
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5
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🚧 Benachbarte Teile abdecken
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Schutz vor Nachbarspannungen
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AB 8: Übungs- und Zusatzaufgaben — Hebekran
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Die Steuerung eines Hebekrans wird erneuert — verstehen, analysieren und passendes Ersatzschütz auswählen.
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+ Ausgangssituation: Die Steuerung eines Hebekrans (5t, Abb. 1) wird erneuert.
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+ 📷
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Technologieschema Hebekran (Abb. 1)
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Foto aus deinem Unterrichtsbaustein AB8, Seite 10
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Funktionsbeschreibung
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🔑
-S1 Schlüsselschalter → Inbetriebnahme der Steuerung
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⬆️
-S2 Taster AUF → Motor M1 Seilwinde aufwärts (Tippbetrieb)
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⬇️
-S3 Taster AB → Motor M1 Seilwinde abwärts (Tippbetrieb)
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🔴
-S0 NOT-HALT → Sofortstillstand bei Gefahr
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⚡
-Q1 Hauptschalter → Energieversorgung des gesamten Krans
Spulenspannung 230V AC — passt nicht zur 24V DC Steuerung
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✅ Schütz B — Geeignet
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Spulenspannung DC 24V ✓, besitzt Schließerkontakt (NO) ✓
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✅ Schütz C — Geeignet
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Spulenspannung DC 24V ✓, besitzt Schließerkontakt (NO) ✓
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+ 📷
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Schütze A, B und C — Vergleich (Siemens SIRIUS)
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Foto aus deinem Unterrichtsbaustein AB8, Seite 11
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Aufgabe 8.3 — NC und NO
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NC — Normally Closed
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NC steht für Normally Closed — im Ruhezustand geschlossen. Das entspricht einem Öffner-Kontakt.
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NO — Normally Open
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NO steht für Normally Open — im Ruhezustand offen. Das entspricht einem Schließer-Kontakt.
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Aufgabe 8.4 — Galvanische Trennung am Hebekran
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+ Die beiden Stromkreise sind elektrisch voneinander getrennt, aber durch die elektromagnetischen Schalter besteht eine Verbindung zwischen den Stromkreisen.
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Aufgabe 8.5 — Gebrauchskategorie
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+ Das Ersatz-Schütz mit Gebrauchskategorie AC-3 kann NICHT verwendet werden — AC-3 ist nicht für dauernden Tippbetrieb geeignet. Für Tippbetrieb wird AC-4 benötigt.
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Wissens-Check
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Acht Fragen aus dem Unterrichtsbaustein — sofortiges Feedback nach jeder Antwort.
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