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Elektrische Maschinen instand halten – Reparieren oder Ersetzen begründet vergleichen

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Elektrische Maschinen instand halten – Reparieren oder Ersetzen begründet vergleichen

Einleitung

Lernkurs für die Ausbildung in Elektrotechnik, Mechatronik und industrieller Instandhaltung

Leitfrage: Wann lohnt es sich, eine elektrische Maschine zu reparieren, und wann ist der Austausch die bessere Entscheidung?

Kurzbeschreibung: Du vergleichst Reparatur und Ersatz anhand von Energieeffizienz, Kosten, Aufwand, Ausfallrisiko und Lebensdauer. Du arbeitest mit Bildern, Stromlaufbildern, Signaldiagrammen und sicheren digitalen Simulationen.

Lernzeit: Sechs kurze Lerneinheiten à 5–10 Minuten, anschließend Übungen und ein Entscheidungsprojekt.

Lernprodukt: Eine begründete Reparatur-oder-Ersatz-Empfehlung mit einer Vergleichstabelle und einer Wirtschaftlichkeitsrechnung.

Ein typischer Asynchronmotor. Bild: ZngZng, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

Deine Lernziele

Kompetenz	Das kannst Du nach dem Kurs
Verstehen	Bauteile und mögliche Fehler elektrischer Maschinen beschreiben
Analysieren	Stromlaufbilder und Signalverläufe auswerten
Berechnen	Energiebedarf, Energiekosten und Amortisationszeit ermitteln
Bewerten	Reparatur und Ersatz anhand technischer, wirtschaftlicher und ökologischer Kriterien vergleichen
Begründen	Eine nachvollziehbare Entscheidung formulieren und Unsicherheiten benennen

Sicherheit geht immer vor

Wichtig: Dieser Lernkurs erteilt keine Berechtigung zum Arbeiten an elektrischen Anlagen.

Alle Schaltungsaufgaben werden ausschließlich digital oder an dafür vorgesehenen, berührungssicheren Schulungsmodellen bearbeitet.

Reale elektrotechnische Arbeiten dürfen nur entsprechend qualifizierte und beauftragte Personen im Rahmen ihrer Befugnisse und unter den erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen durchführen.

Bei Arbeiten an elektrischen Anlagen sind die fünf Sicherheitsregeln entsprechend dem Anwendungsfall zu beachten:

Freischalten
Gegen Wiedereinschalten sichern
Spannungsfreiheit feststellen
Erden und kurzschließen
Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken

Zusätzlich müssen beispielsweise mechanische Bewegungen, gespeicherte Energie und unerwarteter Wiederanlauf berücksichtigt werden.

Ein bestandenes Quiz, eine erfolgreiche Simulation oder ein Lernnachweis ersetzen niemals eine betriebliche Arbeitsfreigabe, Gefährdungsbeurteilung oder erforderliche Fachqualifikation.

Fachquelle: BG ETEM – Die fünf Sicherheitsregeln.

Lerneinheit 1: Den Elektromotor verstehen

Lernzeit: 5 Minuten

Aufbau einer elektrischen Maschine

Ein Elektromotor wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um.

Beim Drehstrom-Asynchronmotor sind besonders wichtig:

Bauteil	Funktion
Stator	Erzeugt das magnetische Drehfeld
Rotor	Dreht sich und überträgt das Drehmoment
Wälzlager	Führen die Motorwelle
Lüfter	Unterstützt die Kühlung
Typenschild	Enthält technische Nenndaten

Stator und Rotor eines Drehstrom-Asynchronmotors. Bild: Zureks, CC BY-SA 3.0.

Animation des Käfigläufer-Asynchronmotors. Bild: Ikaxer nach Mtodorov 69, CC BY-SA 3.0.

Video: Funktionsprinzip eines Drehstrom-Asynchronmotors

Learnchannel-TV, englischsprachige technische Animation.

Das Typenschild lesen

Typenschild einer Drehstrom-Asynchronmaschine. Bild: Denis Apel, CC BY-SA 2.0 DE.

