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# 1. Lehrjahr

## Fehlerarten


### Kurzschluss
Ein Kurzschluss ist eine leitende Verbindung zwischen betriebsmäßig gegeneinander ==unter Spannung stehenden Leitern== (z.B. L1 & L2, L3 & N). Es fließt ein sehr großer Strom, da sich im Fehlerstromkreis kein Nutzwiderstand befindet.
### Körperschluss
Ein Körperschluss ist eine leitende Verbindung zwischen ==Gehäuse und aktiven Teilen== der Betriebsmittel, die durch einen Isolationsfehler entsteht.
### Leiterschluss
Ein Leiterschluss ist eine fehlerhafte Verbindung zwischen ==Leitern, wenn im Fehlerstromkreis ein Nutzwiderstand oder ein Teil des Nutzwiderstands== liegt.
### Erdschluss
Ein Erdschluss entsteht bei einer ==Verbindung eines Außenleiters oder eines betriebsmäßig isolierten Neutralleiter mit der Erde oder mit geerdeten Teilen==, z.B. Freiluftleitung reißt und fällt zu Boden.
### Vollkommener -schluss
Es befindet sich ==kein Widerstand== im Fehlerstromkreis.
### Unvollkommener -schluss
Es befindet sich ==ein Widerstand== im Fehlerstromkreis. Diese sind gefährlicher, weil sie oft nicht sofort erkannt werden. Die durch Stromfluss entstehende, unzulässige Erwärmung kann zu Bränden führen.

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## Schutzklassen


- Schutzklasse 1: Geräte mit ==Schutzleiter== verbunden (Betriebsmittel ist mit Schutzleitersystem der Anlage verbunden)
- Schutzklasse 2: Doppelte oder verstärkte ==Isolierung==, bzw. Schutzisolierung, unabhängig vom Netz (z.B. Werkzeugmaschinen)
- Schutzklasse 3: ==Kleinspannung== (Anschluss nur an SELV- und PELV-Stromkreisen, max. 50V AC, 120V DC)

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## IP-Schutzarten


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## Die 5 Sicherheitsregeln

1. ==Freischalten==: LS-Schalter abschalten, Schmelzsicherungen entfernen
2. ==Gegen Wiedereinschalten sichern==: LS-Schalter mitnehmen, durch Schloss sichern, Sicherungseinsätze mitnehmen, Verbotsschilder anbringen
3. ==Spannungsfreiheit feststellen==: Anlage mit zweipoligem Spannungsprüfer prüfen
4. ==Erden und kurzschließen==: zuerst erden, dann mit den kurzzuschließenden aktiven Teil verbinden (Regel entfällt bei <1000V)
5. ==Benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken==: Körperschutz und Abdecken
- < 1000V : z.B. durch isolierende Tücher, Schläuche, Formstücke
- 1000V < : z.B. zusätzliche Absperrtafeln, Seile, Warntafeln

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## Wirkung von Strom auf den menschlichen Körper


**AC-1:** Wahrnehmung möglich, meist keine Schreckreaktion
**AC-2:** Wahrnehmung und unwillkürliche Muskelkontraktion wahrscheinlich, meist keine schädlichen Wirkungen
**AC-3:** Atemschwierigkeiten, Muskelverkrampfungen, starke unwillkürliche Muskelkontraktion, reversible Störungen der Herzfunktionen möglich, meist kein organischer Schaden
**AC-4-1 bis AC-4-3:** Wahrscheinlichkeit von Herzkammerflimmern ansteigend (AC-4-1: bis 5%, AC-4-2: bis 50%, AC-4-3: über 50%)
**AC-4:** Herzstillstand, Atemstillstand oder andere Zellschäden

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## Netzsysteme

### Kennzeichnung der Netzsysteme

| 1. Buchstabe | 2. Buchstabe | 3. Buchstabe |
| -------- | -------- | -------- |
| Erdungsverhältnisse der Stromquelle | Erdungsverhältnisse der Körper innerhalb der elektrischen Anlage | Anordnung des Neutralleiters N und des Schutzleiters PE im TN-System |
|**T:** direkte Erdung eines Punktes |**T:** direkte Erdung der Körper der Betriebsmittel | **S:** PE und N getrennt verlegt |
| **I:** Isolierung aller aktiven Teile von Erde oder Verbindung des Punktes mit Erde über eine Impedanz | **N:** Verbindung der Körper mit dem Betriebserder des Spannungserzeugers | **C:** PE und N kombiniert in einem Leiter (PEN-Leiter) |

| Abkürzungen |T (terre)|I (isolé)|N (neutre)|S (separé)|C (combiné)|
| ----------- | ---- | --- | --- | --- | ---- |
|**Übersetzung**| Erde|isoliert|neutral|getrennt|kombiniert|

