Mechatronik-Pro — IHK-App für Mechatroniker

DC · Gleichstrom

// Zwei Felder ausfüllen – drittes wird berechnet

Spannung U (V)

Widerstand R (Ω)

Strom I (A)

Spannung U (V)

Strom I (A)

Laufzeit (h)

Strompreis (€/kWh)

Leistung

Energie

Kosten

Nennleistung (kW)

Drehzahl (U/min)

Wirkungsgrad η

Winkelgeschw. ω

Drehmoment M

Nutzleistung

Verlust

AC · Wechselstrom

// Z aus R, L, C – Resonanzfrequenz inklusive

Wirkwiderstand R (Ω)

Frequenz f (Hz)

Induktivität L (mH) – optional

Kapazität C (µF) – optional

Impedanz Z

Induktiver Xₗ

Kapazitiver Xc

Phasenwinkel φ

Resonanzfreq. f₀

// Wirk-, Blind- und Scheinleistung

Spannung U (V)

Strom I (A)

Leistungsfaktor cos φ

Scheinleistung S

Wirkleistung P

Blindleistung Q

Phasenwinkel φ

// Transformator – Übersetzung und Ströme

Primärspannung U₁ (V)

Sekundärspannung U₂ (V)

Primärstrom I₁ (A) – optional

Nennleistung S (VA) – optional

Übersetzung ü

Sekundärstrom I₂

Windungsverh.

Typ

📈 Messwerte

// Werte eintragen → sofort visualisiert

Messreihe

Einheit

Diagramm

📝 Notizen

Titel

Notiz

Ω Widerstandsnetzwerk

// Reihe oder Parallel – beliebig viele

🗂 Dokument-Manager

// Schaltpläne, Stücklisten, Datenblätter

Dokumentname

Kategorie

Anlage

Beschreibung

Datei anhängen

📎

Tippe hier oder wähle Datei

⇄ Einheiten Umrechner

🤖 KI-Assistent

API-Key eingeben

Anthropic API-Key (lokal gespeichert)

Hallo! Ich bin dein KI-Assistent für Mechatronik. Sobald du in einem anderen Panel eine Berechnung durchführst, kann ich die Ergebnisse als Kontext nutzen.

API-Key nur in deinem Browser gespeichert · wird nur direkt an api.anthropic.com übertragen

🔌 Kabelquerschnitt-Rechner

// Nach VDE 0298 · Strombelastbarkeit & Spannungsfall

Betriebsstrom I (A)

Leitungslänge (m) — Einfach

Nennspannung (V)

Verlegeart

Leitermaterial

Max. Spannungsfall (%)

📋 VDE 0298 Referenztabelle

// Kupfer · Verlegeart B2 · PVC-Isolation · 30°C Umgebung

Querschnitt	I_max (A)	Typische Verwendung

▦ Taschenrechner

0

🌡 Motorthermik-Rechner

// Motorschutzschalter-Einstellung · Anlaufstrom · Thermische Zeitkonstante

Nennstrom I_N (A)

Anlaufstrom-Faktor k_A

Motorleistung P_N (kW)

Thermische ZK τ (min)

Einschaltdauer ED (%)

Überlastfaktor α

Richtwerte:
k_A: Käfigläufer 5–8× · Schleifringläufer 2–3× · τ: 10–30 min typisch
MSS einstellen: I_einst = I_N × α (meist 1,0–1,25)

⚡ Kurzschlussrechner (VDE 0100)

// Kurzschlussstrom an Fehlerstelle — Sicherungsauswahl nach VDE 0100-430

Netzspannung U (V)

Netzimpedanz Z_N (mΩ)

Kabelquerschnitt q (mm²)

Leitungslänge l (m)

Material

Spannungsfaktor c

// Abschaltbedingung VDE 0100-410: t_a ≤ 0,4 s bei 230V, ≤ 0,2 s bei 400V TN-System

Berechneter Ik (A) — aus Berechnung oder manuell

Formel: Ik = (c × U) / (√3 × Z_ges)
Z_ges = Z_Netz + Z_Leitung
Z_Leitung = (2 × l) / (κ × q) [mΩ]
κ_Cu = 56 m/(Ω·mm²) · κ_Al = 34 m/(Ω·mm²)

Mindest-Ik für Sicherungsauslösung:
B-Charakteristik: Ik ≥ 5 × I_N
C-Charakteristik: Ik ≥ 10 × I_N
D-Charakteristik: Ik ≥ 20 × I_N
gG-Sicherung: Ik ≥ 6–10 × I_N

🔄 Frequenzumrichter-Assistent

// Motordaten eingeben → FU-Parameter, Ströme, Leistungen, Empfehlungen

Nennleistung P_N (kW)