Achte insbesondere auf Nennleistung, Spannung, Strom, Frequenz, Drehzahl, Betriebsart und gegebenenfalls die Wirkungsgradklasse.

Mini-Aufgabe: Suche auf der Abbildung drei Angaben, die für einen geeigneten Ersatzmotor wichtig sind.

Feedback: Leistung allein genügt nicht. Auch Drehzahl, elektrische und mechanische Eignung sowie Einsatzbedingungen müssen passen.

Lerneinheit 2: Ein Instandhaltungsfall

Lernzeit: 7 Minuten

Ausbildungsfall: Der Pumpenmotor P1

In einem Ausbildungsbetrieb treibt ein Drehstrom-Asynchronmotor eine Kühlwasserpumpe an.

Die Anlage zeigt zunehmende Geräusche und Schwingungen. Die zuständige Instandhaltung vermutet einen Lagerschaden.

Du sollst auf Grundlage eines vorbereiteten Befunds vergleichen, ob eine Reparatur oder ein Austausch sinnvoller wäre.

Alle Zahlen des Ausbildungsfalls sind fiktive Modellannahmen und keine Herstellerangaben, Messprotokolle oder verbindlichen Kostenvoranschläge.

Merkmal	Fallangabe
Maschine	Kühlwasserpumpe P1
Motor	Drehstrom-Asynchronmotor
Betrachtete mechanische Abgabeleistung	3,0 kW
Betriebsstunden	4.000 h pro Jahr
Strompreis	0,30 € pro kWh
Symptom	Ungewöhnliche Geräusche und erhöhte Schwingungen
Reparaturhypothese	Lagerwechsel, sofern die Fachdiagnose die Reparierbarkeit bestätigt

Dein Auftrag: Erstelle später eine begründete Empfehlung an die Instandhaltungsleitung.

Beobachtung ist noch keine Diagnose

Rillenkugellager. Bild: Solaris2006, CC BY-SA 3.0.

Beschädigtes Motorlager. Bild: NASA / U.S. National Archives, gemeinfrei in den USA.

Beobachtung	Mögliche Ursache	Für die Entscheidung erforderlich
Erhöhte Schwingungen	Lagerproblem oder Unwucht	Fachlich geprüfter Befund
Erhöhte Temperatur	Überlastung, Kühlproblem oder Reibung	Betriebs- und Zustandsdaten
Wiederholte Ausfälle	Antriebsproblem oder Fehler der Umgebung	Ausfallhistorie und Ursachenanalyse

Merke: Ein auffälliges Betriebsgeräusch beweist keinen Lagerschaden.

Es muss zunächst geklärt werden, ob der Motor technisch sicher und sinnvoll repariert werden kann.

Lerneinheit 3: Stromlaufbilder und Signaldiagramme

Lernzeit: 8 Minuten

Stromlaufbild verstehen

Ein Stromlaufplan zeigt elektrische Verbindungen und ihre funktionalen Zusammenhänge.

Die folgende Abbildung ist eine einfache Gleichstrom-Beispielschaltung, nicht der Anschlussplan des Pumpenmotors.

Batterie, Widerstand, Taster und LED. Bild: LA2, CC BY-SA 3.0.

Animation einer einfachen Schaltfunktion. Bild: يحيى بن علي, CC BY-SA 4.0.

Leseauftrag:

Spannungsquelle: Identifiziere die Energiequelle.
Schalter: Erkläre, wie der Stromkreis geöffnet oder geschlossen wird.
Verbraucher: Beschreibe, wann die Lampe beziehungsweise LED leuchtet.

Feedback: Ein geschlossener Stromkreis ermöglicht Stromfluss. Daraus folgt aber keine Aussage über die Sicherheit oder Funktionsfähigkeit einer industriellen Motorsteuerung.

Berührungssichere digitale Simulation

Simulation: PhET – Stromkreise schalten: Gleichstrom.

Du arbeitest vollständig am Bildschirm. Es wird kein realer Stromkreis aufgebaut.

