Fachkunde Elektrotechnik

Fachkunde
Elektrotechnik
28. überarbeitete und erweiterte Auflage
Europa-FachbuchrEihE
für elektrotechnische berufe
bearbeitet von Lehrern an beruflichen Schulen und von ingenieuren
(siehe rückseite)
Lektorat: Klaus Tkotz, Kronach
VErLag Europa-LEhrmiTTEL · Nourney, Vollmer gmbh & co. Kg
Düsselberger Straße 23 · 42781 haan-gruiten
Europa-Nr.: 30138

Autoren der Fachkunde Elektrotechnik:
Bastian, Peter Kirchheim-Teck
Bumiller, Horst Freudenstadt
Burgmaier, Monika Stuttgart
Eichler, Walter Kaiserslautern
Feustel, Bernd Kirchheim-Teck
Käppel, Thomas Münchberg
Klee, Werner Mehlingen
Manderla, Jürgen Berlin
Reichmann, Olaf Altlandsberg
Schwarz, Jürgen Tettnang
Tkotz, Klaus Kronach
Winter, Ulrich Kaiserslautern
Ziegler, Klaus Nordhausen
Lektorat und Leitung des Arbeitskreises: Klaus Tkotz
Bildentwürfe: Die Autoren
Fotos: Autoren und Firmen (Firmenverzeichnis Seite 639)
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• INTEL ist ein eingetragenes Warenzeichen der INTEL Corporation
• Linux ist ein eingetragenes Warenzeichen von Linus Torvalds
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Warenzeichen ihrer jeweiligen Eigentümer
Bildbearbeitung:
Zeichenbüro des Verlages Europa-Lehrmittel GmbH & Co., Ostfildern
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28. Auflage 2012
Druck 5 4 3 2 1
Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da bis auf die Behebung von Druckfehlern untereinander
unverändert.
ISBN 978-3-8085-3189-1
Titelmotiv: Idee: Klaus Tkotz, Ausführung: braunwerbeagentur, 42477 Radevormwald unter Verwendung von 2 Fotos
der Bilddatenbank www.fotolia.de (Steckdose: © emmi-Fotolia.com; weltkugel: © erdquadrat-Fotolia.com)
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http://www.europa-lehrmittel.de
Satz: Satz+Layout Werkstatt Kluth GmbH, 50374 Erftstadt
Druck: M. P. Media-Print Informationstechnologie GmbH, 33100 Paderborn

● Allgemeines
Vorwort ....................................... 4
Inhaltsverzeichnis (ausführlich). ................... 5 –10
Lernfeldhinweise und Projektbearbeitung .......... 11–14
Sachwortverzeichnis Deutsch – Englisch ab Seite 640
● Elektrotechnik
Inhaltsverzeichnis (Kurzform)
1 arbeitssicherheit und gesundheitsschutz ......... 15
2 grundbegriffe der Elektrotechnik ................ 21
3 grundschaltungen der Elektrotechnik ............ 49
4 Elektrisches Feld. ............................. 70
5 magnetisches Feld ............................ 81
6 Schaltungstechnik ............................ 100
7 Wechsel- und Drehstromtechnik ................ 125
8 messtechnik ................................. 166
9 Elektronik. ................................... 191
10 Elektrische anlagen ........................... 273
11 Schutzmaßnahmen ........................... 328
12 gebäudetechnische anlagen ................... 363
13 Elektrische maschinen ......................... 440
14 informationstechnik ........................... 501
15 automatisierungstechnik ...................... 524
16 Werkstoffe, Fertigung, umwelt, Energieeinsparung 571
● Beruf und Betrieb 592
● Infoseiten
• Schaltzeichen .................................... 618
• Elektrotechnische u. allg. Symbole, Prüfzeichen ....... 624
• Widerstände und Kondensatoren (Kennzeichnung) .... 626
• Überstrom-Schutzeinrichtungen (Auslösekennlinien) . . 627
• Leitungen u. Kabel (Verlegearten, Strombelastbarkeit) . 628
• Leitungen, umrechnungsfaktoren, mindestquerschnitte 629
• Drehstrommotoren (Betriebsdaten) ................. 630
• Dioden, Transistoren, Thyristor, Triac (Kennlinien) . . 631
• Wichtige Abkürzungen ......................... 634
• Fachbegriffe Englisch – Deutsch ................. 636
● Praxistipps (Auswahl)
• Messen mit dem Oszilloskop ....................... 181
• Effektivwertmessung nichtsinusförmiger Größen ..... 189
• Installation, Inbetriebnahme eines Frequenzumrichters 271
• Farbkennzeichnung von Leitern..................... 301
• Verlegen von Leitungen ........................... 304
• Beispiel einer Leitungsberechnung .................. 316
• Anschluss von Halogen-Beleuchtungsanlagen ........ 372
• Multimediaverkabelung, vernetztes Haus ........ 408, 422
• Auswahl, Anschluss eines Elektromotors......... 496, 498
• Verbinden von zwei PCs über ein Netzwerk ........... 520
• Herstellen einer WLAN-Verbindung ................. 521
• Existenzgründung ................................ 615
Kapitelnummer
und Symbole
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Wegweiser zur Fachkunde Elektrotechnik

Vorwort 28. Auflage
4
Liebe Leserin,
lieber Leser,
die Fachkunde Elektrotechnik dient der aus- und Weiterbildung im berufsfeld
Elektrotechnik. Sie wendet sich an alle, die in diesem berufsfeld tätig sind.
Aufbau des Buches
Das buch ist fachsystematisch aufgebaut und fördert das selbstgesteuerte
Lernen.
Sie finden Erklärungen und Darstellungen wichtiger gesetze und Formeln
der Elektrotechnik.
Wiederholungsseiten festigen und vertiefen ihr erworbenes Wissen.
Zum bearbeiten der Wiederholungsaufgaben hilft ihnen ein zusätzliches
Lösungsbuch.
Praxistippseiten unterstützen Ihre berufliche Tätigkeit.
Ein Infoteil am Buchende unterstützt Ihre handlungsorientierte und praxisnahe Ausbildung.
auf der beiliegenden DVD finden Sie alle bilder, Tabellen und infoseiten aus dem buch sowie nützliche
programme und bedienungsanleitungen.
Hilfen zur Fachkunde Elektrotechnik
Für die Vertiefung und Vervollständigung ihres Fachwissens gibt es weitere hilfen durch ergänzende
Fachliteratur (oben rechts).
Die Fachkunde Elektrotechnik auf einen Blick
Neu bzw. überarbeitet z.B.
Praxistipps
Beleuchtungstechnik
Antennenanlagen
Schaltungstechnik
Schutzmaßnahmen
Gebäudeleittechnik
Gefahrenmeldeanlagen
Elektrische Maschinen
Schaltzeichen
A
V
Q
Fachqualifikationen vermitteln
Lernprozesse aktivieren
Hilfe bei der Projektbearbeitung geben
Fort- und Weiterbildung fördern
Gruppenarbeit unterstützen
Teamarbeit fördern
Praxistipps, z.B. zu
Schutzmaßnahmen
Informationstechnik
Gebäudetechnik
Messtechnik
Schaltungstechnik
Motoren
Das Buch soll
Ausbildungs-
richtungen
Zielgruppen
Elektroniker/-in für:
(Handwerk)
Systemelektroniker/-in
Elektroniker/-in für:
(Industrie)
Industrieelektriker/-in
Elektroanlagenmonteur/-in
Mechatroniker/-in
Auszubildende,
Schüler/-in,
Studenten/-in
Praktiker/-in im Beruf
Energie- und Gebäudetechnik
Automatisierungstechnik
Maschinen- und Antriebstechnik
Gebäude- und
Infrastruktursysteme
Betriebstechnik
Automatisierungstechnik
Geräte und Systeme
Maschinen- und Antriebstechnik
Betriebstechnik
Geräte und Systeme
Berufsschulen
Fachoberschulen
Berufsoberschulen
Meisterschulen
Technischen Gymnasien
Fachschulen
Betrieben
Wir sind für Sie da. ihre meinung zu diesem buch ist uns wichtig. Darum möchten wir ihre Kritik, ihre
ratschläge, aber auch ihr Lob erfahren. Schreiben Sie uns unter: lektorat@europa-lehrmittel.de
Das autorenteam und der Verlag Europa-Lehrmittel
wünschen ihnen viel Erfolg für ihre Zukunft herbst 2011
Meine Ausbildungsunterlagen
Ergänzende Fachliteratur

