Arbeitsbuch

TP 1211

Mit CD-ROM

Festo Didactic

570901 DE

Grundlagenkontaktbehafteter Schaltungen

0 V

Q1

S1

Q2

S2

K1S3

Q1

Q2

Q2 Q1

Q1

Q3 Q4

Q4 Q3 K1

Q2

K1

F222

21

124 V F121

2 3 4 5 6 7

22

21

14

13

14

13

22

21

22

21

A1

A2

22

21

A1

A2

22

21

A1

A2

22

21

A1

A2

A1

A2

22

21

14

13 14

13 44

43

44

43

16

15

28

25

Bestell-Nr.: 570901

Stand: 11/2009

Autor: Jürgen Stumpp

Redaktion: Frank Ebel

Grafik: Doris Schwarzenberger

Layout: 02/2010, Frank Ebel

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, 2010

Internet: www.festo-didactic.com

E-Mail: did@de.festo.com

Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts verboten,

soweit nicht ausdrücklich gestattet. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte

vorbehalten, insbesondere das Recht, Patent-, Gebrauchsmuster- oder Geschmacksmusteranmeldungen

durchzuführen.

Hinweis

Soweit in dieser Broschüre nur von Lehrer, Schüler etc. die Rede ist, sind selbstverständlich auch

Lehrerinnen, Schülerinnen etc. gemeint. Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine

geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem

besseren Verständnis der Formulierungen.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901 III

Inhalt

Bestimmungsgemäße Verwendung __________________________________________________________ IV

Vorwort ______________________________________________________________________________ V

Einleitung _____________________________________________________________________________ VII

Arbeits- und Sicherheitshinweise __________________________________________________________ VIII

Trainingspaket Grundlagen kontaktbehafteter Schaltungen _____________________________________ IX

Lernziele _______________________________________________________________________________X

Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben ______________________________________________________ XI

Gerätesatz _____________________________________________________________________________ XIII

Zuordnung von Komponenten und Aufgaben __________________________________________________ XV

Hinweise für den Lehrer/Ausbilder __________________________________________________________ XVI

Struktur der Aufgaben ___________________________________________________________________ XVII

Bezeichnung der Komponenten ___________________________________________________________ XVII

Inhalte der CD-ROM _____________________________________________________________________ XVIII

Aufgaben und Lösungen

Aufgabe 1: In Betrieb nehmen eines Rührwerks ________________________________________________ 1

Aufgabe 2: Betrieb des Rührwerks über eine Selbsthalteschaltung _________________________________ 9

Aufgabe 3: Umbau einer Säulenbohrmaschine von Schalterbetrieb

in Tasterbetrieb für Rechts-Linkslauf ______________________________________________ 17

Aufgabe 4: Anschluss eines Druckluftkompressors über eine Stern-Dreieck-Schützschaltung _________ 27

Aufgabe 5: Anschluss eines Druckluftkompressors über eine automatische

Stern-Dreieck-Schützschaltung __________________________________________________ 37

Aufgabe 6: Anschluss eines Drehstromantriebs an eine Wendeschützschaltung

mit automatischem Stern-Dreieck-Anlauf __________________________________________ 45

Aufgaben und Arbeitsblätter

Aufgabe 1: In Betrieb nehmen eines Rührwerks ________________________________________________ 1

Aufgabe 2: Betrieb des Rührwerks über eine Selbsthalteschaltung _________________________________ 9

Aufgabe 3: Umbau einer Säulenbohrmaschine von Schalterbetrieb

in Tasterbetrieb für Rechts-Linkslauf ______________________________________________ 17

Aufgabe 4: Anschluss eines Druckluftkompressors über eine Stern-Dreieck-Schützschaltung _________ 27

Aufgabe 5: Anschluss eines Druckluftkompressors über eine automatische

Stern-Dreieck-Schützschaltung __________________________________________________ 37

Aufgabe 6: Anschluss eines Drehstromantriebs an eine Wendeschützschaltung

mit automatischem Stern-Dreieck-Anlauf __________________________________________ 45

IV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901

Bestimmungsgemäße Verwendung

Das Trainingspaket Grundlagen kontaktbehafteter Schaltungen ist nur zu benutzen:

• für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb

• in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand

Die Komponenten des Trainingspakets sind nach dem heutigen Stand der Technik und den anerkannten

sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemäßer Verwendung Gefahren für Leib

und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen der Komponenten entstehen.

Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- und Weiterbildung im Bereich

Automatisierung und Technik entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die

Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die

in diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten.

Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des

Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz dieses Gerätesatzes

außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden

vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901 V

Vorwort

Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen

Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung des

Lernsystems:

• Technologieorientierte Trainingspakete

• Mechatronik und Fabrikautomation

• Prozessautomation und Regelungstechnik

• Robotino® – Lernen und forschen mit mobilen Robotern

• Hybride Lernfabriken

Die technologieorientierten Trainingspakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik,

Elektropneumatik, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, Speicherprogrammierbare

Steuerungen, Sensorik, Elektrotechnik und elektrischen Antrieben.

Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, die über die Grenzen der einzelnen Pakete

hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen und elektrischen

Antrieben möglich.

VI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901

Alle Lernpakete besitzen eine identische Struktur:

• Hardware

• Teachware

• Software

• Seminare

Die Hardware setzt sich aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und Systemen zusammen.

Die didaktisch-methodische Aufbereitung der Teachware ist auf die Trainings-Hardware abgestimmt. Die

Teachware umfasst:

• Lehrbücher (mit Übungen und Beispielen)

• Arbeitsbücher (mit praktischen Aufgaben, ergänzenden Hinweisen und Lösungen)

• Aufgabensammlungen (mit praktischen Aufgaben und ergänzenden Hinweisen)

• Transparentfolien und Videos (zur lebendigen Unterrichtsgestaltung)

Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Sie sind für den Einsatz im Unterricht

konzipiert, aber auch für ein Selbststudium geeignet.

Aus dem Bereich Software werden Computer-Lernprogramme, Simulations-, Visualisierungs-,

Projektierungs-, Konstruktions- und Programmiersoftware bereitgestellt.

Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Trainingspakete rundet das Angebot in Aus- und

Weiterbildung ab.

Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Buch?

Dann senden Sie eine E-Mail an: did@de.festo.com

Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901 VII

Einleitung

Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik der Firma

Festo Didactic GmbH & Co. KG. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und

Weiterbildung. Das Trainingspaket TP 1211 behandelt das Thema Grundlagen kontaktbehafteter

Schaltungen.

Besonders hervorzuheben sind dabei die Themen Aufbau und Funktion der Komponenten sowie deren

Beschaltung und Einstellung.

Voraussetzung für den Aufbau der Schaltungen ist ein fester Arbeitsplatz ausgestattet mit einem

A4-Rahmen und ein 400 V AC Netzanschluss.

Mit dem Gerätesatz TP 1211 werden die kompletten Schaltungen der 6 Aufgabenstellungen aufgebaut. Die

theoretischen Grundlagen für das Verständnis dieser Aufgaben enthält das Lehrbuch

• Fachkunde Elektrotechnik, Bestell-Nr. 567297.

Des Weiteren stehen Datenblätter der einzelnen Komponenten (Schütze, Motorschutzschalter usw.) zur

Verfügung.

VIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901

Arbeits- und Sicherheitshinweise

Allgemein

• Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Schaltungen

arbeiten.

• Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Komponenten, insbesondere auch alle

Hinweise zur Sicherheit!

• Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen beim Schulungsbetrieb nicht erzeugt

werden und sind umgehend zu beseitigen.

Mechanik

• Hängen Sie alle Komponenten in den A4-Rahmen ein.

• Beachten Sie Angaben zur Platzierung der Komponenten.

Elektrik

• Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Anschlüssen nur in spannungslosem Zustand!

• Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern.

• Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den

Leitungen.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901 IX

Trainingspaket Grundlagen kontaktbehafteter Schaltungen

Das Trainingspaket TP 1211 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln. Gegenstand

dieses Paketes sind die Grundlagen kontaktbehafteter Schaltungen. Einzelne Komponenten aus dem

Trainingspaket TP 1211 können auch Bestandteil anderer Pakete sein.