Simulationsauftrag:

Öffne die digitale Simulation und wähle die Einführung.
Untersuche eine virtuelle Batterie, einen Schalter und eine Lampe.
Wechsle zwischen realistischer Darstellung und Schaltbildansicht.
Beobachte, wann die Lampe leuchtet und wann sie ausgeschaltet bleibt.
Vergleiche Deine Beobachtungen mit dem Signaldiagramm.

Die Simulation veranschaulicht einen einfachen Gleichstromkreis. Sie bildet keinen vollständigen Pumpenantrieb, keine sichere Motorsteuerung und keine Schutzfunktionsprüfung ab.

PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, CC BY-NC 4.0. Externer Link zur Originalsimulation; keine Übernahme oder Weiterverbreitung der Software auf dieser Seite.

Alternative im Unterricht: Ein vom Ausbildungsbetrieb freigegebenes, vollständig berührungssicheres Schulungsmodell mit geeigneter sicherer Kleinspannung und integrierter Begrenzung der elektrischen Energie. Nutzung ausschließlich entsprechend der Herstelleranleitung und unter der vorgesehenen Aufsicht.

Signaldiagramm A: Ein- und Ausschalten

Das folgende Modell beschreibt nur das Verhalten eines virtuellen Schalters und einer virtuellen Lampe.

Zeitabschnitt       A   B   C   D

Schalter S1         0   1   1   0
Lampe H1            0   1   1   0

0 = AUS
1 = EIN

Frage: Weshalb stimmen die Signalzustände von Schalter und Lampe im fehlerfreien Modell überein?

Feedback: Der Schalter steuert unmittelbar den einfachen Lampenstromkreis. Bei einer industriellen Steuerung können zusätzliche Steuer-, Rückmelde- und Schutzfunktionen vorhanden sein.

Signaldiagramm B: Störung am Pumpenantrieb

Vereinfachtes, fiktives Diagnosebeispiel:

Zeitabschnitt          A   B   C   D

EIN-Anforderung        0   1   1   1
Betriebsrückmeldung    0   1   0   0
Störmeldung            0   0   1   1

0 = Signal inaktiv
1 = Signal aktiv

Aufgabe: Erkläre, was sich zwischen den Zeitabschnitten B und C verändert.

Feedback: Die Betriebsrückmeldung fällt weg, während die EIN-Anforderung bestehen bleibt. Gleichzeitig erscheint eine Störmeldung. Der Signalverlauf belegt eine Betriebsabweichung, aber keine eindeutige Fehlerursache.

Ein solcher Befund ist Grundlage für die weitere fachliche Diagnose, nicht für eine selbstständige Freigabe.

Lerneinheit 4: Energieeffizienz vergleichen

Lernzeit: 7 Minuten

Warum ist der Wirkungsgrad wichtig?

Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis von nutzbarer Ausgangsleistung zur zugeführten Leistung.

Grundformel:

$η = \frac{P_{a b}}{P_{z u}}$

Daraus folgt:

$P_{z u} = \frac{P_{a b}}{η}$

Video: Den Wirkungsgrad verstehen

DerElektroniker – Wirkungsgrad und Verlustleistung.

Die beiden Alternativen

Die folgende Vergleichsrechnung unterstellt den gleichen mechanischen Leistungsbedarf und gleichbleibende Wirkungsgrade am betrachteten Betriebspunkt.

Kriterium	Reparieren	Ersetzen
Maßnahme	Lagerreparatur	Neuer geeigneter Motor
Einmalige Gesamtkosten laut Modellangebot	500 €	1.500 €
Geschätzter Arbeits- und Stillstandszeitraum	1 Tag	2 Tage
Angenommener Wirkungsgrad	85 %	90 %
Geschätzte weitere Nutzungsdauer	2–4 Jahre	8–10 Jahre
Technische Voraussetzung	Übriger Motor in geeignetem Zustand	Kompatibilität mit Maschine und Steuerung

Achtung: Die Nutzungsdauern sind Planungsannahmen, keine Garantien. Beim Austausch müssen sämtliche Sicherheits-, Schnittstellen- und Betriebsanforderungen geprüft werden.