inhaltsverzeichnis
1 Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz . 15
1.1 Sicherheit und Gesundheitsschutz
am Arbeitsplatz ........................... 15
1.2 Geräte- und Produktsicherheitsgesetz ........ 15
1.3 Gefahrstoffverordnung ..................... 16
1.4 Sicherheitszeichen ......................... 17
1.5 Erste Hilfe................................. 18
Praxistipp: Gefährdungsbeurteilung .......... 19
Wiederholungsseite zu Kapitel 1 ............. 20
2 Grundbegriffe der Elektrotechnik ....... 21
2.1 Umgang mit physikalischen Größen ......... 21
masse und Kraft ........................... 21
mechanische arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Energie ................................... 22
mechanische Leistung ...................... 22
2.2 Arten von Stromkreisen .................... 23
Elektrischer gleichstromkreis ............... 24
Schaltzeichen ............................. 25
2.3 Elektrische Ladung (Elektrizitätsmenge) ...... 26
aufbau der atome ......................... 27
2.4 Elektrische Spannung ...................... 28
2.4.1 Spannungsquellen ......................... 28
2.4.2 potenzial und Spannung .................... 28
2.4.3 arten der Spannungserzeugung ............. 29
2.4.4 messen elektrischer Spannung .............. 30
2.5 Elektrischer Strom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.5.1 Elektrischer Strom in metallen ............... 32
2.5.2 messen elektrischer Stromstärke............. 32
2.5.3 Wirkungen des elektrischen Stromes ......... 33
2.5.4 Stromarten................................ 34
2.5.5 Stromdichte............................... 35
2.6 Elektrischer Widerstand und Leitwert ........ 36
2.7 Ohmsches Gesetz.......................... 37
2.8 Leiterwiderstand .......................... 38
2.9 Temperaturabhängigkeit des
Widerstandes ............................. 39
2.10 Bauarten von Widerständen................. 40
2.11 Elektrische Energie und Arbeit............... 42
2.11.1 gewinnung elektrischer Energie ............. 42
2.11.2 Elektrische arbeit .......................... 43
2.12 Elektrische Leistung........................ 44
2.13 Wirkungsgrad ............................. 46
2.14 Elektrowärme ............................. 47
Wiederholungsseite zu Kapitel 2 ............. 48
3 Grundschaltungen der Elektrotechnik ... 49
3.1 Reihenschaltung .......................... 49
3.1.1 gesetze der reihenschaltung ............... 49
3.1.2 Vorwiderstände ........................... 51
3.1.3 Spannungsfall an Leitungen ................ 52
3.2 Parallelschaltung .......................... 53
3.3 Gemischte Schaltungen .................... 55
3.3.1 Spannungsteiler ........................... 55
3.3.2 brückenschaltung ......................... 57
3.3.2.1 abgeglichene brückenschaltung ............. 57
3.3.2.2 Nicht abgeglichene brückenschaltung ........ 58
3.3.3 Widerstandsbestimmung durch Strom-
und Spannungsmessung ................... 59
3.4 Innenwiderstand von Spannungsquellen ..... 60
3.4.1 belastungssfälle einer Spannungsquelle ...... 60
3.4.2 Ersatzschaltbild einer Spannungsquelle ...... 61
3.4.3 anpassung ............................... 61
3.4.4 Schaltungen von Spannungsquellen ......... 63
3.5 Galvanische Elemente ..................... 64
3.5.1 umwandlung chemischer Energie in
elektrische Energie ........................ 64
3.5.2 primärelemente ........................... 65
3.5.3 Sekundärelemente (akkumulatoren).......... 67
Wiederholungsseite zu Kapitel 3 ............. 69
4 Elektrisches Feld ...................... 70
4.1 Eigenschaften des elektrischen Feldes ........ 70
4.2 Grundbegriffe ............................. 71
4.2.1 Elektrische Feldstärke ...................... 71
4.2.2 Elektrische influenz und polarisation.......... 71
4.2.3 Elektrische Felder in der Praxis .............. 72
4.3 Kondensator im Gleichstromkreis ........... 73
4.3.1 Verhalten eines Kondensators ............... 73
4.3.2 Kapazität eines Kondensators . . . . . . . . . . . . . . . 73
berechnung der Kapazität von Kondensatoren 74
4.3.3 Laden und Entladen eines Kondensators ..... 75
4.3.4 Energie des geladenen Kondensators......... 76
4.4 Schaltungen von Kondensatoren ............ 77
4.4.1 parallelschaltung .......................... 77
4.4.2 reihenschaltung ........................... 77
4.5 Kenngrößen und Bauarten von Kondensatoren 78
4.5.1 Kenngrößen............................... 78
4.5.2 bauarten.................................. 78
Wiederholungsseite zu Kapitel 4 ............. 80
5 Magnetisches Feld ................... 81
5.1 Eigenschaften der Magnete und
Darstellungshilfen ......................... 81
5.2 Elektromagnetismus ....................... 83
5.2.1 Stromdurchflossener Leiter und magnetfeld . . 83
5.2.2 Stromdurchflossene Spule und magnetfeld ... 84
5.3 Magnetische Größen ...................... 85
5.3.1 magnetischer Fluss Φ....................... 85
5.3.2 Elektrische Durchflutung Θ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
5.3.3 magnetische Feldstärke H ................... 86
5.3.4 magnetische Flussdichte B .................. 86
5.4 Eisen im Magnetfeld einer Spule............. 87
5.5 Strom und Magnetfeld ..................... 90
5.5.1 Stromdurchflossener Leiter im magnetfeld ... 90
5.5.2 Stromdurchflossene Spule im magnetfeld .... 92
5.5.3 Stromdurchflossene parallele Leiter .......... 92
5.6 Spannungserzeugung durch Induktion ....... 93
5.6.1 generatorprinzip (induktion der bewegung) ... 93
5.6.2 Lenzsche regel .............................94
5.6.3 Transformatorprinzip (induktion der ruhe) .....95
5.6.4 Selbstinduktion ............................ 97
5.6.5 Wirbelströme.............................. 98
Wiederholungsseite zu Kapitel 5 ..............99
6 Schaltungstechnik .................. 100
6.1 Schaltungsunterlagen ..................... 100
Praxistipp: Installation einer Wechsel-
schaltung mit Steckdose ................... 102
6.2 Installationsschaltungen .................. 103
6.2.1 Lampenschaltungen ...................... 103
6.2.2 Schaltungen mit meldeleuchten ............ 105
6.2.3 Stromstoßschaltung ...................... 106
6.2.4 infrarot-bewegungsmelder ................ 106
6.2.5 Treppenhaus-Zeitschaltung ................ 107
6.2.6 hausrufanlagen .......................... 107
6.2.7 haussprechanlagen ....................... 108
6.3 Elektromagnetische Schalter ............... 110
6.3.1 relais ................................... 111
6.3.2 Schütze.................................. 113
6.3.3 Schützschaltungen .........................114
6.3.3.1 Schaltungen mit Schützen ................. 114
Tippbetrieb .............................. 114
Selbsthalteschaltung ...................... 114
6.3.3.2 anwendungen von Schützschaltungen .......115
Verriegelungsschaltung ................... 115
Wendeschützschaltung .................... 115
Folgeschaltung ........................... 116
Stern-Dreieck-Schützschaltung ............. 116
automatische Stern-Dreieck-Schützschaltung 118
Dahlanderschaltung ...................... 119
5
Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis
6
6.4 Klemmenplan ............................ 120
6.5 Elektrische Ausrüstung von Maschinen ..... 121
Praxistipp: Anforderungen an Steuerstrom-
kreise ....................................123
Wiederholungsseite zu Kapitel 6 ............ 124
7 Wechsel- und Drehstromtechnik ...... 125
7.1 Kenngrößen der Wechselstromtechnik ...... 125
7.1.1 periode und Scheitelwert .................. 125
7.1.2 Frequenz und periodendauer .............. 125
7.1.3 Frequenz und Wellenlänge ................ 126
7.2 Sinusförmige Wechselgrößen .............. 127
7.2.1 Zeigerdarstellung von Sinusgrößen ......... 127
7.2.2 Kreisfrequenz ............................ 128
7.2.3 Erzeugung von Sinusspannungen .......... 128
7.2.4 Scheitelwert und Effektivwert bei
sinusförmigen Wechselgrößen ............. 129
7.2.5 Zeitlicher Verlauf von Wechselgrößen ....... 130
7.2.6 Nichtsinusförmige Spannungen und Ströme . .131
7.2.7 Frequenz und polpaarzahl...................132
7.2.8 phasenverschiebung ...................... 133
7.2.9 Wirkwiderstand .......................... 133
7.2.10 Scheinwiderstand ........................ 133
7.3 Spule im Wechselstromkreis ............... 134
7.3.1 induktiver blindwiderstand ................ 134
7.3.2 reihenschaltung aus Wirkwiderstand und
induktivem blindwiderstand................ 135
7.3.3 Spannungsdreieck ........................ 136
7.3.4 Widerstandsdreieck ....................... 137
7.3.5 parallelschaltung aus Wirkwiderstand und
induktivem blindwiderstand................ 138
7.3.6 Stromdreieck und Leitwertdreieck .......... 138
7.4 Leistungen im Wechselstromkreis .......... 139
7.4.1 Wirkleistung ............................. 139
7.4.2 Scheinleistung ........................... 139
7.4.3 blindleistung ............................. 140
7.4.4 Leistungsdreieck bei induktiver Last ......... 140
7.4.5 Leistungsfaktor, Wirkfaktor und blindfaktor . . 141
7.4.6 Verlustleistung bei realen Spulen ........... 141
7.5 Kondensator im Wechselstromkreis ........ 142
7.5.1 Kapazitiver blindwiderstand ............... 142
7.5.2 reihenschaltung aus Wirkwiderstand und
kapazitivem blindwiderstand ............... 143
rc-hochpass ............................ 144
rc-Tiefpass .............................. 144
7.5.3 parallelschaltung aus Wirkwiderstand und
kapazitivem blindwiderstand ............... 145
7.5.4 Verlustleistung bei realen Kondensatoren .... 146
7.6 Schaltung aus Spule, Kondensator
und Wirkwiderstand ...................... 147
7.6.1 reihenschaltung aus Wirkwiderstand,
induktivem und kapazitivem blindwiderstand 147
7.6.2 parallelschaltung aus Wirkwiderstand,
induktivem und kapazitivem blindwiderstand 148
7.7 Schwingkreise ........................... 149
7.7.1 resonanz ................................ 150
7.7.2 reihenschwingkreis ...................... 150
7.7.3 parallelschwingkreis ...................... 151
7.8 Dreiphasenwechselstrom (Drehstrom) ...... 153
7.8.1 Entstehung der Dreiphasenwechselspannung
............................... 153
7.8.2 Verkettung .............................. 153
7.8.3 Sternschaltung ........................... 155
7.8.4 Dreieckschaltung ......................... 157
7.8.5 Leiterfehler in Drehstromsystemen .......... 158
7.8.6 Leistung bei Dreiphasenwechselstrom ...... 159
7.8.7 Leistungsmessung bei Dreiphasenwechselstrom
............................ 160
7.9 Kompensation ........................... 161
7.9.1 Kompensationsarten ...................... 162
7.9.2 bemessung von Kompensationskondensatoren
........................... 163
inhaltsverzeichnis
7.9.3 Tonfrequenzsperrkreise ................... 163
7.9.4 Kompensation bei nichtsinusförmigen
Strömen ................................ 164
Wiederholungsseite zu Kapitel 7 ............ 165
8 Messtechnik ....................... 166
8.1 Elektrische Messgeräte .................... 166
8.1.1 grundbegriffe der messtechnik ............. 166
8.1.2 anzeigearten von messgeräten ............. 167
8.1.3 analoge messgeräte ...................... 167
8.1.3.1 messfehler von analogen messgeräten ...... 168
8.1.3.2 Elektrische messwerke .................... 169
8.1.4 Digitale messgeräte ....................... 170
8.1.5 Elektrizitätszähler ......................... 172
8.1.5.1 Wirkverbrauchszähler ..................... 172
8.1.5.2 Elektronische Elektrizitätszähler . . . . . . . . . . . . . 173
8.2 Praktisches Messen ....................... 174
8.2.1 messen von Leistungen ................... 174
8.2.2 messen von Widerständen ................ 174
8.2.3 messen mit Strommesszangen ............. 175
8.2.4 messkategorien .......................... 175
8.2.5 Durchführung einer praktischen messung ... 176
8.3 Oszilloskop .............................. 177
8.3.1 analoges oszilloskop...................... 177
8.3.1.1 aufbau eines analog-oszilloskops .......... 177
8.3.1.2 Zweikanal-oszilloskop ..................... 179
8.3.1.3 messen mit dem oszilloskop ............... 179
8.3.2 Digitalspeicher-oszilloskop................. 180
Praxistipp: Messen mit dem Oszilloskop ..... 181
8.4 Messen nichtelektrischer Größen mit Sensoren 182
8.4.1 aktive und passive Sensoren ............... 182
8.4.2 analoge Sensoren ........................ 183
8.4.2.1 Sensoren zur Weg- und Winkelmessung ..... 183
8.4.2.2 Sensoren zur messung von Dehnung, Kraft,
Druck und Drehmoment ................... 184
8.4.2.3 Sensoren zur messung von Temperaturen ... 185
8.4.3 binäre Sensoren .......................... 186
8.4.3.1 optische Näherungsschalter................ 186
8.4.3.2 induktive Näherungsschalter ............... 186
8.4.3.3 Kapazitive Näherungsschalter .............. 187
8.4.3.4 ausgangsfunktion und ausführung von
Näherungsschaltern....................... 187
8.4.4 Digitale Sensoren ......................... 188
Praxistipp: Effektivwertmessung
nichtsinusförmiger größen ................ 189
Wiederholungsseite zu Kapitel 8 ............ 190
9 Elektronik ......................... 191
9.1 Halbleiterwerkstoffe ...................... 191
9.2 Halbleiterwiderstände ..................... 193
9.2.1 Spannungsabhängige Widerstände (Varistoren) 193
9.2.2 heißleiter (NTc-Widerstände) . . . . . . . . . . . . . . 194
9.2.3 Kaltleiter (pTc-Widerstände)................ 195
9.2.4 Feldplatten ............................... 197
9.3 Hallgeneratoren .......................... 197
9.4 Halbleiterdioden ......................... 198
9.4.1 Wirkungsweise ........................... 198
9.4.2 Leistungsdioden......................... 198
9.4.3 Z-Dioden (begrenzerdioden)................ 199
9.4.4 halbleiterkennzeichnung................... 200
9.4.5 Kühlung von halbleiterbauelementen ....... 201
9.5 Transistoren ............................. 202
9.5.1 bipolare Transistoren ..................... 202
9.5.1.1 Transistoren in der Praxis .................. 204
9.5.1.2 Einstellung des arbeitspunktes ............. 205
9.5.1.3 Stabilisierung des arbeitspunktes .......... 206
9.5.1.4 Transistor als Schalter ..................... 207
9.5.1.5 Kippschaltungen.......................... 209
bistabile Kippschaltung ................... 209