### Die verschiedenen Leiterarten
- **Außenleiter:** Sie bestehen aus ==drei Leitern (L1, L2, L3)==, die 3 Phasen-Wechselstrom führen. Dabei sind die einzelnen Phasen jeweils um 120° verschoben.
- **Neutralleiter:** Er führt den ==Strom zurück ins Netz==.
- **Schutzleiter:** Der PE-Leiter leitet ==potenzielle Körperströme ab==. Er ist für den Personenschutz unerlässlich und mit dem Körper/Gehäuse verbunden.
- **PEN-Leiter:** Er ==kombiniert Schutz- und Neutralleiter==. So fließen die Betriebs- und Fehlerströme ab. Er ist auch mit dem Körper/Gehäuse verbunden.

### TN-Systeme

Das TN-Netz ist das Standardnetz in Deutschland, der Schweiz und weiteren Ländern. TN steht für Terre Neutre, denn alle Leite sind im Sternpunkt zusammengeführt und geerdet.

### Schutz im TN-Netz
- primär: Isolierung der Kabel
- sekundär: Schutzleiter im Gehäuse
- tertiär: RCD löst aus (nach 0,4 Sekunden)

### TN-C-System (C = kombiniert)

Neutral- und Schutzleiter sind als ==PEN-Leiter zusammengefasst==. Im Normal- und Fehlerfall fließt der Strom über diesen Leiter zurück.

Vorteile:
- ==geringer== Materialbedarf und Verkabelungsaufwand

Nachteile:
- falls der ==PEN durchtrennt== wird, liegt 400V am Gehäuse an -> nur Kabel mit großem Durchmesser sind zulässig, um Kabelbruch zu unterbinden
- Leiterwiderstand zwischen Gehäuse und Erde -> ==jederzeit geringe Spannung am Gehäuse==

### TN-S-System (S = separiert)


==Neutral- und Schutzleiter sind separiert==. So fließt im Normalfall der Betriebsstrom über den Neutralleiter und im Fehlerfall der Fehlerstrom über den Schutzleiter.

Vorteile:
- ==sicher==, da jederzeit ein Schutzleiter vorhanden ist
- sicher, da ein ==RCD== eingebaut werden kann

Nachteile:
- ==hoher== Materialbedarf und Verkabelungsaufwand

### TN-C-S-System (kombiniert und separiert)


Bis zum Hausanschlusskasten laufen ==N- und PE-Leiter zusammen und werden danach getrennt==. Der Schutzleiter wird nicht durch den RCD geführt, sodass dieser auslöst, wenn Strom über den Schutzleiter fließt.

Vorteile:
- ==Sicheres System und trotzdem materialsparend==, da die Zuleitung bis zum HAK aus nur einer Leitung für Schutz- und Neutralleiter besteht

### TT-System (TT = 2x geerdet)


==Alle Verbraucher und Erzeuger sind separat geerdet==, sodass die Erdungen quasi nur über das Erdreich verbunden sind.

Vorteile:
- ==EMV==-freundlich
- ==geringer Verkabelungsaufwand==
- ==kombinierbar== mit TN-System

Nachteile:
- nur für ==geringe Leistung== möglich wegen RCD
- falls kein RCD für hohe Leistung, ==kein Schutz==
- regelmäßige ==Funktionsprüfung== erforderlich

### IT-System (IT = isoliert geerdet)

Das IT-System wird an Orten verwendet, an denen es zu ==fatalen Folgen führen würde, wenn das Netz ausfällt==, z.B. im Krankenhaus oder Industrieanlagen. Außerdem dient es noch zur Ersatzstromversorgung.