Rechenbeispiel: Elektrische Leistungsaufnahme

Nach der Reparatur:

$P_{R e p a r a t u r} = \frac{3,0}{0,85} \approx 3,53 k W$

Nach dem Ersatz:

$P_{E r s a t z} = \frac{3,0}{0,90} \approx 3,33 k W$

Jährliche Energieeinsparung:

$Δ E = (\frac{3}{0,85} - \frac{3}{0,90}) \cdot 4000 \approx 784 k W h$

Jährliche Stromkostenersparnis:

$784,3 \cdot 0,30 \approx 235,29 E u r o$

Das ergibt unter den Modellannahmen eine jährliche Ersparnis von rund 235 €.

Wichtig: Die Rechnung berücksichtigt hier nur den Motorbetrieb am angenommenen Arbeitspunkt. Die gesamte Anlage, mögliche Laständerungen und weitere Verluste werden nicht abgebildet.

Lerneinheit 5: Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer

Lernzeit: 7 Minuten

Wann amortisiert sich der Ersatz?

Mehrkosten des Ersatzes:

1.500 € − 500 € = 1.000 €

Vereinfachte Amortisationszeit:

$t_{A} = \frac{1000 E u r o}{235,29 E u r o / J a h r} \approx 4,25 J a h r e$

Der Ersatz benötigt rechnerisch rund 4,25 Jahre, bis die höheren Anschaffungskosten allein durch die angenommene Stromersparnis ausgeglichen wären.

Diese einfache Rechnung berücksichtigt keine Zinsen, Folgereparaturen, künftigen Preisänderungen, Produktionsausfälle oder Unterschiede in der tatsächlichen Nutzungsdauer.

Was verändert die Entscheidung?

Änderung	Mögliche Folge
Weniger Betriebsstunden	Energetischer Vorteil des Ersatzes sinkt
Höhere Strompreise	Energetischer Vorteil des Ersatzes steigt
Erneuter Lagerschaden	Reparaturrisiko und mögliche Folgekosten steigen
Lange Lieferzeit des Ersatzmotors	Sofortige Reparatur kann attraktiver sein
Deutlich längere Nutzungsdauer des Ersatzmotors	Ersatz kann langfristig wirtschaftlicher sein

Transferfrage: Was passiert, wenn der Motor statt 4.000 Stunden nur 2.000 Stunden jährlich läuft?

Feedback: Die jährliche Energieeinsparung halbiert sich bei sonst gleichen Annahmen auf rund 392 kWh beziehungsweise 118 €. Die einfache Amortisationszeit steigt auf ungefähr 8,5 Jahre.

Lerneinheit 6: Eine Entscheidung begründen

Lernzeit: 8 Minuten

Reparieren oder Ersetzen?

Es gibt keine allgemeingültige Antwort. Eine belastbare Entscheidung berücksichtigt mehrere Kriterien.

Kriterium	Reparatur bevorzugt, wenn …	Ersatz bevorzugt, wenn …
Sicherheit	Fachgerechte Wiederherstellung nachweisbar	Sicherheit oder Reparierbarkeit nicht gewährleistet
Kosten	Gesamtkosten niedrig und Folgerisiko vertretbar	Langfristige Gesamtkosten günstiger
Effizienz	Energieverlust wirtschaftlich akzeptabel	Erhebliche Einsparung erreichbar
Aufwand	Ersatzteil verfügbar, kurze Ausfallzeit	Passender Austausch unkompliziert möglich
Lebensdauer	Ausreichende weitere Nutzungsdauer plausibel	Weitere Zuverlässigkeit des Altgeräts fraglich
Umwelt	Vorhandene Ressourcen sinnvoll weitergenutzt	Energieeinsparung und Lebenszyklusvorteile überwiegen

Für unseren Ausbildungsfall:

Eine Reparatur kann bei bestätigtem, begrenztem Lagerschaden kurzfristig günstiger sein.