inhaltsverzeichnis
Timer-baustein NE 555 .................... 209
monostabile Kippschaltung ................ 210
astabile Kippschaltung .................... 210
Schwellwertschalter (Schmitt-Trigger) ....... 210
9.5.1.6 Verstärkerschaltungen .................... 211
grundbegriffe der Verstärkertechnik ........ 211
grundschaltungen des bipolaren Transistors 211
Einstufiger bipolarer Transistorverstärker
in Emitterschaltung ....................... 212
9.5.2 Feldeffekttransistoren (FET) ................ 213
Verstärkergrundschaltungen mit Feldeffekttransistoren
.............................. 215
9.6 Optoelektronik ........................... 216
9.6.1 optoelektronische Sender ................. 216
Leuchtdioden ............................ 216
Laserdioden ............................. 217
9.6.2 optoelektronische Empfänger (Detektoren)... 218
Fotodioden .............................. 218
Fotowiderstände ......................... 218
Fotoelemente ............................ 218
Solarzellen .............................. 218
Fototransistoren .......................... 219
Schaltungsbeispiele optoelektronischer
Empfänger mit Fototransistoren ............ 219
9.6.3 Flüssigkristallanzeigen .................... 220
9.6.4 optokoppler ............................. 220
9.7 Operationsverstärker ..................... 221
9.7.1 grundlagen .............................. 221
9.7.2 analoge Schaltungen mit operationsverstärkern 223
9.7.3 Digitale Schaltungen mit operationsverstärkern 225
9.8 Digitaltechnik ............................ 227
9.8.1 Signalarten der Digital- und Steuerungstechnik 227
9.8.2 grundverknüpfungen ..................... 227
9.8.2.1 uND-Verknüpfung ........................ 227
9.8.2.2 oDEr-Verknüpfung ....................... 228
9.8.2.3 NichT-Verknüpfung ...................... 228
9.8.3 grundverknüpfungen mit ausgangs- oder
Eingangsnegation ........................ 229
9.8.3.1 Verknüpfungen mit ausgangsnegation ...... 229
9.8.3.2 Verknüpfungen mit Eingangsnegation ...... 229
9.8.3.3 Eingangsbeschaltung log. Verknüpfungen ... 230
9.8.3.4 anwendung der grundverknüpfungen ...... 230
9.8.4 Schaltkreisfamilien ....................... 231
9.8.4.1 TTL-Schaltkreisfamilie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
9.8.4.2 cmoS-Schaltkreisfamilie................... 231
9.8.5 Schaltalgebra ............................ 232
9.8.6 antivalenz- und Äquivalenz-Verknüpfung .... 233
9.8.7 Kippglieder .............................. 234
9.8.7.1 Zustandsgesteuerte und taktgesteuerte
Kippglieder .............................. 234
9.8.7.2 Zweiflankengesteuertes JK-Kippglied ....... 235
9.8.7.3 Schaltungen mit Kippgliedern .............. 236
Duales Zahlensystem...................... 236
Zählerschaltungen ........................ 236
Schieberegister ........................... 238
9.8.8 analog-Digital- und
Digital-analog-umsetzer ................... 239
9.8.8.1 analog-Digital-umsetzer .................. 239
9.8.8.2 Digital-analog-umsetzer .................. 240
9.9 Leistungselektronik ....................... 241
9.9.1 bauelemente der Leistungselektronik ........ 241
9.9.1.1 Thyristor ................................ 241
9.9.1.2 gTo-Thyristor ........................... 244
9.9.1.3 Triac .................................... 244
9.9.1.4 Diac ..................................... 245
9.9.1.5 igbT .................................... 246
9.9.2 begriffe der Leistungselektronik............. 247
9.9.3 gleichrichterschaltungen .................. 248
9.9.3.1 ungesteuerte gleichrichterschaltungen ..... 248
gleichrichterschaltungen für Wechselstrom .. 248
Einpuls-Einwegschaltung E1u . . . . . . . . . . . . . . 248
Zweipuls-brückenschaltung b2u ............ 249
ungesteuerte gleichrichterschaltungen für
Drehstrom ............................... 250
Dreipuls-mittelpunktschaltung m3u ......... 250
Sechspuls-brückenschaltung b6u .......... 250
Welligkeit bei gleichrichterschaltungen ...... 251
Transformatorbauleistung bei
gleichrichterschaltungen .................. 251
glätten pulsierender gleichspannungen ..... 252
9.9.3.2 gesteuerte gleichrichterschaltungen ........ 253
Vollgesteuerte Einpuls-Einwegschaltung E1c 253
Einfluss verschiedener Lastarten auf
gesteuerte gleichrichter ................... 253
Vollgesteuerte Zweipuls-
brückenschaltung b2c..................... 254
ansteuerung von Ventilen (Thyristoren)...... 254
Steuerkennlinie .......................... 254
Vollgesteuerte Drehstromgleichrichter ...... 255
9.9.4 Wechselrichterbetrieb von
netzgeführten Stromrichtern ............... 256
9.9.5 Wechselstrom-umrichter .................. 257
9.9.5.1 Wechselwegschaltung W1c (Dimmer) ....... 257
phasenanschnittsteuerung ................. 257
phasenabschnittsteuerung ................. 257
Nachteile der phasenanschnittsteuerung .... 258
9.9.5.2 Vielperiodensteuerung .................... 258
9.9.6 gleichstrom-umrichter .................... 259
9.9.6.1 Durchfluss- und Sperrwandler ............. 260
9.9.6.2 ansteuerungsarten für gleichstromsteller ... 260
9.9.7 Wechselrichter ........................... 261
9.9.8 Netzgeräte ............................... 262
9.9.8.1 geregelte Netzgeräte ..................... 262
9.9.8.2 Spannungsregler ......................... 263
9.9.8.3 Schaltnetzgeräte ......................... 263
9.9.9 betriebsarten elektrischer antriebe .......... 264
9.9.10 gleichstromantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
9.9.10.1 gleichstrommotor am Thyristor-
Stromrichter ............................. 265
9.9.10.2 gleichstrommotor an Sechspulsbrückenschaltung
b6c .................... 266
9.9.10.3 gleichstrommotor im Vierquadranten-betrieb
(4-Q-betrieb) ............................. 266
9.9.10.4 Drehzahlsteuerung mit Transistorgleichstromsteller
........................ 267
9.9.11 Frequenzumrichter ....................... 268
9.9.11.1 Drehstrom-asynchronmotor am
Frequenzumrichter ....................... 269
9.9.11.2 auswahl eines Drehstromantriebes mit
Frequenzumrichter ....................... 270
Praxistipp: Installation und Inbetriebnahme
eines Frequenzumrichters ................. 271
Wiederholungsseite zu Kapitel 9 ............ 272
10 Elektrische Anlagen ................. 273
10.1 Energieerzeugung und Energieübertragung .. 273
10.1.1 Kraftwerke ............................... 273
10.1.1.1 Wärmekraftwerke ......................... 274
10.1.1.2 umweltschutz in Wärmekraftwerken ........ 275
10.1.1.3 Wasserkraftwerke ........................ 276
10.1.1.4 Erneuerbare Energien ..................... 277
10.1.2 umspannwerke .......................... 280
10.1.2.1 Spannungsebenen ....................... 280
10.1.2.2 umspannanlagen ........................ 280
10.1.2.3 hochspannungsschalter ................... 281
10.1.3 Übertragungs- und Verteilungsnetze ........ 283
10.1.3.1 höchst-, hoch-, mittel- und Nieder-
spannungsnetze .......................... 283
10.1.3.2 Netzformen .............................. 284
10.1.4 Niederspannungsanlagen ................. 285
10.1.4.1 Netzaufbau .............................. 285
10.1.4.2 hausanschluss ........................... 286
10.1.4.3 Erdungsanlagen .......................... 288
10.1.4.4 Schutzpotenzialausgleich über die haupterdungsschiene...........................
289
10.1.4.5 hauptstromversorgungssysteme ........... 290
7
Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis
8 inhaltsverzeichnis
Praxistipp: Zählerschrank mit Stromkreis- und
multimediaverteiler ....................... 292
Praxistipp: Zählerschrank mit Stromkreis-
verteiler und Telekommunikationsfeld . . . . . . . 293
Praxistipp: Ausstattung elektrischer
anlagen in Wohngebäuden ................ 294
10.1.5 Elektromagnetische Verträglichkeit und
TN-System............................... 295
10.2 Isolierte Leitungen, Kabel und Freileitungen.. 298
10.2.1 isolierte Leitungen ........................ 298
Praxistipp: Farbkennzeichnung von Leitern .. 301
10.2.2 Kabel für mittelspannungs- und
Niederspannungsanlagen ................. 302
10.2.3 Freileitungen für hoch- und
mittelspannungsanlagen................... 302
10.2.4 Datenleitungen ........................... 303
Praxistipp: Verlegen von Leitungen ......... 304
10.3 Schutz elektrischer Leitungen und Verbraucher 305
10.4 Schutzschalter ........................... 308
10.4.1 Thermischer auslöser ..................... 308
10.4.2 Elektromagnetischer auslöser .............. 308
10.4.3 Leitungsschutzschalter .................... 309
10.4.4 Selektiver hauptleitungsschutzschalter ...... 309
10.4.5 Leistungsschalter ......................... 310
10.4.6 motorschutzeinrichtungen ................. 310
10.5 Bemessung von fest verlegten Kabeln und
Leitungen ............................... 313
10.5.1 Spannungsfall an Leitungen................ 314
10.5.2 Anordnung von Überstrom-Schutzeinrichtungen 315
Praxistipp: Beispiel einer Leitungsberechnung 316
10.6 Räume und Anlagen besonderer Art ........ 317
10.6.1 Elektroinstallation in räumen mit badewanne
oder Dusche ............................. 317
10.6.2 Sauna-anlagen .......................... 319
10.6.3 baustellen ............................... 319
10.6.4 Landwirtschaftliche u. gartenbauliche
betriebsstätten ........................... 320
10.6.5 Feuergefährdete betriebsstätten ............ 321
10.6.6 Explosionsgefährdete Bereiche ............. 323
10.6.7 medizinisch genutzte bereiche ............. 324
10.6.8 Übersicht der Raumarten und Betriebsstätten 325
10.7 Brandbekämpfung in elektrischen Anlagen... 326
10.7.1 Verhalten beim brand in elektrischen anlagen 326
10.7.2 Löschmittel .............................. 326
Wiederholungsseite zu Kapitel 10 ........... 327
11 Schutzmaßnahmen ................. 328
11.1 Gefahren im Umgang mit dem
elektrischen Strom........................ 328
11.1.1 Wirkungen des elektrischen Stroms im
menschlichen Körper...................... 328
11.1.2 Direktes und indirektes berühren............ 330
11.1.3 Fachbegriffe Schutzmaßnahmen............ 330
11.2 Sicherheitsbestimmungen für
Niederspannungsanlagen ................. 331
11.3 Begriffe und Kenngrößen .................. 331
11.3.1 Schutzklassen ............................ 331
11.3.2 ip-Schutzarten (nach DiN VDE 0470) ........ 332
11.3.3 maßnahmen bei arbeiten an
elektrischen anlagen ...................... 333
11.3.4 Fehlerarten in elektrischen anlagen ......... 334
11.3.5 Spannungen im Fehlerfall ................. 334
11.4 Drehstromsysteme ....................... 335
11.5 Schutz gegen elektrischen Schlag .......... 336
11.6 Automatische Abschaltung
der Stromversorgung ..................... 337
11.6.1 anforderungen an den basisschutz
(Schutz gegen direktes berühren) ........... 337
11.6.2 anforderungen an den Fehlerschutz
(Schutz bei indirektem berühren) . . . . . . . . . . . 338
11.6.3 Schutz im TN-System ..................... 339
11.6.4 Schutz im TT-System ..................... 340
11.6.5 Schutz im iT-System ...................... 341
11.7 Doppelte oder verstärkte Isolierung ......... 342
11.8 Schutztrennung .......................... 342
11.9 Schutz durch Kleinspannung
mittels SELV und PELV ................... 343
11.10 Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen .......... 344
11.10.1 aufbau und Funktion ...................... 344
11.10.2 anwendungen von rcDs .................. 345
11.10.3 Kennwerte von rcDs ...................... 346
11.10.4 auswahl und Einsatz von rcDs ............. 346
11.10.5 rcD als brandschutz ...................... 348
11.11 Differenzstrom-Überwachungsgerät ........ 348
11.12 Schutzvorkehrungen für Anlagen, die nur
durch Elektrofachkräfte betrieben und
überwacht werden ....................... 349
11.13 Prüfen der Schutzmaßnahmen ............. 350
11.13.1 prüfen der Schutzleiter und
Schutzpotenzialausgleichsleiter ............ 352
11.13.2 messen der isolationswiderstände in
elektrischen anlagen ...................... 352
11.13.3 prüfen der Schutzmaßnahmen SELV,
pELV und Schutztrennung ................. 353
11.13.4 messen des isolationswiderstandes
von Fußböden und Wänden ............... 353
11.13.5 prüfen der Schutzmaßnahme: automatische
abschaltung der Stromversorgung im TN-,
TT- und iT-System ........................ 354
11.13.5.1 prüfen im TN-System ..................... 354
messen der Schleifenimpedanz ............ 354
11.13.5.2 prüfen im TT-System ..................... 355
messen des Erdungswiderstandes .......... 355
11.13.5.3 prüfen im iT-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
11.13.5.4 prüfen der Fehlerstrom-Schutz-
einrichtung (rcD) ........................ 356
11.13.5.5 prüfen der Drehfeldrichtung ............... 356
11.13.6 Wiederholungsprüfungen nach bgV a3 ..... 357
11.13.7 E-check als gütesiegel für die Elektroanlage . 357
Praxistipp: Beispiel Fehlerstrom-Schutz-
einrichtung (rcD) hat ausgelöst............. 358
Praxistipp: Prüfung elektrischer Anlagen ..... 359
11.14 Schutz gegen elektrostatische Aufladung .... 361
Wiederholungsseite zu Kapitel 11 ........... 362
12 Gebäudetechnische Anlagen ......... 363
12.1 Beleuchtungsanlagen ..................... 363
12.1.1 Farbspektrum und Farbwiedergabe ......... 364
12.1.2 Lichttechnische größen.................... 365
12.1.3 Kriterien für eine gute beleuchtung.......... 367
12.1.4 Energieeffizienzanforderungen ............. 368
12.1.5 Lampenübersicht ..........................369
12.1.6 glühlampen ............................. 370
12.1.7 halogenlampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
Praxistipp: Anschluss von Halogenbeleuchtungsanlagen
..................... 372
12.1.8 Leuchtstofflampen ........................ 373
12.1.9 Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen....... 374
12.1.10 hochdruckentladungslampen .............. 375
12.1.11 Natriumdampf-Niederdrucklampen ......... 375
12.1.12 LED-Lampen ............................. 375
Praxistipp: Beispiel zur Ermittlung
einer Lampenzahl ......................... 376
12.1.13 Lichtberechnungssoftware ................. 377
12.1.14 Lichtstärkeverteilung von Leuchten.......... 377
12.1.15 Lichtmanagementsysteme ................. 378
12.2 Elektrogeräte............................. 379
12.2.1 allgemeines über Elektrogeräte ............ 379
12.2.2 Elektrische Warmwasserbereiter ........... 380
12.2.3 Elektrische raumheizung .................. 382
12.2.4 Elektrische geräte zur Nahrungsvorratshaltung
und -zubereitung.......................... 386
12.2.5 Elektromagnetische Verträglichkeit (EmV)
elektrischer geräte ........................ 390
12.2.6 prüfen von Elektrogeräten nach
instandsetzung und Änderung .............. 392

