Bildungsangebot

Personale Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler definieren, bewerten und reflektieren Ziele und Prozesse. Sie gestalten diese eigenständig und nachhaltig.

Sie entwickeln eine offene Haltung zu innovativen Konzepten.

Sie lösen komplexe fachbezogene Probleme und vertreten ihre Lösungen argumentativ gegenüber Fachleuten.

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler entwickeln komplexe technische Lösungen.

Sie analysieren und dokumentieren Kundenanforderungen.

Sie bereiten Fachgespräche vor, führen sie durch und dokumentieren sie.

Sie klären und berücksichtigen rechtliche Rahmenbedingungen.

Sie beurteilen fachliche Innovationen und setzen neue Technologien um.

Sie wenden Kreativitätstechniken zur Produktentwicklung an.

Sie setzen branchenspezifische Software zur Bearbeitung komplexer Aufgaben ein.

Sie entwerfen und konstruieren technische Lösungen und führen Berechnungen durch.

Sie wählen geeignete Rohstoffe, Werkstoffe bzw. Technologien für komplexe technische Lösungen aus.

Sie berücksichtigen ökologische Aspekte und treffen nachhaltige und umweltgerechte Entscheidungen. 

Sie überprüfen kriteriengeleitet technische Lösungen.

Sie erstellen technische Dokumente, ggf. Programme. 

Sie präsentieren technische Lösungen und übergeben sie an den Kunden.

Sie reflektieren und beurteilen ihre Vorgehensweise und Handlungsergebnisse.

Struktur:

(Modulbereiche)

In diesem Modulbereich werden Messverfahren und Systeme betrachtet, die unter anderem dem Aspekt der Übernahme von Verantwortung in der Elektrotechnik Rechnung tragen sollen.

Weiterhin werden in diesem Modul Messverfahren und Systeme betrachtet, die der Erfassung nichtelektrischer Größen dienen. Hier werden neben den klassischen Sensoren der Automatisierungstechnik auch Systeme aus dem Bereich der Maschinensicherheit genutzt.

• Verantwortung und betriebliche Organisation
• Anwendung von Normen – Verantwortung übernehmen
• Prüfungen elektrischer Anlagen, Maschinen und Geräte
  • DIN VDE 0100-600, DIN VDE 0113-1, DIN VDE 0105-100, DIN VDE 0701, etc.
• Spannungsqualität – Analyse und Auswirkungen von Oberschwingungen
• Erfassung nichtelektrischer Größen:
  • Radarsensor, PH-Wertsensor, Optische Sensoren, kapazitive und induktive Näherungsschalter, etc.
  • Arbeitsplatzlaserscanner, Lichtvorhang, 3D Kamerasystem, RFID-Zugangssysteme, etc.

Die Schülerinnen und Schüler analysieren die wesentlichen Strukturen zur Bereitstellung elektrischer Energie. Hierbei berücksichtigen Sie im Wesentlichen Aspekte der:

• Versorgungssicherheit sowie der
• Sicherstellung des ordnungsgemäßen Netzbetriebs.

Sie beurteilen zudem die Potenziale, Problemstellungen (technisch sowie gesellschaftspolitisch) von konventioneller und regenerativer Energieerzeugung.

Aufbau von Energieversorgungssystemen

• Netzstrukturen
• Spannungsebenen
• Netzformen
• Inselsysteme/Eigenversorgungsanlagen

Wärmekraftwerke

• Grundlagen Thermodynamik
• Dampfturbinen
• Steinkohlekraftwerke
• Kernkraftwerke

Regenerative Energiequellen

• Wasserkraft
• Windkraft
• Photovoltaik
• Geothermie

Kraftwerkseinsatz

• Analyse von Verbrauchsdaten
• Sicherstellen der Versorgungssicherheit
• Speichertechnologien in der Energieversorgung
• Netz- und Systemregeln von Netzbetreibern

Gesellschaftliche und politische Aspekte der Energieversorgung

• Regulierung der Energiewirtschaft
• Energiekostenentstehung
• Umwelttechnische Aspekte der Energieerzeugung

Die Schülerinnen und Schüler vergleichen unterschiedliche Übertragungssysteme zum Transport von elektrischer Energie und kennen deren Vor- und Nachteile in verschiedenen Anwendungsbereichen. Sie können in Drehstromsystemen die Spannungs- und Stromverhältnisse in symmetrischen und unsymmetrischen Stern- bzw. Dreieck-Schaltungen bestimmen und Übertragungswirkungsgrade berechnen.

Charakteristische Kenngrößen von Transformatoren im Einphasen- und Drehstrombereich können ermittelt und entsprechende Ersatzschaltbilder dargestellt werden. Anlagen der Energieversorgung können durch Parallelschaltung von Transformatoren erweitert und die Lastverteilung bestimmt werden.

Energiekabel und Freileitungen und werden aufgrund der Anforderungen normgerecht ausgewählt und entsprechend dimensioniert. Leitungen und Kabel können bezüglich Wechselstromeffekten beschrieben und Verluste sowie Spannungsfall durch die entsprechenden Leitungsparameter berechnet werden.

