1.161 RE

(1)

1 1.161 RE

Installationskabel

Berechnen Sie die Stromdichten der kupfernen Hausinstallationsleitern (A2) von 1,5 bis 16 mm ² Querschnitt, wenn sie mit dem Nennstrom der grössten zulässigen Sicherung durchflossen sind! Machen Sie eine Tabelle mit den wichtigsten Resultaten.

Stromdichte

A s = I

 

 



 mm

2

A

A ] [ mm

²

I ] [A

s



 



 mm2

A

1,5 10 6 , 6

1,5 13 8 , 6

2,5 16 6 , 4

4 20 5

6 25 4 , 1 6

10 32 3 , 2

10 40 4

16 50 3 , 125

NIN-Compact

______________________

(2)

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Version 6 2

1.162 RE

Wicklungsdraht

Ein Wicklungsdraht soll mit 82 A beziehungsweise ca. 2,9 A/mm ² belastet wer- den. Welchem Querschnitt entspricht dies?

28 2

28 , mm

Stator eines Grossen Morors

Statorwicklung Einphasenmotor,

Universalmotor

(3)

3 AE 2.2 1

Stromdichtevergleich

In der Anschlussleitung (A = 0,5 mm ² ) einer Schreibtischleuchte fließt der Strom 0,265 A.

Bestimmen Sie die Stromdichte in der Anschlussleitung und im Glühfaden der Glühlampe (d = 0,012 mm).

/

2

53 , 0 A mm

/

2

2343 A mm

Kohlenfadenlampe

Nationale Bezeichnungen von Leitermaterialien

Kupferkabel GD 3x0,5mm

²

Tlf 2x0,5 mm

²

Harmonisierte Abkürzungen von Leitermaterialien H 07 RR H – F 4 G 1,5

H Harmonisierte Leitung 07 zugelassen für 450 V

Spannung zwischen Außen- leiter (L1, L2, L3) und dem Schutzleiter (PE) und 750 V Spannung zwischen den Au- ßenleitern (L1, L2, L3) R Isolierung der Adern aus

Natur- und synthetischem Kautschuk R Mantel der Leitung aus Natur-

und synthetischem Kaut- schuk

F feindrähtig (Leitung flexibel) 4 Anzahl der Adern G mit grün-gelben Schutzleiter 1,5 Leiterquerschnitt in mm2

(4)

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Version 6 4

AE 2.2 2

Relaiswicklung

Die Wicklung eines Relais besteht aus Kupferlackdraht CuL 0,12. Die Strom- dichte beträgt 3 A/mm ² . Bestimmen Sie die Stromstärke.

mA 93 , 33

CuL 0,12 Kupfer (Cu)-Lack (L)-Draht,

Durchrnesser 0,12 mm

(5)

5 AE 2.2 3

Elektrowärmegerät

Durch den Heizdraht (Ni Cr 80 20) eines Elektrowärmegerätes fließt ein Strom von 9 A. Die Stromdichte beträgt 45 A/mm ² . Welchen Durchmesser hat der Heizdraht?

2

, 0 mm

mm 5 , 0

Ni Cr 80 20

80% Nickel (Ni),

20% Chrom (Cr)

(6)

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Version 6 6

AE 2.2 4

Sammelschiene Hochspannungsanlage

In der Hochspannungsanlage zur Energieversorgung eines Betriebes fließt in einer Sammelschiene ein Strom von 57,7 A. Die Kupferschiene hat die Ab- messungen 12 mm x 2 mm.

Wie groß ist die Stromdichte in der Schiene?

/

2

404 ,

2 A mm

Netztransformator

Primär 3x20kV

Sekundär 3x400/230V

(7)

7 AE 2.2 5

Hochspannungskabel

In einer 110-kV-Hochspannungkabelleitung fließt in jedem der drei Leitungssei- le ein Strom von 740 mA. Der Mantel des verwendeten Aluminium-Stahl-Seils besteht aus 26 Aluminiumdrähten mit je 3,86 mm Durchmesser. Bestimmen Sie die Stromdichte im Aluminiummantel.

3 1

2

4

/

2

296 ,

7 mA mm

Hochspannungsanlagen sind Starkstromanlagen mit einer Betriebsspannung über

1’000 Volt.