inhaltsverzeichnis
12.2.7 Wiederholungsprüfungen an
elektrischen geräten ...................... 394
12.3 Antennen- und Verteilanlagen.............. 395
12.3.1 Wirkungsweise der antennen .............. 395
12.3.2 Empfangsantennen ....................... 396
12.3.3 Verstärkungsmaß, Dämpfungsmaß und pegel 398
12.3.4 aufbau von antennenanlagen .............. 399
12.3.5 Satelliten-Fernsehempfangsanlagen ........ 400
Praxistipp: Umstellung vom analogen zum
digitalen Sat-Empfang ..................... 403
12.3.6 DVb-T-Fernsehempfangsanlagen ........... 404
12.3.7 breitband-Kommunikationsanlagen ......... 404
12.3.8 berechnung einer Empfangsantennenanlage 405
12.3.9 Errichten von Empfangsantennenanlagen ... 406
Praxistipp: Multimediaverkabelung
im Wohnbereich ......................... 408
12.4 Telekommunikation....................... 409
12.4.1 Datenübertragung ........................ 409
12.4.2 analoges Telekommunikationssystem....... 409
12.4.3 Digitales Kommunikationssystem ........... 410
12.5 Gebäudeautomation ...................... 414
12.5.1 gebäudeleittechnik........................ 414
12.5.2 gebäudesystemtechnik .................... 415
Praxistipp: KNX-Projekt .................... 419
12.5.3 gebäudeautomation durch Visualisierung ... 421
Praxistipp: Das vernetzte Haus .............. 422
12.6 Gefahrenmeldeanlagen.................... 424
12.6.1 Einbruchmeldeanlagen .................... 424
12.6.2 brandmeldeanlagen....................... 428
Praxistipp: Beispiel einer Einbruchmeldeanlage 430
12.7 Blitzschutz ............................... 431
12.7.1 Entstehung der gewitterzelle ............... 431
12.7.2 Wirkungen des blitzstromes ............... 431
12.7.3 blitzschutzsysteme ........................ 432
12.7.3.1 Äußerer blitzschutz........................ 433
12.7.3.2 innerer blitzschutz......................... 436
12.7.3.3 Trennungsabstand ....................... 437
Wiederholungsseite zu Kapitel 12 ........... 439
13 Elektrische Maschinen ............... 440
13.1 Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441
13.1.1 Einphasentransformatoren ................ 441
13.1.1.1 Leerlaufspannung ........................ 441
13.1.1.2 Übersetzungen ........................... 442
13.1.1.3 Leerlauf und belastung .................... 443
13.1.1.4 Kurzschlussspannung ..................... 444
13.1.1.5 Kurzschlussstrom und Einschaltstrom ....... 445
13.1.1.6 Wirkungsgrad von Transformatoren ........ 446
13.1.2 Kleintransformatoren ..................... 447
13.1.2.1 aufbau .................................. 447
13.1.2.2 arten von Kleintransformatoren ............ 448
13.1.2.3 prüfspannungen bei Kleintransformatoren ... 449
13.1.3 Sondertransformatoren ................... 450
13.1.3.1 Spartransformatoren ..................... 450
13.1.3.2 Streufeldtransformatoren .................. 451
13.1.4 messwandler ............................ 451
13.1.4.1 Spannungswandler ....................... 451
13.1.4.2 Stromwandler ........................... 452
13.1.5 Drehstromtransformatoren ................ 453
13.1.5.1 aufbau und prinzip ....................... 453
13.1.5.2 Schaltungen ............................. 454
13.1.5.3 unsymmetrische belastung ................ 456
13.1.5.4 gebräuchliche Schaltgruppen .............. 457
13.1.6 parallelschalten von Transformatoren ....... 458
13.2 Rotierende elektrische Maschinen .......... 459
13.2.1 grundlagen .............................. 459
13.2.1.1 Leistung und Drehmoment ................ 459
13.2.1.2 aufbau umlaufender maschinen ........... 460
13.2.1.3 Leistungsschild .......................... 460
13.2.1.4 Drehsinn ................................ 460
13.2.1.5 betriebsarten elektrischer maschinen ........ 461
13.2.1.6 Kühlung elektrischer maschinen ............ 462
13.2.1.7 bauformen und baugrößen von drehenden
elektrischen maschinen .................... 463
13.2.1.8 Elektrische isolierung...................... 463
13.2.2 Drehstromasynchronmotoren .............. 464
13.2.2.1 Entstehung des Drehfeldes................. 464
13.2.2.2 Kurzschlussläufermotor.................... 465
13.2.2.3 anlassen von Kurzschlussläufermotoren ..... 468
13.2.2.4 Schleifringläufermotor..................... 470
13.2.2.5 polumschaltbare motoren ................. 471
13.2.2.6 bremsbetrieb von Drehstromasynchron-
motoren ................................ 472
13.2.2.7 Drehstrommotor an Wechselspannung
(Steinmetzschaltung) ..................... 473
13.2.2.8 Einphasen-asynchronmotor................ 474
13.2.2.9 Spaltpolmotoren ......................... 475
13.2.2.10 Drehstromlinearmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476
13.2.3 Synchronmotor .......................... 477
13.2.4 Schrittmotor ............................. 478
13.2.5 Synchrongenerator ....................... 481
13.2.6 Stromwendermaschinen .................. 483
13.2.6.1 aufbau von gleichstrommaschinen ......... 483
13.2.6.2 Wirkungsweise von gleichstrommotoren . . . . 484
13.2.6.3 ankerquerfeld und ankerrückwirkung ....... 485
13.2.6.4 anschlussbezeichnungen .................. 486
13.2.6.5 arten von gleichstrommotoren ............ 487
13.2.6.6 anlassen von gleichstrommotoren ......... 489
13.2.6.7 Drehzahlsteuerung von gleichstrommotoren 490
13.2.6.8 universalmotor .......................... 491
13.2.7 Servomotoren............................ 492
13.2.7.1 gleichstromservomotoren ................. 493
13.2.7.2 Drehstromservomotoren .................. 493
Praxistipp: Auswahl eines Elektromotors .... 496
Praxistipp: Anschließen eines Drehstrom-
motors .................................. 498
13.2.8 Wartung und prüfung elektrischer maschinen 499
Wiederholungsseite zu Kapitel 13 ........... 500
14 Informationstechnik ................ 501
14.1 Bereiche der Informationstechnik .......... 501
14.2 Computer, Programme und Peripherie ...... 502
14.2.1 bestandteile und Funktionsweise eines
computers .............................. 502
14.2.2 hardware, Software und Firmware ......... 503
14.2.3 computersystem ......................... 503
14.3 Mikrocomputer .......................... 504
14.4 Personal Computer (PC) ................... 505
14.4.1 Komponenten eines pc ................... 505
14.4.2 mikroprozessor (cpu) ..................... 506
14.4.3 halbleiterspeicher ........................ 507
14.4.4 buskommunikation ....................... 508
14.4.5 Eingabe- und ausgabe-Einheit ............. 508
14.5 Geräte für Eingabe, Ausgabe und
Speicherung ............................. 509
14.5.1 geräte zur Eingabe ....................... 509
14.5.2 geräte zur ausgabe ....................... 509
14.5.2.1 Drucker ................................. 509
14.5.2.2 Farbmonitore ............................ 510
14.5.3 periphere geräte zur Datenspeicherung ..... 511
Praxistipp: Servicearbeiten am PC .......... 512
14.6 Software ................................ 513
14.6.1 Systemprogramme ....................... 513
14.6.2 anwendungsprogramme .................. 514
14.6.3 Softwareentwicklung ..................... 515
14.7 Vernetzung von Computern ............... 516
14.7.1 Dienste in computernetzwerken ............ 516
14.7.2 Netzwerktopologien ...................... 516
14.7.3 bestandteile eines lokalen Netzwerkes (LaN)
in Sterntopologie ......................... 517
14.7.4 Netzwerkprotokoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518
14.7.5 globales Netzwerk internet ................ 519
Praxistipp: Verbinden von zwei PCs
über ein Netzwerk ........................ 520
9
Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis
10 inhaltsverzeichnis
Praxistipp: Herstellen einer WLAN-Verbindung
zu einem Netzwerk ....................... 521
14.8 Datensicherheit, Datenschutz und
Urheberrechte ........................... 522
14.9 Schädliche Programme (Malware) .......... 522
Wiederholungsseite zu Kapitel 14 ........... 523
15 Automatisierungstechnik ............ 524
15.1 Steuerungstechnik ....................... 524
15.1.1 Steuern.................................. 524
15.1.1.1 Fachbegriffe der Steuerungstechnik ......... 524
15.1.1.2 Steuerungsarten .......................... 525
15.2 Kleinsteuergeräte ......................... 527
15.3 Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) .. 529
15.3.1 aufbau .................................. 529
15.3.2 programmiersprachen .................... 530
15.3.3 arbeitsweise einer SpS .................... 530
15.3.4 bausteinstruktur in STEp 7 ................. 532
15.3.5 programmierung ......................... 533
15.3.5.1 grundverknüpfungen ..................... 533
15.3.5.2 Öffner und Schließer ...................... 534
15.3.5.3 Speicherfunktionen ....................... 536
15.3.5.4 Zeitfunktionen ........................... 538
15.3.5.5 Zähler ................................... 539
15.3.5.6 Vergleicher .............................. 541
15.3.6 bibliotheksfähige bausteine ................ 542
15.3.7 ablaufsteuerungen ....................... 543
15.3.7.1 arten von ablaufsteuerungen .............. 543
15.3.7.2 betriebsarten ............................ 543
15.3.7.3 ablaufkette (Struktur)...................... 544
15.3.7.4 Verzweigte ablaufketten (ablaufauswahl) .... 545
15.3.7.5 programmierung einer ablaufkette mit SpS .. 546
Praxistipp: S7-Projekt erstellen.............. 547
15.3.8 maschinensicherheit ...................... 549
15.3.8.1 Sicherheitskategorien (performance Level) ... 549
15.3.8.2 Sicherheitsbezogene Teile ................. 549
15.3.8.3 handlungen im Notfall
(NoT-haLT, NoT-auS) .................... 550
15.3.9 Feldbusse ............................... 551
15.4 Prozessvisualisierung ..................... 553
15.5 Regelungstechnik......................... 555
15.5.1 aufgaben und begriffe..................... 555
15.5.2 regelstrecken ............................ 556
15.5.2.1 Statisches Verhalten von regelstrecken...... 556
15.5.2.2 Dynamisches Verhalten von regelstrecken ... 557
15.5.3 regler ................................... 560
15.5.3.1 unstetige regler .......................... 560
15.5.3.2 Stetige regler ............................ 562
15.5.4 regelkreis................................ 566
15.5.4.1 Schwingungsverhalten .................... 566
15.5.4.2 reglerauswahl ........................... 566
15.5.4.3 reglereinstellung ......................... 567
15.5.5 universalregler ........................... 568
Praxistipp: Entwurf einer Regelung .......... 569
Wiederholungsseite zu Kapitel 15 ........... 570
16 Werkstoffe, Fertigungsverfahren,
Umweltschutz und Energieeinsparung 571
16.1 Werkstoffe der Elektrotechnik . . . . . . . . . . . . . . 571
16.1.1 Leiter- und Kontaktwerkstoffe............... 572
16.1.1.1 Leiterwerkstoffe .......................... 572
16.1.1.2 Kontaktwerkstoffe ........................ 573
16.1.2 isolierstoffe .............................. 574
16.1.2.1 Elektrische Eigenschaften von isolierstoffen . . 574
16.1.2.2 anorganische und organische isolierstoffe ... 575
16.1.2.3 Flüssige und gasförmige isolierstoffe ........ 576
16.2 Fertigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577
16.2.1 Verbindungen (Fügen)..................... 577
16.2.1.1 Lösbare Verbindungen in der Elektrotechnik .. 577
16.2.1.2 unlösbare Verbindungen in der
Elektrotechnik ............................ 577
16.2.2 gedruckte Schaltungen .................... 580
16.2.3 SmD-Technik............................. 582
16.3 Umweltschutz............................ 583
16.3.1 umweltschutzverordnungen im bereich
der Elektrotechnik ........................ 583
16.3.2 umweltschutz im betrieb .................. 584
16.3.3 Wiederverwertung und Entsorgung
von abfallstoffen.......................... 585
16.4 Energieeinsparung ....................... 587
16.4.1 rationeller umgang mit Energie ............ 587
16.4.2 Stand-by-betrieb ......................... 589
16.4.3 Tipps zum Energiesparen .................. 590
Wiederholungsseite zu Kapitel 16 ........... 591
17 Beruf und Betrieb ................... 592
17.1 Berufliche Handlungskompetenz ........... 592
17.1.1 Teamarbeit .............................. 593
17.1.2 arbeitsmethoden und Zeitplanung .......... 594
17.1.3 Kommunikation .......................... 595
17.1.4 Kreativitätstechniken ...................... 596
17.1.5 informationsbeschaffung .................. 597
17.2 Präsentation ............................. 598
17.2.1 aufgaben einer präsentation
und Vorbereitung ......................... 598
17.2.2 Visualisierung ............................ 599
17.2.3 Vortragen einer präsentation ............... 600
17.3 Projektmanagement ...................... 601
17.3.1 aufgaben von projekten ................... 601
17.3.2 projektphasen ............................ 602
17.4 Kundenauftrag und Kundenservice ......... 603
17.4.1 Kundenerwartungen und umgang
mit dem Kunden ......................... 603
17.4.2 phasen eines Kundenauftrags .............. 604
17.4.3 Kundenservice ........................... 606
17.5 Kalkulation und Angebot .................. 607
17.5.1 Kalkulation im industriebetrieb ............. 608
17.5.2 Kalkulation von Dienstleistungen . . . . . . . . . . . 609
17.5.3 Kalkulation im handwerksbetrieb ........... 610
17.5.4 rechnungsstellung ....................... 611
17.6 Qualitätsmanagement .................... 612
17.6.1 Ziele des Qualitätsmanagements ........... 612
17.6.2 DiN EN iSo 9000:2000-Normreihe .......... 612
17.6.3 TQm-methode ........................... 613
17.6.4 Qualitätswerkzeuge ....................... 614
Praxistipp: Existenzgründung............... 615
Wiederholungsseite zu Kapitel 17 ........... 616
Wiederholungsseiten (rechenergebnisse).... 617
Infoteil
Schaltzeichen ...................................... 618
Wichtige elektrotechnische Symbole.................. 624
Wichtige prüfzeichen und Symbole ................... 625
Kennzeichnung von Widerständen und Kondensatoren . 626
Auslösekennlinien von Überstrom-
Schutzeinrichtungen................................ 627
Verlegearten und Strombelastbarkeit von Kabeln
und isolierten Leitungen ............................ 628
umrechnungsfaktoren, Strombelastbarkeit,
mindestquerschnitte elektrischer Leiter ............... 629
betriebsdaten von Drehstrom-Käfigläufermotoren ..... 630
Kennlinien von Dioden ............................. 631
Kennlinie eines NpN-Transistors ..................... 632
Kennlinie Thyristor, Triac ........................... 633
Wichtige abkürzungen ............................. 634
Fachbegriffe Englisch – Deutsch ..................... 636
Firmenverzeichnis .................................. 639
Sachwortverzeichnis Deutsch – Englisch .............. 640
Vordere innenumschlagseite:
Wichtige Formelzeichen, größen und Einheiten
hintere innenumschlagseite:
arbeitssicherheit und unfallverhütung

