UL STEUERSCHRANK WIKI by KRAYER

Schaltplan 

Schaltpläne, Schaltskizzen oder Schaltungsgrafiken sind ein wichtiger Bestandteil für elektronische Geräte und somit auch für unsere UL 508A-zertifizierten Schaltschränke. Was so ein Schaltplan genau ist und welche Funktion er hat, erklären wir hier.

 

Inhaltsverzeichnis

Zeichnung eines Schaltschranks auf einem Tablet

Was ist ein Schaltplan?

Unter dem Begriff Schaltplan versteht man eine einfache grafische Übersicht einer elektrischen Schaltung. Andere Bezeichnungen für den Schaltplan sind auch Schaltbild oder Schaltskizze. Bei der Darstellung des Planes geht es rein um die Funktion der einzelnen Bauelemente und deren elektrische Verknüpfungen. Aus diesem Grund werden Schaltpläne abstrahiert und vereinfacht dargestellt. Linien und Bauelemente sind die Hauptbestandteile dieser Grafiken. Mit fest definierten und genormten Symbolen für die Elemente und deren Verschaltungsart ist der Plan für den Fachmann schnell zu verstehen. Die in Europa verwendeten Schaltzeichen entsprechen der internationalen Vereinbarung der Norm IEC 60617. Im nordamerikanischem Raum orientiert man sich mit den Darstellungsformen des ANSI-Standard Y32. Diese Grafiken sind enorm wichtig in der Elektronik und werden zum Beispiel für die Stromkreise von Schaltschränke erstellt. 

Beispiel:

Im Folgenden sehen wir die unterschiedlichen Komponenten eines Schaltplans am Beispiel eines Schaltschranks.

Wie funktioniert ein Schaltplan?

Wenn man als Laie einen Schaltplan betrachtet ist es schwer die Zeichen auf Anhieb zu verstehen. Die Linien stellen die leitenden Verbindungen dar. Sie liegen zwischen den Bauelementen. Um die Überschaubarkeit des Planes zu bewahren, ist es empfehlenswert, zu viele sich kreuzende Linien zu vermeiden. Wenn dies aber doch der Fall ist, muss man unterscheiden, ob es hier tatsächlich zum Kontakt der Verbindungen kommt oder sie sich in der Schaltung nicht berühren und sich nur auf der Skizze kreuzen. Bei Kontakt, also bei einer Verbindung, wird dies mit einem schwarzen Punkt gekennzeichnet. Jedes Bauelement hat sein eigenes Symbol und ein Bezeichnungssystem wird oft zum eindeutigen Verständnis zugefügt. Wichtig ist es außerdem, auf die Norm zu achten. Zum Beispiel ist das Symbol für elektrischer Widerstand je nach Norm ein Rechteck oder eine Zickzack-Linie. Im europäischen Raum ist der Gebrauch des Rechtecks üblich. Zusätzlich zu der grafischen Darstellung gibt es Informationen anhand Parameter und bestimmter Attribute, die zum Beispiel die elektrischen Parameter der Verbindungen zwischen den Bauteilen genauer definieren. Zudem können die einzelnen Elemente Informationen über u.a. die Bestellnummer und den Hersteller mitbringen.

Sie haben Fragen zum Thema UL Schaltschränken für Nordamerika? Dann lassen Sie uns persönlich sprechen.

Wie erkenne ich die Bauelemente in einem Schaltplan?

Die elektrischen Bauteile innerhalb eines Stromlaufplanes sind auf den ersten Blick an ihrer Symbolik zu erkennen. Im Folgenden zeigen wir die wichtigsten Schaltsymbole, die auf jeder Schaltskizze zu finden sind.

Widerstand

Mit dem elektrischen Widerstand wird ein Widerstand in die Spannung im Stromkreis eingesetzt. Der Grund dafür ist es, die Stromstärke zu reduzieren. Weil der Widerstand wie eine Art Bremse funktioniert, entsteht durch die Reibung Wärme.

Sicherung

Sicherungen sind wie der Name schon vermuten lässt für die Sicherheit zuständig. Die elektrotechnischen Bauteile schützen den Stromkreis vor zu starken Strömen und verhindern eine Überlastung. Aus diesem Grund werden sie so in den Stromplan eingebaut, dass der gesamte Strom durch sie durchfließt.

Kondensator, allgemein

Kondensatoren bestehen aus zwei leitfähigen Metallplatten, die durch ein isolierendes Material voneinander getrennt sind. Sie sind erforderlich, um elektrische Energie zu speichern und können schnellen Spannungsänderungen entgegenwirken. 

Spule 

Spulen werden auch als Induktivitäten oder Drosseln bezeichnet. Sie dienen als Leiter und bestehen meist aus Kupferlackdraht oder einer Hochfrequenzlitze. Wird an einer Spule eine elektrische Spannung angelegt, ändert sich der Stromkreis nicht sprunghaft und ein rascher Stromanstieg wird verhindert.

Diode

Dioden sind sozusagen kleine Verkehrspolizisten im Stromkreis. Sie erlauben, dass der Strom in eine Richtung gehen darf und in die andere der Stromfluss gesperrt wird. Hier spricht man von Durchlassrichtung und Sperrrichtung. 

Der Schaltplan als wichtige Dokumentation

Ein Schaltplan ist eine unverzichtbare Orientierungshilfe bei der Fehlersuche und der Behebung von Störungen. Da der Schaltplan Auskunft über die Verdrahtung der einzelnen Schaltkreise und die verbauten Einzelteile und Komponenten gibt, ermöglicht er meist rasche Rückschlüsse auf die Ursache der Störung. Mit diesen Informationen können Fehler gesucht, eingegrenzt und behoben werden. Außerdem erleichtern die auf dem Schaltplan festgehaltenen Informationen über die einzelnen Bauteile die Ersatzteilbeschaffung. Kurz gesagt: Für eine ordnungsgemäße und zuverlässige Wartung und Instandhaltung von Schaltschränken ist ein strukturierter und ausführlicher Plan die wichtigste Grundlage.