HS-Kabel 3x110 kV

1

2

3

4

(8)

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Version 6 8

AE 2.2 6

Elektrolyseofen

In der Zuleitung eines Elektrolyseofens zur Aluminiumherstellung fließt ein Strom von 2,69 kA.

a) Welchen Querschnitt muss die Sammelschiene haben, wenn die zulässige Stromdichte 1,345 A/mm ² beträgt?

b) Wie dick muss die Schiene sein, wenn sie 200 mm breit ist?

2000mm

2

mm

10

(9)

9 AE 2.2 7

Kleintransformator

Ein Kleintransforrnator 230 V/12 V für Halogenleuchten nimmt den Strom A

,

I ₁ = 0 6 auf und kann sekundärseitig mit einem Strom I ₂ = 10 A belastet wer- den.

a) Berechnen Sie den Durchmesser der Wicklungsdrähte, wenn die Stromdich- te für die Innenwicklung 2,4 A/mm ² und für die Außenwicklung 2,8A/mm ² be- trägt.

b) Warum sind die Stromdichten für beide Wicklungen unterschiedlich groß?

mm 5642 , 0

mm 132 , 2

Aussenwicklung kann die Wärme besser ableiten!

Primärwicklung Eingangswicklung

(Index 1) Sekundärwicklung

Ausgangswicklung (Index 2)

Der Transformator bei Belastung Bei Belastung der Sekundärspannung

fließt Strom durch den Lastkreis und die Sekundärspule. Sie generiert jetzt selbst einen Magnetfluss im Trafokern, der dem primärseitigen Magnetfluss Φ

entgegengerichtet ist und ihn schwächt. Die Primärspule reagiert auf

den kleineren Magnetfluss mit einer Verringerung ihrer Selbstinduktions- spannung. Von der Spannungsquelle

fließt soviel Strom durch die Primär- spule, bis der anfängliche Magnetfluss

im Kern wieder hergestellt ist. Das System hält nach Möglichkeit immer den elektromagnetischen Gleichge-

wichtszustand aufrecht.

(10)

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Version 6 10

1.163 RE

Installationskabel

Ein Kabel von 16mm ² Querschnitt (Verlageart A2; I = 50 A ) soll kurzzeitig mit höchstens 18 A / mm ² belastet werden. Diese Werte müssen bei einem Kurz- schluss z.B. bei einem Leitungsschutzschalter der Charakteristik B ( 3 − 5 ⋅ I _N ) erreicht werden, damit der Personenschutz erfüllt ist!

Wie groß ist die Belastung in Ampère?

A 288

TT 5x16 mm

²

Stromdichte

A s = I

 

 



 mm 2

A

B50A

Leitungsschutzschalter

3-polig; B50A

(11)

11 AE 2.2 8

Forschungslabor erstellt Supraleitende Drähte (Superleitend)

In einem Forschungslabor sind haarfeine supraleitende Drähte ( d = 1 mm ) her- gestellt worden. Die Stromdichte eines Drahtes beträgt ¹⁰⁰⁰ A / mm ² , ohne dass die Supraleitung verloren geht.

Mit welcher Stromstärke kann der Draht belastet werden?

A ,4 785

Supraleiter sind Materialien, deren elektrischer Widerstand beim Unterschrei- ten einer "kritischen Temperatur" Tc (auch Sprungtemperatur genannt) auf Null fällt und die externe Magnetfelder aus ihrem Inneren verdrängen (Meißner-Ochsenfeld- Effekt). Beide Effekte lassen sich nicht

durch klassische Physik erklären.

(12)

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Version 6 12

AE 2.2 9

Leiterbahn auf Platine

Die Leiterbahn auf einer Platine ist 0 ,8 mm breit und hat eine Schichtdicke von µ m

35 .

Berechnen Sie die Stromdichte, wenn die Leiterbahn mit 42 mA belastet wird.

5 2

1 , A / mm

(13)

13 AE 2.2 10

Fehlerhafte Abisolierung

Ein Kupferleiter mit dem Nennquerschnitt ¹ , ⁵ mm ² wird durch Abisolieren fehle- haft rundherum 0 ,1 mm tief eingeschnitten.

a) Wie gross ist der noch verbleibende Querschnitt?

b) Um wie viel Prozent und auf welchen Wert verringert sich die Strombelas- tung, wenn bei Nennquerschnitt die zulässige Stromdichte 10 , 93 A / mm ² be- trägt.

