Leseprobe - vh

Kapitelübersicht
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Mathematische Grundlagen
1
Physikalische Grundlagen
2
Grundlagen der Elektrotechnik
3
Signalverarbeitung
4
Computertechnik
5
Bauelemente der Elektrotechnik
6
Elektronische Bauelemente
7
Messtechnik
8
Steuerungs- und Regelungstechnik
9
Schutzbestimmungen und Prüfungen
10
Leistungselektronik und Antriebstechnik
11
Elektrische Anlagen
12
Technische Kommunikation
13
Werkstoffe und Normteile
14
Arbeits- und Umweltschutz
15
Normen- und Stichwortverzeichnis
16
Betriebs- und Arbeitswelt
17
Prüfungsvorbereitung
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Heinz-Werner Beckmann, Andreas Dümke, Kurt Lampe, Wolf Machon, Helmut Milde, Mouloud
­Moussaoui, M
­ artin Scheurmann, Frank Tornau, Franz Peter Zantis
Herausgeber: Wolf Machon
Friedrich Tabellenbuch
Elektrotechnik/
Elektronik
585. Auflage
Bestellnummer 5302
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Begründet von: Direktor Wilhelm Friedrich
Herausgeber:
Wolf Machon
Autoren:
Heinz-Werner Beckmann, Kap. 10
Andreas Dümke, Kap. 12.1–12.10, 18 (BPW)
Kurt Lampe, Kap. 13
Helmut Milde, Kap. 7
Mouloud Moussaoui, Kap. 1, 2, 3
Martin Scheurmann, Kap. 14, 15
Frank Tornau, Kap. 12.11, 17 (BPW)
Franz Peter Zantis, Kap. 4, 5, 6, 8, 9, 11
Der Bildungsverlag EINS bedankt sich bei Prof. Dr. Antonius Lipsmeier
für seine Herausgebertätigkeit bis zur 583. Auflage.
[email protected]
www.bildungsverlag1.de
Bildungsverlag EINS GmbH
Ettore-Bugatti-Straße 6-14, 51149 Köln
ISBN 978-3-427-53025-1
© Copyright 2015: Bildungsverlag EINS GmbH, Köln
Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages.
Hinweis zu § 52a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in
ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen.
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Vorwort
Sie halten ein traditionsreiches Werk in den Händen – 1913 erschien der erste „Friedrich“
dieser Reihe, die in Europa zu den meistgelesenen gehört. Dieser Tradition verbunden
präsentieren wir Ihnen voller Stolz das „Friedrich Tabellenbuch Elektrotechnik” in der
585. Auflage.
Zu den wichtigsten Neuerungen gehören:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Aktualisierungen auf die neuen Normen
Ergänzungen zu elektrotechnischen und elektronischen Neuentwicklungen
Umfangreich erweitertes Stichwortverzeichnis
Neues Format in 17 x 24 mit mehr Raum für eigene Notizen
Intuitives, vierfarbiges Layout
Neu gestaltete Übersichtsseiten zu Beginn der Kapitel
Komplett überarbeitete und umfassend ergänzte Verweise
Didaktische Hervorhebungen in den Zeichnungen
Hervorhebung von Beispielen
Umgestelltes Stichwortverzeichnis Englisch-Deutsch und Deutsch-Englisch
Zusätzlich bleiben alle Gründe bestehen, die schon seit 1913 für den Kauf des
„Friedrich“ sprechen:
• Abgestimmt auf die einschlägigen elektrotechnischen Rahmenlehrpläne, Ausbildungs­
ordnungen, Studienordnungen und Meisterprüfungen
• Tabellendarstellung in technologischen Zusammenhängen
• Übersichtliche Tabellen, Grafiken, Diagramme und Abbildungen
• Fester Hartband-Umschlag
• Register
• Normenverzeichnis
• Zwei Lesezeichen
Im Internet unter BuchPlusWeb finden Sie zwei weitere Kapitel mit Informationen zu den
folgenden Themen: „Betriebs- und Arbeitswelt“ und „Prüfungsvorbereitung“.
Der Verlag, der Herausgeber und die Autoren nehmen Ihre Anmerkungen, Ihre Kritik und
eventuelle Korrekturhinweise gerne entgegen.
DIN-Normen und andere technische Regelwerke
Zahlreiche Tabellen in diesem Buch verweisen auf DIN-Normen, VDE-Bestimmungen oder
andere technische Regelwerke. Dabei handelt es sich um die aktuellen Ausgaben, die bei
Redaktionsschluss vorlagen.
Die benannten Normen wurde mit Erlaubnis des DIN Deutsches Institut für Normung e.V.
wiedergegeben. Maßgebend für die Anwendung ist die DIN-Norm in der Fassung mit dem
aktuellen Ausgabedatum, die bei der Beuth Verlag GmbH, Burggrafenstraße 6, 10787 Berlin,
erhältlich ist.
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Bildquellenverzeichnis
Fotos
Fotolia: Claudio Divizia (S. 16-1, deutsche Flagge), issumbosi (S. 16-1, britische Flagge)
Microsoft Deutschland GmbH, Unterschleißheim: S. 4-20, 5-25, 5-26, 5-27, 5-28
Zeichnungen
Michele Di Gaspare/Bildungsverlag EINS GmbH
Umschlagfoto: MEV Verlag GmbH, Augsburg
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Inhalt
1
Mathematische Grundlagen
1-1 bis 1-14
1.1Übersicht __________________________________________________________
1.2 Zeichen und Begriffe ________________________________________________
1.3Arithmetik/Algebra _________________________________________________
1.4Winkel/Winkelfunktionen ___________________________________________
1.5 Elementare Funktionen _____________________________________________
1.6Fourierzerlegung ___________________________________________________
1.7Flächenberechnungen ______________________________________________
1.8Volumenberechnungen _____________________________________________
2
Physikalische Grundlagen
2-1 bis 2-18
2.1Übersicht __________________________________________________________
2.2 Einheiten und Zeichen ______________________________________________
2.3 Grundbegriffe der Mechanik ________________________________________
2.4Festigkeitslehre _____________________________________________________
2.5 Wärmetechnische Grundlagen _______________________________________
2.6 Akustische Grundgrößen ____________________________________________
2.7Optik ______________________________________________________________
3
Grundlagen der Elektrotechnik
Signalverarbeitung
2-1
2-2
2-6
2-11
2-12
2-14
2-16
3-1 bis 3-26
3.1Übersicht __________________________________________________________
3.2 Spannung und Strom _______________________________________________
3.3 Elektrische Leistung und Arbeit ______________________________________
3.4 Grundgesetze im Stromkreis _________________________________________
3.5 Kondensator und Spule _____________________________________________
3.6 Grundgesetze im Wechselstromkreis _________________________________
4
1-1
1-2
1-3
1-9
1-11
1-12
1-14
1-14
3-1
3-2
3-4
3-5
3-9
3-14
4-1 bis 4-32
4.1Übersicht __________________________________________________________ 4-1
4.2Digitaltechnik ______________________________________________________ 4-2
4.3 Signale und Signalaufbereitung ______________________________________ 4-24
5
Computertechnik
5-1 bis 5-30
5.1Übersicht __________________________________________________________ 5-1
5.2Hardware __________________________________________________________ 5-2
5.3Software ___________________________________________________________ 5-19
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Inhalt
6
Bauelemente der Elektrotechnik
6-1 bis 6-34
6.1Übersicht __________________________________________________________
6.2 Kennzeichnung von Bauelementen __________________________________
6.3Widerstände _______________________________________________________
6.4Überspannungsableiter _____________________________________________
6.5Kondensatoren _____________________________________________________
6.6Kleintransformatoren _______________________________________________
6.7Feinsicherungen ____________________________________________________
6.8 Galvanische Elemente _______________________________________________
6.9Relais ______________________________________________________________
6.10 Gedruckte Schaltungen _____________________________________________
6.11 Gehäuse zur Aufnahme von Bauteilen und Baugruppen _______________
7
Elektronische Bauelemente
7-1 bis 7-56
7.1Übersicht __________________________________________________________
7.2 Grundlagen (Elektrische Leitfähigkeit)________________________________
7.3Sperrschicht-Halbleiterbauelemente __________________________________
7.4Feldeffekttransistoren ______________________________________________
7.5 Magnetfeldabhängige Bauelemente _________________________________
7.6 Integrierte Schaltungen _____________________________________________
7.7 Wärmeableitung bei Halbleiterbauelementen _________________________
7.8 Gehäuse für Halbleiterbauelemente (Auswahl)________________________
7.9Elektronenröhren ___________________________________________________
7.10 Gasgefüllte Röhren _________________________________________________
7.11 Optoelektronische Bauelemente _____________________________________
8
Messtechnik
Steuerungs- und Regeltechnik
7-1
7-2
7-5
7-37
7-41
7-42
7-43
7-44
7-45
7-48
7-49
8-1 bis 8-36
8.1Übersicht __________________________________________________________
8.2 Begriffe der Messtechnik ____________________________________________
8.3 Messfehler und Fehlerrechnung ______________________________________
8.4Messgeräte ________________________________________________________
8.5 Messen von Mischspannungen und Mischströmen _____________________
8.6Messbrücken _______________________________________________________
8.7Kompensatoren ____________________________________________________
8.8 Messung nichtelektrischer Größen ___________________________________
8.9Oszilloskop _________________________________________________________
8.10 Komplexe Messaufbauten ___________________________________________
8.11Messwandler _______________________________________________________
8.12 Leistungs- und Leistungsfaktor-Messung ______________________________
8.13Elektrizitätszähler __________________________________________________
9
6-1
6-2
6-4
6-10
6-11
6-16
6-20
6-22
6-30
6-32
6-34
8-1
8-2
8-4
8-6
8-10
8-11
8-12
8-12
8-25
8-27
8-31
8-32
8-34
9-1 bis 9-38
9.1Übersicht __________________________________________________________ 9-1
9.2Steuerungstechnik __________________________________________________ 9-2
9.3Regelungstechnik ___________________________________________________ 9-23
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Inhalt
10
Schutzbestimmungen und Prüfungen
10-1 bis 10-32
10.1Übersicht___________________________________________________________
10.2 Schutzbestimmungen und Prüfungen_________________________________
10.3 Stromeinwirkungen auf den menschlichen Körper_____________________
10.4 Isolationsfehler in elektrischen Anlagen und im Fehlerstromkreis;
Unfallstromkreis____________________________________________________