Vorteile:
- sehr ==sicher==
- ==keine sofortige Abschaltung== nötig
- Zustand des Netzes wird ==überwacht==, sogar im ausgeschalteten Zustand -> ==langfristige Planung von Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen==

Nachteile:
- zu große IT-Systeme führen zu ==großer Netzableitkapazität== (Anteil der Netzkapazität, der sich durch den natürlichen Aufbau der Anlage nach Erde ergibt)
- bei Isolationsfehlern erfolgt ==Spannungserhöhung==
- hohe ==Kosten==

#### Aufbau
- Körper der zu schützenden Betriebsmittel sind ==gemeinsam geerdet==
- ==galvanische Trennung== zwischen aktiven Leitern und geerdeten Teilen
- zwischen Erdung und aktiven Leitern ist eine ==Isolationsüberwachungseinrichtung== -> erster Fehler führt nicht zu Abschaltung des Netzes

#### Ablauf
**1. Fehler:** Der Schutzleiter ==nimmt das Potenzial== des den Fehler auslösenden Leiters an, sodass keine Gefahr besteht, da alle Körper das ==gleiche Potenzial== über den Schutzleiter besitzen. Die ==Isolationsüberwachungseinrichtung erkennt den Fehler==, damit er behoben werden kann. Das ==Netz schaltet nicht ab.==
**2. Fehler:** Ein weiterer Fehler an einem anderen Außenleiter löst die ==Überstrom-Schutzeinrichtung== aus. Also muss der erste Fehler rasch ==behoben== werden, um Ausfall des Netzes zu verhindern. ==Das Netz schaltet sonst ab.==

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## Leitungsschutzschalter (Überstrom-Schutzschalter)


Er dient zum ==selbstständigen Abschalten== von Stromkreisen oder einzelnen Verbrauchern bei ==Fehlerströmen (Kurzschlussschutz)== oder beim ==Überschreiten von zulässigen Strom- oder Spannungswerten (Überlastungsschutz)==. Man kann diese nach dem Auslösen wieder einschalten.
Sie besitzen zwei Auslösesysteme:

- ==elektromagnetischer Auslöser== als Kurzschlussschutz
- ==thermischer Auslöser== für den Überlastungsschutz

#### Elektromagnetischer Auslöser

Bei Kurzschlussströmen baut sich ein ==Magnetfeld== in der Spule auf, wodurch ein ==Schlagbolzen/Schlaganker die Schaltstücke voneinander trennt==. So löst der Schalter aus.

#### Thermischer Auslöser

Das ==Bimetall erwärmt und verbiegt sich==, bis das Bimetall die ==Steuerkontakte berührt==. Dadurch löst der Schalter aus.

### Haupttypen

- **Typ B** lösen bei 3-5x des Bemessungsstroms aus
- **Typ C** lösen bei 5-10x des Bemessungsstroms aus
- **Typ D** lösen bei 10-20x des Bemessungsstroms aus


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## Basisschutz

Schutz gegen das ==direkte Berühren== von gefährlichen, aktiven Teilen
- benötigt ab 25V AC / 60V DC
- **Basisisolierung:** vollständige elektrische und mechanisch widerstandsfähige ==Isolierung== (nur durch Zerstören entfernbar)
- **Abdeckung/Umhüllung:** muss bestimmte ==IP-Schutzklassen== erfüllen (nur mit Werkzeug entfernbar)
- **Basisschutz bei besonderen Bedingungen (Anlagen, die eingewiesenes Personal benötigen):** ==Hindernisse== (Schutzgitter), Anordnung aktiver Teile ==außerhalb des Handbereichs==

## Fehlerschutz

Schutz gegen das ==indirekte Berühren== und gegen einen elektrischen Schlag bei ==fehlerhaftem Basisschutz==

- ==Schutzerdung==
- ==Schutzpotentialausgleich==: Erdungsleiter und leitfähige Teile des Gehäuses, z.B. über eine Haupterdungsschiene verbunden
- ==automatische Abschaltung== im Fehlerfall

## SELV (Sicherheitskleinspannung)

Der Schutz durch SELV wird an Einsatzorten mit ==hohem Risiko== eingesetzt: Schwimmbäder, für Ausleuchtlampen und andere tragbare Geräte zur Benutzung im Freien usw.