Lernfelder
Vorbemerkungen zu den Lernfeldern
Das duale System unterscheidet die Lernorte betrieb
und berufsschule. Die ausbildung im betrieb wird
durch die ausbildungsordnung des bundes geregelt.
Für die berufsschulen gelten die Lehrpläne des jeweiligen
bundeslandes. Diese Lehrpläne bauen auf dem
rahmenlehrplan 1 des bundes auf. rahmenlehrpläne
für den berufsbezogenen unterricht werden für die gesamte
ausbildungszeit erstellt. Sie geben eine inhalt-
liche und zeitliche Struktur vor, machen jedoch keine
angaben zu möglichen unterrichtsfächern, unterrichtsformen
und Stundentafeln. Diese organisatorischen
maßnahmen werden durch das jeweilige bundesland
getroffen.
Der technische, arbeitsorganisatorische und soziale
Wandel stellt neue anforderungen an Schule und
ausbildung. Deshalb wurden Lernfelder geschaffen.
Rahmenlehrpläne beinhalten:
i
• Vorbemerkungen,
• bildungsauftrag der
berufsschule,
• didaktische grundsätze,
• berufsbezogene anmerkungen und
• Lernfeldinhalte.
Lernfelder beinhalten:
• Zielformulierung,
• Lerninhalte und
• Zeitrichtwerte.
Lernfelder erfordern:
• projektarbeit (Seite 13) und
• selbstgesteuertes Lernen.
Lernfelder für das erste Ausbildungsjahr im Berufsfeld Elektrotechnik
Die folgende Seitenauswahl zu den Lernfeldern aus dem rahmenlehrplan dient als anregung. Lernfelder
können eventuell je nach bundesland variieren.
Lernfeld 1: Elektrotechnische Systeme analysieren und Funktionen prüfen Seite
• Betriebliche Strukturen, Arbeitsorganisation, Teamarbeit..................................................................................... 592, 594
• Informationsbeschaffung ................................................................................................................................................... 597
• Schaltpläne, Schaltzeichen .................................................................................................................................. 25, 100, 618
• Elektrotechnische Grundgrößen ...................................................................................................................... 21, 28, 31, 42
• Gefahren des elektrischen Stromes .................................................................................................................................. 328
• Arbeitsschutz, Unfallschutz, Sicherheitsregeln ........................................................................................................ 15, 333
• Messverfahren, Oszilloskop .............................................................................................................................. 166, 174, 177
• Elektronische Bauelemente ............................................................................................................................... 191, 626, 631
Lernfeld 2: Elektrische Installationen planen und ausführen
• Auftragsplanung ................................................................................................................................................................. 604
• Installationsschaltungen ................................................................................................................................................... 103
• Hausrufanlagen, Haussprechanlagen .............................................................................................................................. 108
• Auswahl von Kabeln, Leitungen und Überstrom-Schutzeinrichtungen .............................................. 298, 303, 315, 627
• Leitungsdimensionierung .......................................................................................................................................... 316, 628
• Sicherheitsbestimmungen und -regeln, Sicherheitszeichen ......................................... 15, hintere innenumschlagseite
• Umweltschutz, Energieeinsparung ........................................................................................................................... 583, 587
• Angebotserstellung, Kostenberechnung, Rechnungserstellung .......................................................................... 607, 611
Lernfeld 3: Steuerungen analysieren und anpassen
• Fachbegriffe, EVA-Prinzip, Steuerungsarten ............................................................................................................ 524, 527
• Sensoren ............................................................................................................................................................................. 182
• Digitaltechnik, logische Grundverknüpfungen ................................................................................................................ 227
• Speicherfunktion, Kippschaltungen ................................................................................................................................. 235
• Relais und Schütze ...................................................................................................................................................... 111, 113
• Englische Fachbegriffe ................................................................................................................. 636, Sachwortverzeichnis
Lernfeld 4: Informationstechnische Systeme bereitstellen
• Pflichtenheft, Lastenheft .................................................................................................................................................... 611
• Hardware .............................................................................................................................................................................. 503
• Betriebssysteme .................................................................................................................................................................. 513
• Softwarekomponenten, Anwendungen, Internet ................................................................................................... 503, 519
• Netzwerke ............................................................................................................................................................................ 516
• Präsentationstechniken ..................................................................................................................................................... 598
• Datensicherung, Datenschutz ............................................................................................................................................ 522
1 rahmenlehrpläne können über die homepage www.kmk.org der Kultusministerkonferenz eingesehen werden.
11
Lernfeldhinweise