Übertragungssysteme analysieren

• Spannungsebenen, Übertragungs- und Verteilnetze
• Übertragungswirkungsgrad
• Dreiphasensysteme (Spannungen, Verkettung)
• Unsymmetrische Belastung in Drehstromsystemen
• Sternpunktverschiebung, Sternpunktspannung
• Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ - HVDC)

Transformatoren überprüfen und in bestehenden Anlagen erweitern

• Idealer und realer Transformator
• Leerlauf- und Kurschlussversuch
• Transformierte Größen von Ersatzschaltbildern
• Kappsches Dreieck bei unterschiedlichen Belastungsfällen (Ohmsch, Ohmsch-Induktiv, Kapazitiv)
• Wirkungsgrad und Jahreswirkungsgrad
• Parallelschalten von Transformatoren
• Lastverteilung bei gleichen/ungleichen Kurzschlussspannungen

Energiekabel und Leitungen dimensionieren und auslegen

• Widerstandsbeläge von elektrischen Leitungen
• Belastungsgrad
• Auswahl von Kabel und Leitungen
• Spannungsfall mehrfach belasteter Drehstromleitungen
• Dimensionierung von Ringleitungen mittels Lastmoment und Tiefpunktbestimmung

In diesem Modul werden Messverfahren und Systeme betrachtet, die unter anderem dem Aspekt der Übernahme von Verantwortung in der Elektrotechnik Rechnung tragen sollen.

Weiterhin werden in diesem Modul Messverfahren und Systeme betrachtet, die der Erfassung nichtelektrischer Größen dienen. Hier werden neben den klassischen Sensoren der Automatisierungstechnik auch Systeme aus dem Bereich der Maschinensicherheit genutzt.

• Verantwortung und betriebliche Organisation
• Anwendung von Normen – Verantwortung übernehmen
• Prüfungen elektrischer Anlagen, Maschinen und Geräte
  • DIN VDE 0100-600, DIN VDE 0113-1, DIN VDE 0105-100, DIN VDE 0701, etc.
• Spannungsqualität – Analyse und Auswirkungen von Oberschwingungen
• Erfassung nichtelektrischer Größen:
  • Radarsensor, PH-Wertsensor, Optische Sensoren, kapazitive und induktive Näherungsschalter, etc.
  • Arbeitsplatzlaserscanner, Lichtvorhang, 3D Kamerasystem, RFID-Zugangssysteme, etc.

Die Schülerinnen und Schüler analysieren die wesentlichen Merkmale einer relationalen Datenbank. Sie entwerfen das Entity-Relationship-Modell für eine Datenbank und führen eine Normalisierung zur Vermeidung von Redundanzen durch.

Die Implementierung einer Datenbank geschieht nachfolgend auf einem SQL-Server. Dabei setzen die Schülerinnen und Schüler SQL-Anweisungen zum Einfügen, Ändern und Löschen von Datensätzen ein. Mit dem SELECT-Befehl werden komplexe Abfragen an die Datenbank gestellt. Darüber hinaus entwickeln die Lernenden Konzepte zur Realisierung der referentiellen Integrität und zum Erhalt der Datenkonsistenz.

Für den Mehrbenutzerbetrieb der Datenbank kennen die Schülerinnen und Schüler das Benutzer- und Rechtekonzept eines SQL-Servers.

Merkmale relationaler Datenbanken

• Datenbankebenen im ANSI-Architekturmodell
• Beziehungstypen zwischen Entitäten
• Einfüge-, Änderungs- und Löschanomalien
• Datenkonsistenz und Datenredundanz

Entwurf von relationalen Datenbanken

• Entity Relationship Modell
• Schritte 1 bis 3 des Normalisierungsprozesses
• Primär- und Fremdschlüsselbeziehungen

Implementierung einer SQL-Datenbank

• Host-Architektur, Client-Server-Architektur, Verteilte Datenbank
• SQL-Befehle: CREATE, INSERT, DELETE, UPDATE etc.
• Referentielle Integrität

Datenbankabfragen

• SELECT Statement
• Aggregatfunktionen: SUM, MAX, MIN, AVG etc.
• Inner JOIN, Outer JOIN, Right Join
• Unterabfragen

Mehrbenutzerbetrieb

• Anlegen von Benutzern und Gruppen
• Rechtevergabe mit GRANT, REVOKE etc.
• Transaktionen und Isolation
• Datenbanksicherheit mit dem ACID-Prinzip

Verfahrensmodelle der Softwareentwicklung

• Wasserfall-, Spiral und V-Modell
• Modularisierung nach Top-Down und Bottom-Up Methode
   

Handhabung von Entwicklungswerkzeugen

• Handhabung integrierter Softwareentwicklungsumgebungen
• Nutzung von Werkzeugen zum Programmdebugging und zur Simulation
• Programmtest auf den Hardwareplattformen:

Erstellen von Anwendungsprogrammen

• Konstanten - Variablen – Strukturen
• Verzweigungen und Schleifen
• Grundlagen der objektorientierten Programmierung
• UML-Diagramme: Klassen- und Objektdiagramm, Anwendungsfalldiagramm und Aktivitätsdiagramm
• Verwendung von Klassen, Objekten und Bibliotheken

Konfiguration und Verwendung spezieller On-Chip-Komponenten

• Zähler- und Timer-Bausteine, AD-Wandler, RS-232
   

Systemerweiterung unter Verwendung des I²C-Standards

• Sensoren, Speicherbausteinen, Ethernet-Schnittstelle