097 2

,

1 mm

A 99 , 11

%

87 ,

26

(14)

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Version 6 14

AE 2.2 11

Elektrolyse an einem Aluminiumprofil

mm b = 60

mm s = 6

mm h = 30

Ein 6 m langes Aluminiumprofil soll elektrolytisch eingefärbt werden. Die Anodisierstromstärke darf ¹ , ³ A / dm ² nicht unterschreiten.

a) Welche Stromstärke ist mindestens einzustellen?

b) Wie gross ist die Masse des Profilstückes?

3 2

1 , A / dm

S = = 1 , 3 ⋅ 10 ⁻ ⁴ A / mm ²

A 0 , 178

kg

498 ,

10

(15)

15 1.164 RE

Autoanlasser

Ein 0 ,6 kW Autoanlasser nimmt bei der Prüfung im blockierten Zustand des Motor-Rotors ( 10 ) einen Strom von ⁴³⁰ ^A auf.

Welcher Stromdichte im 35mm ² Kabel zwischen Batterie ( 11 ) und Kom- mutator ( 12 ) entspricht dies?

29 2

12 , A / mm

12 5

10 3 7

2 9 4

1 Taster für Anlasser 2 Einrückrelais 3 Permanentrmagnete 4 Rückstellfeder 5 Einrückhebel 6 Zahnkranz 7 Freilauf mit Ritzel 8 Einspurfeder 9 Planetengetriebe 10 Anker 11 Batterie 12 Kommutator

12

Die Position 6 und 7 bilden das Getriebe für die notwendige Drehzahl

für das Starten des Motors.

(16)

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Version 6 16

1.165 RE

Polrad eines Generator

Dem Polrad (Rotor) eines Generators soll über Kohlenbürsten und Schleifringen ein Erregerstrom von 285 A zugeführt werden. Welchen Querschnitt müssen die Bürsten aufweisen, damit die Stromdichte von

12 A / cm 2 nicht überschritten wird?

75 2

23 , cm

Elektrischer Generator

Kohlenbürsten Die Kohlebürste (oder kurz Bürste, auch Schleifkohle, Motorkohle) ist ein Gleitkontakt in Motoren und Generato- ren und stellt den elektrischen Kontakt zum Kollektor oder zu den Schleifrin- gen des rotierenden Teiles der Maschine (Rotor oder Läufer) her.

Schleifringe und, wegen der hohen Ströme parallel geschaltete, Kohle- bürsten eines in Kraftwerken genutz-

ten Turbogenerators.

(17)

17 1.166 RE

Elektromagnet

Die Wicklung eines Elektromagneten aus Al-Runddraht mit 2 ,5 mm

Durchmesser soll mit höchstens ² ^, ² ^A ^/ ^mm ² belastet werden. Berechnen Sie die diesen Werten entsprechende Stromstärke!

A ,8 10

Oersted

Dänischer Physiker und Chemiker Hans Christian Oersted Geboren 14. August 1777

† 9. März 1851

Oersteds Entdeckung, dass elektri- scher Strom eine magnetische Wirkung hat, war ein wichtiger Grundpfeiler für den Elektromagneten.

Noch im selben Jahr wurde Oerstreds Versuch viele Male wiederholt.

Tesla Nikola Tesla Geboren 10. Juli 1856 Kroatien

† 7. Januar 1943 in New York

Tesla (T=Vs/m

²

) ist eine abgeleitete SI-Einheit für die magnetische Fluss- dichte. Die Einheit wurde im Jahre 1960 auf der Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM) in Paris

nach Nikola Tesla benannt.

Nikola Tesla war ein Erfinder, Physiker und Elektroingenieur.

Sein Lebenswerk ist geprägt durch zahlreiche Erfindungen (112 Patente)

auf dem Gebiet der Elektrotechnik, insbesondere der elektrischen Ener-

gietechnik (Funksender).

(18)

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Version 6 18

1.167 RE

Abschmelzstromstärken

Die Abschmelzstromstärken von 0 ,1 mm dicken Runddrähten sind:

a) Kupferdraht ² ^,8 ^A , b) Silberdraht 3 , 1 A und c) Aluminiumdraht 2 ,4 A .

Wie gross sind die entsprechenden Abschmelzstromdichten?

d) Vergleichen Sie diese Stromdichten mit der Stromdichte in einem

nennstrombelasteten Kupferleiter von ¹ , ⁵ mm ² bei der Verlegeart B2!