- ==ungeerdete Kleinspannung==: aktive Leiter und Gehäuse dürfen nicht mit dem Schutzleiter oder Erde verbunden sein
- maximal ==AC 50 V bzw. DC 120 V==, im Wasser nur AC 12 V oder DC 25 V
- Schutzklasse III
- ==Steckvorrichtung ohne PE==

## PELV (Schutzkleinspannung)

- ==geerdete Kleinspannung== (geerdetes SELV)
- maximal ==AC 50 V bzw. DC 120 V==, im Wasser nur AC 12 V oder DC 25 V

## Schutztrennung

- ==galvanische Trennung==
- Ausgangsspannung darf nicht über 500V liegen
- das ==Betriebsmittel wird in einem Sekundärstromkreis== betrieben
- die ==Leiter des Sekundärstromkreises dürfen weder mit einem anderen Stromkreis noch mit der Erde verbunden sein==: Tritt ein Fehler auf, kann es nicht zu einem Unfall kommen, weil die besondere Isolierung des Trenntransformators einen Stromfluss über die Person zur Erde verhindert.

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## RCD / FI-Schutzschalter
Der RCD ist eine Fehlerstromschutzeinrichtung, die in der Verteilung zu finden ist. Er dient als ==Personen- oder Brandschutz==. Der Auslösestrom liegt bei ==30mA==.

### Aufbau und Auslösen

Der RCD besteht aus einem ==Summenstromwandler==, durch den alle aktiven ==Leiter== fließen. Die Summe der über die Außenleiter hineinfließenden Ströme und der über den Neutralleiter abfließenden Strom muss sich ==aufheben==. Wenn dies nicht der Fall ist, muss in der Anlage ein Strom ins Erdreich fließen. Dann löst der Schalter aus.
Der Summenstromwandler wird durch die hineinfließenden Ströme ==magnetisiert== und durch die abfließenden Ströme wieder ==entmagnetisiert==, sodass im Normalfall ==kein Magnetfeld== vorhanden ist. Wenn aber im Fehlerfall ein Strom über die Erde abfließt, behält der ==Summenstromwandler eine Restmagnetisierung==. Diese induziert eine Spannung in die ==Sekundärwicklung==, was für das Auslösen des Schalters sorgt.


### Verwendung
Ein RCD ist im ==Innenbereich bei einem Bemessungsstroms < 20A und im Außenbereich bei einem Bemessungsstroms > 32A== vorgeschrieben.
Sie müssen so ausgewählt werden, dass die Summe der Ableitströme bei mehreren Verbrauchern nicht mehr als das 0,4-Fache des Bemessungsdifferenzstromes beträgt, damit der RCD nicht fälschlicherweise auslöst.

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## Schmelzsicherungen

Schmelzsicherungen schützen Leitungen und Geräte vor ==Überlastungen und Kurzschlüssen==. Man benutzt hierfür die Wärmewirkung des Stroms.


Wird der ==Schmelzleiter== von einem zu hohen Strom durchflossen, beginnt er zu ==schmelzen== und unterbricht den Stromkreis. Der Schmelzleiter ist in Quarzsand gebettet, so dass es ==nicht zu einer Entzündung der Umgebung== kommt. Damit man leicht erkennen kann, ob eine Schmelzsicherung "durchgebrannt" ist, befindet sich am einen Ende ein ==Sichtplättchen==, das von einem Draht und einer Feder gehalten wird. Bei Überlastung schmilzt auch dieser; die Feder kann sich nun entspannen und das Sichtplättchen fällt von der Sicherung ab.
Unterschiedliche ==Passeinsätze== sorgen dafür, dass man keine falsche Schmelzsicherung einbauen kann. Es gibt Schmelzsicherungen, die bei verschiedenen Stromstärken schmelzen.

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## Schaltungstechnik
Schaltpläne zeigen die ==Funktion und das Zusammenwirken der Betriebsmittel== in elektrischen Anlagen. Zur Darstellung von Betriebsmitteln verwendet man Schaltzeichen (s.u.).