10.5 Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs)______________________________
10.6 Isolationswiderstand und Mindestisolationswiderstände________________
10.7 Isolationsüberwachung und Einflussgrößen auf den Isolationszustand
in elektrischen Anlagen______________________________________________
10.8 Schutzmaßnahmen und Prüfungen___________________________________
10.9 Prüfungen und Geräte zum Messen und Prüfen der Schutzmaßnahmen__
10.10 Schutzmaßnahmen zum Schutz gegen elektrischen Schlag (Übersicht)___
10.11 Netzsysteme und Schutzeinrichtungen in den Netzsystemen____________
10.12 Spannungsfall (UV) und Abschaltzeiten in elektrischen Anlagen_________
10.13 Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung__________
10.14Schutzkleinspannung________________________________________________
10.15 Spezielle Schutzmaßnahmen_________________________________________
10.16 Zusätzlicher Schutz__________________________________________________
10.17 IP-Schutzarten und Schutzklassen der Betriebsmittel___________________
10.18 E-Check (Prüffristen, Auswahl)_______________________________________
10.19 Prüfung elektrischer Geräte__________________________________________
10.20 Sicherheitsregeln beim Arbeiten in elektrischen Anlagen_______________
11
Leistungselektronik und Antriebstechnik
Elektrische Anlagen
10-11
10-12
10-13
10-14
10-15
10-21
10-21
10-25
10-26
10-28
10-29
10-30
10-31
10-32
11-1
11-2
11-2
11-3
11-4
11-22
11-36
12-1 bis 12-82
12.1Übersicht __________________________________________________________
12.2 Erzeugung und Verteilung elektrischer Energie _______________________
12.3 Isolierte Leitungen und Kabel ________________________________________
12.4Sicherungen ________________________________________________________
12.5Blindleistungskompensation _________________________________________
12.6 Überspannungsschutz und EMV ______________________________________
12.7Gebäudeautomation ________________________________________________
12.8 Installations- und Kommunikationsschaltungen _______________________
12.9Elektrowärme ______________________________________________________
12.10Beleuchtungstechnik ________________________________________________
12.11 Betriebsführung und Instandhaltung _________________________________
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10-6
10-7
10-10
11-1 bis 11-36
11.1Übersicht __________________________________________________________
11.2Leistungsschilder ___________________________________________________
11.3 Ermittlung von Übertemperaturen ___________________________________
11.4 Toleranzen elektrischer Maschinen ___________________________________
11.5 Ruhende Maschinen ________________________________________________
11.6 Rotierende Maschinen ______________________________________________
11.7 Lineare Maschinen __________________________________________________
12
10-1
10-2
10-4
12-1
12-2
12-6
12-19
12-31
12-33
12-46
12-51
12-59
12-61
12-80
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Inhalt
13
Technische Kommunikation
13.1
13.2
13.3
13.4
13.5
13.6
13.7
14
15
16.1
16.2
16.3
15-1
15-2
15-3
15-4
15-8
15-12
15-15
16-1 bis 16-80
Verzeichnis der behandelten Normen und Vorschriften _______________ 16-4
Stichwortverzeichnis Englisch-Deutsch _______________________________ 16-6
Stichwortverzeichnis Deutsch-Englisch _______________________________ 16-44
17
Betriebs- und Arbeitswelt
18
Prüfungsvorbereitung
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14-1
14-2
14-5
14-6
14-8
14-14
14-18
14-22
14-25
15-1 bis 15-15
Übersicht _________________________________________________________
Überblick und Grundbegriffe _______________________________________
Gefahrstoffverordnung _____________________________________________
Gefahrstoffe am Arbeitsplatz _______________________________________
Gefahrstoff: Grenz- und Stoffwerte __________________________________
Sicherheitskennzeichen ____________________________________________
Umweltschutz _____________________________________________________
Anhang
13-1
13-2
13-4
13-7
13-10
13-13
13-27
14-1 bis 14-28
Übersicht _________________________________________________________
Chemische Elemente und ihre Verbindungen _________________________
Stahl und Eisen: Werkstoffnormung _________________________________
Magnetische Werkstoffe ___________________________________________
Nichteisenmetalle: Kupfer und Legierungen _________________________
Drähte und Schienen _______________________________________________
Kunststoffe _______________________________________________________
Isolierstoffe _______________________________________________________
Maschinennormteile _______________________________________________
Arbeits- und Umweltschutz
15.1
15.2
15.3
15.4
15.5
15.6
15.7
16
Übersicht _________________________________________________________
Zeichentechnische Grundlagen _____________________________________
Technische Darstellungen __________________________________________
Dokumente der Elektrotechnik _____________________________________
Kennzeichnung von elektrischen Betriebsmitteln _____________________
Schaltzeichen _____________________________________________________
Bildzeichen der Elektrotechnik ______________________________________
Werkstoffe und Normteile
14.1
14.2
14.3
14.4
14.5
14.6
14.7
14.8
14.9
13-1 bis 13-28
17-1 bis 17-26
18-1 bis 18-7
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1.3 Arithmetik/Algebra
 1
Geometrische Darstellung komplexer Zahlen
a
Komplexe Zahlen lassen sich durch Punkte in einer Zahlenebene wiedergeben. Die Zahl z = a + ib = 4 + i3 = 5
0,6435 wird durch den Punkt mit der Abszisse a = 4 und
der Ordinate ib = i3, beziehungsweise durch den Zeiger
mit dem Betrag z = 5 und dem Winkel  w = 0,6435
(entspricht 36,87°), dargestellt (siehe Abb.). Die konjugiert komplexe Zahl z* = a – ib = 4 – i3 = 5 –0,6435
entspricht dem Punkt (4, –i3) bzw. z = 5 und w = –0,6435.
 1-9
Vorzeichen der Komponenten
Quadrant
I
II
III
IV
Re z
positiv
negativ
negativ
positiv
Im z
positiv
positiv
negativ
negativ
Rechenverfahren mit komplexen Zahlen
Addition
Subtrak­tion
Multiplikation
Division
Sowohl die Realteile als auch die Imaginärteile werden addiert.
z = z1 + z2 = (a + ib) + (c + id)
z = (a + c) + i(b + d)
Die Summe konjugiert komplexer Zahlen ist reell.
z = z1 + z*
1 = (a + ib) + (a – ib)
z = 2a
Sowohl die Realteile als auch die Imaginärteile werden subtrahiert.
z = z1 – z2 = (a + ib) – (c + id)
z = (a – c) + i(b – d)
Die Differenz konjugiert komplexer Zahlen ist rein
imaginär.
z = z1 – z*
1 = (a + ib) – (a – ib)
z = i2b
Die Multiplikation komplexer Zahlen besteht aus der
Multiplikation mit ihren Gliedern.
z = z1 · z2 = (a + ib) · (c + id)
z = (ac – bd) + i(bc + ad)
Die Beträge werden multipliziert und die Argumente
werden addiert.
z = z1 · z2 = z1 · eiw1 · z2 · eiw2
z = z1 · z2 · ei(w1 + w2)
Das Produkt konjugiert komplexer Zahlen ist reell.
z = z1 · z*1 = (a + ib) · (a – ib)
z = a2 + b2
Durch Erweitern mit der konjugiert komplexen Zahl
wird der Divisor reell, dann wird wie üblich dividiert.
z=
z1 (a + ib) (a + ib)(c − id )
=
=
z 2 (c + id ) (c + id )(c − id )
z=
ac + bd bc − ad
+i 2
c2 + d2
c + d2
Die Beträge werden dividiert und die Argumente
werden subtrahiert.
z=
z1 z1 ⋅ eiϕ1
z
i(ϕ – ϕ )
=
= 1 ⋅e 1 2
z 2 z2 ⋅ eiϕ2 z2
Potenzieren
Der Betrag wird in die n-te Potenz erhoben und das
Argument wird mit n multipliziert.
zn = (z · eiw)n = zn · einw
zn = zn ∠nϕ
Radizieren
(Wurzelziehen)
Aus dem Betrag wird die Wurzel gezogen und das
Argument wird durch den Wurzelexponenten divi­
diert.
Logarithmieren
Betrag und Argument logarithmieren;
Summe ist komplexe Zahl (Komponentenform).
n
i
ϕ
z = n z ⋅ e iϕ = n z ⋅ e n = n z
ϕ
n
ln z = ln (z · eiw) = ln (z) + ln (eiw)
ln z = ln (z) + iw
1-5
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2.5 Wärmetechnische Grundlagen
2.5.3Wärmeleitung
Größe
Formelzeichen
Einheit
Bedeutung
Wärmestrom
Φ
W
Wärmemenge, die innerhalb einer Zeiteinheit durch eine senkrecht zur
Strömungsrichtung liegende Fläche strömt.
Wärmeleitfähigkeit 
λ
W
m·K
Wärmestrom, der durch einen Querschnitt von 1 m2 eines 1 m langen
Körpers strömt, wenn der Temperaturunterschied 1 K beträgt.
Bildliche Darstellung
 2
Berechnung
 14-3 f.
Erklärung
Φ
Q
t
λ
A
s
DT
t 1 , t 2
Q
Φ= Q
Φ =t
tA
Φ = λ ⋅ A⋅ ∆T
Φ = λ ⋅S ⋅ ∆T
∆T = t1 − tS2
∆T = t1 − t2
Wärmestrom in W
Wärmemenge in J
Zeit in s
Wärmeleitfähigkeit in W/(m · K) 1)
Fläche der Wärmeleitung in m2
Dicke in m
Temperaturunterschied in K
Temperaturen in °C
2.5.4Wärmestrahlung
Welche Strahlungsmenge ein Körper absorbiert oder reflektiert, hängt stark von der Farbe und Oberflächenbeschaffenheit des Körpers ab.
ε=
absorbierte Strahlung
ankommende Strahlung
Φ = ε ⋅σ ⋅ A ⋅T 4
σ = 5, 671⋅ 10 –8
W
m2 K 4
εEmissionsgrad
Φ Wärmestrom in W
σStrahlungskonstante
A Oberfläche des
Strahlers in m2
T Temperatur in K
Emissionsgrade ε von Oberflächen
Werkstoff
ε
Absolut schwarzer Körper
Aluminium (walzblank)
Gold, Silber (poliert)
1
0,04
0,025
Glas
Kupfer (poliert)
0,93
0,035
Kupfer (oxidiert)
Porzellan
0,76
0,93
2.5.5 Ausdehnung durch Wärme
Der Längenausdehnungskoeffizient αl gibt die Längenzunahme der Längeneinheit eines Körpers bei 1 K
Temperaturerhöhung an.
Längenausdehnungskoeffizient  αl
(für 0 ... 100 °C)
Volumenausdehnungskoeffizient γ (bei 18 °C)
Der Volumenausdehnungskoeffizient γ gibt die Volumenzunahme der Volumeneinheit eines Körpers bei
1 K Temperaturerhöhung an.
Stoff
αl in 1/K
Stoff
γ in 1/K
Aluminium
Eisen (rein)
Glas (ca.)
Gold
Grafit
Konstantan
Kupfer
Manganin
Messing
Nickel
Silber
Silizium
Wolfram
23,8 · 10–6
12,3 · 10–6
6,5 · 10–6
14,2 · 10–6
7,9 · 10–6
15,2 · 10–6
16,5 · 10–6
17,5 · 10–6
18,4 · 10–6
13,0 · 10–6
19,5 · 10–6
7,6 · 10–6
4,5 · 10–6
Alkohol
Glyzerin
Petroleum
Quecksilber
Schwefelsäure
Wasser
1,10 · 10–3
0,50 · 10–3
0,99 · 10–3
0,18 · 10–3
Längenausdehnung
Volumenausdehnung
Dl = l0 · α l · DT
DV = V0 · γ · DT
Dl
DV
l0
V 0
αl
γ
DT
1) Längenzunahme in m
Volumenzunahme in m3
Länge (in kaltem Zustand) in m
Volumen (in kaltem Zustand) in m3
Längenausdehnungskoeffizient in 1/K
Volumenausdehnungskoeffizient in 1/K
Temperaturzunahme in K
 14-3
0,57 · 10–3
0,18 · 10–3
Für feste Stoffe ist
γ ≈ 3 · αl.
