Elemente einer Elektroinstallation: Aufbau und Komponenten

Dieses Kapitel bietet einen Überblick über die gängigsten Elemente einer elektrischen Anlage. Ziel ist es, Sie mit der relevanten Terminologie und den angewandten Konzepten vertraut zu machen.

1. Der Hausanschluss

Der Hausanschluss ist der Punkt, an dem die Verbindung zwischen dem Versorgungsnetz des Energieversorgers und der elektrischen Anlage des Verbrauchers hergestellt wird. Er wird auch als Zuleitung oder Einspeisepunkt bezeichnet. Eine Seite ist mit dem Stromnetz verbunden, die andere mit dem Messsystem. Zusätzlich zu den Eingangsklemmen werden in der Regel Umschalteinrichtungen platziert, die die Anlage und die Hochspannungsgeräte schützen sollen.

2. Messgeräte

Messgeräte sind Eigentum des Energieversorgers und dienen der Erfassung des Energieverbrauchs gemäß den vertraglichen Bedingungen. Diese Geräte müssen versiegelt, gegen äußere Einflüsse geschützt und an einem leicht zugänglichen Ort für Ablesungen platziert werden.

3. Schalter

Ein Schalter ist ein Gerät, das dazu dient, einen elektrischen Stromkreis, durch den Strom fließt, zu öffnen oder zu schließen.

3.1 Hauptschalter

Der Hauptschalter befindet sich in der Regel nach den Messgeräten und vor dem Rest der Anlage. Er dient als Trennvorrichtung und zum Schutz des Systems oder des Versorgungsnetzes.

3.2 Abzweigschalter

Abzweigschalter sind elektrische Schalter, die dazu dienen, Anlagenteile zu schützen und zu trennen. Sie verteilen den Strom auf andere Abschnitte der Anlage oder auf andere Verteiler.

3.3 Thermomagnetschalter

Der Thermomagnetschalter ist einer der am häufigsten verwendeten Schalter zum Trennen und Schützen vor Überlast und Kurzschluss. Er wird in vielen Größen hergestellt und kann vielseitig als Schalter eingesetzt werden. Er verfügt über ein elektrodynamisches Element, das bei einem Kurzschluss schnell reagieren kann.

4. Anlasser und Schütze

Ein Anlasser ist eine Schalteranordnung, die magnetische oder thermische Schalter (Messerschalter) mit Sicherungen, einem elektromagnetischen Antrieb und einem Bimetallrelais kombiniert. Ein Schütz besteht im Wesentlichen aus einer Spule mit einem Eisenkern, die beim Erregen oder Entregen eine Reihe von Kontakten öffnet oder schließt.

5. Transformatoren

Ein elektrischer Transformator oder eine entsprechende Ausrüstung wird verwendet, um die Versorgungsspannung auf die gewünschte Spannung zu ändern. Bei großen Installationen können mehrere Spannungsebenen erforderlich sein, was durch die Installation mehrerer Transformatoren (gruppiert in Umspannwerken) erreicht wird. Andererseits gibt es Anlagen, deren Spannung der Anschlussspannung entspricht und die daher keinen Transformator benötigen.

6. Verteiler und Schalttafeln

Eine Schalttafel ist ein Metallschrank, in dem Messgeräte, Anlasser, Schalter und/oder Steuergeräte untergebracht sind. Sie ist ein wesentliches Element, um eine zuverlässige, sichere und geordnete Anlage zu gewährleisten.

6.1 Hauptverteilung

Die Hauptverteilung ist diejenige, die sich unmittelbar nach dem Transformator befindet und einen Schalter enthält. Der Transformator ist mit dem Ein- und Ausgang dieses Schalters verbunden, der die Leistung über Abzweigschalter auf verschiedene Stromkreise verteilt.

6.2 Motor Control Center (MCC)

In allgemeinen Industrieanlagen und solchen mit mehreren Motoren sind die Anlasser in kompakten Schalttafeln, den sogenannten Motor Control Centern (MCC), zusammengefasst.

6.3 Unterverteilungen oder Abzweigverteiler

Diese Verteiler können je nach Entfernung zur Hauptverteilung und der Anzahl der Stromkreise über einen Schalter verfügen.

