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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
RE 1.1022
Alarmhorn
Ein Signalhorn ist durch eine 5 , 3 m lange Kupferlitze von 2 , 5 mm
2Querschnitt 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
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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!
Ω m 86 , 11
Kohlenbürsten- Halter
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
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5
RE 1.1025
Gleichstrommotor
Die Zuleitung eines Gleichstrommotors ist 55 m lang und hat 6 mm
2Querschnitt (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
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
2Stromversorgung
12V- Batterie
Laderegler
Alternator, Generator bzw.
Lichtmaschine
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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
Ekönnen vernachlässigt werden)?
mm
6
,
0
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?
Ω
= 9 , 68 R
V U
2= 215 , 6
A I
2= 22 , 27
Ω
= m
R
L98 , 78 17
2, 14 mm
16mm
2A
25 ( 60 A ) Ω
= m
R
L87 , 5 Ω
= 9 , 68 R
A I
2= 22 , 32
V
U
2= 216 , 1
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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
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
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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
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
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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
AE 12.1 7
Gleichstromleitung
Welche Stromstärke kann von einer Gleichstromleitung ( 220 V , m
l = 100 ) mit einem Kupferquerschnitt von 10mm
2bei 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 ) ?
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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
2Querschnitt 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
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
2Querschnitt 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?
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Version 6
17
AE 12.1 11
Gleichspannungsleitung
Eine Gleichspannungsleitung (Leitungslänge 100 m , Querschnitt 35 mm
2Cu, 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
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
2A 16
A A / 25 32
Verlegearten
A1 A2
B1 B2
C C
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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
221
2, 10 mm
16mm
2537
2,
4 mm
6mm
2552
2,
2 mm
4mm
220
AE 12.1 12
Leistungsverlust auf Leitung
Eine Kupferleitung ( ρ
Cu= 0 , 0175 Ω mm
2/ m ) mit 16 mm
2Querschnitt ist 42 m lang. Sie wird bei 220 V Gleichspannung mit 27 A belastet.
Berechnen Sie die Leistungsverluste in Watt sowie den prozentualen
Leistungsverlust!
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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
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 230VM
η=0,761kW 230V 230V R 800W230V 1000W R
230V 1,2kW R
HAK
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Version 6
TG
7.8 101
Frage
TG
7.8 102
Frage
TG
7.8 103
Frage
TG
104 7.8
Frage