Für alle Gase ist
γ ≈ 1/273.
Werte siehe Seite 2-12.
2-13
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3.4 Grundgesetze im Stromkreis
3.4.2 Gesetze in einfachen und verzweigten Stromkreisen
Gesetz
 3
Bildliche Darstellung
Ohmsches
Gesetz
Reihenschaltung
von
Widerständen
12-18 f. 
Spannungsfall
auf
Leitung 
Parallelschaltung
von
Widerständen
Berechnung
Erklärung
U
R
U
R=
I
U =R⋅I
I
U
R
U = U1 + U2 + U3 + …
U
U1, U2 R
R1, R2 Gesamtspannung in V
Teilspannungen in V
Gesamtwiderstand in Ω
Teilwiderstände in Ω
Uv RLtg I
l
γ
S
uv U
Spannungsfall in V
Leitungswiderstand in Ω
Strom in A
Einfache Leiterlänge in m
Leitfähigkeit des Leitungswerkstoffes in Sm/mm2
Leitungsquerschnitt in mm2
Spannungsfall in %
Bemessungsspannung in V
I
I1, I2 R
G
G1, G2 R1, R2 Gesamtstrom in A
Teilströme in A
Gesamtwiderstand in Ω
Gesamtleitwert in S
Einzelleitwerte in S
Einzelwiderstände in Ω
I=
U U1 U2 U3
=
=
=
R R1 R2 R3
Uv = RLtg ⋅ I
2⋅l
⋅I
Uv =
γ ⋅S
2⋅l
RLtg =
γ ⋅S
U ⋅ 100
uv = v
U
I = I1 + I 2 + I 3 + ...
G = G1 + G2 + G3 + ...
1 1
1
1
= +
+
+ ...
R R1 R2 R3
U = R ⋅ I = R1 ⋅ I1 = R2 ⋅ I 2 = ...
1. Sonderfall:
Zwei
Widerstände
parallel
2. Sonderfall:
n gleiche
Widerstände
Rn parallel
1. kirchhoffscher
Satz
(Knotenpunktregel)
1Ω =
R = R1 + R2 + R3 + …
I=
Strom in A
Spannung in V
Widerstand in Ω
R=
R=
R1 ⋅ R2
(R1 + R2 )
Beispiel: R1 = 147 Ω; R2 = 65 Ω:
Rn
n
Beispiel: 3 gleiche Widerstände mit
R = 147 Ω
In jedem Stromverzweigungspunkt (Knotenpunkt)
ist die Summe (Σ) aller
zufließenden Ströme gleich
der Summe aller abfließenden Ströme:
Σ Izu = Σ Iab
1V
1A
R=
R1 ⋅ R2
147 Ω ⋅ 65 Ω
=
= 45, 07 Ω
(R1 + R2 ) (147 Ω + 65 Ω )
n=3 ⇒ R=
Rn 147 Ω
=
= 49 Ω
n
3
Beispiel:
I1 = 3 A; I2 = 6 A;
I3 = 2 A; I4 = 1,5 A;
I5 = ? A
Lösung:
Die zufließenden Ströme sind
I1 und I5.
Die abfließenden Ströme sind
I2, I3 und I4.
I1 +I5 = I2 + I3 + I4
I5 = I2 + I3 + I4 − I1
I5 = 6 A + 2 A + 1,5 A − 3 A
I5 = 9,5 A − 3 A
I5 = 6,5 A
3-6
5302_008_00_Ch03_001-026.indd 6
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4.2 Digitaltechnik
4.2.6 Programmierbare Logik
 4
Programmierbare Digitalrechner
Mikroprozessor (µP)
Der Mikroprozessor besteht mindestens aus:
•• ALU (arithmetic logic unit; Verknüpfung der Daten)
•• Steuerwerk (enthält u. a. die Hardware zur Umsetzung des Befehlsatzes)
•• Registern (z. B. links: A, B, C, D, E, F, T). Ein Register
ist ein Speicher für ein Datenwort. Einige Register
haben spezielle Aufgaben:
A = Akkumulator, Eingabe- und Ergebnisregister
F = Flag, für Statusanzeigen (z. B. Überlauf)
T = Temporäres Register zur Zwischenspeicherung
bis zur Verarbeitung in der ALU
B ... E = universell verwendbare Register
Insgesamt werden drei Busse genutzt:
•• Datenbus: zur Weiterleitung der zu verarbeitenden Daten
•• Adressbus: zur Adressierung, z. B. von Speicherstellen
•• Steuerbus: zur Steuerung der Komponenten (z. B. Schreib-/Lese-Anweisungen)
Mikrocontroller  (µC)
Beim Mikrocontroller handelt es sich um einen Mikroprozessor mit weiteren Funktionseinheiten (Peripherals) auf einem Chip, die über Bussysteme miteinander
verbunden sind.
Beispiel: µC MSP430
CPU = Mikroprozessor
Clock-System = Taktgeber
JTAG/Debug = Einheit für Programmierung und Test
Flash = überschreibbarer Programmspeicher
RAM = Arbeitsspeicher
Port = Ein-/Ausgabekanal
Watchdog = Einheit zur Verhinderung von Abstürzen
Analog Peripherals = z. B. Analog-/Digital-Konverter
Digital Peripherals = z. B. Ausgänge zur direkten Ansteuerung von Displays
Signalprozessor (DSP = digital signal processor)
Der Signalprozessor dient der kontinuierlichen Bearbeitung von digitalen Signalen (z. B. Audio- oder
Videosignale) meist in Echtzeit. Dazu wird der DSP
in Verbindung mit Analog-Digital-Umsetzern und
Digital-Analog-Umsetzern und einer speziellen Architektur, die schnelle Signalverarbeitung erlaubt, eingesetzt.
Beispiel: DSP TMS320C6711
DMA = Direct Memory Access; Einheit für direkten
Speicherzugriff
L1 = First Level Cache; schneller Arbeitsspeicher, der
unmittelbar von der CPU verwendet werden kann
L2 = Second Level Cache; schneller Arbeitsspeicher
 9-17
4-19
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4.3 Signale und Signalaufbereitung
4.3.2Analog-Digital-Wandlung (ADU)
Abtastung
Vom Signal werden zyklisch Stichproben genommen.
Damit das Signal fehlerfrei erfasst wird, muss gemäß
dem Shannon-Kriterium die Häufigkeit der Abtastungen fs größer als die halbe noch zu erfassende Frequenz sein.
f
fs = max
2
 4
Vor der Abtastung durchläuft das Signal einen Tiefpassfilter mit der Grenzfrequenz fmax/2. Damit ist
sichergestellt, dass Eingangsfrequenzen, die zur Verletzung des Abtasttheorems führen, erst gar nicht
­erfasst werden.
Quantisierung
Jeder abgetastete Analogwert wird zu einer festen
Anzahl von Stellen (Digits) quantisiert. Diesen Prozess
übernimmt der Analog/Digital-Wandler. Die Auflösung hängt von der Anzahl der verwendeten Bits ab.
Mit n-bit kann man 2n verschiedene Zahlen generieren. Ein Analogsignal mit der Amplitude a kann in
2n verschiedene Werte oder Schritte der Größe a/2n
quantisiert werden. Jeder Quantisierungsschritt repräsentiert einen analogen Wertebereich. Er ist eine
Näherung an den ursprünglichen Analogwert. Übliche Quantisierungsstufen:
Quantisierungsrauschen
Der Fehler zwischen echtem Wert und nächster Quantisierungsstufe führt zum Quantisierungsrauschen.
Abtast-Halte-Kreis (Sample & Hold)
und Abtasttheorem
UE
S
UA
C
  8 bit
28  = 256 Stufen
16 bit
216 = 65 536 Stufen
24 bit
224 = 16 777 216 Stufen
32 bit
232 = 4 294 967 296 Stufen
Wegen der durch die Quantisierung verursachten
Näherung an die jeweiligen ursprünglichen Analogwerte entsteht ein Fehler, der zum Quantisierungsrauschen führt und das Signal-/Rauschverhältnis Ra
bestimmt. Es gilt dafür:
Ra ~ 2n · 6,02 dB + 1,76 dB.
Das Abtast-Halte-Glied bildet den Übergang vom analogen in den digitalen Wertebereich. Das analoge Signal wird im Zeitbereich quantisiert (abgetastet) und
zwischengespeichert (gehalten).
S wird kurzzeitig geschlossen, sodass der Kondensator
mithilfe des ersten Impedanzwandlers auf UE aufgeladen wird. Der zweite Impedanzwandler sorgt dafür,
dass der abgetastete Wert bis zum Abschluss der Analog-Digital-Umsetzung erhalten bleibt.
Gemäß dem Abtasttheorem muss die Abtastung mit
mehr als dem Zweifachen der Frequenz der zu messenden Eingangswechselspannung erfolgen.
fA > 2 f0
4-25
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5.2 Hardware
5.2.3Massenspeicher
Festplatte
Die Festplatte ist ein Massenspeicher, der bis auf bestimmte Bauarten (Wechselplatten, externe Festplatten) im
Computer fest installiert ist. Der Zugriff erfolgt lesend und schreibend (read/write). Interne Festplatten sind direkt mit der Southbridge verbunden. Schnittstellen: IDE, SCSI, ATA, externe Festplatten, auch USB oder Fire­wire.
Konventionelle Festplatte (HDD, Hard Disk Drive)
 5
Ein Festplattenlaufwerk besteht aus mindestens
einer Aluminiumscheibe, die mit einer magnetisierbaren Schicht überzogen ist. Ein Spindelmotor treibt
die Scheibe über eine zentrale Achse an. Die Um­
drehungsgeschwindigkeit liegt zwischen 3 600 und
10 000 min–1. Jede Scheibe verfügt über zwei Schreib-/
Leseköpfe, die während des Betriebs über der Scheibe
schweben. Über einen motorbetriebenen Schwenkarm werden die Schreib-/Leseköpfe positioniert.
Die Scheiben der Festplatte sind in Spuren und Sektoren eingeteilt. Daraus ergeben sich Zuordnungseinheiten („Cluster“), die die Daten aufnehmen. Die Spuren aller Scheiben sind in Zylinder zusammengefasst.
Kapazität: handelsüblich bis ca. 2 TByte
Übertragungsrate: ab ca. 39 … 83 Mbyte/s (lesend)
Temperaturbereich: 5 … 55 °C
Solid State Festplatte (SSD, Solid State Drive)
Die SSD-Festplatte hat keine beweglichen Teile. Sie
besteht aus Flashspeicherzellen (vergl. USB-Stick).
In der SSD werden die Flashspeicher ausgeführt als
einzellige Flashspeicherzellen, (SLC, Single Level Cell)
und als mehrzellige, in denen drei oder vier digitale
Zustände gespeichert werden (MLC, Multi Level Cell).
Kapazität: handelsüblich bis ca. 500 GByte
Übertragungsraten: ca. 200 Mbyte/s (lesend);
ca. 80 Mbyte/s (schreibend)
Temperaturbereich: 0 … 70 °C
5-4
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USC-2-(Unicode-) Format 5.3 Software
ISO/IEC 10646: 2011-03
Der Unicode-Zeichensatz ist in mehrere Ebenen unterteilt. Meist wird nur
die erste Ebene verwendet. Im USC-2 (Universal Charakter Set-2) werden
Zeichen mit 16 bit kodiert. Der Unicode-Standard wird von Firmen wie HP,
IBM, Microsoft, Oracle, SAP, Sun etc. eingesetzt. Er ist die Implementierung
der Norm ISO/IEC 10646.
