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Eine Leitung hat am Anfang

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Academic year: 2021

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(1)

06. Februar 2017 www.ibn.ch

Version 6

1

RE 1.1021

Gleichstromleitung

Eine Leitung hat am Anfang 225 V Spannung. Mit welchen Span- nungswerten ist am Leitungsende zu rechnen, wenn

a) 3 % ,

b) 5 % Spannungsabfall angenommen wird?

(Die Nennspannung von 220 V ist als 100% anzunehmen)

V 4 , 218

V

214

(2)

2

RE 1.1022

Alarmhorn

Ein Signalhorn ist durch eine 5 , 3 m lange Kupferlitze von 2 , 5 mm

2

Querschnitt mit Batterie und Masse verbunden. Das Horn nimmt im Betrieb bei 4 , 95 V Spannung 5 , 2 A auf.

Welche Spannung herrscht zwischen den Batterieklemmen?

V

143

,

5

(3)

06. Februar 2017 www.ibn.ch

Version 6

3

RE 1.1023

Universalmotor, Kollektormotor

Eine Kohlenbürste führt einen Strom von 145 A entsprechend eine Stromdichte von ca. 18 A / mm

2

, während der Spannungsverbrauch

72 V ,

1 beträgt.

Bestimmen Sie den Widerstand der Bürste!

m 86 , 11

Kohlenbürsten- Halter

(4)

4

RE 1.1024

Gleichrichter

Ein Gleichrichter speist über eine 36 m lange Cu-Leitung ( 0 , 158 Ω ) ei- nen Verbraucher von 2 Ω Widerstand. Wie gross ist die Spannung am Leitungsende:

Schema:

I

UVL

U =36V1 U2

RL

Verbraucher

R 2Ω RL

36m

36m IN

Gleichrichter

0,158Ω

0,158Ω IN

S

a) bei offenem Schalter am Verbraucher und b) bei geschlossenem Schalter beim Verbraucher?

Gleichrichter

Quelle Leitung Verbraucher

V 36

Ω 158 , 2x0

Ω 2

V 36

V

09

,

31

(5)

06. Februar 2017 www.ibn.ch

Version 6

5

RE 1.1025

Gleichstrommotor

Die Zuleitung eines Gleichstrommotors ist 55 m lang und hat 6 mm

2

Querschnitt (Cu) und führt normal 21 A , im Anlauf 38 A . Die Motor- spannung ist bei 21 A Stromstärke 218 V (Schema zeichnen).

Berechnen Sie:

a) die Spannung am Leitungsanfang, wenn der Motor 21 A aufnimmt!

b) die Spannung am Motor beim Anlauf (Spannung am Leitungsan- fang, wie bei a)!

V 7 , 224

V

5

,

212

(6)

6

RE 1.1091

Ladeleitung

In einem Auto ist die Ladeleitung (Cu) vom Regler zur 12 V -Batterie m

4 ,

2 lang und führt einen Strom von 36 A . Der Spannungsabfall soll V

4 ,

0 nicht überschreiten.

a) Welcher Minimalquerschnitt ergibt sich aus diesen Werten?

b) Wie gross ist der nächstgrössere, genormte Querschnitt?

Übliche Querschnitte

Zulässiger Dauerstrom

[A]

Querschnitt

[mm2]

25 1,5

34 2,5

45 4

78

2

, 3 mm

4mm

2

Stromversorgung

12V- Batterie

Laderegler

Alternator, Generator bzw.

Lichtmaschine

(7)

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Version 6

7

RE 1.1092

Ferngesteuertes Relais

Ein Relais wird, wie die Skizze zeigt, eindrähtig ferngesteuert. Die Relaisspannung soll mindestens 24 V betragen. Die Batteriespannung ist 36 V .

U0=36V

755m

24V

+ 120Ω

RL

UVL

S

RE

RE

Welcher Cu-Aderdurchmesser ( 0 , 5 , 0 , 6 , 0 , 8 mm ) muss mindestens ge- wählt werden (Die Erdungswiderstände R

E

können vernachlässigt werden)?

mm

6

,

0

(8)

8

RE 1.1093

Gleichstromnetz

Aus einem 220 V -Gleichstromnetz wird ein 5 kW -Ofen über eine zwei- drähtige, 80 m lange kupferne Leitung gespiesen. Der zulässige Spannungsabfall beträgt 2 % .