Nennspannung U_N (V)

Nennstrom I_N (A)

Leistungsfaktor cos φ

Nennfrequenz f_N (Hz)

Nenndrehzahl n_N (U/min)

Polpaare p

Anlauf-Typ

📐 Drehstrom Stern ↔ Dreieck

// Strang- und Leitergrössen umrechnen · auch für Messwerte vor Ort

Schaltung

Strangspannung U_S (V)

Strangstrom I_S (A)

Leistungsfaktor cos φ

Wirkleistung P (kW) — optional

Stern (Y):
U_Leiter = √3 × U_Strang ≈ 1,732 × U_S
I_Leiter = I_Strang
Beispiel: 231 V Strang → 400 V Leiter

Dreieck (Δ):
U_Leiter = U_Strang
I_Leiter = √3 × I_Strang
Beispiel: 400 V Strang = 400 V Leiter

Leistung (immer gleich):
P = √3 × U_L × I_L × cos φ = 3 × U_S × I_S × cos φ
Q = √3 × U_L × I_L × sin φ
S = √3 × U_L × I_L = P / cos φ

📄 Prüfbericht-Generator

// Messwerte eingeben → PDF mit Kopfzeile, Tabellen und Unterschriftsfeld

Anlagenbezeichnung / Prüfobjekt

Auftraggeber

Auftragnehmer / Prüfer

Prüfdatum

Prüfort / Standort

Prüfgrundlage / Norm

📊 Messwerte

📝 Bemerkungen & Mängel

Festgestellte Mängel / Bemerkungen

Gesamtbewertung

🖨 Ausgabe

🔌 Schützkombinationen

// Stern-Dreieck Anlauf · Wendeschütz · Zeitdiagramme · Schaltungsaufbau

Anlaufstrom

I_A / 3

statt 5–8× I_N

Anlaufmoment

M_A / 3

nur bei Leichtanlauf!

1

Einschalten

START drücken → K_H (Hauptschütz) und K_Y (Sternschütz) ziehen gleichzeitig an

t = 0

2

Sternbetrieb (Anlauf)

Motor läuft in Sternschaltung an. U_Strang = U_N/√3 → Strom = I_A/3. Zeitrelais ZR läuft.

t1 bis t2 (typ. 5–15 s)

3

Umschalten Y → Δ

ZR löst aus → K_Y fällt ab → kurze Pause (~50–100 ms) → K_Δ zieht an. WICHTIG: Verriegelung K_Y / K_Δ verhindert Kurzschluss!

Stromspitze beim Umschalten beachten

4

Dreieckbetrieb (Normalbetrieb)

Motor läuft mit voller Nennspannung in Δ. K_H + K_Δ bleiben angezogen.

Dauerbetrieb

🧮 Y-Δ Rechner

Nennstrom I_N (A)

Anlauf-Faktor k_A

Umschaltzeit (s)

Nennspannung U_N (V)

⚙️ Benötigte Bauteile

Bauteil	Bezeichnung	Funktion
K_H	Hauptschütz	Schaltet den Motor ein/aus
K_Y	Sternschütz	Verbindet Wicklungsenden zum Sternpunkt
K_Δ	Dreieckschütz	Verbindet Wicklungsenden zum Dreieck
ZR	Zeitrelais	Steuert Umschaltzeit Y → Δ (einstellbar)
F_M	Motorschutzschalter	Eingestellt auf I_N (Δ-Betrieb!)
F_1	Leitungsschutz	Vorsicherung (≥ I_A kurzzeitig)

⚠ MSS auf I_N des Δ-Betriebs einstellen! Im Sternbetrieb fließt nur I_N/√3.

Gefahr

Kurzschluss

wenn K_R + K_L gleichzeitig

Lösung

Verriegelung

elektrisch + mechanisch

1

Rechtslauf starten

START_R drücken → K_R zieht an (selbsthaltend). Öffner K_R verriegelt K_L-Spule elektrisch.

L1→L2→L3 an Motor

2

Stopp vor Richtungswechsel

STOP drücken → K_R fällt ab → Motor läuft aus (oder Bremse). ZWINGEND: Motor muss stillstehen!

Direktumschalten → Stromspitze + Schaltschäden!

3

Linkslauf starten

START_L drücken → K_L zieht an. Zwei Phasen getauscht → L1→L3→L2 → Drehfeld umgekehrt.

L1→L3→L2 an Motor (2 Phasen getauscht)

4

Doppelte Verriegelung

Elektrisch: Öffner im Steuerstromkreis. Mechanisch: integrierte Zwangsverriegelung im Schützkörper. Beide zusammen sind Pflicht!