Viele Betriebssysteme, moderne Browser etc. unterstützen USC-2. Unicode
ist z.B. in JavaScript, LADP (Lightweight Directory Access Protocol) etc. anwendbar. Datenübertragungsverfahren und Anwendungen (wie E-Mail)
verwenden zum Teil noch den ASCII-Code. Sollen in einer E-Mail Sonderzeichen (z. B. Umlaute) übertragen werden, müssen diese ASCII-Zeichen umkodiert werden. Dies geschieht z.B. mit MIME (Multipurpose Internet Mail
Extensions). In UCS-2 entsprechen die Zeichen 0 bis 127 den ASCII-Zeichen.
Die Zeichen 128 bis 159 sind nicht druckbare Steuerzeichen.
 5
Legende:
Hexcode
Unicode-Zeichen
Dezimalcode
5-23
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6.5 Kondensatoren
6.5.1 Nennwerte von Kondensatoren
1) 2)  3-9
3-10
Konden­
satorart
Kurzbezeichnung
Kapazitätsbereich
Kapazitätstoleranz
in %
Temperaturbereich
in °C
Temperaturbeiwert in
1/°C
UN
in V
tan δ
≈
· 10–3
Anwendung und Eigenschaften
Keramikkondensatoren
Klasse 1
P 100
NP 0
N 033
bis N
5 6001)
0,5 pF
bis
390 pF
± 5
±10
±20
–55
bis
+125
(–5 600 bis
+100) · 10–6
30 bis
1 000
0,15
bis
2,5
Schwingkreis- und Filterkondensatoren; Koppelund Entkoppelkondensatoren;
kleine Verluste
Keramikkondensatoren
Klasse 2
A bis
F2)
190 pF
bis
15 000
pF
±20
–20 bis
+50
–20 bis
+80
–55
bis
+125
Temperaturabhängigkeit der
Kapazität
nicht linear
30 bis
1 000
≤35
Elektrische Eigenschaften
schlechter als bei Klasse 1;
geringer Platzbedarf
Papierkondensatoren
(auch mit
Mischdielektrikum
Papier/
Kunststofffolie)
Beläge: AluFolie
P
100 pF
bis
1 μF
± 5
±10
±20
–55
bis
+125
±500 · 10–6
(Richtwert)
1 250–
600 ~
13
In der Leistungselektronik der Mess-, Regel- und
Steuerungstechnik ;
gute Impulsbelastbarkeit
und Belastung mit Wechselspannung
Metallpapierkondensatoren
mit aufgedampften
Alu-Belägen
MP
470 pF
bis
100 μF
±10
±20
–55
bis
+110
±500 · 10–6
(Richtwert)
bis
6 300
13
In der Leistungselektronik
 6-13
als Motorkondensatoren 
 11-30
zur Drehfelderzeugung,
zur Blindstromkompensation und zur Entstörung
Polyesterkondensatoren (Polyesterfolie mit
AluBelägen)
KT
47 pF
bis
20 μF
± 5
±10
±20
–55
bis
+100
+500 · 10–6
1 000–
300 ~
6 bis
30
Polyesterkondensatoren mit aufgedampften
Belägen (M)
MKT
0,01 mF
bis
100 μF
± 5
±10
±20
–55
bis
+100
+500 · 10–6
1 000–
250 ~
In der Elektronik sowie
HF-Technik, Koppel- und
Entkoppelkondensatoren, Schwingkreise, Filter,
Zeitglieder   3-18
3-19
6-14
Geringe Verluste, gute
Impulsbelastbarkeit, hohe
Temperaturbeständigkeit
Polycarbonatkondensatoren
(Polycarbonatfolie mit
Alufolie als
Belag)
KC
100 pF
bis
10 μF
± 2,5
± 5
±10
±20
–55
bis
+125
+100 · 10–6
1 000–
250 ~
2 bis
10
Anwendung wie KT- und
MKT-Kondensatoren,
aber kleinere Verlustfaktoren und bessere
Temperatur­beständigkeit;
sie können die weniger
temperaturbeständigen
Styroflex-Konden­satoren
ersetzen.
 6
 11-30
Die Zahlen bezeichnen den Temperaturbeiwert (P = positiv, N = negativ).
Die Buchstaben bezeichnen die Kapazitätsabweichung im Kategorietemperaturbereich.
6-11
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6.9 Relais
Relais-Kontaktarten
Kontakte  werden hinsichtlich der Art und der Betätigungsfolge durch Kurzzeichen bezeichnet. Dabei wird
von unbetätigten Kontakten (Ruhestellung) ausgegangen. Die Kontakte eines Kontaktfedersatzes werden in
Betätigungsrichtung fortlaufend bezeichnet; ist keine Betätigungsrichtung angegeben, wird von links nach
rechts bezeichnet. Bei zwei Betätigungsrichtungen wird der Ausgangspunkt gekennzeichnet und nach links
und rechts bezeichnet.
Zeichen
Bedeutung
Zeichen
Bedeutung
–
Der Kontakt vor diesem Zeichen ist vom
Kontakt nach dem Zeichen getrennt.
()
Ausgangspunkt der Betätigung bei zwei
gleichzeitigen Betätigungsrichtungen
+
Der Kontakt vor diesem Zeichen ist vom
Kontakt nach dem Zeichen getrennt; der
in Betätigungsrichtung vor diesem Zeichen
stehende Kontakt wird zuerst betätigt.
)(
Ausgangspunkt der Betätigung bei zwei
Betätigungsrichtungen, jede für sich allein
betätigt
<
>
Die Spitze zeigt auf den zuerst betätigten
Kontakt bzw. auf die zuerst betätigte Seite.
×
Mittelfeder des Verbundkontaktes wird
nach beiden Richtungen betätigt.
 13-17
14-4
 6
Kontaktarten-Beispiele
Benennung
Kurzzeichen
Kontaktbild
Schaltzeichen
Benennung
Kurzzeichen
Öffner
2
Kontaktbild
Schaltzeichen
Grundkontakte
Schließer
1
Verbundkontakte mit einer Betätigungsrichtung
Zwillingsschließer
11
Wechsler
21
Wechsler
12
Folgewechsler
1 < 21)
Zeitverhalten
a Ansprechzeit:
Zeit bis zur ersten Befehlsausführung
a1 Anlaufzeit:
Zeit bis zum Beginn der Ankerbewegung
a2 Hubzeit:
Zeit nach a1 bis Ende der Ankerbewegung
r
Rückfallzeit: Zeit zwischen dem Anlegen der
Rückfallerregung und dem ersten Öffnen eines
Schließers oder dem ersten Schließen eines Öffners bei einem unverzögerten Relais
p Prellzeit: Zeit vom ersten bis zum letzten Schließen eines Relaiskontaktes
s
1) Stabilisierungszeit: Zeit zwischen dem Anlegen
eines festgelegten Erregungswertes und dem
Zeitpunkt, zu dem ein Kontaktkreis festgelegte
Anforderungen erfüllt
Sprich: Eins vor zwei.
6-31
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7.2 Grundlagen
Kennlinien (Fortsetzung)
Messschaltung
7-14 
Kennlinien
Anmerkungen
Beispiel: Transistor  (Ausgangskennlinienfeld)
Der Zusammenhang zwischen
Kollektorspannung UC und Kollektorstrom IC ändert sich, wenn der
Basisstrom IB geändert wird.
Für unterschiedliche Basisströme werden die Kennlinien in ein
Kennlinienfeld eingezeichnet.
(Der Basisstrom ist Parameter.)
 7
7-16 
In Kennlinienfelder werden oft zusätzliche Kurven eingetragen, die Grenzwerte oder das Zusammenspiel mit
anderen Bauelementen in einer Schaltung darstellen.
Beispiel: Verlustleistungshyperbel  für PV = 40 mW
Alle Punkte, bei denen das Produkt aus Strom und Spannung
eine Leistung von 40 mW ergibt,
liegen auf der eingezeichneten
Kurve.
7-17 
Beispiel: Arbeitswiderstand  RA = 150 bei US = 8 V
Mit RA stellen sich in der Messschaltung die durch die eingetragene Linie gekennzeichneten
Werte ein.
Mehrere Kennlinienfelder können so kombiniert werden, dass die Funktion des Bauelementes in der Schaltung
überschaubar wird.
Beispiel: Transistorverstärker in Emitterschaltung
7-46 
Es sind drei verschiedene Kennlinienfelder so aneinandergefügt,
dass jeweils zwei gleiche Messwerte eine Achse bilden.
Mit den eingefügten Einträgen
wird deutlich, wie sich eine Änderung der Spannung ΔUBE auf die
einzelnen Messpunkte auswirkt.
7-4
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01/10/14 2:43 PM
7.3 Sperrschicht-Halbleiterbauelemente
7.3.3 Transistoren als Verstärker (Fortsetzung)
Arbeitspunktstabilisierung
Exemplarstreuungen und Temperaturabhängigkeit der Transistoreigenschaften erfordern besondere Maßnahmen zur Stabilisierung des Arbeitspunktes.
Schaltung
Bemessung
RB =
(US − UBE ) B
IC
Stabilisierung des
Arbeitspunktes
Wirkungsweise
Keine Stabili­
sierung des
Ar­beitspunktes, Exemplarstreuungen von B und RB
sowie Temperaturabhängigkeit von UBE wirken
stark auf IC.
 7
Gute Stabilisierung des
Arbeitspunktes gegen Exemplarstreuungen von B
und Temperaturabhängigkeit von UBE .
RB =
(UCE − UBE ) B
IC
RB =
(US − UBE ) B
(n + 1) I C
Weniger Einfluss der
­Exemplarstreuungen von B.
Rq =
UBE ⋅ B
n ⋅ IC
Die Temperaturabhängigkeit von UBE bleibt bestehen.
n=
Iq
IC
n ≥ 5 … 10
Sehr gute Stabilisierung
gegen Exemplarstreuungen von B und Tempera­
tur­abhängigkeit von UBE .
RB =
(US − UBE − UE ) B
(n + 1) I C
Rq =
(UBE + UE ) B
n ⋅ IC
RE =
UE
I C + IB
(CE schließt RE für Wechselspannung kurz).
RB =
(US − UBE ) B
(n + 1) I C
Rq =
UBE ⋅ B Rp ⋅ Rϑ
−
n ⋅ I C Rp + Rϑ
Sehr gute Stabilisierung
gegen Temperaturabhängigkeit von UBE einstellbar.
Rp, Rϑ nach Temperatur­
bereich optimieren
RB =
(US − UBE ) B
(n + 1) I C
Rq =
(UBE + UFV ) B
n ⋅ IC
Iq ≈ IC
Heißleiter und Tran­
sistor
sind thermisch zu koppeln.
Sehr gute Stabilisie­
rung
gegen
Tempe­raturabhängigkeit von UBE und
Schwan­kungen von US.
Diode und Transistor ggf.
thermisch koppeln.
Bei Anstieg des Kollektorstromes nimmt der Spannungsfall an RC zu.