I A, Cu

UVL

UN U2

RL

Ofen

R 220V 5kW RL

80m

A, Cu 80m IN

Es sind zu bestimmen:

a) der Mindestquerschnitt,

b) der nächstmögliche genormte Querschnitt und c) die Sicherungsstärke!

d) Welcher Laststrom fliesst mit dem ausgewählten Normquer- schnitt?

e) Wie gross ist die Spannung am Verbraucher?

= 9 , 68 R

V U

2

= 215 , 6

A I

2

= 22 , 27

= m

R

L

98 , 78 17

2

, 14 mm

16mm

2

A

25 ( 60 A ) Ω

= m

R

L

87 , 5 Ω

= 9 , 68 R

A I

2

= 22 , 32

V

U

2

= 216 , 1

(9)

06. Februar 2017 www.ibn.ch

Version 6

9

RE 1.1094

Fernmesskabel

Ein zweidrähtiges Fernmesskabel (Cu) von 12 , 6 km Länge wird von einem Strom von maximal 5 mA durchflossen, wobei der Spannungs- abfall nicht mehr als 2 , 8 % betragen darf. Speisespannung 110 V − .

I=5mA A, Cu

UVL

UN=110V- U2

RL

Kraftwerk

R

RL

12,6km

A, Cu 12,6m

Bestimmen Sie:

a) den Mindestquerschnitt,

b) den Aderdurchmesser (Es ist zwischen 0 , 6 ; 0 , 8 und 1 mm zu wäh- len)!

7159

2

,

0 mm

mm

1

(10)

10

AE 12.1 1a

Gleichstrommotor

Ein Gleichstrommotor 10 kW , 220 V , η = 0 , 82 wird über eine zweiadrige Cu-Leitung der Länge 140 m an das Netz angeschlossen. Der Leiter- querschnitt beträgt 10 mm

2

.

I 10mm , Cu2

UVL

U1 U2

RL

Motor

10kW RL

140m

10mm , Cu2

140m

M

a) Mit welchem Spannungsabfall ist auf der Leitung zu rechnen?

b) Wie gross ist die Spannung am Leitungsanfang, wenn am Lei- tungsende 220 V gemessen werden?

c) Welcher Leitungsverlust tritt auf der Leitung auf?

d) Welche Folgerungen sind aus den Ergebnissen zu ziehen?

Maximaler Anschlussüberstromunterbrecher

bei Verlegeart

Polleiter L1-L2-L3-N-PE

(in Wärme-

dämmung) (in Beton) (auf

Wand) Leistungs- und Lichtstromkreise

[A] [A] [A] A

A1 A2 B1 B2 C [mm2]

13 13 16 16 16 1,5

16 16 20 20 25 2,5

20 20 25 25 32 4

32 25 32 32 40 6

40 40 50 40 50 10

50 50 63 63 63 16

63 63 80 80 80 25

80 80 100 100 100 35

100 100 125 100 125 50

125 125 160 125 160 70

160 125 200 160 200 95

160 160 225 200 250 120

200 200 250 200 250 150

250 200 250 250 315 185

250 250 315 250 400 240

315 250 400 315 400 300

V 25 , 27

% 02 , 11

V 25 , 247

W 4 , 1512

% 4 , 12

Spannungsverluste und Leitungsverluste sind zu hoch.

Der Leiterquerschnitt ist zu vergrössern unter Berücksichti-

gung der Verlegeart.

Für Berechnungen des Spannungsabfalls wird bei

Installationsleitungen nur der ohmsche Widerstand

berücksichtigt.

Der Blindwiderstand ist vernachlässigbar klein.

Verlegearten

A1 A2

B1 B2

C C

(11)

06. Februar 2017 www.ibn.ch

Version 6

11

AE 12.1 1b

Gleichstrommotor

Ein Gleichstrommotor 10 kW , 220 V , η = 0 , 82 wird über eine zweiadrige Cu-Leitung der Länge 140 m an das Netz angeschlossen. Der Leiter- querschnitt beträgt 16 mm

2

.

