Elektrotechnik 1.

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Elektrotechnik
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Prüfungsvorbereitung
Roger Bartlome in Zusammenarbeit mit Kurt Wegmüller
[Text eingeben]
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Elektrotechnik 1.-4. Lehrjahr
Grundlagen
1.Kapitel Elektrizität
Energieformen:
Wärme, Licht, Chemische, Wind
Erzeuger:
Batterie, Akku, Generator, Solarzelle,
Dynamo
Verbraucher:
Motoren, Computer, usw…
Vorteile elektr. Energie:
leicht transportierbar, leicht umwandelbar,
beim Verbraucher umweltfreundlich
Nachteile elektr. Energie:
nicht in grossen Mengen lagerbar, beim ErZeugen umweltbelastend, Gefährlich
2.Kapitel Stromkreis
Hin- und Rückleiter:
Kupfer, Wasser, Alu, Eisen, usw…
Nicht ge. für Hin-und Rückl. Holz, Kunststoff, Porzellan, Gummi, usw…
3.Kapitel Ladungsträger
Atomkern:
positiven Protonen, negative Neutronen
Atomhülle:
negative Elektronen
Normalzustand:
gleich viel Elektronen wie Protonen
Positive Ionen:
Elektronen fehlen
Ladungsträger
Negative Ionen:
zu viele Elektronen
Leitende Flüssigkeiten/
Leitende Gase:
Salzwasser, verdünnte Laugen und Säuren
Neon, Argon
(als Ladungsträger enthalten sie positive und
Negative Ionen)
Gase:
hohe Spannung
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Freie Elektronen als
Ladungsträger:
Kupfer, Aluminium, Silber, Gold
4.Kapitel Leiter, Nichtleiter, Halbleiter, Lichtleiter
Leiter
1.Klasse:
Metalle und Kohle
Gute Leiter:
Gold, Eisen, Kohle, Silber, Kupfer, Aluminium
Schlechte Leiter:
Widerstandswerkstoffe: Konstantan,
Nichrome
2.Klasse:
Elektrolyte (werden vom Gleichstrom
zersetzt)
Nichtleiter
Nichtleiter=Isolatoren:
Glas, Kunststoff, Porzellan
Halbleiter
Silizium, Germanium, Selen, Arsen
Beeinflussbar durch:
Drücken, Wärme, Licht, Feuchtigkeit, Magnet
Einsetzbar bei:
Rauchmelder, Dämmerungsschalter, Fühler
Lichtleiter
 Leiten das Licht
 Werden in der Telekommunikation verwendet, zum Übertragen von
Nachricht, Musik, Daten
 Nicht störempfindlich und höhere Übertragungsgeschwindigkeit als
Kupferleitungen
5.Kapitel Spannung U
Um Spannung zu erzeugen müssen Ladungen getrennt werden. Die
getrennten Ladungen ziehen sich gegenseitig wieder an und möchten
ausgleichen. Dieses Verfahren erzeugt einen Druck und dieser Druck
nennt man Spannung.
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Spannungserzeugung:
Wärme, Induktion, Licht, Druck, Reibung
6.Kapitel Strom I
Wenn Strom fliesst bewegen sich die Ladungsträger. Die Geschwindigkeit
beträgt nur einige Millimeter pro Sekunde. Beim Einschalten ensteht ein
Wanderimpuls.
Stromarten:
Wechselstrom AC
Gleichstrom DC
Mischstrom UC
Wechselstrom:
Dynamo, Generator
Gleichstrom:
Batterie, Akkumulator
7.Kapitel Stromdichte J
Nur Formel
8.Kapitel Widerstand R
Widerstand ist abhängig:
Länge, Querschnitt, Material, Temperatur
Der spez. Widerstand ist der Widerstand eines Leiters von 1m länge,
1mm2 Querschnitt bei 20°C.
9.Kapitel Messen
 Voltmeter parallel zum messenden Objekt.
 Amperemeter in Serie zum messenden Objekt.
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10.Kapitel Ohmsches Gesetz
 Der Strom ändert sich im gleichen Verhältnis (proportional) wie die
Spannung.
 Der Strom ändert sich umgekehrt proportional zum Widerstand.
11.Widerstand und Temperatur
Kaltleiter/PTC:
Widerstand nimmt mit der Temperatur zu.
Heissleiter/NTC:
Widerstand nimmt ab wenn die Temperatur steigt.
12.Kapitel Widerstandsschaltungen
 Bei Serieschaltung/Reihenschaltung ist der Strom immer gleich.
Die Spannungen werden zusammengezählt.
 Bei Parallelschaltungen ist die Spannung gleich gross und der Strom
wird zusammen gezählt.
12.5.Kapitel Messbereicherweiterung
 Vorwiderstand beim Voltmeter.
 Nebenwiderstand beim Amperemeter.
13.Kapitel Leistung und Arbeit
Wenn die Spannung ändert, so ändert auch der Strom im gleichen
Verhältnis. Der Widerstand bleibt gleich.