Ein geeigneter Ersatzmotor kann sich bei langer weiterer Betriebszeit und geringerem Energieverbrauch langfristig lohnen.

Die noch ungesicherte Restlebensdauer, tatsächliche Stillstandskosten und technische Kompatibilität sind entscheidende offene Punkte.

Lernhilfe in drei Stufen

Hilfe 1 – Orientierung

Vergleiche nicht nur den Anschaffungspreis. Betrachte auch Energieverbrauch, Stillstand und mögliche weitere Reparaturen.

Hilfe 2 – Struktur

Nutze diese Fragen: Ist die Reparatur fachlich möglich? Wie hoch sind die Mehrkosten? Wie hoch ist die jährliche Energieeinsparung? Wie lang bleibt die Maschine voraussichtlich im Einsatz?

Hilfe 3 – Rechenhilfe

Energieersparnis ≈ 784 kWh/Jahr. Kosteneinsparung ≈ 235 €/Jahr. Mehrkosten des Ersatzes = 1.000 €. Vereinfachte Amortisationszeit ≈ 4,25 Jahre.

Aufgaben mit begründetem Feedback

Basisaufgabe: Fehlerbild erkennen

Auftrag: Nenne zwei mögliche Ursachen für ungewöhnliche Motorgeräusche. Erkläre, weshalb Du aus dem Geräusch allein noch keine Reparaturentscheidung treffen kannst.

Musterfeedback: Lagerprobleme, Unwucht oder Probleme der angetriebenen Maschine kommen in Betracht. Geräusche sind Symptome, keine eindeutige Ursachenbestimmung. Erst ein geeigneter fachlicher Befund erlaubt eine verlässliche Bewertung.

Anwendungsaufgabe: Energiekosten berechnen

Auftrag: Berechne für den Ausbildungsfall die jährliche Energiekosteneinsparung durch den angenommenen Ersatzmotor.

Musterfeedback: Rund 235 € jährlich sind unter den festgelegten Annahmen korrekt. Eine bloße Rechnung mit 5 % von 3 kW wäre nicht richtig, weil der Wirkungsgrad als Verhältnis aus abgegebener und zugeführter Leistung berücksichtigt werden muss.

Transferaufgabe: Entscheidung vertreten

Auftrag: Verfasse eine Empfehlung von fünf Sätzen. Beziehe Reparaturkosten, Effizienz, Lebensdauer und Unsicherheit ein.

Musterfeedback: Eine überzeugende Antwort nennt die günstigeren Sofortkosten der Reparatur und die energetischen Vorteile des Ersatzes. Sie berücksichtigt die unsichere Restlebensdauer und fordert zusätzliche Angaben zu Stillstand und technischer Eignung, bevor sie sich endgültig festlegt. Beide Entscheidungen können je nach belegter Ausgangslage begründbar sein.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Wer darf eigenständig reale elektrotechnische Instandhaltungsarbeiten ausführen? (Entsprechend qualifizierte und beauftragte Personen im Rahmen ihrer Befugnisse) (!Alle Personen mit bestandenem Quiz) (!Alle Auszubildenden ohne Aufsicht) (!Jede Person mit einer Simulationssoftware)

Welche Aussage beschreibt den Wirkungsgrad eines Motors korrekt? (Verhältnis der nutzbaren Ausgangsleistung zur aufgenommenen Leistung) (!Verhältnis von Reparaturkosten zum Anschaffungspreis) (!Anzahl der Betriebsstunden pro Jahr) (!Verhältnis der Motordrehzahl zur Raumtemperatur)

Was zeigt eine erhöhte Schwingung zunächst an? (Eine Betriebsauffälligkeit mit noch zu klärender Ursache) (!Immer einen eindeutigen Lagerschaden) (!Immer eine beschädigte Statorwicklung) (!Immer einen zu hohen Wirkungsgrad)

Welche Angabe ist für die Auswahl eines Ersatzmotors wichtig? (Die erforderliche mechanische Leistung und Drehzahl) (!Die Farbe der vorhandenen Motorlackierung) (!Das Kalenderdatum der Bestellung allein) (!Die Länge der Firmenbezeichnung)