I 16mm , Cu2

UVL

U1 U2

RL

Motor

10kW RL

140m

16mm , Cu2

140m

M

a) Mit welchem Spannungsabfall ist auf der Leitung zu rechnen?

b) Wie gross ist die Spannung am Leitungsanfang, wenn am Lei- tungsende 220 V gemessen werden?

c) Welcher Leitungsverlust tritt auf der Leitung auf?

d) Welche Folgerungen sind aus den Ergebnissen zu ziehen?

Maximaler Anschlussüberstromunterbrecher

bei Verlegeart

Polleiter L1-L2-L3-N-PE

(in Wärme-

dämmung) (in Beton) (auf

Wand) Leistungs- und Lichtstromkreise

[A] [A] [A] A

A1 A2 B1 B2 C [mm2]

13 13 16 16 16 1,5

16 16 20 20 25 2,5

20 20 25 25 32 4

32 25 32 32 40 6

40 40 50 40 50 10

50 50 63 63 63 16

63 63 80 80 80 25

80 80 100 100 100 35

100 100 125 100 125 50

125 125 160 125 160 70

160 125 200 160 200 95

160 160 225 200 250 120

200 200 250 200 250 150

250 200 250 250 315 185

250 250 315 250 400 240

315 250 400 315 400 300

Für Berechnungen des Spannungsabfalls wird bei

Installationsleitungen nur der ohmsche Widerstand

berücksichtigt.

Der Blindwiderstand ist vernachlässigbar klein.

Verlegearten

A1 A2

B1 B2

C C

(12)

12

AE 12.1 2

Gleichstrommotor

Ein Gleichstrommotor 10 kW , 220 V , η = 0 , 82 wird über eine zweiadrige Cu-Leitung der Länge 140 m an das Netz angeschlossen. Der Span- nungsabfall an der Leitung soll 2 , 5 % nicht überschreiten.

I A , CuL

UVL

U1 U2

RL

Motor

10kW RL

140m

140m

M

A , CuL

a) Welcher Leiterquerschnitt ist mindestens zu wählen (Normquer- schnitt)?

b) Welcher Strom fliesst in der Leitung – mit gewähltem Normquer- schnitt?

c) Wie gross ist die Spannung am Leitungsanfang (mit Normquer- schnitt), wenn am Leitungsende 220 V gemessen werden?

d) Welcher Leitungsverlust tritt nun auf der Leitung auf?

e) Welche Folgerungen sind aus den Ergebnissen zu ziehen?

Maximaler Anschlussüberstromunterbrecher

bei Verlegeart

Polleiter L1-L2-L3-N-PE

(in Wärme-

dämmung) (in Beton) (auf

Wand) Leistungs- und Lichtstromkreise

[A] [A] [A] A

A1 A2 B1 B2 C [mm2]

13 13 16 16 16 1,5

16 16 20 20 25 2,5

20 20 25 25 32 4

32 25 32 32 40 6

40 40 50 40 50 10

50 50 63 63 63 16

63 63 80 80 80 25

80 80 100 100 100 35

100 100 125 100 125 50

125 125 160 125 160 70

160 125 200 160 200 95

160 160 225 200 250 120

200 200 250 200 250 150

250 200 250 250 315 185

250 250 315 250 400 240

315 250 400 315 400 300

Für Berechnungen des Spannungsabfalls wird bei

Installationsleitungen nur der ohmsche Widerstand

berücksichtigt.

Der Blindwiderstand ist vernachlässigbar klein.

Verlegearten

A1 A2

B1 B2

C C

(13)

06. Februar 2017 www.ibn.ch

Version 6

13

AE 12.1 3

Gleichstrommotor

Ein Gleichstrommotor 10 kW , 440 V , η = 0 , 82 wird über eine zweiadrige Cu-Leitung der Länge 140 m an das Netz angeschlossen. Der Span- nungsabfall an der Leitung soll 2 , 5 % nicht überschreiten.