UCB und IB sinken, das
kompensiert die Einflüsse.
Bei Anstieg des Kollektorstromes nimmt der
Spannungsfall an RE zu,
dadurch sinkt UBE, das
kompensiert die Einflüsse.
Bei Erwärmung nimmt
der Spannungsfall an Rϑ
ab, dadurch sinkt UBE, das
kompensiert den Temperatureinfluss.
Die Temperaturabhängigkeit von UFV der Diode ist
der von UBE des Transistors
ähnlich, UFV ist kaum von
Iq abhängig, das kompensiert die Einflüsse.
7-18
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8.4 Messgeräte
8.4.1 Symbole für Messgeräte
Sinnbild
Bedeutung
DIN EN 60051-1: 1999-10
Sinnbild
Bedeutung
Messwerke
Art des zu messenden Stromes
Drehspulmesswerk mit Dauermagnet,
allgemein
Gleichstrom
5302 08-04/18 M 1:1
Wechselstrom
Drehspul-Quotientenmesswerk
5302 08-04/02 M 1:1
5302 08-04/19 M 1:1
Gleich- und Wechselstrom
5302 08-04/20 M 1:1
Drehstrominstrument
mit einem Messwerk
Drehmagnetmesswerk
5302 08-04/03 M 1:1
5302 08-04/21 M 1:1
Drehstrominstrument
mit zwei Messwerken
Dreheisenmesswerk
 8
5302 08-04/04 M 1:1
Elektrodynamisches Messwerk
5302 08-04/22 M 1:1
Drehstrominstrument
mit drei Messwerken
5302 08-04/05 M 1:1
Eisengeschlossenes,
elektrodynamisches Messwerk
5302 08-04/23 M 1:1
Gebrauchslage
5302 08-04/06 M 1:1
Elektrodynamisches
Quotientenmesswerk
5302 08-04/07 M 1:1
Eisengeschlossenes, elektrodynamisches Quotientenmesswerk
5302 08-04/08 M 1:1
Senkrecht
5302 08-04/24 MWaagerecht
1:1
5302 08-04/25 M 1:1
60 °
Induktionsmesswerk
Schräg mit Neigungswinkelangabe
Prüfspannung
5302 08-04/09 M 1:1
Bimetallmesswerk
0
Keine Spannungsprüfung
5302 08-04/10 M 1:1
Elektrostatisches Messwerk
500 V
5302 08-04/11 M 1:1
Vibrationsmesswerk
5302 08-04/28 M 1:1
2
über 500 V, z. B. 2 kV
5302 08-04/12 M 1:1
Sonstiges
Thermoumformer, allgemein
5302 08-04/13 M 1:1
Magnetischer Schirm
Isolierter Thermoumformer
5302 08-04/14 M 1:1
Drehspulmesswerk mit
Thermoumformer
5302 08-04/30 M Elektrostatischer
1:1
Schirm
5302 08-04/31 M 1:1
Nullsteller
5302 08-04/15 M 1:1
Gleichrichter
5302 08-04/16 M 1:1
!
5302 08-04/32 M 1:1
Drehspulmesswerk mit Gleichrichter
1,5
Gebrauchsanleitung beachten
Genauigkeitsklasse; Klassenzeichen für
Anzeigefehler; z. B. 1,5 % vom Endwert
5302 08-04/17 M 1:1
8-6
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9.2 Steuerungstechnik
9.2.1 Einteilungen in der Steuerungstechnik
Eingang
Verarbeitung
Festverdrahtete Verknüpfung
Sensorik
Vorgaben
 (verbindungsprogrammiert
= VPS)
Programmsteuerung

• Mikrocontroller (µC)
• speicherprogrammierbare
Steuerung (SPS)
• Computersteuerung
• Schützensteuerung
• Elektronische Steuerung
Festprogrammiert
Ausgang
Umprogrammierbar
Austauschprogrammierbar
Unveränderbar
Steller
Aktor
Freiprogrammierbar
Veränderbar
 9
9.2.2 Kennzeichen des Steuerns
•• Eingangsgrößen beeinflussen Ausgangsgrößen.
•• Dies geschieht nach den Gesetzmäßigkeiten, die das System besitzt.
•• Der Wirkungskreis ist offen → Steuerkette.
•• Die Ausgangsgröße wird nicht rückgeführt → keine Stabilitätsprobleme.
•• Die Ausgangsgröße wird beeinflusst von den Eingangsgrößen und von den Störgrößen.
Beispiel: Lichtsteuerung
Energiefluss
Störgrößen
z1
z2
z3
L1
zn
Ausgangsgröße
Stellglied
xa
Steuergröße
Steuerstrecke
N
Vorgaben
z.B.Programm
Steuereinrichtung
Steuergerät
w
Signalfluss
y
Stellglied
Steuergerät
Das Steuergerät gibt einen Sollwert
vor, der die Pulsbreite im Stellglied
und damit die Leuchtstärke der Lampe festlegt.
Das Prinzip der Steuerung kann eingesetzt werden, wenn
•• ein System gut bekannt ist, wenig Störungen auftreten und/oder keine hohe Genauigkeit gefordert ist;
•• meist einem Regelkreis überlagert, der Sollwert vorgegeben bzw. die Führungsgröße verändert werden soll.
Dies ist dann häufig eine sogenannte Ablaufsteuerung.
Beispiel: Vorgabe eines Temperaturzyklus bei der Nachtabsenkung einer Raumheizung
9-2
5302_008_00_Ch09_001-038.indd 2
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9.2 Steuerungstechnik
Steueranweisungen für SPS Funktion
Funktionsbaustein-Sprache
(FBS) bzw. Darstellung
DIN EN 61131-3: 2003-12
Kontaktplan (KOP) bzw.
Erläuterung
Anweisungsliste
(AWL)
UND
yA = e01 ∧ e02
LD%IX0.1
AND%IX0.2
ST%QX1.0
ODER
yA = e01 ∨ e02
LD%IX0.1
OR%IX0.2
ST%QX1.0
NICHT
yA = e01
LDN%IX0.1
ST%QX1.0
Exklusiv-ODER
(Antivalenz)
LD(%IX0.1
ANDN %IX0.2)
OR(%IX0.1
AND%IX0.2)
ST%QX1.0
yA = (e01 ∧ e02 )
∨ ( e01 ∧ e02)
Äquivalenz
LD(%IX0.1
AND %IX0.2)
OR(%IX0.1
ANDN%IX0.2)
ST%QX1.0
yA = (e01 ∧ e02)
∨ ( e01 ∧ e02 )
Vergleicher
Es wird unterschieden:
> größer > = größer gleich
< kleiner < = kleiner gleich
!=gleich
≠ ungleich
Arithmetik
%IX0.1 und %IX0.2 werden arithmetisch verknüpft. Das Ergebnis
wird am Ausgang %QX1.0 ausgegeben. Im Beispiel wird addiert (+).
Setzen,
Rücksetzen (Speichern)
RS
 9
LD%IX0.1
S%QX1.0
LD%IX0.2
R%QX1.0
Aufwärtszähler
CTU
Ein 1-Signal an R bringt den Zähler
auf den Startwert 0. Der aktuelle
Zählerstand ist an CV verfügbar.
Eine positive Flanke an CU zählt
aufwärts.
Abwärtszähler
CTD
Ein 1-Signal an LD lädt den Vorwahlwert PV. Der aktuelle Zählerstand ist an CV verfügbar. Eine positive Flanke an CD zählt abwärts.
Zeitgeber
TON
Beispiel: Einschaltverzögerung TON.
Nach dem Start (1-Signal an IN) geht
nach Ablauf der an PT angegebenen
Zeit der Ausgang Q auf den Wert 1.
Zählen b. 15, Reset
mit B2, Zählen mit
S2: CTU (CU: = B2,
R: = S2, PV: = 15)
30s-Verzögerung:
TON (IN: = S1,
PT: = T#30s)
9-11
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9.2 Steuerungstechnik
9.2.12 Feldbusse
Feldbusgrundlagen
•• Struktur
•• Topologie
Offene Feldbussysteme
•• Controller Area Network CAN
•• Profibus
•• Interbus
Ohne Feldbus: Pro zu steuerndes Gerät ist mindestens
eine Leitung notwendig.
Geschlossene Feldbussysteme
Feldbusse sind seriell arbeitende Bussysteme, die der
automatisierten Datenübertragung in einer lokalen
Umgebung dienen.
Die Vorteile, die ein Feldbussystem bietet, sind z. B.:
•• die Dezentralisierung in der Automatisierungstechnik, wodurch Automatisierungsaufgaben auf mehrere kleinere Steuerungen verteilt werden, was mit
einer höheren Produktionssicherheit einhergeht,
 9
•• die Reduzierung der Installationskosten durch Einsparung von Leitungen zu Sensoren und Aktoren,
Mit Feldbus: Bidirektionale, digitale Kommunikation
mit den Geräten über eine Leitung
•• die Einbindung in der Prozessführung und Prozessüberwachung,
•• verbesserte Flexibilität: Die Geräte können leicht
örtlich verändert werden. Es muss lediglich die Busanbindung gewährleistet sein.
Struktur von Feldbussystemen
Master-Slave-Struktur
Die Master-Slave-Struktur wird bei Sensor-Aktor-Bussen eingesetzt, wobei sich der Master als Anschaltbaugruppe an der Steuerung befindet und die Slaves
in der untersten Feldebene mit den Sensoren und Aktoren verbunden sind.
Beim Master-Slave-Prinzip ist die Reaktionszeit be­
rechenbar (Echtzeitfähigkeit).
Multi-Master-Struktur
Die Multi-Master-Struktur wird vorwiegend bei Prozessbussystemen verwendet, wobei die Master unmittelbar mit den Steuerungsgeräten sowie übergeordneten Zellrechnern verbunden sind.
Daten können direkt zwischen beliebig vielen Teilnehmern ausgetauscht werden. Die Daten werden
vom Master an die betreffenden Aktoren/Geräte weitergereicht.
9-18
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10.5 Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs)
10.5.1Anwendung, Koordination und Einsatz von FehlerstromSchutzeinrichtungen (RCDs)
RCCB u. RCBO
Anwendung, Koordination und Einsatz von RCDs
In/A
IΔN/A
Schutz gegen elektrischen Schlag mit
RCDs
Koordination von
RCDs
RCDs als Brandschutz
6 u.
81)
0,01
10
0,03
1. Selektivität:
IΔN Typ S > (8-10) IΔN
(IΔNn = nachgeordnete
RCDs)
13
0,1
16
0,3
Erforderliche Mindestleistung für Brandentwicklung
P ≈ 60–80 W.