7. Motoren und motorbetriebene Geräte

Motoren befinden sich am Ende der Stromkreise einer Anlage und wandeln elektrische Energie in mechanische Energie um. Jeder Motor benötigt einen eigenen Anlasser.

8. Leitstände und Messpunkte

In diese Kategorie fallen Stationen oder Tasten, die als Steuerungselemente für den Prozess dienen: Dazu gehören Endschalter, Drehmomentbegrenzer, Temperatur- und Druckmessgeräte sowie andere Sensoren. Alle diese Geräte verarbeiten in der Regel niedrige Ströme im Vergleich zur Gesamtleistung einer Anlage.

9. Beleuchtung und Steckdosen

Beleuchtungseinheiten sind, ähnlich wie Motoren, Verbraucher am Ende der Anlage, die elektrische Energie in Licht und in der Regel auch in Wärme umwandeln. Steckdosen dienen zur Versorgung verschiedener tragbarer Geräte und sind in Installationsdosen untergebracht.

10. Notstromanlagen

Notstromanlagen bestehen aus einem Verbrennungsmotor, der an einen Wechselstromgenerator gekoppelt ist. Die Leistung der Notstromanlage wird basierend auf den Lasten berechnet, die kontinuierlich versorgt werden müssen. Diese Verbraucher müssen über separate Einspeisungen und zugehörige Leitungen versorgt werden.

11. Erdung und Neutralleiter einer elektrischen Anlage

• Erdung: Die Erde wird als Referenz mit einem Potenzial von Null betrachtet und als Senke für unerwünschte Ströme genutzt.
• Erdungswiderstand: Dieser Begriff bezieht sich auf den elektrischen Widerstand des Bodens an einem bestimmten Ort.
• Erdungsanlage: Eine Erdungsanlage besteht aus einer im Boden vergrabenen Elektrode, die über eine Anschlussklemme eine Erdverbindung herstellt.
• Entfernte Erde: Bezeichnet einen Erdungspunkt, der als ausreichend weit entfernt vom lokalen Erdungssystem betrachtet wird.
• Erdungssystem: Ein Netzwerk von elektrischen Leitern, das an einem oder mehreren Erdungspunkten angeschlossen ist und über eine oder mehrere Klemmen Systempunkte erden kann.
• Erdverbindung: Die Verbindung zwischen einem Leiter und dem Erdungssystem oder der Erde.
• Physische Erdung: Eine feste Verbindung mit einem Erdungspunkt, der wiederum mit dem Boden verbunden ist.
• Isolierter Neutralleiter: Der Neutralleiter einer Anlage, der über eine Impedanz mit der Erde verbunden ist.
• Generator-Sternpunkt: Dient als Bezugspunkt für die in jeder Phase erzeugten Spannungen.
• Betriebsneutralleiter: Dient zur Verbindung von einphasig gespeisten Verbrauchern.
• Fest geerdeter Neutralleiter: Wird häufig in Niederspannungsanlagen eingesetzt, um Personen vor Stromschlägen zu schützen.
• Systemneutralleiter: Ein Bezugspotenzial eines Systems, das sich vom Erdpotenzial unterscheiden kann und physisch nicht existieren muss.
• Schwimmender Neutralleiter: Der Neutralleiter einer Anlage, der nicht geerdet ist.

12. Verbindungsleitungen und Installation

Für die Verbindungsleitungen werden Kupfer- oder Aluminiumdrähte verwendet. Diese können in Kabelkanälen, Rohren oder auf Sicht verlegt werden. Der Anschluss der Geräteklemmen muss so erfolgen, dass ein gleichmäßiger Kontakt gewährleistet ist und keine Unterbrechungen oder Querschnittsreduzierungen entstehen. Zum Schutz der Leiter werden metallische oder nicht brennbare Kunststoffrohre sowie quadratische Kanäle oder Kabelpritschen verwendet. Die Befestigung all dieser Elemente muss starr sein, und ihre Platzierung muss nach Kriterien der Funktionalität, Ästhetik, Wartungsfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit erfolgen.