Welchen Zweck hat das digitale Gleichstrommodell im Kurs? (Das Verständnis einfacher Schaltfunktionen) (!Die Freigabe eines industriellen Pumpenantriebs) (!Die Prüfung einer realen Schutzleiterverbindung) (!Die Ermittlung der Wicklungsisolation einer Maschine)

Was bedeutet eine Betriebsrückmeldung von null trotz bestehender EIN-Anforderung? (Es besteht eine Abweichung zwischen Anforderung und Rückmeldung) (!Die Maschine läuft nachweislich fehlerfrei) (!Ein Lagerschaden ist eindeutig bestätigt) (!Alle elektrischen Gefährdungen sind ausgeschlossen)

Wie groß ist die elektrische Leistungsaufnahme bei 3 kW Abgabe und 85 Prozent Wirkungsgrad ungefähr? (3,53 kW) (!2,55 kW) (!0,45 kW) (!1,85 kW)

Welche jährliche Energieeinsparung ergibt das Rechenbeispiel ungefähr? (784 kWh) (!78 kWh) (!4000 kWh) (!12000 kWh)

Wie hoch ist die jährliche Stromkostenersparnis im Ausbildungsfall ungefähr? (235 Euro) (!30 Euro) (!1000 Euro) (!1500 Euro)

Welche Aussage zur einfachen Amortisationszeit ist richtig? (Sie berücksichtigt nicht automatisch alle Risiken und Folgekosten) (!Sie garantiert die tatsächliche Restlebensdauer des Motors) (!Sie ersetzt eine technische Eignungsprüfung) (!Sie liefert automatisch eine betriebliche Arbeitsfreigabe)

Memory

Ordne die passenden Fachbegriffe und Bedeutungen zu.

Stator	Feststehender Maschinenteil
Rotor	Drehender Maschinenteil
Wälzlager	Führung der Motorwelle
Wirkungsgrad	Verhältnis von Nutzleistung zu zugeführter Leistung
Amortisation	Ausgleich der Mehrkosten durch Einsparungen
Instandhaltung	Maßnahmen zur Erhaltung und Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit

Drag and Drop

Ordne den Aussagen die fachlich passenden Begriffe zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Beschreibung
Zustandsüberwachung	Auswertung von Betriebsauffälligkeiten
Fehlerdiagnose	Ermittlung einer Störungsursache
Reparatur	Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit
Ersatz	Austausch einer Maschine gegen eine geeignete andere Maschine
Lebenszyklusbetrachtung	Bewertung von Aufwand und Auswirkungen über die Nutzungszeit

Kreuzworträtsel

Stator	Wie heißt der feststehende Teil eines Elektromotors?
Rotor	Wie heißt der sich drehende Maschinenteil?
Lager	Welches Bauteil unterstützt und führt die Motorwelle?
Wirkungsgrad	Welcher Begriff bezeichnet das Verhältnis von Nutzleistung zur zugeführten Leistung?
Lebensdauer	Wie heißt der Zeitraum, über den eine Maschine nutzbar bleibt?
Simulation	Wie heißt die computergestützte Nachbildung eines technischen Vorgangs?

LearningApps

Hier kannst Du nach zusätzlichen Lernübungen suchen. Die Treffer sind nicht Bestandteil der fachlich geprüften Aufgaben dieses Kurses.

Lückentext

Ein Elektromotor wandelt elektrische Energie in

Energie um.

Der feststehende Teil eines Drehstrommotors heißt

.

Der drehende Teil wird als

bezeichnet.

Eine erhöhte Schwingung ist zunächst eine

des Maschinenbetriebs.

Vor einer Reparatur muss die Fehlerursache fachlich

werden.

Ein Stromlaufplan stellt elektrische

dar.

Die computergestützte Nachbildung eines technischen Vorgangs heißt

.

Das Verhältnis von abgegebener Nutzleistung zur zugeführten Leistung bezeichnet man als

.