Lernfeldhinweise Fachstufe
12 Lernfelder Fachstufe
Lern- berufe *
feld gS ma gi bT Eg aT
5 x x x x x
x
6 x x
x
x
x
x
7 x x x
x
x
x
8 x x x
x
x
x
9 x
x
x
x
10 x
x
x
x
11 x
x
x
x
12 x
x
x
x
x
x
13 x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Lernfeldinhalt buchseiten (beispiele)
• Elektroenergieversorgung und Sicherheit von Betriebsmitteln
gewährleisten
• Elektroenergieversorgung für Geräte und Systeme realisieren
und deren Sicherheit gewährleisten
• Anlagen analysieren und deren Sicherheit prüfen
• Geräte und Baugruppen in Anlagen analysieren und prüfen
• Gebäudetechnische Anlagen inspizieren und prüfen
• Elektrische Maschinen herstellen und prüfen
• Elektronische Baugruppen von Geräten konzipieren, herstellen
und prüfen
• Steuerungen für Anlagen programmieren und realisieren
• Gebäudetechnische Anlagen kundengerecht realisieren
• Betriebsverhalten elektrischer Maschinen analysieren
• Baugruppen hard- und softwaremäßig konfigurieren
• Antriebssysteme auswählen und integrieren
• Gebäudetechnische Systeme nach betriebswirtschaftlichen
Aspekten erweitern
• Elektrische Maschinen und mechanische Komponenten
integrieren
• Geräte herstellen und prüfen
• Steuerungs- und Kommunikationssysteme integrieren
• Kommunikationssysteme in Wohn- und Zweckbauten planen
und realisieren
• Gebäudetechnische Anlagen ausführen und in Betrieb nehmen
• Systeme integrieren und Fremdleistungen vergeben
• Elektrische Maschinen in Stand setzen
• Geräte und Systeme warten, inspizieren und in Stand halten
• Automatisierungssysteme in Betrieb nehmen und übergeben
• Elektrische Anlagen der Haustechnik in Betrieb nehmen und
in Stand halten
• Energietechnische Anlagen errichten und in Stand halten
• Gebäude- und Infrastruktursysteme nach Kundenwunsch
betreiben
• Steuerungen und Regelungen für elektrische Maschinen
auswählen und anpassen
• Fertigungsanlagen einrichten
• Automatisierungssysteme in Stand halten und optimieren
• Energietechnische Anlagen errichten, in Betrieb nehmen und
in Stand setzen
• Automatisierte Anlagen in Betrieb nehmen und in Stand halten
• Gebäude- und Infrastruktursysteme in Stand halten und
Reparaturaufträge vergeben
• Elektrische Maschinen in technische Systeme integrieren
• Prüfsysteme einrichten und anwenden
• Automatisierungssysteme planen
• Energie- und gebäudetechnische Anlagen planen und realisieren
• Elektrotechnische Anlagen planen und realisieren
• Nutzungsänderungen an Gebäude- und Infrastruktursystemen
planen
• Antriebssysteme in Stand halten
• Geräte und Systeme planen und realisieren
• Automatisierungssysteme realisieren
• Energie- und gebäudetechnische Anlagen in Stand halten und
ändern
• Elektrotechnische Anlagen in Stand halten und ändern
• Gebäude- und Infrastruktursysteme optimieren
• Antriebssysteme anpassen und optimieren
• Fertigungs- und Prüfsysteme in Stand halten
• Sicherheit am Arbeitsplatz . . . . . . . . . . . . . . 15
• Gefahren des elektrischen Stromes . . . . . . . 328
• Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
• Netzsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
• Gebäudetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
• Prüfen der Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . 350
• Wiederholungsprüfung, E-Check . . . . 357, 394
• Elektrische Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
• Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166, 189
• Elektronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
• Gedruckte Schaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 580
• Sensoren, Aktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
• Steuerungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
• Kleinsteuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527
• Speicherprogrammierbare Steuerungen . . 529
• Gebäudeautomation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
• KNX-Projekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
• Betriebsarten elektrischer Maschinen . . . . 461
• Auswahl eines Elektromotors . . . . . . . . . . . . . 496
• Anlassverfahren elektrischer Maschinen . . 468
• Aufbau elektrischer Maschinen . . . . . . . . . . 460
• Elektrische Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
• Prüfen von Geräten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
• Wiederholungsprüfungen . . . . . . . . . . . 357, 394
• Leitungen und Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
• Leitungsbemessung . . . . . . . . . . . . . . . . 313, 316
• Gebäudetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
• Telekommunikationsanlagen . . . . . . . . . . . . . 409
• Hausruf-Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
• Gebäudeleittechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
• Antennenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
• Gefahrenmeldeanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424
• Wartung und Prüfung elektr . Maschinen . . 499
• Elektrische Anlagentechnik . . . . . . . . . . . . . . 273
• Netzsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
• Leistungselektronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
• Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441
• Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 524
• Elektrogeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
• Licht- und Beleuchtungstechnik . . . . . . . . . . 363
• Fotovoltaikanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
• Regelungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555
• Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
• Elektrische Anlagentechnik . . . . . . . . . . . . . . 273
• Netzsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
• Netzformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
• Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441
• Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 524
• Kundenauftrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603
• Gebäudetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
• Elektrische Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
• Elektrische Anlagentechnik . . . . . . . . . . . . . . 273
• Leitungsberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
• KNX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415
• Energieeinsparung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587
• Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 524
• Feldbusse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551
• Maschinensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
• Wartung und Prüfung elektr . Maschinen . . 499
• Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
• Prüfen der Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . 350
• Auswahl eines Elektromotors . . . . . . . . . . . . . 496
• Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 524
• Ablaufsteuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543
• Fertigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577
• Räume und Anlagen besonderer Art . . . . . . 317
* Elektroniker für AT: Automatisierungstechnik, EG: Energie- und Gebäudetechnik, BT: Betriebstechnik, GI: Gebäude- und Infrastruktursysteme, MA: Maschinen-
und Antriebstechnik, GS: Geräte und Systeme sowie Systemelektroniker (Handwerk)

Ein neues Projekt entsteht!
um projekte oder aufträge professionell durchzuführen, z.b. Erstellen einer installationsschaltung (nächste
Seite), ist ein systematisches Vorgehen notwendig. Die Schritte zur bearbeitung eines projektes bzw. eines
auftrages zeigt die Übersicht. Sie können auf beliebige anwendungsfälle übertragen werden. Je nach
auftrag sind nicht alle projektschritte notwendig.
Projekt
1. projekt-
analyse
2. projekt-
planung
3. projekt-
durchführung
4. projekt-
kontrolle bzw.
-auswertung
5. projekt-
dokumentation
6. projekt-
bewertung
arbeitsauftrag
baupläne,
Schaltpläne
räumlichkeiten
Teambildung
durch
projektleiter
informationsbeschaffung
Vorschriften,
Verordnungen,
gesetze
planung,
Dimensionierung
angebots- und
Kostenrechnungen
Zeitlicher
rahmen
material-
disposition
Wirtschaftlichkeit
ausführen der
projektplanung
Sichtprüfung
rollen- und
aufgaben-
verteilung
Fachbuch,
Kataloge,
Firmenunterlagen,
pc-programme,
mitarbeiter,
internet
Dokumentation
prüfen der
Schutz-
maßnahmen
rechnungserstellung Nachkalkulation
Dokumentation
Dokumentation,
ausführungen,
Lösungswege
präsentation,
Übergabe
Eigenbewertung
gruppen-
arbeit
Kommunikations-
regeln
Schaltungsunterlagen,
Funktionsbeschreibung,
bedienungsanleitung
Funktions-
prüfung
Übergabe-
protokoll
13
Projektbearbeitung

Projektbearbeitung
14
Kundendatei ergänzen
Eventuell Nachkalkulation
Rechnung erstellen
Arbeitszeiten ermitteln
Fahrzeiten, Fahrtkosten
ermitteln
Aufmaß erstellen
Wartungsarbeiten
klären
Bedienungsvorschriften
übergeben
Funktion
erklären
Funktion i.O.
Rechtsdrehfeld
Auslösezeit FI-
Schutzschalter
ErdungswiderstandSchleifenimpedanzIsolationswiderstandSchutzleiterwiderstand
Farbkennzeichnungen
Abdeckungen
Schutzleiterverbindungen
Leitungsauswahl
Zuordnung
von Schutzeinrichtungen
Baustelle reinigen
Leitungs-, Kabelreste
entsorgen
Leuchtstofflampen
zum Sondermüll
DIN-VDE-Vorschriften
Sicherheitsregeln
Unfallverhütungsvorschriften
Arbeitssicherheit
Installation
ausführen
Baustellenbesprechung
Material, Werkzeug
bereit stellen
Kundeneinweisung
Dokumentation
Inbetriebnahme
Prüfen durch
Messen und
Erproben
Prüfen
durch
Besichtigen
Entsorgung
Vorschriften
beachten
Installation
4
Auftragsauswertung
Phasen eines
Kundenauftrages:
Erstellen einer
Elektroinstallationsschaltung
3
Auftragsdurchführung
Auftragsanalyse
Auftragsplanung
2
1 Kundenwünsche
Technische
Möglichkeiten
Kundengespräch Vorschriften
zur Planung
Raumbeleuchtung
Energieeinsparung
Auftragsablauf
Installationsplanung
Planerstellung
Organisation
Schaltungsart
Leitungsart
Absicherung
Verlegearten
Ausschaltung
SerienschaltungWechselschaltungStromstoßschaltungTreppenhauszeitschaltung
Mantelleitung
Stegleitung
Aderleitung
Kunststoffkabel
Schmelzsicherung
Leitungsschutzschalter
Auf Putz
Unter Putz
Im Putz
Im Rohr
DIN-VDE-Vorschriften
Angebotserstellung
Schaltzeichen
Installationsschaltplan
Stromlaufplan
Stücklisten
Zeitliche Festlegung
Werkzeug, Material
Verteilungsnetzbetreiber