RCD - Auslösung bei
etwa 0,7 IΔN
PAuslösung = U · 0,7 IΔN
20
0,5
25
Inc/kA2)
32
 3
40
 4,5
Einsatz in den Schutzebenen:
•• Fehlerschutz (TN-, TT-, IT-System)
•• Zusatzschutz
Zusatzschutz mit RCDs, IΔN ≤ 30 mA
Auswahl:
•• Stromkreise
–– in Räumen mit Badewanne oder
Dusche,
–– in medizinisch genutzten Räumen,
–– mit Steckdosen in landwirtschaftund gartenbaulichen Betriebsstätten
•• Endstromkreise für im Außenbereich
verwendete tragbare Betriebsmittel
mit In ≤ 32 A
•• Steckdosenstromkreise mit In ≤ 20 A
für die Benutzung von Laien und zur
allgemeinen Verwendung
50
 6
Auslöseverhalten durch
die Auslösecharakteristik
Begriffe
63
10
Typ A: Auslösung bei plötzlich oder langsam ansteigenden sinusförmigen Wechselströmen und pulsierenden Gleichfehlerströmen
80
15
Typ B: Wie Typ A, aber zusätzlich glatte
Gleichfehlerströme
RCD: Residual Current protective Device
(Fehlerstrom-Schutzeinrichtung, Oberbegriff für alle
genormten Geräte)
Vorher: Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter)
IΔN Bemessungsdifferenzstrom für RCDs
IΔn Nennfehlerstrom für FI-Schalter
IΔr Zukünfig. IEC empfiehlt alle Bemessungswerte mit r = rated zu bezeichnen.
100
20
125
25
Typ F: Auslösung wie bei Typ A. Zusätzlich werden Fehlerströme mit Mischfrequenzen beherrscht.
Diese treten bei Betriebsmitteln auf, die Frequenzumrichter zur Drehzahlregelung nutzen.
Typ K: Sie sind in ihrem Abschaltverhalten kurzzeitverzögert (Herstellerbezeichnung: Superresistente RCDs).
Anw.: Ungewollte Auslösungen bei Gewittern, Betriebsmittel mit EMV-­Kondensatoren.
2. Überlastschutz:
InRCD > IBetriebsstrom, ges
3. Kurzschlussschutz:
Back-up-Schutz gemäß
Herstellerangaben
4. Bemessungsströme:
•InRCD < In SLS
•InRCD > In nachgeord. LSS
Beispiele:
1. IΔN < 0,5 A
P = 230 V · 0,7 · 0,5 A
P = 80,5 W
2. IΔN < 0,3 A
P = 230 V · 0,7 · 0,3 A
P = 48,3 W
Vorbeugender
Brandschutz mit
RCD:
IΔN ≤ 0,3A
10
10.5.2 Arten und Benennung von RCDs
Symbol
Typ
A
B
A
B
1) Nur
Erläuterung
Weitere RCDs und Differenzstromgeräte
RCCB
(vorher FI) ohne
eingebauten
Überstromschutz
RCU (RCUnits): Früher FIBlock Fehlerstromauslöser
zum Anbau an Leitungsschutzschalter
CBR: Leitungsschutzschalter mit Fehlerstromauslöser
PRCD: Ortsveränderliche RCDs
PRCD-S: Wie RRCD, aber mit
erweitertem Schutzumfang
RCBO
(vorher FI/LS) mit
eingebautem
Überstromschutz
SRCD: Ortsfeste RCDs in
Steckdosenausführung zur
Schutzpegelerhöhung
RCM: Differenzstrom-Überwachungsgerät (RCMSs: Differenzstrom-Suchsystem)
für RCBOs. 2) Inc: Bemessungskurzschlussstrom Geräte für Überwachungsaufgaben
IMD: Isolation-Überwachungseinrichtung
6 000
Inc
10-7
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10.11 Netzsysteme und Schutzeinrichtungen in den Netzsystemen
TN-Systeme 
TT-Systeme 
IT-Systeme 
Geschlossene
Bebauung
Offene Bebauung
Hohe Verfügbarkeit
Eine gemeinsame Erdungsanlage (RB) im Verteilungsnetz (VN)
und der Verbraucheranlage (VB).
Zwei getrennte, eigenständige
Erdungsanlagen
Verteilungsnetz (VN):
Betriebserder, RB
Verbraucheranlage (VB):
Anlagenerder, RA
Eine Erdungsanlage (RA) in der
Verbraucheranlage (VB).
Der Sternpunkt des Transformators im Verteilungsnetz (VN)
ist isoliert oder über eine hoch­
ohmige (> 2 MΩ) Schutzfunkenstrecke geerdet.
 10-21
Hinweise zu den
Erdungsanlagen
Art der
Erdverbindung
Anwendung
10.11.1Netzsysteme im Überblick
Schutz durch FehlerstromSchutzeinrichtungen
Schutz durch Überstrom-Schutzeinrichtungen
(Sicherung oder Leitungsschutzautomaten)
10
10-15
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11.5 Ruhende Maschinen
11.5.3 Schaltnetzteile
Einteilung der getakteten DC/DC-Wandler (Schaltnetzteile = SNTs)
Wandler mit
Speicherinduktivität
Ladungspumpen
getaktete Längsregler
Flusswandler
Eintaktwandler
Sperrwandler
Gegentaktwandler
Sekundär getaktet
Primär getaktet
Abwärtswandler
Sekundär getaktet
Aufwärtswandler
Inverswandler
Der Aufbau von Schaltnetzteilen entspricht im Grundprinzip immer den hier vorgestellten. Die wesentliche
Energieumwandlung erfolgt beim Zerhacken.
Energietransfer
Gleichrichten
Eingang
Zerhacken
Gleichrichten
Zwischenkreis
Ausgang
11
Regeln
Begriff
Beschreibung
Eigenschaften/Einsatz
Ladungspumpen
Getaktete Gleichspannungswandler
ohne Speicherdrossel
Nur für sehr kleine Leistungen; mäßiger Wirkungsgrad
Sekundär
getaktet
Das schaltende Element befindet
sich hinter der galvanischen Trennung.
Schwerer 50-Hz-Netztransformator zur galvanischen Trennung erforderlich; guter Wirkungsgrad;
geringe Anforderungen an die Bauelemente
Primär
getaktet
Das schaltende Element befindet
sich vor der galvanischen Trennung.
Leichter Hochfrequenztransformator übernimmt
Energietransfer und galvanische Trennung; sehr
guter Wirkungsgrad; hohe Anforderungen an die
Bauelemente
Sperrwandler
Das magnetische Speicherelement
(Transformator/Drossel) wird mit
Gleichspannung beaufschlagt.
Einfache Bauweise; für Leistungen bis ca. 200 W
geeignet; ungeeignet für sehr kleine Ausgangsspannungen
Flusswandler
Während beider Schaltzustände des
schaltenden Elementes wird Energie
transferiert.
Für kleine bis hohe Leistungen (bis ca. 800 W; in
der Bauart als Gegentaktwandler auch für sehr
hohe Leistungen (200 … > 10 000 W) einsetzbar
Hauptarten von sekundär getakteten Drosselwandlern
Abwärtswandler
(buck-converter)
Sekundär getakteter Wandler, bei dem die Ausgangsspannung kleiner ist als die Eingangsspannung
Aufwärtswandler
(boost-converter)
Sekundär getakteter Wandler, bei dem die Ausgangsspannung größer ist als die Eingangsspannung
Inverswandler
(flyback-converter)
Sekundär getakteter Wandler, bei dem die Ausgangsspannung die umgekehrte
Polarität hat wie die Eingangsspannung
11-19
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12 Elektrische Anlagen
12.1Übersicht
Seite
12.2 Erzeugung und Verteilung elektrischer Energie
Erneuerbare und nicht erneuerbare Energieträger
12-2
Kraftwerkstypen
12.3 Isolierte Leitungen und Kabel
12-6
Aufbau und Kurzzeichen von festen und flexiblen
Leitungen und Kabeln
120kA-500V
NH00
gL
63A
Leitungsbemessung
12.4 Sicherungen
Schmelzsicherungen und Leitungsschutzschalter
12-19
Sicherungsauswahl in Abhängigkeit von
Verlegebedingungen
12.5 Blindleistungskompensation
12-31
Schaltungsarten
Kondensatorbemessung
12.6 Überspannungsschutz und EMV
Innerer und äußerer Blitzschutz
Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
12-33
12
Explosionsschutz
12.7 Gebäudeautomation
12-46
Bussysteme
Sensoren und Aktoren
12.8 Installations- und Kommunikationsschaltungen
12-51
Darstellungsarten
Temperaturerhöhung
Grundschaltungen
48
18 21 24 kW
12
K
44
42
40
38
36
34
32
30
28 Beispiel
26
24
22
20
4
5
12.9 Elektrowärme
12-59
Warmwasserbereitung
Behaglichkeit
6 7 8 9 10 11 l/min 14
Warmwasserleistung
12.10 Beleuchtungstechnik
12-61
L1
N
Lichtquellen und Sockeltypen
Berechnungsmethoden für Innen- und
Außenbeleuchtungen
12.11 Betriebsführung und Instandhaltung
12-80
Erste Hilfe bei Elektrounfällen
12-1
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12.2 Erzeugung und Verteilung elektrischer Energie
12.2.3 Erzeugung, Verteilung, Übertragung und Anwendung elektrischer Energie
1. UCPTE: Westeuropäisches Verbundnetz
2. NORDEL: Skandinavisches Verbundnetz
3. Britisches Verbundnetz
4. Osteuropäisches Verbundnetz
Höchstspannung >150 kV
Europäisches
Verbundsystem
Größtkraftwerke
• Kernkraftwerke
• Größte Speicherund Wärmekraftwerke
Freiluft-Schaltanlagen
mit Umspannwerken
440 kV
230 kV
Niederspannung <1 kV
Mittelspannung 1–60 kV
Hochspannung 60–150 kV
Übertragungsnetz
Großkraftwerke
Mittlere bis große
Speicher- und Wärmekraftwerke
Umspannwerke
230 kV
115 kV
Überregionales
Verteilungsnetz
Kleinkraftwerke
Kleine Industriekraftwerke, KraftwärmeKoppelungsanlagen
Umspannwerke
115 kV
11–35 kV
Regionales
Verteilungsnetz
Private
Kleinstkraftwerke
• Windkraftanlagen
• Solarenergieanlagen
• Blockheizkraft­
werke (BHKW)
• Kleine Laufwasserkraftwerke
Umspannwerke
1–11 kV 400/230 kV
Gleich­
richter
HGÜ
bis 750 kV DC
Balticcable
nach Nordeuropa
HGÜ: HochspannungsGleichstrom-Übertragung
Anwender:
• Abnehmereigene Trafostation
und Umrichteranlage
• Großindustrie
• Forschung
• Flughafen
• Eisenbahn 15 kV, 16²/³ Hz
• Straßenbahn 1 kV DC
• S- und U-Bahn 1 kV DC
12
Anwender:
• Abnehmereigene
Trafostation
• Industrie
• Gewerbe
• Große Büro- und
Warenhäuser
• Hafenanlagen
• Kühlhäuser
Anwender:
• Gewerbe
• Industrie
• Verwaltungen
• Schulen
• Krankenhäuser
• Wohnhäuser
Örtliches
Verteilungsnetz
12-3
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12.8 Installations- und Kommunikationsschaltungen
12.8.6 Sparwechselschaltung
Stromlaufplan i. a. D.
Hinweise: L1 an jeden Schalter. Eine korrespondierende Leitung zwischen den
Schaltern. Dadurch wird eine Leitung gespart. Steckdosen unter jedem Schalter
sind so besser möglich.
12.8.7 Wechselschaltung mit Ausschaltung und Steckdose
Stromlaufplan i. z. D./Installationsschaltplan
Stromlaufplan i. a. D.
12
Hinweise:
Q1, Q3 schalten E1.
Q2 schaltet E2.
L1 und S1 und S2.