Wichtige Komponenten des TP 1211

• Fester Arbeitsplatz mit A4-Rahmen

• Gerätesätze oder Einzelkomponenten (z.B. Schütze, Motorschutzschalter, Zeitrelais,

Hilfsschalterblöcke)

• Komplette Laboreinrichtungen

Medien

Die Teachware zum Trainingspaket TP 1211 besteht aus einem Lehrbuch und einem Arbeitsbuch. Das

Lehrbuch vermittelt die Grundlagen der Steuerschaltungen. Das Arbeitsbuch enthält zu jeder der 6 Aufgaben

die Aufgabenblätter, die Lösungen zu jedem einzelnen Arbeitsblatt und eine CD-ROM. Ein Satz

gebrauchsfertiger Aufgaben- und Arbeitsblätter zu jeder Aufgabe ist enthalten.

Datenblätter zu den Hardware-Komponenten werden mit dem Trainingspaket und auf der CD-ROM zur

Verfügung gestellt.

Medien

Lehrbuch Fachkunde Elektroberufe

Arbeitsbuch Grundlagen kontaktbehafteter Schaltungen

Übersicht der Medien zum Trainingspaket TP 1211

Weitere Ausbildungsmittel ersehen Sie aus unseren Katalogen und im Internet. Das Lernsystem

Automatisierung und Technik wird laufend aktualisiert und erweitert. Die Foliensätze, die Filme, CD-ROMs,

DVDs und Lernprogramme sowie die weitere Teachware werden in mehreren Sprachen angeboten.

X © Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901

Lernziele

Komponenten

• Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines Tasters.

• Sie kennen den Unterschied zwischen einem Taster und einem Schalter.

• Sie kennen den Unterschied zwischen einem Schließer und einem Öffner.

• Sie kennen Aufbau und Funktion eines Schützes.

• Sie können Komponenten im Haupt- und Steuerstromkreis kennzeichnen.

• Sie kennen den Anschluss und die Prüfung einer Drehstromsteckdose.

• Sie kennen Schaltung und Funktion eines elektronischen Zeitrelais.

• Sie kennen Schaltung und Funktion eines Überstromauslösers.

• Sie kennen Schaltung und Einstellung eines Überstromauslösers in einer Stern-Dreieck-

Schützschaltung.

• Sie kennen den Unterschied zwischen einem Überstromauslöser und einem Motorschutzschalter.

Grundlegende Steuerschaltungen

• Sie kennen den Tippbetrieb.

• Sie kennen Schaltung und Funktion eines Selbsthaltekontaktes.

• Sie kennen die Schaltung einer Einschalt- und einer Ausschaltmeldung.

• Sie kennen die Kombination von Selbsthalteschaltung und Tippbetrieb.

• Sie kennen die Schaltung von Schließern und Öffnern bei mehreren Betätigungsstellen.

• Sie kennen die Problematik einer Wendeschützschaltung.

• Sie kennen die Verdrahtung des Hauptstromkreises einer Wendeschützschaltung.

• Sie kennen den Grund für eine Verriegelung der beiden Schütze (Schützverriegelung).

• Sie kennen den Grund für eine zweite Verriegelung (Tasterverriegelung).

• Sie kennen die Umschaltung der Drehrichtung über AUS.

• Sie kennen die direkte Umschaltung der Drehrichtung.

• Sie kennen die Voraussetzungen für einen Stern-Dreieck-Anlauf.

• Sie kennen die Auslegung eines Drehstrommotors für einen Stern-Dreieck-Anlauf

am öffentlichen Netz 230 V/400 V.

• Sie kennen die Verdrahtung des Hauptstromkreises einer Stern-Dreieck-Schützschaltung.

• Sie kennen die Bezeichnung der drei verwendeten Schütze.

• Sie kennen den Grund für die Verriegelung bei einem Stern-Dreieck-Anlauf.

• Sie kennen den Steuerstromkreis für eine handbetätigte Stern-Dreieck-Schützschaltung.

• Sie kennen den Steuerstromkreis für eine automatische Stern-Dreieck-Schützschaltung.

• Sie kennen den wesentlichen Nachteil eines Stern-Dreieck-Anlaufs.

• Sie kennen Aufbau und Funktion des Hauptstromkreises einer Wendeschützschaltung

mit automatischem Stern-Dreieck-Anlauf.