VDE-Konform: elektrisch + mechanisch

⚙️ Benötigte Bauteile

Bauteil	Bezeichnung	Funktion
K_R	Schütz Rechtslauf	Schaltet L1-L2-L3 direkt auf Motor
K_L	Schütz Linkslauf	Tauscht L2↔L3 → Drehfeld umgekehrt
S_R	Taster Rechtslauf	Schließer, ggf. mit LED-Meldeleuchte
S_L	Taster Linkslauf	Schließer, ggf. mit LED-Meldeleuchte
S_0	STOP-Taster	Öffner (Ruhestromprinzip!)
F_M	Motorschutzschalter	Überlastschutz, in Zuleitung
—	Mechanische Verr.	Zwangsverriegelung K_R/K_L (im Schütz)

⚠ Beide Schütze K_R und K_L müssen sich gegenseitig mechanisch und elektrisch verriegeln. Nur eine der beiden Maßnahmen ist nicht ausreichend!

Status: Motor aus · Bereit

Schützstellung

Umschaltzeit (s)

0.0 s

Status: Motor aus · Bereit

Schützstellung

🌡 Thermischer Überlastschutz

// Bimetall vs. elektronisch · Auslösezeit-Kurven IEC 60947-4-1 · MSS-Einstellung

Nennstrom Motor I_N (A)

Anlauf-Faktor k_A

Auslöseklasse

Typ

Überlastfaktor α (Einstellung)

Umgebungstemperatur (°C)

// IEC 60947-4-1: Auslösezeit t_A in Abhängigkeit vom Vielfachen I/I_einst · Kaltstart

Eingestellter Strom I_einst (A) — für Arbeitspunkt-Marker

Klassen nach IEC 60947-4-1:
Kl. 5: schwerer Anlauf selten · Kl. 10: Standard Käfigläufer · Kl. 20: schwerer Anlauf · Kl. 30: sehr schwerer Anlauf

🔧 Bimetall-MSS

Direkt in Serie mit Motor

Wärmedehnung biegt Bimetallstreifen

Auslösestrom: ca. 1,05–1,25× I_einst

Temperaturabhängig! Korrekturfaktor nötig

Günstig, robust, bewährt

Keine Phasenausfallkennung (Standard)

Wiedereinschalt-Verzögerung durch Abkühlung

Klassen 5–30 je nach Ausführung

💻 Elektronisches Relais

Stromwandler + Mikroprozessor

Thermisches Abbild I²t im Speicher

Exakte Einstellung, temperaturunabhängig

Phasenausfall-Erkennung integriert

Erdschluss-Überwachung möglich

Fernreset, Kommunikation (IO-Link)

Protokollierung Auslösegrund

Teurer, aber mehr Schutzfunktionen

🌡 Temperaturkorrektur Bimetall

// Bimetall-MSS reagiert auf eigene Erwärmung → Korrekturfaktor für Umgebungstemperatur

Referenztemperatur (°C)

Tatsächliche Umgebung (°C)

IEC 60947-4-1 — Motorschutzschalter & Überlastrelais

Auslöseklassen (Trip Classes):
Kl. 5: t_A ≤ 5 s bei 7,2 × I_einst (Kaltstart)
Kl. 10: t_A ≤ 10 s bei 7,2 × I_einst → Standard für Käfigläufer
Kl. 10A: t_A 4–10 s — für hochträgheitsarme Maschinen
Kl. 20: t_A ≤ 20 s — für schwere Anläufe (Kompressoren)
Kl. 30: t_A ≤ 30 s — für sehr schwere Anläufe (Zentrifugen)

Mindestauslöseströme:
Überlastrelais muss auslösen bei: 1,05 bis 1,25 × I_einst (je nach Norm)
Darf NICHT auslösen bei: 1,0 × I_einst über unbegrenzte Zeit

Phasenausfallsicherheit (IEC 60947-4-1 Anh. F):
Bei Phasenausfall fließt ca. 1,73 × I_N in den verbliebenen Phasen
Bimetall ohne Differentialauslösung kann das übersehen!
→ Elektronisches Relais mit Asymmetrieerkennung empfohlen

Rückstellarten:
Hand-Reset: Motor bleibt aus bis manuell quittiert (sicherer)
Auto-Reset: nach Abkühlung selbsttätig — nur in Sonderfällen

Wichtige Einstellregel:
I_einst = I_N des Motors (Typenschild Δ-Betrieb)
NICHT I_N des Anlaufstroms oder Y-Betriebsstroms!

📋 Normen-Schnellreferenz

// Die wichtigsten VDE/DIN/IEC Normen mit Grenzwerten und Prüfungsrelevanz

01 · Sichtprüfung

02 · Elektrische Prüfung

03 · Funktionsprüfung

04 · Messwerte