**Kennzeichnung**: Elektrische Betriebsmittel werden durch Kennbuchstaben und Zählnummern
bezeichnet.
- **Kennbuchstaben**: Aufschluss über den ==Zweck== des Betriebsmittels
- **Zählnummern**: ==Nummerierung==
- **Funktionszeichen**: Gibt ==Funktion== an

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### Schaltplanarten

#### Übersichtspläne...
... zeigen eine Schaltung in ==vereinfachter, einpoliger== Darstellung. Die ==räumliche Lage== der Betriebsmittel bleibt ==unberücksichtigt==. Der Plan enthält Angaben über die ==Verlegeart, das Leitungsmaterial, den Leiterquerschnitt, die Schaltungsart und über die Verlegebedingungen==. Die ==Funktion der Schaltung erkennt man nicht==.

#### Installationsschaltpläne...
... sind ==einpolige== Darstellungen. Sie werden ==lagerichtig und meistens maßstabsgetreu== in die Grundrisszeichnungen der Gebäude eingetragen. Die ==Funktion der Schaltung erkennt man nicht==.

#### Stromlaufplan in aufgelöster Darstellung...
... sind ==allpolige, nach Stromwegen aufgelöste Darstellungen== einer Schaltung. Die Stromwege werden ==waagerecht oder senkrecht und möglichst kreuzungsfrei== gezeichnet. Die ==räumliche Anordnung== der Objekte bleibt ==unberücksichtigt==. Man ==verzichtet== wegen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung von ==Steckdosen oder Umrahmung von Gehäusen==. Die ==Funktion== der Schaltung erkennt man.

#### Stromlaufplan in zusammenhängender Darstellung...
... zeigen die ==Verbindungen in Schaltungen mit allen Einzelteilen==. Teile eines Objekts werden ==zusammenhängend== gezeichnet. In Installationsschaltungen kann die ==räumliche Anordnung der Objekte berücksichtigt== werden. Die ==Funktion== der Schaltung erkennt man.

#### Verdrahtungspläne...
... zeigen die ==elektrischen Verbindungen und die erforderlichen Klemmen== innerhalb eines Objekts. Verdrahtungspläne sind auch eine Hilfe beim ==Anschluss== zusammengehörender Objekte. Die Verbindungen innerhalb der Objekte wird ==möglichst lagerichtig== dargestellt.

#### Geräteverdrahtungspläne...
... hingegen stellen nur die ==Verbindungen== innerhalb eines Objekts dar.

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### Kennbuchstaben in Schaltplänen

| Kennbuchstabe | Aufgabe des Betriebsmittels | Beispiele |
| ------------- | --------------------------- | --------- |
|A |Zwei oder mehr Zwecke, jedoch kein Hauptzweck erkennbar|Sensorbildschirm, Touch-Screen |
|B |Umwandlung einer Eingangsvariablen in ein zu Weiterverarbeitung bestimmtes Signal|Messwandler, Sensor, Motorschutz |
|C |Speichern von Energie, Information oder Material|Kondensator, Festplatte, RAM|
|E |Bereitstellen von Strahlung oder Wärmeenergie|Leuchte, Heizung, Laser, Glühlampe|
|F |Direkter Schutz eines Energie- oder Signalflusses vor gefährlichen Zuständen, einschließlich System für Schutzzwecke|Sicherung, LS-Schalter, RCD|
|G |Erzeugen eines Energie-, Material- oder Signalflusses zur Verwendung als Informationsträger|Signalgenerator, Generator, Solarzelle, Batterie|
|K |Verarbeitung, Empfang und Bereitstellung von Signal, jedoch nicht für Schutzzwecke|Relais, Hilfsschütz, Zeitrelais, Binärelement, Transistor|
|M |Bereitstellen von mechanischer Energie für Antriebszwecke|Betätigungsspule, Elektromotor|
|P |Darstellung von Information|Meldeleuchte, Messgerät, LED, Lautsprecher|
|Q |Kontrolliertes Schalten eines ENergie-, Signal- oder Materialflusses|Leistungsschalter, Lastschütz, Triac, Leistungstransistor, Thyristor, IGBT|
|R |Begrenzung oder Stabilisierung von Energie-, Informations- oder Materialfluss|Diode, Widerstand, Drosselspule, Begrenzer, Diac|
|S |Umwandeln einer manuellen Betätigung in ein Signal|Steuerschalter, Wahlschalter|
|T |Umwandlung von Energie oder Information unter Beibehaltung der Energieart oder des Informationsgehalts|Verstärker, Messumformer, Gleichrichter, AC-DC-Umsetzer, Transformator|
|U |Halten von Objekten in definierter Lage|Isolator, Kabeltragvorrichtung|
|V |Verarbeitung von Materialien|Rauchgasfilter|
|W |Leiten oder Führen von Energie, Materialien oder Signalen|Sammelschiene, Informationsbus|
|X |Verbinden von Objekten|Klemme, Steckdose|