(19)

19 1.168 RE

Auto-Anlasserleitung

Für eine Auto-Anlasserleitung wird eine Stromdichte bis ²⁰ A / mm ² zu- gelassen. Ein bestimmter Fall ergab im ^35mm ² -Kabel ¹⁷ ^, ⁸ ^A ^/ ^mm ² . a) Wie gross war die Stromstärke?

b) Welcher maximale Strom darf dem Kabel zugemutet werden?

A 623

A

700

(20)

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Version 6 20

1.169 RE

Kohlebürste

Eine Kohlebürste hat bei ⁸ , ⁵ A / cm ² Stromdichte einen Strom von 3 ,2 A

zu führen. Bestimmen Sie die Fläche in ^mm ² der Bürste!

65 2

37 , mm

(21)

21 1.170 RE

Blitz

Ein Wetterblitz sei 18 ,6 kA stark. Die Blitzbahn habe einen Durchmesser von ⁸ ^mm . Wie gross ist die Stromdichte in der Blitzbahn? Wie gross ist der zulässige Strom in einem PVC-Isolierten Kupferleiter von diesem Querschnitt bei einer Einwirkzeit von 0,4 Sekunden? Welche Einwirk- zeit darf der Blitz in der Blitzschutzanlahe haben, damit der PVC- Isolierte Leiter nach NIN-Vorschrift nicht überlastet wird?

370 A / mm 2

A 9140

s ,75 0

Formel zur Berechnung der zulässigen Einwirkzeit [s]

bei gegebenem Querschnit [mm

²

] und Strom [A] in einem Leiter

2  

 



 ⋅

= I

k A t

Wo in der NIN ist dieser Zusammenhang beschrieben?

k -Faktoren 115 Für PVC-isolierte Leiter aus Kupfer 135 Für Leiter aus Kupfer mit Isolierung aus

Naturkautschuk, Butylkautschuk, vernetz- tem Polyäthylen und Äthylen-Propylen 74 Für PVC-isolierte Leiter aus Aluminium 87 Für Leiter aus Aluminium mit Isolierung aus Naturkautschuk, Butylkautschuk, vernetztem Polyäthylen und Äthylen- Propylen

115 Für Weichlötverbindungen in Leitern aus

Kupfer entsprechend einer Temperatur

von 160 °C

(22)

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Version 6 22

1.171 RE

Kupferrohrsammelschiene

Eine Kupferrohrsammelschiene von 40 / 36 mm Durchmesser darf mit

38 2

2 , A / mm belastet werden. Berechnen Sie die Stromstärke!

8 2

238 , mm A ,3 568

Hohlzylinderfläche

(23)

23 1.172 RE

Wicklungsdraht

Die Stromdichte im 0 , 12 mm dicken Wicklungsdraht eines Relais ist

4 2

3 , A / mm . Bestimmen Sie die Stromstärke!

mA

,45

38

(24)

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Version 6 24

1.184 RE

Kabelstromdichten

In den NIN findet man folgende Angaben über die Belastbarkeit eines PVC-Kupferkabels von 95mm ² Querschnitt:

a) b) c) d)

Parallele Kabel mit

3 belasteten Leiter 1 2 3 4

Nennstrom in [A] 341 300 280 262

Stromdichten in [A/mm ² ]

Ein- oder mehradrige Kabel - auf Kabelkonsolen oder Gitterkanäle,

horizontal oder vertikal

≥0.3 D

_e

Verlegeart G Spalte 5 in NIN Tabelle 5.2.3.1.1.11.10

Berechnen Sie für die einzelnen Kabel die Stromdichten bei Nennstrom und tragen Sie diese in die Tabelle ein!

Stromreduktion wegen paralleler Leitungen

(NIN Tabelle 5.2.3.1.1.12.2.1)

Anzahl

parallele Leitungen

Reduktions -Faktor

2 0,88

3 0,82

4 0,77

5 0,75

(25)

25 1.188 RE

Potentialausgleich

Die Stromstärke in einem 6mm ² -Potentialausgleichsleiter wird max.

A

35 angenommen.

a) Berechnen Sie die Stromdichte!

b) Welchen Durchmesser hat der 6mm ² -Leiter?

c) Um wie viel Prozente muss der Querschnitt des Leiters vergrössert werden, damit die Stromdichte um 30 % sinkt?

d) Welches ist der nächst grössere Normquerschnitt?

