Facharbeit Elektroinstallation vom Stromkreisverteiler bis ... - Ele09.de

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 Einfamilienhaus 2
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 Elektroinstallationsformen 4
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 gelegt 5 .
Abbildung 4: Installation mit zentralen Verteilerkästen
Die Kombination der Installationsformen ist ebenfalls möglich.
5 RWE - Handbuch
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2.2 Verlegemethoden 6
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 Elektroinstallationszonen 7
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:
Δ = Δ
Bis 100 kVA 0,5 %
100 bis 250 kVA 1 %
250 bis 400 kVA 1,25 %
Über 400 kVA 1,5 %
∗ 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 Belastungsstromstärke 8
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 mm 2 )
A Leiterquerschnitt in mm 2
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
Abbildung 19: Berechnung Stromkreis Licht Küche / WZ / EZ
4,47 1,94 2,26
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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
Gerät Angenommene Leistung / Watt
Flachbild-TV 300
DVD 20
Hifi-Verstärker 30
Durchschnitts-Computer 100
Gesamtleistung (P) 450
Leitung Länge (l) / m Querschnitt (A) / mm²
NYM 3 * 1,5mm² 28 1,5
Spanungsfall ∆U / V Spanungsfall ∆u / % Belastungsstromstärke (I) /A
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
Gerät Angenommene Leistung / Watt
Micro 1000
Kaffeemaschine 900
Dunstabzugshaube 100
Wasserkocher 1500
Gesamtleistung (P) 3500
Leitung Länge (l) / m Querschnitt (A) / mm²
NYM 3 * 1,5mm² 15 1,5
Spanungsfall ∆U / V Spanungsfall ∆u / % Belastungsstromstärke (I) /A
5,43 2,36 15,22
Abbildung 25: Berechnung Stromkreis Steckdosen Küche
Stromkreis: Spülmaschine
Gerät Angenommene Leistung / Watt
Spülmaschine 2400
Leitung Länge (l) / m Querschnitt (A) / mm²
NYM 3 * 1,5mm² 12 1,5
Spanungsfall ∆U / V Spanungsfall ∆u / % Belastungsstromstärke (I) /A
2,98 1,30 10,43
Abbildung 26: Berechnung Stromkreis Spülmaschine
Stromkreis: Waschmaschine
Gerät Angenommene Leistung / Watt
Waschmaschine 3500
Leitung Länge (l) / m Querschnitt (A) / mm²
NYM 3 * 1,5mm² 13 1,5
Spanungsfall ∆U / V Spanungsfall ∆u / % Belastungsstromstärke (I) /A
4,71 2,05 15,22
Abbildung 27: Berechnung Stromkreis Waschmaschine
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Stromkreis: Kühlschrank
Gerät Angenommene Leistung / Watt
Kühlschrank 600
Leitung Länge (l) / m Querschnitt (A) / mm²
NYM 3 * 1,5mm² 14 1,5
Spanungsfall ∆U / V Spanungsfall ∆u / % Belastungsstromstärke (I) /A
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
Leitung Länge (l) / m Querschnitt (A) / mm²
NYM 3 * 2,5mm² 9 2,5
Spanungsfall ∆U / V Spanungsfall ∆u / % Belastungsstromstärke (I) /A
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
Leitung Länge (l) / m Querschnitt (A) / mm²
NYM 4 * 4mm² 14 4
Spanungsfall ∆U / V Spanungsfall ∆u / % Belastungsstromstärke (I) /A
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
....................................................................................
Datum Unterschrift
29.10.2010
....................................................................................
Datum Unterschrift
29.10.2010
....................................................................................
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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