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### Lampenschaltungen

Schaltungen mit...

| ... einer Schaltstelle | ... zwei Schaltstellen | ... mehr als zwei Schaltstellen |
| ------------ | ----------- | ------------------- |
|Ausschaltung|Wechselschaltung|Kreuzschaltung|
|Serienschaltung|Sparwechselschaltung||
|Gruppenschaltung|||

#### Ausschaltung
Die Ausschaltung verwendet man zum Schalten von ==Leuchten oder Leuchtengruppen== von ==einer Schaltstelle== aus.


#### Serienschaltung
Die Serienschaltung setzt man ein, wenn von ==einer Schaltstelle== aus ==zwei Leuchten oder Leuchtengruppen==, ==unabhängig voneinander== schaltbar sein sollen. Der Serienschalter enthält ==zwei Ausschalter== in einem Schaltergehäuse. Er hat drei Anschlussklemmen und zwei Schaltwippen.


#### Gruppenschaltung
Mit der Gruppenschaltung wird von ==einer Schaltstelle== aus von z.B. ==zwei Leuchten immer nur eine Leuchte eingeschaltet==.


#### Wechselschaltung
Die Wechselschaltung setzt man zum ==wahlweisen Ein- oder Ausschalten, z.B. einer Leuchte oder Leuchtengruppen von zwei Schaltstellen aus ein==. Wechselschalter haben z.B. eine rot gekennzeichnete Eingangsklemme und zwei Ausgangsklemmen. An der Eingangsklemme des Schalters Q1 liegt der Außenleiter L, an der Eingangsklemme des Schalters Q2 der Schaltdraht. Die ==korrespondierenden Leiter== verbinden die Ausgangsklemmen der beiden Wechselschalter miteinander.


#### Sparwechselschaltung
Die Sparwechselschaltung verwendet man wie die Wechselschaltung zum Schalten ==einer Leuchte oder Leuchtengruppen von zwei Schaltstellen aus==. Die Schaltung enthält jedoch ==nur einen korrespondierenden Leiter==, der die beiden Eingangsklemmen der Wechselschalter verbindet. An den Ausgangsklemmen der Wechselschalter werden jeweils der Außenleiter L und der Schaltdraht angeschlossen.
Vorteil: Weil der Außenleiter L an beiden Schaltstellen liegt, können dort Steckdosen ==adersparend== installiert werden.
Nachteil: Eine Sparwechselschaltung lässt sich ==nicht zur Kreuzschaltung== erweitern.


#### Kreuzschaltung
Die Kreuzschaltung erlaubt das Schalten ==einer Leuchte von drei oder mehr Schaltstellen== aus. Eine Kreuzschaltung besteht immer aus ==zwei Wechselschaltern oder einer beliebigen Anzahl von Kreuzschaltern==. Über die vier Klemmen des Kreuzschalters werden die ==korrespondieren Leiter== der Wechselschaltung geführt. Bei mehr als drei Schaltstellen setzt man aus wirtschaftlichen Gründen meist die Stromstoßschaltung ein.


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### Schaltzeichen...

#### ... für Übersichtsschaltpläne

#### ... für Leitungen und Leitungsverlegung

#### ... für Elektrogeräte

#### ... für Gefahrenmeldeanlagen

#### ... für Installationsschaltungen

#### ... für Trenn-, Last- und Leistungsschalter

#### ... für Stromwandler, Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD)

#### ... für Schalterantriebe

#### ... für Kontaktarten

#### ... für Passive Bauelemente

#### ... für Überstrom-Schutzeinrichtungen, Spannungsquellen

#### ... für Halbleiterbauelemente

#### ... für Binäre Elemente

#### ... für Elektrische Antriebe

#### ... für Umrichter

#### ... für Messgeräte

#### ... für Sinnbilder für Skalen von Messgeräten

#### ... für Meldeeinrichtungen

#### ... für Überspannungs-Schutzeinrichtungen

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