Maximaler Anschlussüberstromunterbrecher

Verlegeart

Polleiter L1-L2-L3 Leistungs- und Lichtstrom-

kreise Erdungs-

leiter Haupt- potential- ausgleichs-

leiter

HPA-Leiter mit Verbindung zur Blitzschutz- Anlage

(in Wärme-

dämmung) (in Beton) (auf

Wand) 5.2.4.3 5.4.2.3 5.4.4.1 5.4.4.1

[A] [A] [A] [mm²] [mm²] [mm²] [mm²]

A1 A2 B1 B2 C

13 13 16 16 16 1,5 16 6 10

16 16 20 20 25 2,5 16 6 10

20 20 25 25 32 4 16 6 10

32 25 32 32 40 6 16 6 10

40 40 50 40 50 10 16 6 10

50 50 63 63 63 16 16 10

63 63 80 80 80 25 16 10

80 80 100 100 100 35 16 10

100 100 125 100 125 50 25 16

125 125 160 125 160 70 35 16

160 125 200 160 200 95 50 25

160 160 225 200 250 120 50 25

200 200 250 200 250 150 50 25

250 200 250 250 315 185 50 25

250 250 315 250 400 240 50 25

1) 50% des Hauptschutzleiters, aber mindestens 6mm

²

und nicht grösser als 25mm

²

2) 16mm

²

ist der kleinste und

50mm

²

der grösste Querschnitt, ansonsten gleich wie der Schutzleiter

3) Schutzleiter ≤16 Querschnitt wie Polleiter, 16mm

²

für Quer- schnitte ≤ 35mm

²

, Halber Pol- leiterquerschnitt ab 50mm

²

. Der Schutzleiterquerschnitt muss mit Rechnung nachgewiesen werden.

4) Mindestquerschnitt für PEN- Leiter 10mm

²

oder bei Konzent- rischem Kabel 4mm

²

5) Bemessung von PEN- und

Neutralleiter wie Polleiter. Re- duktion des Querschnittes nur zulässig, wenn halber Polleiter- strom vorhanden

83 2

5 , A / mm mm ,764 2

%

,86

42 10mm 2

(26)

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Version 6 26

1.192 RE

Leiterkabel

Ein 16 kV -4-Leiterkabel besteht pro Ader aus ¹⁹ Drähten von 2 ,84 mm Ø und kann mit ³⁴⁰ ^A (mit Cu-Seelen) beziehungsweise ²⁶⁵ ^A (mit Al- Seelen) belastet werden. Zu berechnen sind:

a) die Stromdichte des Kupferkabels, b) die Stromdichte des Aluminiumkabels,

c) Wieviel Prozente ist das Al-Kabel weniger belastet als das Cu- Kabel?

36 2

120 , mm 825 2

2 , A / mm 202 2

2 , A / mm

% ,06 22

mm

,84

2 ,84 mm

2

(27)

27 AE 2.2 12

Temperaturabhängige Strombelastung

Bei erhöhter Umgebungstemperatur sinkt die Strombelastbarkeit iso- lierter Leitungen.

Eine PVC-isolierte Kupferleitung ( ¹ , ⁵ mm ² ) mit drei belasteten Adern soll in einem Raum verlegt (Verlegeart C) werden, in dem die Umgebungs- temperatur 38 ° C beträgt. Die Strombelastbarkeit muss um 10 ,4 % verrin- gert werden (Bezugstemperatur 30 ° C ).

a) Mit welchem Strom darf die Leitung noch belastet werden?

b) Wie gross ist dann noch die Stromdichte?

Verlegeart

Polleiter L1-L2-L3

Leistungs- und Lichtstrom-

kreise

PEN-

Leiter Neutralleiter

Haus- zuleitung

Schutz- leiter

Haus- zuleitung

Erdungs-

leiter Haupt-

potential- ausgleichs-

leiter

HPA-Leiter mit Verbindung

zur Blitzschutz-

Anlage

(in Wärme-

Wand) 5.2.4.3 5.4.6.2

5.2.3.7 5.2.3.7

5.2.4.3 5.4.3.1.2

5.4.2.3 5.4.2.3 5.4.7.1 5.4.7.1

[A] [A] [A] [mm²] [mm²] [mm²] [mm²] [mm²] [mm²] [mm²]