Sicherheit am Arbeitsplatz
1 Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz
1.1 Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz
Elektrounfälle lassen sich meist auf technische Män-
gel, z.B. fehlende Schutzabdeckungen oder fehlerhafte
Isolation, zurückführen. Auch organisatorische
Mängel, z.B. fehlende oder ungenügende Arbeitsanweisungen,
und persönliche Fehler, z.B.
Fehlhandlungen, führen zu Unfällen. Die persön-
liche Schutzausrüstung am Arbeitsplatz ist von
großer Bedeutung als Schutz vor Verletzung und
Erkrankung. Persönliche Schutzausrüstung ist alles,
was den Körper gegen schädigende Einflüsse
schützt, z.B. Schutzkleidung oder Schutzhelm.
Schutzvorrichtungen und erklärende Hinweisschilder,
z. B. das Hinweisschild zur Sicherheit
am Arbeitsplatz (Bild), darf man nicht entfernen.
Die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)
(Übersicht) beinhaltet Vorschriften für die Bereitstellung
und die Benutzung von Arbeitsmitteln.
Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG). Dieses Gesetz
dient dazu, Sicherheit und Gesundheitsschutz der
Beschäftigten bei der Arbeit durch Maßnahmen
des Arbeitsschutzes zu sichern und zu verbessern.
Der Arbeitgeber ist verantwortlich für Sicherheit
und Gesundheitsschutz im Betrieb. Mit der Durchführung
einer gesetzlich vorgeschriebenen Gefährdungsbeurteilung
(Seite 19) muss er die konkreten
Gefährdungen der Arbeitsmittel und Anlagen sowie
der Arbeitsbedingungen für die Beschäftigten
und die Umwelt erfassen und beurteilen. Gefährdungen
müssen durch geeignete Maßnahmen minimiert
oder beseitigt werden.
Unfallverhütungsvorschriften (UVV) verpflichten
die Arbeitgeber, Maßnahmen zur Verhütung von
Arbeitsunfällen, Berufskrankheiten und arbeitsbedingten
Gesundheitsgefahren sowie für eine wirksame
erste Hilfe zu treffen. Die Berufsgenossenschaften
bezeichnen die von ihnen erlassenen UVV
als Berufsgenossenschaftliche Vorschriften für Sicherheit
und Gesundheit bei der Arbeit (BGV).
1.2 Geräte- und Produktsicherheitsgesetz
Das Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG)
gilt für das Inverkehrbringen und Ausstellen von Produkten.
Als Inverkehrbringen versteht man jedes
Überlassen eines Produktes, gleich, ob neu, gebraucht,
wiederaufgearbeitet oder wesentlich verändert,
an andere. Ausstellen meint hier das Aufstellen
oder Vorführen von Produkten zur Werbung.
Übersicht: Gesetze und Vorschriften (Beispiele)
Achten
Sie auf:
Sicherheit am Arbeitsplatz
Arbeiten Sie sicher und umsichtig.
Nutzen Sie die passive Sicherheit.
Tragen Sie persönliche Schutzausrüstung.
Warnzeichen Gebotszeichen
Rettungszeichen
Verbotszeichen
Brandschutzzeichen
Beachten Sie Verbote, z.B. Alkoholverbot,
Rauchverbot, Zutrittsverbot.
Melden bzw. beseitigen Sie Sicherheitsmängel
oder Gefahrenzustände sofort.
Benutzen Sie nicht ohne Befugnis Betriebseinrichtungen,
Arbeitsgeräte oder Arbeitsmittel.
Halten Sie Ordnung am Arbeitsplatz.
Durch aktive Mitarbeit bewahren Sie sich und Ihre
Kollegen vor Unfällen und gesundheitlichen Schäden.
Bild: Hinweisschild zur Sicherheit am Arbeitsplatz
15
• DIN-VDE-Vorschriften
• Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)
• Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG)
• Unfallverhütungsvorschriften (UVV)
• Berufsgenossenschaftliche Vorschriften (BGV)
z. B. – BGV A1 Grundsätze der Prävention
– BGV A2 Betriebsärzte und Fachkräfte für
Arbeitssicherheit
– BGV A3 Elektrische Anlagen und Betriebsmittel
– BGV A4 Arbeitsmedizinische Vorsorge
• Technische Regeln für Betriebssicherheit (TRBS),
z.B. TRBS 1201 Prüfungen von Arbeitsmitteln und
überwachungsbedingten Anlagen
• Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG)
• Gefahrstoffverordnung (GefStoffV)
i
Technische Arbeitsmittel und
Verbraucherprodukte
• Technische Arbeitsmittel, z.B. Werkzeuge, sind verwendungsfertige
Arbeitseinrichtungen, die bestimmungsgemäß
ausschließlich bei der Arbeit verwendet
werden, deren Zubehörteile sowie Schutzausrüs-
tungen.
• Verbraucherprodukte, z.B. Elektrohausgeräte, sind
Gebrauchsgegenstände und sonstige Produkte, die
entweder für Verbraucher bestimmt sind oder unter
vernünftigerweise vorhersehbaren Bedingungen von
Verbrauchern benutzt werden.

16
Produkte, die innerhalb der europäischen Union auf den Markt gelangen,
müssen den Sicherheitsanforderungen der EG-Richtlinien genügen.
Als Zeichen der Übereinstimmung tragen diese Produkte das
CE 1 -Zeichen (Bild a). Der Hersteller erklärt damit die Über einstimmung
(Konformität) des Produktes mit den grundlegenden Anforderungen
und bringt selbst die CE-Kennzeichnung am Produkt an.
Mit dem Anbringen der CE-Kennzeichnung bestätigt der Hersteller,
dass das Produkt den geltenden europäischen Richtlinien entspricht.
Neben dem CE-Zeichen können technische Arbeitsmittel und Gebrauchsgegenstände
das GS-Zeichen (Bild b) für geprüfte Sicherheit
erhalten. Das GS-Zeichen beruht auf dem Geräte- und Produktsicherheitsgesetz.
Hersteller können ihre Erzeugnisse freiwillig bei Prüfstellen,
die vom Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung (BMAS)
benannt sind, z.B. TÜV 2 und VDE 3 , prüfen lassen.
Geräte mit dem GS-Zeichen garantieren die sicherheitsgerechte
Ausführung des Gerätes. Die Anbringung dieses Zeichens ist nur
nach einer Prüfung durch die Prüfstellen erlaubt.
1.3 Gefahrstoffverordnung
Die Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) gilt für das Inverkehrbringen von
Stoffen, Gemischen und Erzeugnissen, weiterhin zum Schutz der Beschäftigten
und anderer Personen vor Gefährdungen ihrer Gesundheit
und Sicherheit durch Gefahrstoffe und zum Schutz der Umwelt vor stoffbedingten
Schädigungen. Insbesondere sind gefährliche Stoffe und
Gemische ordnungsgemäß zu verpacken und zu kennzeichnen. Durch
das global harmonisierte System (GHS 4 ) werden chemische Stoffe weltweit
nach identischen Kriterien eingestuft und gekennzeichnet. Das
GHS-System wurde mit der CLP 5-Verordnung, Verordnung über die Einstufung,
Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen in
der EU eingeführt. Am auffälligsten ist die Änderung der Kennzeichnungssymbole.
Zur Darstellung der Gefahren werden statt der Gefahrensymbole,
neun Gefahrenpiktogramme, rot umrandete Raute mit
schwarzem Symbol auf weißem Hintergrund (Tabelle), verwendet. Drei
Geräte- und Produktsicherheitsgesetz, Gefahrstoffverordnung
a) b)
Bild: CE- und GS-Zeichen
1 2 CE, Abk. für: Communauté Européenne (franz.) = Europäische Gemeinschaft TÜV, Abk. für Technischer Überwachungsverein
3 VDE, Abk. für Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.
4 GHS, Abk. für: Globally Harmonised System (engl.) = Global Harmonisiertes System
5 CLP, Abk. für Classification, Labelling and Packaging (engl.) = Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung
i
geprüfte
Sicherheit
Kennzeichnungssystem nach
der CLP-(GHS-)Verordnung
• Gefahrenpiktogramm, z. B.
• Gesundheitsgefahren mit Gefahrenkategorien,
z. B. Akute
Toxizität, Ätz-, Reizwirkung auf
der Haut, Gase unter Druck.
• Signalworte
Achtung oder Gefahr
• Gefahrenhinweise, H-Sätze
(Hazard Statements) beschreiben
die Art und gegebenenfalls
den Schweregrad, der von gefährlichen
Stoffen oder Gemischen
ausgehenden Gefahr
(Bild 1, Seite 17).
• Sicherheitshinweise P-Sätze
(Precautionary Statements) beschreiben
die empfohlenen
Maßnahmen, um schädliche
Wirkungen aufgrund der Exposition
gegenüber einem gefährlichen
Stoff oder Gemisch zu begrenzen
oder zu vermeiden
(Bild 1, Seite 17).
Für Stoffe ist die CLP-Verordnung ab dem
1.12.2010 verbindlich, für Gemische ab
dem 1.6.2015
Piktogramme sind neu hinzugekommen, die Gasflasche, das Ausrufezeichen und das Korpussymbol (Mensch
mit Stern). Zur weiteren Kennzeichnung wurden die Signalwörter Gefahr und Achtung eingeführt.
• Achtung: Signalwort für die weniger schwerwiegenden Gefahrenkategorien.
• Gefahr: Signalwort für die schwerwiegenden Gefahrenkategorien.
Tabelle: Gefahrenkennzeichnung
Alt
Neu
Physikalisch chemische Gefahren Gesundheitsgefahren Umweltgefahren
E F F+
O C T T+
Xi Xn N
Explosiv Entzündlich Brandfördernd Ätzend, Giftig Reizend Gesundheits- Umweltschädlich
Reizend
schädlich
KMR-Stoffe
Komprimierte Gase
Korrosiv wirkende Stoffe

Sicherheitszeichen
Eine Substanz die als gefährlich eingestuft und verpackt ist, muss ein Kennzeichnungsetikett (Bild 1) mit
folgenden Elementen tragen.
Chemische
Bezeichnung
des Stoffes
Name und
Indexnummer
Gefahrenpiktogramme
(Tabelle, Seite 16)
Nennmenge
5 L
Gefahr
Vollständige
Anschrift
des Herstellers,
Vertreibers oder
Einführers Signalwort
Bild 1: Beispiel für die Kennzeichnung eines gefährlichen Stoffes
1.4 Sicherheitszeichen
Methanol
(Index Nr. 603-001-00-X)
Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar.
Giftig bei Verschlucken.
Giftig bei Hautkontakt.
Giftig bei Einatmen.
Schädigt die Augen, Erblindungsgefahr.
Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißen
Oberflächen fernhalten.
Nicht rauchen.
An einem gut belüfteten Ort lagern.
Behälter dicht verschlossen halten.
Schutzhandschuhe/Schutzkleidung tragen.
Bei Berührung mit der Haut:
Mit reichlich Wasser und Seife waschen.
Bei Verschlucken:
Sofort Giftinformationszentrum oder Arzt rufen.
Unter Verschluss lagern.
Max Meier KG, Schellingerstr. 20 München, Tel.
Das Vorschriftenwerk der Berufsgenossenschaften (BGV A8) enthält
die Unfallverhütungsvorschrift (UVV) „Sicherheits- und Gesundheitsschutzkennzeichnung
am Arbeitsplatz“. In der UVV werden die
Unternehmen verpflichtet, an allen Arbeitsplätzen durch Sicherheitszeichen
(Hintere Umschlaginnenseite) auf Gefahren und auf vorhandene
Sicherheitseinrichtungen hinzuweisen. Dazu gehört ebenso das
Aufzeigen von Verboten. Jede Sicherheitskennzeichnung soll schnell
und unmissverständlich die Aufmerksamkeit auf Gegenstände und
Sachverhalte lenken, die Gefahren verursachen können.
Sicherheitszeichen ermöglichen allein durch die Kombination von
Form und Sicherheitsfarbe eine Aussage darüber, ob es sich dabei
um Verbots-, Gebots-, Warn-, Rettungs- oder Brandschutzzeichen
handelt (Tabelle). Zusätzlich haben Sicherheitszeichen noch ein entsprechendes
Bildsymbol.
• Verbotszeichen untersagen ein Verhalten, durch das eine Gefahr
entstehen kann, z.B. nicht schalten (Bild 2).
• Gebotszeichen schreiben ein bestimmtes Verhalten vor, z.B. Schutzhelm
benutzen.
• Warnzeichen warnen vor Risiken oder Gefahren, z.B. Warnung vor
Laser strahl.
• Rettungszeichen kennzeichnen Rettungswege oder Notausgänge
oder den Weg zu einer Erste-Hilfe-Einrichtung.
• Brandschutzzeichen kennzeichnen die Standorte von Feuermelde-
oder Feuerlöscheinrichtungen.
Zum eindeutigen Verständnis von Sicherheitszeichen werden oft Zusatzzeichen
und Hinweiszeichen benötigt.
• Zusatzzeichen (Bild 2) dürfen nur in Verbindung mit einem Sicherheitszeichen
verwendet werden. Sie erläutern das Sicherheitszeichen durch
Worte oder Texte, die bei Bedarf mehrsprachig auszuführen sind.
• Hinweiszeichen finden dann Verwendung, wenn sich der Sachverhalt
nicht durch ein Sicherheitszeichen ausdrücken lässt, z.B. die
Darstellung der fünf Sicherheitsregeln (Seite 333).
Tabelle: Sicherheitszeichen
Form und Farbe
Geometrische
Form
Sicherheitsfarbe
ROT
GELB
GRÜN
BLAU
Verbotszeichen
Verbot
Gefahrenhinweise
H-Sätze
Sicherheitshinweise
P-Sätze
Warnung
Vorsicht!
Nicht schalten
es wird gearbeitet!
Bild 2: Verbotszeichen mit
Zusatzzeichen
17
Material
und Einrichtungen
zur Brandbekämpfung
Rettung
Erste
Hilfe
Gebot Hinweis
Zusatzzeichen