Im Stromlaufplan i. a. D. sind die Stromwege übersichtlicher; die Schaltungsanalyse wird einfacher.
12.8.8 Kreuzschaltung
Stromlaufplan i. z. D./Installationsschaltplan
Stromlaufplan i. a. D.
12-53
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12.10 Beleuchtungstechnik
Der Lichtstrom von Leuchtstofflampen nimmt mit der
Zahl der Betriebsstunden ab.
Der Lichtstrom von Leuchtstofflampen ist temperaturabhängig.
Entladungslampen
Entladungslampen erzeugen Licht durch Lichtbogenentladung. Dem Entladungsgefäß werden geringe Mengen Metall bzw. Metallhalogene beigegeben. Diese emittieren nach Anregung durch den Lichtbogen das abgestrahlte Licht. Natrium erzeugt einen hohen Gelb-, Quecksilber einen Blauanteil. Metallhalogene ergeben
ein tageslichtähnliches Spektrum.
Natriumdampf-Hochdrucklampen
Leistung
W
Lichtstrom
lm
Quecksilberdampflampen
Sockel
lm/W
Durchmesser/
Länge
mm
50
70
3 400
5 700
68
81
 70/155
 70/155
E27
E27
100
150
250
400
600
1 000
8 700
14 500
26 000
47 000
73 000
125 000
87
97
106
117
121
125
 75/180
 90/230
 90/230
120/285
120/285
160/335
E40
E40
E40
E40
E40
E40
Natriumdampf-Niederdrucklampen
Leistung
W
18
35
55
90
135
180
Lichtstrom
lm
lm/W
Durchmesser/
Länge
mm
1 800
4 600
8 000
13 150
22 500
32 000
100
171
145
150
166
177
54/  216
54/  311
54/  425
68/  528
68/  775
68/1 120
Leistung
W
Lichtstrom
lm
lm/W
Durchmesser/
Länge
mm
50
80
125
1 900
3 600
6 200
38
45
50
 55/130
 70/155
 75/175
250
400
700
1 000
13 000
23 000
42 000
57 000
52
58
60
57
 90/230
120/285
150/340
160/335
Sockel
12
E27
E40
Halogen-Metalldampflampen
Sockel
BY22d
BY22d
BY22d
BY22d
BY22d
BY22d
Leistung
W
Lichtstrom
lm
Sockel
lm/W
Durchmesser/
Länge
mm
70
100
150
5 300
8 200
11 500
76
82
77
 64/140
E27
250
400
1 000
1 000
3 500
19 000
32 000
92 000
200 000
320 000
76
80
92
100
91
 46/225
 46/275
 76/340
100/430
100/430
E40
12-67
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13.3 Technische Darstellungen
13.3.2 Maßeintragung in Zeichnungen DIN 406-10 bis 12: 1992-12
Grundregeln
•• Doppelbemaßungen sind zu vermeiden, ebenso die Bemaßung
verdeckter Kanten.
•• Eingetragene Maße sind Nennmaße. Sind Toleranzangaben erforderlich, so stehen diese hinter den Nennmaßen.
•• Alle Maße in derselben Einheit angeben. Bevorzugte Einheit
(mm) nicht eintragen. Abweichende Einheiten (z. B. 3,5 m, 30°)
müssen angegeben werden.
•• Zusammengehörige Maße in einer Ansicht eintragen.
•• Maßzahlen sollen von unten oder von rechts lesbar sein (in
­Gebrauchslage der Zeichnung). Ausnahme: Lesbarkeit von links,
wenn sich eine Bemaßung im schraffierten Bereich nicht vermeiden lässt. Die Zahlen 6 und 9 können dann einen Punkt
­erhalten.
Winkel
Radien
Maßlinien ①
Gerade oder gekrümmte schmale Volllinie parallel zu der zu bemaßenden Größe zwischen zwei Körperkanten, einer Körperkante
und einer Maßhilfslinie, zwei Maßhilfslinien
Mindestabstände:
10 mm zu den Körperkanten, 7 mm zwischen zwei parallelen Maßlinien
Maßlinien sollen sich möglichst nicht schneiden.
Maßhilfslinien ②
Verbindungslinie (schmale Volllinie) zwischen dem zu bemaßenden
Körper und der zugehörigen Maßlinie
Mittellinien ③
Kennzeichnen als schmale Strichpunktlinie die Mitte symmetrischer
Körper. Sie können als Maßhilfslinie genutzt werden.
Maßlinienbegrenzung
①
②
13
Einheitliche Ausführung auf einer Zeichnung. Am Kreisbogen ist
nur der Maßpfeil zugelassen.
Arten:
① Maßpfeile ausgefüllt, nicht ausgefüllt, offen. Anwendung: Metallgewerbe (Maschinenbau, Elektrotechnik)
② Schrägstriche. Anwendung: Baugewerbe, für Skizzen
③ Punkte bei Platzmangel
③
Bohrungen, Durchmesser, Gewinde
① Das Symbol ∅ steht vor der Maßzahl. Bei Bohrungen ist die
nutzbare Tiefe anzugeben.
② Bei Gewindesacklöchern ist die Kernlochtiefe anzugeben.
②
③
S
32
①
Radien, Rundungen, Kugeln
① Der Buchstabe R steht vor der Maßzahl. Der Mittelpunkt wird
durch Mittellinien angegeben. In eindeutigen Fällen kann das
Mittellinienkreuz entfallen.
② Bei sehr großen Radien Maßlinie rechtwinklig abgeknickt zeichnen.
③ Bei Kugeln steht das S (engl. Spherical) vor der Durchmesserbzw. Radienbemaßung.
Ebene Fläche, Schlüsselweite SW
Das Diagonalkreuz kennzeichnet die ebene Fläche (erforderlich bei
nur einer Ansicht). SW: Angabe bei genormten 4- od. 6-Kanten,
deren Form aus der Darstellung (Benennung) erkennbar ist.
13-5
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13.6 Schaltzeichen
13.6.9 Schaltzeichen für Vermittlungs- und Endeinrichtungen (Fortsetzung)
Schaltzeichen
Erklärung
Schaltzeichen
Wandlerkopf, allgem.
* Kennzeichen innerhalb des Schaltzeichens:
Abb. 17-25/18 M 1:1
Abb. 17-25/20 M 1:1
5310
T
T.-Umsetzer,
vollduplex
5310
Hydrofone UltraschallSender/-Empfänger
Abb. 17-25/43 M 1:1
Abb. 17-25/28 M 1:1
5310
Magnetplattenspeicher
• Platte
5310
Abb. 17-25/21 M 1:1
5310
Abb. 17-25/22 M 1:1
5310
5310
5310
Abb. 17-25/23 M 1:1
Abb. 17-25/24 M 1:1
Abb. 17-25/25 M 1:1
Abb. 17-25/15 M 1:1
Fernhörer
• Band, Film
5310
Erklärung
Mikrofon, allgemein
• Elektromagnetischer
Typ
• Stereo
5310
Schaltzeichen
Beispiel:
Löschkopf, magnetisch
• Magnetischer Typ
5310
Erklärung
• Zylinder, Walze,
Trommel
• Aufnehmen oder
Wiedergeben
T
5310
Abb. 17-25/33 M 1:1
• Aufnehmen und
Wiedergeben
5310
• Löschen
Abb. 17-25/06 M 1:1
Abb. 17-25/47 M 1:1
Lautsprecher, allg.
Halbleiterspeicher,
Ringkernspeicher
Telegrafen-Sende- und
Empfangsgerät,
halbduplex
Aufzeichnungsgerät,
allgemein
Faksimile-Empfangsgerät
Wiedergabegerät mit
Lichtabtastung
CD-Gerät
5310
Abb. 17-25/48 M 1:1
13.6.10 Schaltzeichen für Übertragungseinrichtungen DIN EN 60617-10: 1997-08
5310
Abb. 17-25/26 M 1:1
5310
Schaltzeichen
5310
Abb. 17-25/27 M 1:1
Schaltzeichen
Kennzeichnung des Verwendungszweckes
• Fernsprechen
• Telegrafie und Datenübertragung
• Bildübertragung
(Fernsehen)
• Tonübertragung
(Fernseh- und Tonrundfunk)
F
T
13
Erklärung
V
S
V+S+F
Abb. 17-25/09 M 1:1
oder
5310
Abb. 17-26/01 M 1:1
5310
Abb. 17-26/02 M 1:1
dB
A
5310
Abb. 17-26/03 M 1:1
Erklärung
Dämpfungsglied,
allgemein
Sinusgenerator, 500 Hz
500Hz
5310 Abb. 17-29/31 M 1:1
G
Pulsgenerator
Frequenzumsetzer,
Umsetzung von f1
nach f2
f1 Abb. 17-29/33 M 1:1
5310
f2
a
Hochpass
5310
Zerhacker, elektronisch
Lichtwellenleiter (LWL):
• allgemein
Antenne, allgemein
Falt-, Schleifendipolantenne
c
Entzerrer, allgemein
Abb. 17-26/08 M 1:1
Abb. 17-26/09 M 1:1
5310
5310
Abb. 17-26/11 M 1:1
Abb. 17-26/10 M 1:1
Parabolantenne mit
Rechteck-Hohlleiterzuleitung
5310 Abb. 17-27/02 M 1:1 19.11.95 (Christoph Cichon)
1. Korr.
25.07.96 ( Jochen Zedow )
2. Korr.
01.08.96 ( Jochen Zedow )
Bandpass
Bandsperre
5310 Abb. 17-28/34 M 1:1
5310
Abb. 17-26/12 M 1:1
Funkstelle, allgemein
5310 Abb. 17-28/41 M 1:1
5310
Abb. 17-26/19 M 1:1
Rechteck-Hohlleiter
Koaxial-Hohlleiter
5310
Abb. 17-26/25 M 1:1
Begrenzer, allgemein
Gabel
Entkoppler
5310 Abb. 17-27/31 M 1:1 19.11.95 (Christoph Cichon)
1. Korr.
25.07.96 ( Jochen Zedow )
2. Korr.
01.08.96 ( Jochen Zedow )
Stecker und Buchse für
LWL
Optischer Sender,
Lichtsender
5310 Abb. 17-27/36 M 1:1 19.11.95 (Christoph Cichon)
1. Korr.
25.07.96 ( Jochen Zedow )
2. Korr.
01.08.96 ( Jochen Zedow )
Abb. 17-30/01 M 1:1
5310 Abb. 17-30/14
M 1:1
Kopplung
an einem
5310 Abb. 17-30/18 M
1:1
Rechteck-Hohlleiter
13-22
5310
Modulator, allg.
allg.
Diskriminator, allg.