A1 A2 B1 B2 C

13 13 16 16 16 1,5 1,5 1,5 16 6 10

16 16 20 20 25 2,5 2,5 2,5 16 6 10

20 20 25 25 32 4 4 4 4 16 6 10

32 25 32 32 40 6 6 10 6 6 16 6 10

40 40 50 40 50 10 10 10 10 16 6 10

50 50 63 63 63 16 16 16 16 16 10

63 63 80 80 80 25 25 16 25 16 25 16 16 10

80 80 100 100 100 35 35 16 35 16 35 16 16 10

100 100 125 100 125 50 50 25 50 25 50 25 25 16

125 125 160 125 160 70 70 35 70 35 70 35 35 16

160 125 200 160 200 95 95 50 95 50 95 50 50 25

160 160 225 200 250 120 120 70 120 70 120 70 50 25

200 200 250 200 250 150 150 95 150 95 150 95 50 25

250 200 250 250 315 185 185 95 185 95 185 95 50 25

A ,34 14 56 2

9 , A / mm

Stromreduktion wegen anderer Umgebungstemperatur

(NIN Tabelle 5.2.3.1.1.12.1)

Umge- bungs- temperatur

°C

Isolierung

PVC VPE

und EPR

Mineralisolierung PVC-umhüllt oder

blank, im Handbereich 70

°C blank, nicht

im Handbereich

105 °C

Spalte 1 2 3 4

10 1,22 1,15 1,26 1,14

15 1,17 1,12 1,20 1,11

20 1,12 1,08 1,14 1,07

25 1,06 1,04 1,07 1,04

30 1.00 1.00 1.00 1.00

35 0,94 0,96 0,93 0,96

40 0,87 0,91 0,85 0,92

45 0,79 0,87 0,76 0,88

50 0,71 0,82 0,67 0,84

55 0,61 0,76 0,57 0,80

60 0,50 0,71 0,45 0,75

65 - 0,65 - 0,70

70 - 0,58 - 0,65

75 - 0,50 - 0,60

80 - 0,41 - 0,54

85 - - - 0,47

90 - - - 0,40

95 - - - 0,32

1) 50% des Hauptschutzleiters, aber mindestens 6mm

²

und nicht grösser als 25mm

²

2) 16mm

²

ist der kleinste und 50mm

²

der grösste Querschnitt, ansonsten gleich wie der Schutzleiter 3) Schutzleiter ≤16 Querschnitt wie

Polleiter, 16mm

²

für Querschnitte ≤ 35mm

²

, Halber Polleiterquerschnitt ab 50mm

²

. Der Schutzleiterquer- schnitt muss mit Rechnung nach- gewiesen werden.

4) Mindestquerschnitt für PEN-Leiter 10mm

²

oder bei Konzentrischem Kabel 4mm

²

5) Bemessung von PEN- und

Neutralleiter wie Polleiter. Redukti-

on des Querschnittes nur zulässig,

wenn halber Polleiterstrom vorhan-

den

(28)

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Version 6 28

AE 2.2 13

Stromdichten der Normquerschnitte

Berechnen Sie für die Normquerschnitte ¹ , ⁵ mm ² bis 10mm ² die zulässi- gen Stromdichten (Verlegeart Gruppe C, Bezugstemperatur 30 ° ^C )!

Verlegeart

Polleiter L1-L2-L3

Leistungs- und Lichtstrom-

kreise

PEN-

Leiter Neutralleiter

Haus- zuleitung

Schutz- leiter

Haus- zuleitung

Erdungs-

leiter Haupt-

potential- ausgleichs-

leiter

HPA-Leiter mit Verbindung

zur Blitzschutz-

Anlage

(in Wärme-

Wand) 5.2.4.3 5.4.6.2

5.2.3.7 5.2.3.7

5.2.4.3 5.4.3.1.2

5.4.2.3 5.4.2.3 5.4.7.1 5.4.7.1

[A] [A] [A] [mm²] [mm²] [mm²] [mm²] [mm²] [mm²] [mm²]