18
1.5 Erste Hilfe
Unter Erster Hilfe versteht man Hilfeleistungen vor Ort, bevor der
Verletzte oder Kranke ärztlich versorgt wird.
Häufig hängt das Leben eines Verletzten davon ab, dass möglichst
rasch und noch am Unfallort Erste Hilfe (Bild 2) geleistet wird. Dies gilt
besonders für Unfälle durch den elektrischen Strom. Jede Elektrofachkraft
muss daher die wichtigsten Regeln für Erste Hilfe kennen
und anwenden können. In Betrieben ausgehängte Hinweistafeln informieren
u. a. über Maßnahmen zur Ersten Hilfe.
Bei Unfällen durch elektrischen Strom ist auf Selbstschutz zu achten
und der über den Menschen fließende Strom muss unterbrochen
werden.
In Niederspannungsanlagen (übliche Spannung im Haushalt und Gewerbe
230/400 V bis maximal 1000 V) erfolgt eine Unterbrechung des
Stromkreises z.B. durch Ausschalten, Ziehen des Steckers oder Heraus
nehmen der Sicherung. Kann der Stromkreis nicht unterbrochen
werden, so ist der Verunglückte durch einen nichtleitenden Gegenstand,
z.B. eine Isolierstange, von den unter Spannung stehenden
Teilen zu trennen.
Auffinden einer Person
i
Notruf 112
• Wo geschah der Unfall?
• Was geschah?
• Wie viele Verletzte?
• Welche Verletzungen?
• Warten auf Rückfragen der Rettungsleitstelle!
Niemals das Gespräch
selbst beenden.
Bild 1: Warnung vor gefährlicher
elektrischer Spannung
Allgemeine Verhaltensregeln
Ruhe bewahren, Unfallstelle sichern, auf Selbstschutz achten, Person aus dem Gefahrenbereich retten
vorhanden
Hilfe nach Notwendigkeit
z.B. Lagerung, Verbände …
ggf. Rettungsdienst
alarmieren
Bewusstsein prüfen
Ansprechen, anfassen, schütteln an den Schultern
normale Atmung keine normale Atmung
Stabile Seitenlage
Ständige Kontrolle der
Atmung
Notruf 112
*AED Abk. für: Automatisierter Externer Defibrillator
Bild 2: Maßnahmen zur Ersten Hilfe
nicht vorhanden
um Hilfe rufen, Notruf veranlassen
Atemkontrolle
• Atemwege kontrollieren und ggf. freimachen
• Kopf überstrecken und Kinn anheben
• Atmung prüfen durch hören, sehen, fühlen
Notruf 112
Herz-Lungen-Wiederbelebung
Herz-Druckmassage: Beatmung 30:2
Beginnen mit der Herz-Druckmassage!
Falls AED* vorhanden Anweisungen folgen.
Keine Unterbrechung bis zum Eintreffen des
Rettungsdienstes oder bis zum Einsetzen der
normalen Atmung!
Erste Hilfe
In Hochspannungsanlagen (über 1000 V, durch Warnschild mit Blitzpfeil
gekennzeichnete Anlagen, Bild 1) ist sofort der Notruf zu veranlassen und Fachpersonal zu verständigen.
Die Rettung aus Hochspannungsanlagen erfolgt nur durch Fachpersonal. Der Stromkreis darf nur von
einer Elektrofachkraft mit Schaltberechtigung abgeschaltet werden.
Bei unbekannter Spannung ist ebenso wie bei Hochspannung ein Sicherheitsabstand von mindestens 5 m
zu halten. Es sind die gleichen Maßnahmen zu ergreifen wie bei Hochspannung.
Bevor weitere Maßnahmen zur Ersten Hilfe (Bild 2) eingeleitet werden, ist eventuell durch Notruf ärztliche
Hilfe herbeizurufen. Der Verletzte sollte aber möglichst nicht allein gelassen werden.

Gefährdungsbeurteilung
Handlungsanleitung zur Durchführung einer Gefährdungsbeurteilung
Jede Tätigkeit ist mit Unfall- und Gesundheitsrisiken verbunden. Damit die Risiken möglichst gering gehalten
werden, muss nach dem Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG) in Verbindung mit der Betriebssicherheitsverordnung
(BetrSichV) in Betrieben eine Gefährdungsbeurteilung durchgeführt werden. Die Technische
Regel für Betriebssicherheit (TRBS) 1111 beschreibt den grundsätzlichen Ablauf der Ermittlung und
Bewertung von Gefährdungen sowie der Ableitung geeigneter Maßnahmen.
Bewertung der Gefährdungen
Beurteilung darüber, wie sich die ermittelten Gefähr-
dungen auf die Gesundheit der Arbeitnehmer auswirken
können.
Sind Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer
gefährdet?
Maßnahmen
wirksam
Erfassen der Betriebsorganisation
Strukturierung des Betriebs in zu erfassende
Arbeitsbereiche, z. B. Verwaltung, Werkstatt,
Lager und Tätigkeiten
Welche Tätigkeiten werden ausgeführt?
Vorhandene Maßnahmen
ausreichend?
ja
Erfassen und Ermitteln möglicher Gefährdungen und Belastungen
Gefährdungen bzw. Belastungen können z. B. unterteilt werden in
• Mechanische Gefährdungen, z. B. Stolpern, Rutschen, Stürzen ...
• Elektrische Gefährdungen, z. B. elektrische Körperdurchströmung infolge defekter Geräte
• Gefährdung durch Gefahrstoffe, z. B. Einatmen oder Verschlucken giftiger Stoffe
• Biologische Gefährdung, z. B. Infektionsgefahr durch Mikroorganismen
• Physikalische Gefährdungen, z. B. Einwirkungen von Lärm, Vibrationen, Strahlung
• Gefährdungen durch physische Belastung, z. B. schwere körperliche Arbeit
• Gefährdungen durch Mängel der Sicherheitsorganisation, z. B. mangelnde Regelung zur Ersten Hilfe, Kennzeichnung
von Fluchtwegen, persönliche Schutzausrüstung, Unterweisungen, Betriebsanweisungen.
Getroffene Maßnahmen auf
Wirksamkeit überprüfen!
Was kann zu einer Gefährdung führen?
nein
Dokumentation
Festlegen und Durchführen von Maßnahmen
19
Maßnahmen sind nach den allgemeinen Grundsätzen
des ArbSchG festzulegen.
Daraus ergibt sich die Rangfolge technisch, organisatorisch
und persönlich (TOP) der festzulegenden Schutzmaßnahmen.
• Technische Schutzmaßnahmen, z. B. Absauganlagen,
Positionsschalter.
• Organisatorische Schutzmaßnahmen, z. B. Organisation
der Ersten Hilfe, Unterweisung, Arbeitsmedizin, Hygiene.
• Persönliche Schutzmaßnahmen, z. B. persönliche
Schutzausrüstung (Schutzbrille, Handschuhe), kommen
erst zum Einsatz, wenn technische Maßnahmen die Beschäftigten
nicht schützen können.
Wer macht Was bis Wann?
Maßnahmen
nicht wirksam
Erfassen der Sicherheitsorganisation des
Betriebs
Z. B. Organisation der Ersten Hilfe, Umgang mit
Gefahrstoffen, Sicherheitsbeauftragte ...
Die Dokumentation umfasst nach § 6 des ArbSchG:
• Das Ergebnis der Gefährdungsbeurteilung.
• Die festgelegten Maßnahmen des Arbeitsschutzes.
• Das Ergebnis ihrer Überprüfung.
• Unfälle im Betrieb, bei denen ein Beschäftigter getötet oder so verletzt wird, dass er stirbt oder für mehr als drei Tage
völlig oder teilweise arbeits- oder dienstunfähig wird.
Praxistipp: Gefährdungsbeurteilung (Nächster Praxistipp: Seite 102)

Wiederholen – Anwenden – Vertiefen: Arbeitsschutz
20 Arbeitsschutz
1. a) Auf welche Mängel bzw. Fehler lassen sich
Elektrounfälle meist zurückführen? Nennen Sie
Beispiele. b) Welche Forderungen lassen sich
daraus für technische Anlagen ableiten?
2. a) Was versteht man unter persönlicher Schutz-
ausrüstung? b) Welche Aufgabe erfüllt die persönliche
Schutzausrüstung? c) Geben Sie Beispiele
für die persönliche Schutzausrüs tung an.
3. a) Zu welchem Zweck wird eine Gefährdungsbeurteilung
durchgeführt? b) Nennen Sie die
Schritte zur praktischen Durchführung einer
Gefährdungsbeurteilung.
4. Welche Pflichten ergeben sich aus den Unfallverhütungsvorschriften
für die Arbeitgeber?
5. Welche Gesetze bzw. Verordnungen werden
durch die folgenden Abkürzungen beschrieben:
a) BGV, b) GefStoffV, c) GPSG und d) UVV?
6. Welche Bedeutung hat auf Produkten das a) CE-
Zeichen und b) GS-Zeichen?
7. Welche Verordnung dient dem Schutz von Beschäftigten
vor einer Gefährdung ihrer Gesundheit
durch Gefahrstoffe?
8. Geben Sie die Bezeichnungen für die in Bild 1
dargestellten Gefahrenpiktogramme von a) bis
g) an.
a) b) c) d) e) f) g)
Bild 1: Gefahrenpiktogramme
9. Welche Angaben müssen auf der Verpackung
von gefährlichen Stoffen vorhanden sein?
10. a) Durch welche Beurteilung werden die Unfall-
und Gesundheitsrisiken in Betrieben möglichst
gering gehalten? b) Was beschreibt die TRBS
1111 bei der Gefährdungsbeurteilung?
11. Welche Pflichten ergeben sich u. a. für die Unternehmen
aus der Unfallverhütungsvorschrift
„Sicherheits- und Gesundheitsschutzkennzeichnung
am Arbeitsplatz“?
12. a) Was versteht man nach dem GPSG unter Produkten?
b) Unter welchen Voraussetzungen dürfen
Produkte auf den Markt gebracht werden, und
durch welches Zeichen wird dies angegeben?
13. Durch welche zwei Merkmale lassen sich Sicherheitszeichen
unterscheiden?
14. Nennen Sie die Sicherheitsfarben a) bis d) für
die in der Tabelle angegebenen Sicherheitszeichen.
Tabelle: Form und Sicherheitsfarben von
Sicherheitszeichen
Sicherheitsfarbe
Form
a) b) c) d)
Verbot
Material und
Einrichtungen
zur Brandbekämpfung
Rettung
Erste
Hilfe
a) b) c) d)
Bild 2: Sicherheitszeichen
Gebot
Hinweis
Warnung
Vorsicht
15. a) Welche Sicherheitszeichen können unterschieden
und b) welche Aussagen können
durch die jeweiligen Zeichen gemacht werden?
16. Benennen Sie die im Bild 2 dargestellten Sicherheitszeichen
und geben Sie ihre Bedeutung
an.
17. Warum werden häufig bei Sicherheitszeichen
a) Zusatzzeichen und b) Hinweiszeichen verwendet?
18. Welche Angaben müssen bei einem Notruf
unbedingt gemacht werden?
19. Was versteht man unter Erster Hilfe?
20. Welche Sofortmaßnahmen sind bei Unfällen
durch den elektrischen Strom zu treffen?
21. Wie kann man einem durch elektrischen Strom
Verunglückten helfen, wenn der Stromkreis
nicht unterbrochen werden kann?
22. Beschreiben Sie die Maßnahmen der Ersten
Hilfe, wenn Sie einen Verletzten auffinden, der
a) ansprechbar ist oder b) nicht ansprechbar ist.