I A , CuL

UVL

U1 U2

RL

Motor

10kW RL

140m

140m

M

A , CuL

a) Welcher Leiterquerschnitt ist mindestens zu wählen (Normquer- schnitt)?

b) Welcher Strom fliesst in der Leitung – mit gewähltem Normquer- schnitt?

c) Wie gross ist die Spannung am Leitungsanfang (mit Normquer- schnitt), wenn am Leitungsende 440 V gemessen werden?

d) Welcher Leitungsverlust tritt nun auf der Leitung auf?

e) Welche Folgerungen sind aus den Ergebnissen zu ziehen?

Maximaler Anschlussüberstromunterbrecher

bei Verlegeart

Polleiter L1-L2-L3-N-PE

(in Wärme-

dämmung) (in Beton) (auf

Wand) Leistungs- und Lichtstromkreise

[A] [A] [A] A

A1 A2 B1 B2 C [mm2]

13 13 16 16 16 1,5

16 16 20 20 25 2,5

20 20 25 25 32 4

32 25 32 32 40 6

40 40 50 40 50 10

50 50 63 63 63 16

63 63 80 80 80 25

80 80 100 100 100 35

100 100 125 100 125 50

125 125 160 125 160 70

160 125 200 160 200 95

160 160 225 200 250 120

200 200 250 200 250 150

250 200 250 250 315 185

250 250 315 250 400 240

315 250 400 315 400 300

Für Berechnungen des Spannungsabfalls wird bei

Installationsleitungen nur der ohmsche Widerstand

berücksichtigt.

Der Blindwiderstand ist vernachlässigbar klein.

Verlegearten

A1 A2

B1 B2

C C

(14)

14

AE 12.1 7

Gleichstromleitung

Welche Stromstärke kann von einer Gleichstromleitung ( 220 V , m

l = 100 ) mit einem Kupferquerschnitt von 10mm

2

bei 2 , 5 % Span- nungsabfall übertragen werden?

Um wie viel Prozent verringert sich die Stromstärke, wenn eine Alu- miniumleitung gleichen Querschnitts verwendet wird

m

Cu

= 0 , 0175 Ω mm

2

/

ρ , ρ

Al

= 0 , 029 Ω mm

2

/ m ) ?

(15)

06. Februar 2017 www.ibn.ch

Version 6

15

AE 12.1 8

Gleichstrommotor

Ein Gleichstrommotor gibt an der Welle bei U

2

= 440 V und η = 0 , 8 eine Leistung von 10 kW ab. Er wird über eine 36 m lange Cu-Leitung ( ρ

Cu

= 0 , 0175 Ω mm

2

/ m ) mit 6 mm

2

Querschnitt an das Gleichstromnetz angeschlossen.

I 6mm , Cu2

U1 U2

RL

Motor

10kW

RL

36m

M

PE

PE

6mm , Cu36m2 RL

6mm , Cu36m2

Wie gross muss die Spannung am Leitungsanfang sein, damit am

Motor 440 V anliegen?

(16)

16

AE 12.1 10

Gleichstrommotor

Ein Gleichstrommotor 4 , 5 kW , 220 V , η = 0 , 76 wird über eine 10 m lange Kupferleitung mit Leistung von ab. Er wird über eine Cu-Leitung ( ρ

Cu

= 0 , 0175 Ω mm

2

/ m ) mit 4mm

2

Querschnitt an das Gleichstromnetz angeschlossen.

I 4mm , Cu2

U1 U2

RL

Motor

4,5kW

RL 10m

M

PE

PE

4mm , Cu10m2 RL

4mm , Cu10m2

η=0,76 220V

Wie gross ist der Spannungsabfall auf der Leitung?

(17)

06. Februar 2017 www.ibn.ch

Version 6

17

AE 12.1 11

Gleichspannungsleitung

Eine Gleichspannungsleitung (Leitungslänge 100 m , Querschnitt 35 mm

2

Cu, ρ

Cu

= 0 , 0175 Ω mm

2

/ m ) speist einen Verbraucher. Im Leer- lauf werden am Leitungsende 220 V gemessen, bei Belastung 208 , 4 V .