A1 A2 B1 B2 C

13 13 16 16 16 1,5 1,5 1,5 16 6 10

16 16 20 20 25 2,5 2,5 2,5 16 6 10

20 20 25 25 32 4 4 4 4 16 6 10

32 25 32 32 40 6 6 10 6 6 16 6 10

40 40 50 40 50 10 10 10 10 16 6 10

50 50 63 63 63 16 16 16 16 16 10

63 63 80 80 80 25 25 16 25 16 25 16 16 10

80 80 100 100 100 35 35 16 35 16 35 16 16 10

100 100 125 100 125 50 50 25 50 25 50 25 25 16

125 125 160 125 160 70 70 35 70 35 70 35 35 16

160 125 200 160 200 95 95 50 95 50 95 50 50 16

160 160 225 200 250 120 120 70 120 70 120 70 50 16

200 200 250 200 250 150 150 95 150 95 150 95 50 16

250 200 250 250 315 185 185 95 185 95 185 95 50 16

250 250 315 250 400 240 240 120 240 120 240 120 50 16

315 250 400 315 400 300 300 150 300 150 300 150 50 16

4),5) 5) 3) 2) 1)

56 2

9 , A / mm

Stromreduktion wegen anderer Umgebungstemperatur (NIN Tabelle 5.2.3.1.1.12.1)

Umge- bungs- temperatur

°C

Isolierung

PVC VPE

und EPR

Mineralisolierung PVC-umhüllt oder

blank, im Handbereich 70

°C blank, nicht

im Handbereich

105 °C

Spalte 1 2 3 4

10 1,22 1,15 1,26 1,14

15 1,17 1,12 1,20 1,11

20 1,12 1,08 1,14 1,07

25 1,06 1,04 1,07 1,04

30 1.00 1.00 1.00 1.00

35 0,94 0,96 0,93 0,96

40 0,87 0,91 0,85 0,92

45 0,79 0,87 0,76 0,88

50 0,71 0,82 0,67 0,84

55 0,61 0,76 0,57 0,80

60 0,50 0,71 0,45 0,75

65 - 0,65 - 0,70

70 - 0,58 - 0,65

75 - 0,50 - 0,60

80 - 0,41 - 0,54

85 - - - 0,47

90 - - - 0,40

95 - - - 0,32

1) 50% des Hauptschutzleiters, aber mindestens 6mm

²

und nicht grösser als 25mm

²

2) 16mm

²

ist der kleinste und 50mm

²

der grösste Querschnitt, ansonsten gleich wie der Schutzleiter 3) Schutzleiter ≤16 Querschnitt wie

Polleiter, 16mm

²

für Querschnitte ≤ 35mm

²

, Halber Polleiterquerschnitt ab 50mm

²

. Der Schutzleiterquer- schnitt muss mit Rechnung nach- gewiesen werden.

4) Mindestquerschnitt für PEN-Leiter 10mm

²

oder bei Konzentrischem Kabel 4mm

²

5) Bemessung von PEN- und

Neutralleiter wie Polleiter. Redukti-

on des Querschnittes nur zulässig,

wenn halber Polleiterstrom vorhan-

den

(29)

TG

7.1.7 101

Frage

Was bedeutet Stromdichte?

TG

7.1.7 102

Frage

Welches Hauptkriterium bestimmt die Stromdich- te in einem Installationskabel?

TG

7.1.7 103

Frage

Wie entsteht in einer Zuleitung zu einem Ver- braucher eine unzulässige Stromdichte?

TG

7.1.7 104

Frage

Welches Schutzelement ist im Installationsstrom-

kreis eingebaut, damit eine zu grosse Stromdich-

te die Leitungsverbindungen zu Verbrauchern

nicht gefährdet?

(30)

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Version 6

TG

7.1.7 105

Frage

Wieso entsteht in einem kleinerer Leiterquer- schnitt eine höhrere Stromdichte?

TG

7.1.7 106

Frage

Welchen Einfluss hat eine hohe Stromdichte in einem elektrischen Leiter?

TG

7.1.7 107

Frage

Nennen Sie technische Anwendungsbereiche, die auf hohen Stromdichten beruhen.

TG

7.1.7 108

Frage

Bei grösseren Querschnitten sind die höchstzu-

lässigen Stromdichten kleiner als bei kleinen

Leitungsquerschnitten. Woran liegt das?

(31)

1.161 RE

1

1.161 RE

Installationskabel

Berechnen Sie die Stromdichten der kupfernen Hausinstallationsleitern (A2) von 1,5 bis 16 mm 2 Querschnitt, wenn sie mit dem Nennstrom der grössten zulässigen Sicherung durchflossen sind! Machen Sie eine Tabelle mit den wichtigsten Resultaten.