Der Schaltplan als Dokumentation für die UL-Zertifizierung 

Schaltungsgrafiken spielen jedoch nicht nur für die Fehersuche und -behebung eine wichtige Rolle. Auch für die UL-Zertifizierung ist der Schaltplan unverzichtbar. Für jeden Steuerschrank, der ein UL-Label tragen darf, muss ein Schaltplan vorgelegt werden. Von besonderer Bedeutung ist der Schaltplan im Rahmen der Bewertung der Kurzschlussfestigkeit, des sogenannten SCCR-Ratings. Darüber hinaus bezieht sich die UL-Zertifizierung nur auf den konstruktiven Zustand, in welchem sich der Steuerschrank zum Zeitpunkt der Zertifizierung befunden hat. Dieser ist auf dem Schaltplan verzeichnet. Mit anderen Worten: Werden später Veränderungen an der Konstruktion vorgenommen, lässt sich dies anhand des Schaltplans nachweisen; die UL Zertifizierung erlischt.

Mit welchen Programmen werden Schaltpläne erstellt?

Schaltpläne werden heute selbstverständlich mit Hilfe von PC-Programmen erstellt. Wie für fast alle Anwendungen ist die Auswahl an Software zum Erstellen von Schaltplänen riesig und reicht von Freeware für ambitionierte Bastler bis zu komplexen Programmen mit großem Funktionsumfang für den professionellen Einsatz. Im Schaltschrankbau haben sich vor allem zwei Anwendungen durchgesetzt SCAD und EPLAN.

Schaltpläne erstellen mit OpenSCAD

OpenSCAD ist eine freie CAD-Software die mit Hilfe ihrer eigenen textbasierten Programmiersprache 3D-Modelle erzeugt. Vorteil dieses Programms ist, dass es dank seiner Verwendung einfacher Textdateien ein komplett freies, das heißt ein nicht lizenzrechtlich geschütztes, Dateiformat zur Verfügung stellt.

EPLAN

Mit EPLAN kann nicht nur ein zweidimensionaler Schaltplan gezeichnet, sondern auch ein dreidimensionales Modell des gesamten Steuerschranks erstellt werden, sodass sich ein digitaler Zwilling des Originals ergibt. Somit kann schon währen der Planungsphase die Positionierung aller Bauteile geprüft und gegebenenfalls geändert werden. Ebenso erleichtert das digitale Abbild die Planung und Durchführung von Wartungsarbeiten am echten Schaltschrank. Durch seine Schnittstellen gewährleistet EPLAN darüber hinaus die direkte Verbindung zwischen Planungssoftware und Produktion; EPLAN ist somit komplett Industrie 4.0-fähig.

Was sind die Vorteile eines Schaltplans?

Schaltpläne ermöglichen ein leichtere und schnelle Verständlichkeit von komplexen elektronischen Anlagen wie zum Beispiel Schaltschränken. Die wichtigen Bauteile des Stromkreises und deren Verschaltungen werden anhand einheitlicher Symbole und Schaltzeichen dargestellt. Das ermöglicht nicht nur die leichtere Lesbarkeit der Pläne und somit das verbesserte Verständnis der Anlagen, sondern dient auch einer einheitlichen Darstellung. Die einheitliche Handhabung und die gute Übersichtlichkeit erleichtern zudem die Kommunikation unten den Experten und ermöglichen eine effektivere Fehlerbehebung und Sicherstellung der richtigen Stromversorgung.

Ein Schaltplan dient neben der allgemein informativen Darstellung auch noch folgenden Zwecken:

  • Die Skizze des fertigen Schaltplans ist die Vorlage für den Layoutentwurf von Leiterplatten
  • Das Schaltbild als Eingabe für Schaltungssimulationen. Mit der grafischen Darstellung kann die Schaltung am Computer simuliert und getestet werden.

Regeln zum Erstellen eines Schaltplans

Es gibt für die Erstellung einer Schaltskizze bestimmte Regeln, die man zu beachten hat. Hier zeigen wir Ihnen einige Grundlagen für die Erstellung eines professionellen Schaltplans:

  • Kabel werden im rechten Winkel weiter gezeichnet bei einem Richtungswechsel
  • Bauteile werden nie in Ecken gezeichnet
  • Keine Leitungen durch andere Bauteile legen
  • Wenn möglich rechts die Ausgänge und links die Eingänge
  • Immer die Übersichtlichkeit wahren
  • Kennzeichnung mit einem Punkt bei Verzweigungsstellen
  • Oben positivere Spannungen als oben
  • Vermeidung von zu vielen Leitungskreuzungen
  • Bauteilnamen und Werte gut lesbar platzieren
  • Elemente drehen, spiegeln und verschieben, um Leitungskreuzungen zu vermeiden
  • Ausreichend auseinanderliegende Bauteile auf zueinander passender Lage
  • Leitungsabbiegungen vermeiden

Über den Autor

Benedikt Krayer

Als Betriebsleiter dreht sich bei Benedikt Krayer alles um die Planung, Konstruktion und Fertigung von UL Steueranlagen.

Er koordiniert u.a. die Abläufe, erstellt die Produktions- und Auftragsplanung und ist Ansprechpartner für die Kunden.

Kurzum: er sorgt dafür, dass die Produktion läuft.

Nehmen Sie direkt mit mir Kontakt auf

Bleiben Sie am Puls

Weitere Artikel