I 35mm , Cu2

U1 U2

RL

Verbraucher

RL

100m

PE

PE

16mm , Cu100m2 RL

35mm , Cu100m2 R

Bestimmen Sie die Stromaufnahme und die Leistung des Verbrau-

chers!

(18)

18

RE 1.1151

Batterieleitung

In der Batterieleitung soll der Spannungsabfall höchstens 4 % betra- gen.

Ri

U0 Ui

I=15A

U1=36V U2

RL

Verbraucher

RL

PE PE

RL

R

Cu 14,4m

Ri

U0 Ui

Batterie

+ - + -

a) Berechnen Sie den minimalen Leiterquerschnitt!

b) Bestimmen Sie den passenden genormten Querschnitt (Verlege- art A1/A2)!

c) Welche Nennstromstärke der Sicherung können Sie auswählen?

Maximaler Anschlussüberstromunterbrecher

bei Verlegeart

Leistungs- und Lichtstromkreise

(in Wärme-

dämmung) (in Beton) (auf

Wand)

[A] [A] [A] A

A1 A2 B1 B2 C [mm2]

13 13 16 16 16 1,5

16 16 20 20 25 2,5

20 20 25 25 32 4

32 25 32 32 40 6

40 40 50 40 50 10

50 50 63 63 63 16

63 63 80 80 80 25

80 80 100 100 100 35

100 100 125 100 125 50

125 125 160 125 160 70

160 125 200 160 200 95

160 160 225 200 250 120

200 200 250 200 250 150

250 200 250 250 315 185

250 250 315 250 400 240

315 250 400 315 400 300

25

2

, 5 mm

6mm

2

A 16

A A / 25 32

Verlegearten

A1 A2

B1 B2

C C

(19)

06. Februar 2017 www.ibn.ch

Version 6

19

RE 1.1157

Schachtbeleuchtung

In einem Schacht führt eine 42 m lange Leitung, an deren Ende 3 Glühlampen zu 40 W angeschlossen sind. Der Spannungsabfall soll höchstens 3 % betragen.

Welcher Querschnitt (Cu, Verlegeart C) ist zu wählen (rechnerisch und genormter Wert), wenn die Anlage mit folgenden Spannungen betrieben wird:

A

U U

0 [mm ]2

[V]

a) 12 V , b) 24 V , c) 36 V und d) 48 V

e) Das Ergebnis ist in nebenstehender Grafik darzustellen - gerechneter Quer- schnitt in Abhängig- keit der Nennspan- nung!

83

2

, 40 mm

50mm

2

21

2

, 10 mm

16mm

2

537

2

,

4 mm

6mm

2

552

2

,

2 mm

4mm

2

(20)

20

AE 12.1 12

Leistungsverlust auf Leitung

Eine Kupferleitung ( ρ

Cu

= 0 , 0175 Ω mm

2

/ m ) mit 16 mm

2

Querschnitt ist 42 m lang. Sie wird bei 220 V Gleichspannung mit 27 A belastet.

Berechnen Sie die Leistungsverluste in Watt sowie den prozentualen

Leistungsverlust!

(21)

06. Februar 2017 www.ibn.ch

Version 6

21

AE 12.1

14 9.9 38

Belastungsänderung

Um wie viel Prozent darf eine Cu-Leitung ( ρ

Cu

= 0 , 0175 Ω mm

2

/ m ) ver-

längert werden, wenn dabei die Belastung um 40 % gesenkt wird und

sich der Spannungsabfall nicht verändern soll?

(22)

22

AE 12.1

17

9.9 41

Unterverteilung

Berechnen Sie den minimalen Querschnitt der Leitung zwischen Haupt- und Unterverteilung! Der zulässige Spannungsabfall ist aus der NIN-Compact zu entnehmen.

I

RL 230V

80m, Cu R 4kW

HV

230V R 2kW

UV

M

1kWη=0,7 230V

M

η=0,761kW 230V 230V R 800W

230V 1000W R

230V 1,2kW R

HAK

(23)

06. Februar 2017 www.ibn.ch

Version 6

TG

7.8 101

Frage

TG

7.8 102

Frage

TG

7.8 103

Frage

TG

104 7.8

Frage

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