• Sie kennen Aufbau und Funktion des Steuerstromkreises einer Wendeschützschaltung

mit automatischem Stern-Dreieck-Anlauf.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901 XI

Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben

Aufgabe 1 2 3 4 5 6

Lernziel

Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines Tasters. •

Sie kennen den Unterschied zwischen einem Taster und einem Schalter. •

Sie kennen den Unterschied zwischen einem Schließer und einem Öffner. •

Sie kennen Aufbau und Funktion eines Schützes. •

Sie kennen den Tippbetrieb. •

Sie können Komponenten im Haupt- und Steuerstromkreis kennzeichnen. •

Sie kennen Schaltung und Funktion eines Selbsthaltekontaktes. •

Sie kennen die Schaltung einer Einschalt- und einer Ausschaltmeldung. •

Sie kennen die Kombination von Selbsthalteschaltung und Tippbetrieb. •

Sie kennen die Schaltung von Schließern und Öffnern bei mehreren Betätigungsstellen. •

Sie kennen die Problematik einer Wendeschützschaltung. •

Sie kennen die Verdrahtung des Hauptstromkreises einer Wendeschützschaltung. •

Sie kennen den Anschluss und die Prüfung einer Drehstromsteckdose. •

Sie kennen den Grund für eine Verriegelung der beiden Schütze (Schützverriegelung). •

Sie kennen den Grund für eine zweite Verriegelung (Tasterverriegelung). •

Sie kennen die Umschaltung der Drehrichtung über AUS. •

Sie kennen die direkte Umschaltung der Drehrichtung. •

Sie kennen die Voraussetzungen für einen Stern-Dreieck-Anlauf. •

Sie kennen die Auslegung eines Drehstrommotors für einen Stern-Dreieck-Anlauf am

öffentlichen Netz 230 V/400 V. •

Sie kennen die Verdrahtung des Hauptstromkreises einer Stern-Dreieck-Schützschaltung. •

Sie kennen die Bezeichnung der drei verwendeten Schütze. •

Sie kennen den Grund für die Verriegelung bei einem Stern-Dreieck-Anlauf. •

Sie kennen den Steuerstromkreis für eine handbetätigte Stern-Dreieck-Schützschaltung. •

XII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901

Aufgabe 1 2 3 4 5 6

Lernziel

Sie kennen Schaltung und Funktion eines elektronischen Zeitrelais. •

Sie kennen Schaltung und Funktion eines Überstromauslösers. •

Sie kennen Schaltung und Einstellung eines Überstromauslösers in einer Stern-Dreieck-

Schützschaltung. •

Sie kennen den Unterschied zwischen einem Überstromauslöser und einem

Motorschutzschalter. •

Sie kennen den Steuerstromkreis für eine automatische Stern-Dreieck-Schützschaltung. •

Sie kennen den wesentlichen Nachteil eines Stern-Dreieck-Anlaufs. •

Sie kennen Aufbau und Funktion des Hauptstromkreises einer Wendeschützschaltung mit

automatischem Stern-Dreieck-Anlauf. •

Sie kennen den Aufbau des Steuerstromkreises einer Wendeschützschaltung mit

automatischem Stern-Dreieck-Anlauf. •

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901 XIII

Gerätesatz

Der Gerätesatz Grundlagen kontaktbehafteter Schaltungen vermittelt Kenntnisse über den Einsatz von

Schützen bei der Ansteuerung elektrischer Maschinen. Der Gerätesatz enthält alle Komponenten, die für die

Erarbeitung der vorgegebenen Lernziele erforderlich sind und kann mit anderen Gerätesätzen beliebig

erweitert werden. Zum Aufbau funktionsfähiger Schaltungen werden zusätzlich ein Laborarbeitsplatz,

optional mit A4-Rahmen, und eine 400 V Wechselspannungsversorgung benötigt.