Stromdichte

A s = I

 

 



 mm

A

A ] [ mm

I ] [A

s

1,5 10 6 , 6

1,5 13 8 , 6

2,5 16 6 , 4

4 20 5

6 25 4 , 1 6

10 32 3 , 2

10 40 4

16 50 3 , 125

NIN-Compact

______________________

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Version 6 2

1.162 RE

Wicklungsdraht

Ein Wicklungsdraht soll mit 82 A beziehungsweise ca. 2,9 A/mm 2 belastet wer- den. Welchem Querschnitt entspricht dies?

28 2

28 , mm

Stator eines Grossen Morors

Statorwicklung Einphasenmotor,

Universalmotor

3

AE 2.2 1

Stromdichtevergleich

In der Anschlussleitung (A = 0,5 mm 2 ) einer Schreibtischleuchte fließt der Strom 0,265 A.

Bestimmen Sie die Stromdichte in der Anschlussleitung und im Glühfaden der Glühlampe (d = 0,012 mm).

/

53 , 0 A mm

/

2343 A mm

Kohlenfadenlampe

Nationale Bezeichnungen von Leitermaterialien

Kupferkabel GD 3x0,5mm

Tlf 2x0,5 mm

Harmonisierte Abkürzungen von Leitermaterialien H 07 RR H – F 4 G 1,5

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Version 6 4

AE 2.2 2

Relaiswicklung

Die Wicklung eines Relais besteht aus Kupferlackdraht CuL 0,12. Die Strom- dichte beträgt 3 A/mm 2 . Bestimmen Sie die Stromstärke.

mA 93 , 33

CuL 0,12 Kupfer (Cu)-Lack (L)-Draht,

Durchrnesser 0,12 mm

5

AE 2.2 3

Elektrowärmegerät

Durch den Heizdraht (Ni Cr 80 20) eines Elektrowärmegerätes fließt ein Strom von 9 A. Die Stromdichte beträgt 45 A/mm 2 . Welchen Durchmesser hat der Heizdraht?

2

, 0 mm

mm 5 , 0

Ni Cr 80 20

80% Nickel (Ni),

20% Chrom (Cr)

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Version 6 6

AE 2.2 4

Sammelschiene Hochspannungsanlage

In der Hochspannungsanlage zur Energieversorgung eines Betriebes fließt in einer Sammelschiene ein Strom von 57,7 A. Die Kupferschiene hat die Ab- messungen 12 mm x 2 mm.

Wie groß ist die Stromdichte in der Schiene?

/

404 ,

2 A mm

Netztransformator

Primär 3x20kV

Sekundär 3x400/230V

7

Berechnen Sie die Stromdichten der kupfernen Hausinstallationsleitern (A2) von 1,5 bis 16 mm ² Querschnitt, wenn sie mit dem Nennstrom der grössten zulässigen Sicherung durchflossen sind! Machen Sie eine Tabelle mit den wichtigsten Resultaten.

Ein Wicklungsdraht soll mit 82 A beziehungsweise ca. 2,9 A/mm ² belastet wer- den. Welchem Querschnitt entspricht dies?

In der Anschlussleitung (A = 0,5 mm ² ) einer Schreibtischleuchte fließt der Strom 0,265 A.

Die Wicklung eines Relais besteht aus Kupferlackdraht CuL 0,12. Die Strom- dichte beträgt 3 A/mm ² . Bestimmen Sie die Stromstärke.

Durch den Heizdraht (Ni Cr 80 20) eines Elektrowärmegerätes fließt ein Strom von 9 A. Die Stromdichte beträgt 45 A/mm ² . Welchen Durchmesser hat der Heizdraht?

a) Welchen Querschnitt muss die Sammelschiene haben, wenn die zulässige Stromdichte 1,345 A/mm ² beträgt?

I ₁ = 0 6 auf und kann sekundärseitig mit einem Strom I ₂ = 10 A belastet wer- den.

a) Berechnen Sie den Durchmesser der Wicklungsdrähte, wenn die Stromdich- te für die Innenwicklung 2,4 A/mm ² und für die Außenwicklung 2,8A/mm ² be- trägt.

In einem Forschungslabor sind haarfeine supraleitende Drähte ( d = 1 mm ) her- gestellt worden. Die Stromdichte eines Drahtes beträgt ¹⁰⁰⁰ A / mm ² , ohne dass die Supraleitung verloren geht.