Die jährliche elektrische Energie wird in

angegeben.

Die Mehrkosten eines Ersatzmotors können sich durch Energieeinsparungen

.

Eine Reparatur kann die weitere

einer Maschine verlängern.

Eine fundierte Entscheidung muss technische und wirtschaftliche

berücksichtigen.

Ein erfolgreiches Quiz ersetzt niemals eine betriebliche

.

Offene Aufgaben

Leicht

Motorsteckbrief: Erstelle eine Bildkarte mit Stator, Rotor, Lager und Lüfter.
Typenschildanalyse: Markiere auf einem freigegebenen Foto die wichtigsten Angaben für einen Motorersatz.
Schaltbildvergleich: Zeichne den Stromlauf eines virtuellen Batterie-Schalter-Lampen-Modells ab und beschrifte die Symbole.
Fehlersymptome: Gestalte eine Karte mit typischen Betriebsauffälligkeiten und mehreren möglichen Ursachen.

Standard

Virtuelle Schaltung: Untersuche in PhET drei Schalterzustände und dokumentiere sie in einem Signaldiagramm.
Effizienzvergleich: Berechne den Energiebedarf beider Fallalternativen und erläutere Deinen Rechenweg.
Kostenübersicht: Stelle Reparatur- und Ersatzkosten in einem Tabellenblatt gegenüber.
Fachinterview: Befrage nach Vereinbarung eine zuständige Fachperson zu Kriterien der Reparaturentscheidung, ohne selbst Eingriffe an Maschinen vorzunehmen.

Schwer

Lebenszyklusprojekt: Vergleiche beide Alternativen über einen einheitlichen Betrachtungszeitraum und berücksichtige mögliche Folgeaufwendungen.
Was-wäre-wenn-Analyse: Untersuche verschiedene Betriebsstunden, Strompreise und Restnutzungsdauern.
Ressourcenbewertung: Entwickle eine begründete Bewertung von Materialaufwand, Nutzungsdauer und Energieeinsparung.
Entscheidungsvorlage: Erstelle eine einseitige Vorlage für die Instandhaltungsleitung mit Empfehlung, Belegen und offenen Prüfpunkten.

Lernkontrolle

Die folgenden Aufgaben prüfen Zusammenhänge und Transferleistungen.

Diagnose bewerten: Ein Motor wird wegen Geräuschen als defekt gemeldet. Erkläre, warum ein sofortiger Komplettaustausch ohne weitere Ursachenklärung fachlich problematisch sein kann.
Entscheidung unter Kostenunsicherheit: Vergleiche die Entscheidung bei niedriger und hoher jährlicher Auslastung. Begründe, weshalb sich Deine Empfehlung ändern könnte.
Planungszeitraum: Erkläre, weshalb eine einfache Amortisationszeit von 4,25 Jahren bei einer erwarteten Restnutzungsdauer von nur zwei Jahren anders zu bewerten ist als bei acht Jahren.
Signalbewertung: Interpretiere den Unterschied zwischen EIN-Anforderung und Betriebsrückmeldung. Formuliere zwei mögliche Erklärungen, ohne eine ungeprüft als Fehlerursache zu behaupten.
Nachhaltigkeitsabwägung: Begründe, warum weder Reparieren noch Ersetzen grundsätzlich die umweltfreundlichere Option sein muss.
Sicherheitsentscheidung: Erläutere, warum die erfolgreiche Bearbeitung einer digitalen Schaltung keine Qualifikation oder Freigabe für reale Elektroarbeiten darstellt.

Lernnachweis

Dein Lernnachweis besteht aus einer nachvollziehbaren, eigenständig erarbeiteten Entscheidungsunterlage zum Pumpenmotor P1.