Gerätesatz Grundlagen kontaktbehafteter Schaltungen, Bestell-Nr. 571811

Komponente Bestell-Nr. Menge

Drehstromversorgung 571812 1

Netzteil 24 V 571813 1

Schützboard 571814 1

Schützsatz Motortechnik 571816 1

Bedien- und Meldegeräte 571815 1

Übersicht Schützsatz Motortechnik, Bestell-Nr. 571816

Komponente Menge

Leitungsschutz 1-polig 1

Leitungsschutz-Schalter 3-polig 1

Motorschutzschalter 0,35 – 0,5 A mit Hilfsschalter 1 Schließer und 1 Öffner 1

Motorschutzrelais (Überlastrelais) 0,35 – 0,5 A 1

Leistungsschütz 4 kW 4

Hilfsschalterblock für Leistungsschütz 4 kW 4

Überspannungsbegrenzer 4

Zeitrelais Multifunktion 1

Relais inklusive Sockel 3

XIV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901

Grafische Symbole des Gerätesatzes

Komponente Grafisches Symbol

Leitungsschutz-Schalter 1-polig

2

1

F1

Leitungsschutz-Schalter 3-polig

6

5

4

3

2

1

F1

Überspannungsbegrenzer

U

R1

Motorschutzschalter mit Hilfsschalter 1 Schließer

und 1 Öffner

22

21

14

13

Q1

1 3 5

4 62

I> I>I>

Motorschutzrelais (Überlastrelais)

96

95

98

97

4 62

3 51

TEST

RESET

STOP

F1

Leistungsschütz 4 kW mit Hilfsschalterblock 2 Schließer

und 2 Öffner

A1

A2 2 4

1 3

6

5

Q1

22

21

44

43

14

13

32

31

Zeitrelais Multifunktion

(dargestellte Funktion: Stern-Dreieck)

28

27

K1

A3

A2

A1

18

17

Relais

24

23

14

13

K1

A1

A2 32

31

42

41

Bediengeräte 3

4

3

4

1

2

S1 S2 S3

Meldegeräte

P1

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901 XV

Zuordnung von Komponenten und Aufgaben

Aufgabe 1 2 3 4 5 6

Komponente

Leitungsschutz-Schalter 1-polig A 4 A 1 1 1 1 1 1

Leitungsschutz-Schalter 3-polig C 4 A 1 1 1 1 1 1

Motorschutzschalter 0,35 – 0,5 A 1 1

Motorschutzrelais (Überlastrelais) 0,35 – 0,5 A 1

Leistungsschütz 4 kW 1 1 2 3 3 4

Hilfsschalterblock für Leistungsschütz 4 kW 1 2 3 3 4

Überspannungsbegrenzer 1 1 2 3 3 4

Zeitrelais Multifunktion 1 1

Schützboard 1 1 1 1 1 1

Bedien- und Meldegeräte 1 1 1 1 1 1

Netzteil 24 V 1 1 1 1 1 1

Drehstromversorgung 1 1 1 1 1 1

Hinweis

Als elektrische Maschine für alle Aufgaben benötigen Sie zum Beispiel

einen Drehstrom-Asynchronmotor 230/400 V (Bestell-Nummer 571874)

oder

eine MPS Transferstrecke MT AC400 (Bestell-Nummer C93104).

XVI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901

Hinweise für den Lehrer/Ausbilder

Lernziele

Das Groblernziel des vorliegenden Arbeitsbuchs ist das Kennenlernen von grundlegenden

Steuerschaltungen sowie der praktische Aufbau der Schaltungen. Durch diese direkte Wechselwirkung von

Theorie und Praxis ist ein schneller und nachhaltiger Lernfortschritt gewährleistet. Die Feinlernziele sind in

der Matrix dokumentiert. Konkrete Einzellernziele sind jeder Aufgabenstellung zugeordnet.

Richtzeit

Die benötigte Zeit für das Durcharbeiten der Aufgabenstellungen hängt vom Vorwissen der Lernenden ab.

Auszubildende im Elektrobereich: ca. 1 Wochen. Mit Facharbeiterausbildung: ca. 2 Tage.

Komponenten des Gerätesatzes

Arbeitsbuch und Gerätesatz sind aufeinander abgestimmt. Für alle 6 Aufgaben benötigen Sie nur

Komponenten eines Gerätesatzes TP 1211.

Normen

Im vorliegenden Arbeitsbuch werden die folgenden Normen angewendet:

EN 60617-2 bis

EN 60617-8: Graphische Symbole für Schaltpläne

EN 61346-2: Industrielle Systeme, Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte;

Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung

Kennzeichnungen im Arbeitsbuch

Lösungstexte und Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind rot dargestellt.