Erläuterung:
a:modulierender oder
modulierter
Signaleingang
b:modulierender oder
modulierter
Signalausgang
c:Eingang der
Trägerwelle
Tiefpass
5310
b
5310 Abb. 17-29/36 Demodulator,
M 1:1
Abb. 17-26/06 M 1:1
5310
5310 Abb. 17-28/19 M 1:1
Erklärung
G
Verstärker, allgemein
mit Ein- u. Ausgang
Verstärker mit von
außen einstellbarer
Verstärkung
Abb. 17-25/52 M 1:1
Filter, allgemein
Beispiel:
Funkstrecke, auf der
Fernsehen und
Fernsprechen
übertragen werden
5310 Abb. 17-28/02 M 1:1
5310
Schaltzeichen
5310 Abb. 17-29/19 M 1:1
5302_008_00_Ch13_001-028.indd 22
5310
5310
Laser
(optischer Maser),
Abb. 17-26/30
M 1:1
Abb. 17-26/26 M 1:1
allgemein
Optischer Empfänger,
Lichtempfänger
5310 Abb. 17-27/37 M 1:1 19.11.95 (Christoph Cichon)
1. Korr.
25.07.96 ( Jochen Zedow )
2. Korr.
01.08.96 ( Jochen Zedow )
5310 Abb. 17-29/28 M 1:1
01/10/14 3:07 PM
14.4 Magnetische Werkstoffe
14.4.2 Dauermagnetwerkstoffe Gruppe
DIN IEC 60404-8-1: 2005-08
Kurzname
Hauptbestandteile
Magnetisch harte Legierungen:
R1
R2
R3
R5
R7
AlNiCo
CrFeCo
FeCoVCr
RECo
REFeB
Aluminium-Nickel-Kobalt-Eisen-Titan-Legierung
Chrom-Eisen-Kobalt-Legierung
Kobalt-Eisen-Vanadium-Chrom-Legierung
Seltene Erdemetall-Kobalt-Legierung
Seltene Erdemetall-Eisen-Bor-Legierung
Magnetisch harte
keramische Stoffe:
S1
Hartferrit
Hartmagnetische Ferrite: Mo · x Fe2O3
(mit M = Ba, Sr und/oder Pb und x = 4,5 bis 5)
Gebundene hartmagnetische
Werkstoffe:
U1
U2
U3
U4
AlNiCo
RECo
REFe
Hartferrit
Gebundene Aluminium-Nickel-Kobalt-Eisen-Magnete
Gebundene seltene Erdemetall-Kobalt-Magnete
Gebundene seltene Erdemetall-Eisen-Bor-Magnete
Gebundene Hartferrite
Werkstoff
Her- Rema- Koerzitiv(B · H)maxstel- nenz feldstärke
Wert
CodeArt lung Br
HcB1) HcJ2)
nummer
mT
kA/m kA/m kJ/m3
Relative
Curie- Bepermanente Temp triebsPermeabilität
temp.
Dichte
μrec
°C
°C
g/cm3
AlNiCo 9/5
AlNiCo 12/6
AlNiCo 17/9
AlNiCo 37/5
AlNiCo 44/5
AlNiCo 60/11
AlNiCo 58/5
AlNiCo 72/12
AlNiCo 31/11
AlNiCo 33/15
R1-0-1
R1-0-2
R1-0-3
R1-1-1
R1-1-3
R1-1-4
R1-1-6
R1-1-7
R1-1-12
R1-1-13
i
i
i
a
a
a
a
a
a
a
G, S
G, S
G, S
G
G
G
G
G
S
S
550
630
580
1 180
1 200
900
1 300
1 050
760
650
44
52
80
48
52
110
52
118
107
135
47
55
86
49
53
112
53
120
111
150
9
11,6
17,0
37
44
60
58
72
31
33
7
7,5
7,5
4
3
2
3
2
3
2
750
550
550
550
550
550
550
550
550
550
550
6,8
7,0
7,1
7,3
7,3
7,3
7,3
7,3
7,1
7,1
CrFeCo12/4
CrFeCo10/3
CrFeCo28/5
CrFeCo30/4
CrFeCo35/5
FeCoVCr11/2
R2-0-1
R2-0-2
R2-1-1
R2-1-2
R2-1-3
R3-1-1
i
i
a
a
a
a
G, S
G, S
G, S
G, S
G, S
G
800
850
1 000
1 150
1 050
800
40
27
45
40
50
24
42
29
46
41
51
24
12
10
28
30
35
11
6
6
3,5
3,5
3,5
5
620
bis
640
720
500
500
500
500
500
500
7,6
7,6
7,6
7,6
7,6
8,1
RECo5 140/120
RECo17 200/150
R53)-1-1 a
R53)-1-16 a
S
S
860
1 050
600
700
1200
1500
140
200
1,05
1,1
720
820
<250
8,3…
8,4
REFeB 210/240
REFeB 360/90
R7-1-9
R7-1-15
a
a
S
S
1 060
1 350
760
800
2400
900
210
360
1,05
1,05
310
<200
7,4…
7,5
Hartferrit 7/21
Hartferrit 20/19
Hartferrit 24/23
Hartferrit 25/14
Hartferrit 24/35
Harrferrit 35/25
S1-0-1
S1-1-1
S1-1-2
S1-1-3
S1-1-10
S1-1-14
i
a
a
a
a
a
S
S
S
S
S
S
190
320
350
380
360
430
125
170
215
130
260
245
210
190
230
135
350
250
6,5
20
24
25
24
35
1,2
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
450
250
4,9
4,8
4,8
5,0
4,8
4,95
AlNiCo 3/5p
AlNiCo 5/6p
AlNiCo 7/8p
U1-0-1
U1-0-2
U1-0-3
i
i
i
D
D
D
280
320
340
37
46
72
46
56
84
3,1
5,2
7,0
2,5
2,5
2,5
750
bis
800
Kleber 5,3
ab5,4
hängig 5,5
RECo 20/60p
RECo 110/75p
U2-0-20
U2-0-30
i
a
SG
F
350
780
200
480
600
750
20
110
1,15
1,05
–
–
Kleber
abh.
5,6
6,8
REFe 30/90p
REFe 82/68p
U3-0-23
U3-0-32
i
i
SG
D
440
700
280
500
900
680
30
82
1,15
1,25
310
Kleber
abh.
4,6
6,2
Hartferrit 1/18p
Hartferrit 3/18p
U4-0-20
U4-0-21
i
i
SG
SG
70
135
50
85
175
175
1,1
1,1
310
Kleber
abh.
2,3
3,8
Kurzzeichen
1) Koerzitivfeldstärke der magnetischen Flussdichte.
Koerzitivfeldstärke der magnetischen Polarisation.
Wird in der Norm in Tabelle 11 mit „4“ bezeichnet. Das steht aber im Widerspruch zu Tabelle 8 der Norm.
2) 3) D … Druckguss
G … Guss
SG… Spritzguss
0,8
3,2
F … Formpressen
S … Sintern
800
bis
850
14
i … isotrop
a … anisotrop
14-7
5302_008_00_Ch14_001-028.indd 7
01/10/14 3:10 PM
14.7 Kunststoffe
14.7.2 Thermo- und Duoplaste (Fortsetzung)
Werkstoff nach
DIN EN ISO 1043-1:
2012-03
Handelsname
Chemische
Beständigkeit
Eigenschaften
Verwendung
ABS
AcrylnitrilButadien-Styrol
Novodur,
Terluran,
Vestodur
Besser als PS
Alterungsbeständig,
sonst wie SAN
Bis 95 °C, Armaturen,
Batteriekästen, Schutzhelme
PS-E
Polystyrol
verschäumt
Styropor,
Vestypor
Wie SB
Geringe Dichte, gute
Schall-, Wärmedämmung
Platten für Wärme-,
Schallschutz, Schwimmkörper, Verpackungen
PVC-HD
Polyvinylchlorid
Hostalit, Trosiplast, Vestolit,
Vinnol, Vinoflex
Alkohol, Laugen,
Säuren, Mineralöl
Abriebfest, hornartig,
zäh
Bis 60 °C, Rohre, Fittings,
Folien, Hohlkörper, Batteriekästen
PVC-LD
Polyvinylchlorid
Acella,
Mipolam, Skay,
Vestolit
Etwas geringer
als PVC hart
Abriebfest, gummi- bis
lederartig, keine Wasseraufnahme
Bis 80 °C, Bekleidung,
Bodenbelag, Folien,
el. Isolierung
PTFE
Polytetrafluorethylen
Hostaflon,
Teflon
Beste Beständigkeit
Hart, zäh, teilkristallin,
keine Wasseraufnahme,
sehr gute Gleit- und
elektrische Eigenschaften, nicht benetzbar
Bis 250 °C, kältebeständig
bis –90 °C, Formgebung
durch Sintern, Beschichtungen, Dichtungen,
Isolierfolien, Lager
Duroplaste (Duromere)
14
EP
Epoxyd-Harz
Araldit,
Epikote,
Epoxin,
Lekutherm,
Uhu-plus
Alkohol, schwache Laugen, Säuren, Lösungsmittel, geringe
Wasseraufnahme, witterungsbeständig
Hart, zäh, schwer, zerbrechlich, glasklar bis
gelblich, gute Haft- und
elektrische Eigenschaften, geruch- und geschmackfrei
Bis 130 °C, Gieß-, Laminier-, Kleb- und Lackharz, elektrische Isolierungen, Schalter, Geräte
PF
PhenolFormaldehyd
Alberite,
Bakelite,
Corephan,
Luphen,
Supraplast
Schwache Laugen, Säuren, Lösungsmittel,
Wasser
Hart, spröde, gelbbraun, einfärbbar, gute
elektrische Isolierung
Bis 100 °C, Schalter,
Gehäuse, Kupplungs-,
Bremsbeläge, Lager,
Hartpapier, Schichtpressholz, Gieß-, Kleb-,
Laminierharz
PUR
Polyurethan
Bayflex,
Contilan,
Desmocoll,
Lycra,
Moltopren,
Ultramid,
Vulkollan
Schwache Laugen, Säuren, Lösungsmittel, Öl,
Treibstoffe
Hart, zäh, (Duroplast)
bis weich, elastisch
(Elastomer), abriebfest,
gelblich, gute Haftfähigkeit, alterungsbeständig
Kupplungsbeläge, Lager,
Laufrollen, Riemen,
Zahnräder, Lack und
Klebharz, Schaumformteile
UF
Urea-Formaldehyd
MF
Melamin-Formald.
Hornitex,
Kaurit, Pollopas, Resamin,
Resopal, Urecoll
Lösungsmittel,
Öl
Hart, schlagfest,
glasklar, lichtecht,
geruch- und geschmackfrei
MF bis 130 °C, UF bis
90 °C, Holzleim, Haushalts-, Küchengeräte,
Möbelschichtstoffe
UP
Ungesättigter
Polyester
Aldenol,
Laminac,
Leguval,
Palatal,
Vestopal,
Diolen, Trevira
Schwache Laugen, Säuren,
Lösungsmittel,
witterungsbeständig
Je nach Füllstoff hart,
zäh bis weich elastisch,
glasklar, glänzend, einfärbbar, gute Haft- und
elektrische Eigenschaften
Bis 120 °C, Fasern,
Textilien, Gieß-, Laminier-, Kleb- und Lackharz, Kunstharzbeton
14-20
5302_008_00_Ch14_001-028.indd 20
01/10/14 3:11 PM
5302_008_00_Ch15_001-016.indd 16
01/10/14 3:13 PM
16 Anhang
16 Normen- und Stichwortverzeichnis
Seite
16.1
Verzeichnis der behandelten Normen und
Vorschriften
16-4
16.2
Stichwortverzeichnis Englisch-Deutsch
16-6
16.3
Stichwortverzeichnis Deutsch-Englisch
16-43
16
16-1
5302_008_00_Ch16_001-043.indd 1
01/10/14 3:15 PM