Sie enthält:

Eine kurze Beschreibung des Fehlerbilds und der Grenzen der Diagnose
Die Interpretation eines Stromlaufbilds und eines Signaldiagramms
Die dokumentierte Bearbeitung der digitalen Simulation
Eine vollständige Berechnung von Energiebedarf, Energiekosten und einfacher Amortisationszeit
Einen Vergleich von Reparatur und Ersatz hinsichtlich Aufwand, Lebensdauer, Risiko und Nachhaltigkeit
Eine begründete Empfehlung mit mindestens zwei benannten Unsicherheiten
Einen kurzen Hinweis auf Qualifikation, Arbeitsschutz und notwendige betriebliche Freigaben

Bewertungskriterien: Fachliche Richtigkeit, nachvollziehbare Berechnungen, begründete Abwägung, sichere Vorgehensweise und transparente Annahmen.

Wichtig: Der Lernnachweis dokumentiert Lernkompetenzen. Er stellt keine elektrotechnische Fachqualifikation und keine Berechtigung zu realen Arbeiten dar.

OERs zum Thema

Wikipedia: Drehstrom-Asynchronmaschine

Weiterführende Grundlagen: Instandhaltung, Elektromotor, Drehstrom-Asynchronmaschine, Wirkungsgrad und Wälzlager.

Fachlich überprüfte Quellen

BG ETEM – Die fünf Sicherheitsregeln: Anforderungen für sicheres Arbeiten an elektrischen Anlagen.
BG ETEM – Arbeiten im spannungsfreien Zustand: Fachliche Hinweise zur sicheren Arbeitsmethode.
DGUV – Bildungsbereich Elektrowerkstatt: Lehr- und Unterweisungsmaterialien für die berufliche Bildung.
Europäische Kommission – Electric Motors: Informationen zu Wirkungsgradklassen und EU-Ökodesignanforderungen.
Verordnung EU 2019/1781: Rechtlicher Rahmen für die Energieeffizienz von Elektromotoren und Drehzahlregelungen.
PhET – Lizenzinformationen: Nutzungsrechte für die interaktiven Simulationen.

Hinweis zu Effizienzklassen: Die erforderliche Effizienzklasse für einen neuen Motor hängt von den Eigenschaften und dem Anwendungsbereich ab. Die im Fall verwendeten Wirkungsgrade von 85 % und 90 % sind ausdrücklich Rechenannahmen und keine Behauptung über eine bestimmte IE-Klasse.

Mediennachweise und Nutzungsrechte

Die folgenden Wikimedia-Commons-Dateien wurden anhand ihrer Dateibeschreibungsseiten ausgewählt.

Datei	Urheber beziehungsweise Herkunft	Lizenz
Induction motor.JPG	ZngZng	CC BY-SA 3.0
Stator and rotor by Zureks.JPG	Zureks	CC BY-SA 3.0
Induction-motor-3a-partial.gif	Ikaxer nach Mtodorov 69	CC BY-SA 3.0
Typenschild-Drehstrom-Asynchronmaschine apel.jpg	Denis Apel	CC BY-SA 2.0 DE
Ball bearing.jpg	Solaris2006	CC BY-SA 3.0
DAMAGED MOTOR BEARING - NARA - 17469411.jpg	NASA, über U.S. National Archives	Gemeinfrei in den USA
Button LED schem.svg	LA2	CC BY-SA 3.0
Simple circuit diagram.gif	يحيى بن علي	CC BY-SA 4.0

Videos: Die eingebundenen Videos stammen von Learnchannel-TV und DerElektroniker. Sie werden über ihre verifizierten YouTube-Adressen eingebunden, nicht als frei lizenzierte OER-Dateien ausgegeben. Eine Weiterverwendung außerhalb der zulässigen Einbettung erfordert die Beachtung der jeweiligen Nutzungsrechte.

PhET: Die verlinkte HTML-Simulation steht gemäß den Angaben des Anbieters unter CC BY-NC 4.0. Die kostenlose nichtkommerzielle Bildungsnutzung ist möglich; für kommerzielle Verwendung gelten besondere Lizenzbedingungen.

Bildnutzung: Bei einer Weiterverwendung sind die jeweiligen Urheberangaben, Lizenzlinks und gegebenenfalls ShareAlike-Bedingungen einzuhalten.