Kennzeichnungen in den Arbeitsblättern

Zu ergänzende Texte sind durch Raster oder graue Tabellenzellen gekennzeichnet.

Zu ergänzende Grafiken sind durch Raster hinterlegt.

Hinweise für den Unterricht

Hier werden zusätzliche Informationen zu den einzelnen Komponenten und Schaltungen gegeben. Diese

Hinweise sind in den Arbeitsblättern nicht enthalten.

Lernfelder

Im Folgenden ist eine Zuordnung der Lernfelder der Berufsschule auf das Ausbildungsthema „Grundlagen

kontaktbehafteter Schaltungen“ für ausgewählte Ausbildungsberufe dargestellt.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901 XVII

Ausbildungsberuf Lernfeld Thema

Elektroniker/in für

Automatisierungstechnik

1 Elektrotechnische Systeme analysieren und Funktionen prüfen

3 Steuerungen analysieren und anpassen

6 Anlagen analysieren und deren Sicherheit prüfen

Mechatroniker/in 3 Installieren elektrischer Betriebsmittel unter Beachtung sicherheitstechnischer

Aspekte

4 Untersuchen der Energie- und Informationsflüsse in elektrischen, pneumatischen

und hydraulischen Baugruppen

7 Realisieren mechatronischer Teilsysteme

11 Inbetriebnahme, Fehlersuche und Instandsetzung

Industriemechaniker 10 Herstellen und in Betrieb nehmen von technischen Systemen

Struktur der Aufgaben

Alle 6 Aufgaben haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in:

• Titel

• Lernziele

• Problemstellung

• Lageplan

• Projektauftrag

• Arbeitshilfen

• Arbeitsblätter

Das Arbeitsbuch enthält die Lösungen zu jedem Arbeitsblatt.

Bezeichnung der Komponenten

Die Bezeichnung der Komponenten in den Schaltplänen erfolgt nach der Norm DIN EN 61346-2. In

Abhängigkeit der Komponente werden Buchstaben vergeben. Mehrere Komponenten innerhalb eines

Schaltkreises werden durchnummeriert.

Relais: K, K1, K2, …

Schalter/Taster: S, S1, S2, …

Schütz: Q, Q1, Q2, …

Sicherungen: F, F1, F2, ...

Signalgeräte: P, P1, P2, ...

XVIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901

Inhalte der CD-ROM

Das Arbeitsbuch ist auf der mitgelieferten CD-ROM als pdf-Datei gespeichert. Zusätzlich stellt die CD-ROM

Ihnen weitere Medien zur Verfügung.

Die CD-ROM enthält folgende Ordner:

• Bedienungsanleitungen

• Bilder

• Datenblätter

• Produktinformationen

Bedienungsanleitungen

Bedienungsanleitungen für verschiedene Komponenten des Trainingspakets stehen zur Verfügung. Diese

Anleitungen helfen bei Einsatz und Inbetriebnahme der Komponenten.

Bilder

Fotos und Grafiken von Komponenten und industriellen Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit

können eigene Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den

Einsatz dieser Abbildungen ergänzt werden.

Datenblätter

Die Datenblätter der Komponenten des Trainingspakets stehen als pdf-Dateien zur Verfügung.

Produktinformationen

Für ausgesuchte Komponenten erhalten Sie Produktinformationen des Herstellers. Die Darstellung und

Beschreibung der Komponenten in dieser Form soll zeigen, wie diese Komponenten in einem industriellen

Katalog dargestellt sind. Zusätzlich finden Sie hier ergänzende Informationen zu den Komponenten.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901 1

Aufgabe 1

In Betrieb nehmen eines Rührwerks

Lernziele

Wenn Sie die Aufgabe bearbeitet haben

• kennen Sie den Aufbau und die Funktion eines Tasters

• kennen Sie den Unterschied zwischen einem Taster und einem Schalter

• kennen Sie den Unterschied zwischen einem Schließer und einem Öffner

• kennen Sie Aufbau und Funktion eines Schützes

• kennen Sie den Tippbetrieb

• können Sie Komponenten im Haupt- und Steuerstromkreis kennzeichnen

Problemstellung

In einen Behälter werden zwei Flüssigkeiten eingeleitet, die mit Hilfe eines Rührwerks gemischt werden. Das

Rührwerk wird über einen Drehstrommotor angetrieben. Der Drehstrommotor wird im Tippbetrieb betrieben.

Für die Steuerung des Motors sollen Sie geeignete Taster und ein geeignetes Schütz auswählen.

Lageplan

Rührwerk mit Antrieb

Aufgabe 1 – In Betrieb nehmen eines Rührwerks

2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901

Arbeitsaufträge

1. Beschreiben Sie die Funktion eines Tasters und eines Schalters.

2. Beschreiben Sie den Aufbau eines Schützes.

3. Planen Sie eine Schützschaltung zur Ansteuerung eines Drehstrommotors und bauen Sie diese auf.

4. Kennzeichnen Sie die Komponenten der aufgebauten Schaltung.

5. Schließen Sie einen Drehstrom-Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer an.

Arbeitshilfen

• Fachbücher, Tabellenbücher

• Auszüge aus Herstellerkatalogen

• Datenblätter

• Internet

Warnung

Herstellen bzw. abbauen von elektrischen Verbindungen nur in spannungslosem Zustand!

Achten Sie bei der Funktionsprüfung auf den Berührungsschutz!

Aufgabe 1 – In Betrieb nehmen eines Rührwerks

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901 3

Funktion und Schaltzeichen eines Tasters und eines Schalters

– Beschreiben Sie die Funktion eines Tasters (Schließer).

– Beschreiben Sie die Funktion eines Tasters (Öffner).

– Beschreiben Sie die Funktion eines Schalters (Schließer).

– Nennen Sie für jede Komponente typische Anwendungen.

3

4

1

2

3

4

Schaltzeichen Taster (Schließer), Taster (Öffner), Schalter

Taster (Schließer)

• Funktion

Bei Betätigung des Schließers wird der Kontakt geschlossen und bleibt geschlossen, bis die

Betätigung endet. Wird der Taster nicht mehr betätigt, so geht er in die Ausgangsstellung zurück,

der Kontakt wird unterbrochen (Ruhestellung).

• Anwendungen

Ansteuerung von Schützen, von Magnetventilen, Steuerungen allgemein, EIN-Taster.

Taster (Öffner)

• Funktion

Bei Betätigung des Öffners wird der Kontakt unterbrochen und bleibt unterbrochen, bis die

Betätigung endet. Wird der Taster nicht mehr betätigt, so geht er in die Ausgangsstellung zurück,

der Kontakt wir geschlossen (Ruhestellung).

• Anwendungen

Ansteuerung von Schützen, von Magnetventilen, Steuerungen allgemein, AUS-Taster.

Schalter (Schließer)

• Funktion

Bei Betätigung des Schalters wird der Kontakt geschlossen und bleibt geschlossen, auch wenn

die Betätigung endet. Bei erneuter Betätigung wird der Kontakt wieder geöffnet und bleibt

geöffnet. Ein-/Ausschaltverhalten.

• Anwendungen

Lichtschalter, Ein-/Ausschalter allgemein, Steuerschalter.

Aufgabe 1 – In Betrieb nehmen eines Rührwerks

4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901

– Beschreiben Sie den Unterschied zwischen einem Taster und einem Schalter

Der Taster ändert seinen Kontakt bei Betätigung. Endet die Betätigung, so geht der Taster von selbst

in seine Ausgangsstellung zurück (Schließer hat geöffnet, Öffner hat geschlossen).

Wird der Schalter betätigt, so rastet er in der betätigten Stellung ein und bleibt in dieser Stellung

(Ein oder Aus) bis er erneut betätigt wird (Ein-/Ausschaltverhalten)

Aufbau eines Schützes

21

A2

A1

3

6

21

7 4 5A1

A2 2 4

1 3

6

5

Schematische Darstellung und Schaltzeichen eines Schützes

Bezeichnungen

Spulenanschluss, Schaltkontakt Schließer, Rückstellfeder, Spule, beweglicher Eisenkern, Schaltkontakt

Öffner, fester Eisenkern

Aufgabe 1 – In Betrieb nehmen eines Rührwerks

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901 5

– Ordnen Sie den einzelnen Komponenten die Bezeichnungen zu.

Nr. Bezeichnung

1 Schützspule mit den Anschlüssen A1 und A2

2 Fester Eisenkern, wird magnetisiert, wenn die Schützspule an der Nennspannung liegt (230 V, 24 V)

3 Beweglicher Eisenkern, wird vom magnetisierten festen Eisenkern angezogen.

4 Beweglicher Kontakt mit mechanischer Verbindung zum beweglichen Eisenkern.

5 Fester Kontakt mit den Anschlüssen 13 und 14 (Schließer).

6 Feder, drückt den beweglichen Eisenkern, wenn die Magnetisierung endet, in die Ausgangsstellung zurück.

7 Feder, gefederte Lagerung des beweglichen Kontaktes. Nach Anzug des Schützes wird der Kontaktdruck erhöht.

Planen und aufbauen eines Haupt- und eines Steuerstromkreises

Der Drehstrommotor des Rührwerks soll in Betrieb genommen werden.

– Vervollständigen Sie den Hauptstromkreis für den Anschluss des Motors und tragen Sie die

normgerechten Bezeichnungen darin ein.

– Vervollständigen Sie den Steuerstromkreis für einen Tippbetrieb (Motor läuft nur so lange der Taster

gedrückt ist.

– Bauen Sie die Schaltung auf und überprüfen Sie die Funktion.

Warnung

Achten Sie beim Aufbau darauf, dass dieser im abgeschalteten Zustand erfolgt!

Vorsicht

Achten Sie beim Anschluss des Schützes und des Motors auf die richtigen Spannungen

und die richtige Schaltung!

Aufgabe 1 – In Betrieb nehmen eines Rührwerks

6 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901

Schützschaltung mit Tippbetrieb

– Vervollständigen Sie den Haupt- und den Steuerstromkreis für den Tippbetrieb.

0 V

M

3

2

1

4

3

6

5

A1

A2

14

13

L1

L2

L3

N

PE

6

4

2

5

3

1

24 V

Q1

S1

1F2

21

F1

Q1

M1

Hauptstromkreis der Schützschaltung Steuerstromkreis der Schützschaltung

Kennzeichnungen im Haupt- und Steuerstromkreis

Sicherungen, Spulenanschluss, Schutzleiter, Hauptkontakte, Taster, Schütz

– Ordnen Sie den einzelnen Komponenten die Bezeichnungen zu.

Bezeichnung Komponente

Q1 Schütz

1, 2, 3, 4, 5, 6 Hauptkontakte

S1 Taster

PE Schutzleiter

F1, F2 Sicherungen

A1, A2 Spulenanschluss

Aufgabe 1 – In Betrieb nehmen eines Rührwerks

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901 7

Geräteliste

Zu einer vollständigen Projektdokumentation gehört neben dem Schaltplan auch die Geräteliste.

– Erstellen Sie die Geräteliste, indem Sie die Menge der benötigten Komponenten und ihre

Kennzeichnung im Schaltplan in die unten stehenden Tabellen eintragen!

Menge Kennzeichnung Benennung

1 F1 Leitungsschutz-Schalter 3-polig

1 Q1 Leistungsschütz 4 kW

1 M1 Drehstrom-Asynchronmotor

Hauptstromkreis

Menge Kennzeichnung Benennung

1 F2 Leitungsschutz-Schalter 1-polig

1 S1 Taster (Schließer)

1 Q1 Leistungsschütz 4 kW

Steuerstromkreis

Aufgabe 1 – In Betrieb nehmen eines Rührwerks

8 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 570901

Anschluss eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer

Ein Drehstrom-Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer kann entweder in Stern oder in Dreieck geschaltet

werden.

– Vervollständigen Sie die Schaltungen der Wicklungen für Stern- und Dreieckschaltung.

V1

V2

W1

W2U2

U1

L1 L2 L3

L2 L3

W1W2

U2

U1 V2

V1

L1

Sternschaltung Dreieckschaltung

– Vervollständigen Sie die Lage der Brücken am Klemmbrett für Stern- und Dreieckschaltung

V1

V2

U1

U2

W1

W2

V1

U2

W1

V2

U1

W2

V1

V2

U1

U2

W1

W2

V1

U2

W1

V2

U1

W2

Sternschaltung Dreieckschaltung