Beim Verbraucher mit gleichbleibendem Widerstand nimmt die Leistung
mit dem Quadrat der Spannung zu, ebenso mit dem Quadrat des Stromes.
Elektrische Energie W ist das Produkt von Leistung mal Zeit.
Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von P2 zu P1
Bei jeder Energieumwandlung entstehen Verluste, eine Maschine nimmt
stets mehr Leistung auf, als sie abgibt.
14.Kapitel Elektrochemie
Elektrolyse ist die Umwandlung von elektr. Energie in chem. Energie.
Nichtleitende Flüssigkeiten: Bäziwasser(Schnaps), Benzin, Zuckerwasser
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Leitende Flüssigkeiten:
Salzwasser, Wein, Natronlauge, Kalilauge
Leitende Flüssigkeiten werden auch Elektrolyt genannt. Sie haben pos.
und neg. Ionen.
Pos. Ionen(Kationen) wandern zur neg. Elektrode(Katode). Die neg.
Ionen(Anionen) wandern zur pos. Elektrode(Anode).
Galvanisches Element(Batterie, Akkumulator)
Die Primärelemente sind nicht aufladbar.
Die Sekundärelemente können aufgeladen werden.
Primärelemente sind Batterien:
Micro, Mignon, Baby, Mono, Lady,
Energieblock, Normal
Sekundärelemente sind Akkus:
Blei/Nickel-Cadmium,
Nickel/Metallhydrid, Litihumion
Memory-Effekt:
Wenn der Akku nicht vollständig
Entleert ist entstehen auf der neg.
Elektrode Cadmium-Kristalle. Der Akku
speichert sich diesen Zustand. Durch
Wiederholungen nimmt die Leistung
des Akkus ab.
Der Akku kann seine Ladung verlieren.
Selbstentladung:
Entladefunktion:
Dieser Vorgang verhindert den
Memory-Effekt, durch vollständiges
Entladen des Akkus.
Refresh-Funktion:
Durch mehrmaliges auf- und entladen
wird die Leistungsfähigkeit gesteigert.
 Wenn man Spannungsquellen(Batterien,Akkus) in Serie schaltet, so
erhält man eine grössere Spannung, da die Teilspannungen
zusammengezählt werden.
 Werden sie aber parallel geschalten bekommen sie einen höheren
Strom bzw. höhere Kapazität.
 Immer nur gleiche Elemente parallel oder Serie schalten.
15.Kapitel Magnetismus
Magnete ziehen ferromagnetische Stoffe an(Eisen, Nickel, Kobalt)
Die stärkste Anziehung hat der Magnet an seinen Polen(Süd- und Nordpol)
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Beim magnetisieren werden die Elementarteilchen geordnet. Zum
entmagnetisieren braucht es nur eine Wechselstromspule, einen Schlag
oder die Curie-Temperatur.
Um einen Werkstoff zu magnetisiert wird er durch eine Gleichstromspule
gezogen oder von einem Dauermagneten bestrichen.
Es gibt weichmagnetische Stoffe die sehr leicht magnetisiert werden
können. Und auch hartmagnetische Stoffe die nur mit sehr grossem
Aufwand magnetisierbar sind.
Jeder Magnet hat auch ein magnetisches Feld. Sie gehen vom Nord zum
Südpol, ausserhalb des Magneten und innerhalb gerade umgekehrt.
Magnetische Feldlinien können sich nicht kreuzen.
Immer wenn ein Strom fliesst entsteht auch ein magnetisches Feld. Je
grösser die Stromstärke, umso stärker das magnetische Feld
Um die Richtung der magnetischen Feldlinien zu bestimmen, ist die
Stromrichtung wichtig. Schraubenregel. X Feldlinien rechtsherum,
● linksherum.
Eine Drahtschleife bzw. eine Spule wirkt wie ein kurzer Stabmagnet. Es
bilden sich Nord- und Südpol. Die Stärke des Feldes ist Abhängig vom
Strom und der Windungszahl. Rechte-Hand-Regel funktioniert nur wenn
die Stromrichtung bekannt ist.
Parallel verlaufende Leiter mit gleicher Stromrichtung ziehen sich an.
Leiter mit entgegengesetzter Stromrichtung stossen sich ab.
15.4.Kapitel Strom im Magnetfeld
Befindet sich ein stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld, so bildet sich
ein gemeinsames Magnetfeld.
Die Linke-Hand-Regel kann dazu verwendet werden um die Ablenkung zu
bestimmen.
Feldlinien
Stromrichtung
Ablenkung
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Eine Spule im Magnetfeld dreht sich nur so weit bis sie die gleiche richtung
hat wie das Polfeld. Um zu erreichen das sich die Spule dreht, muss man
den Strom über ein Stromwender, auch Kollektor genannt, zugeführt
werden.
16.Kapitel Induktion
Spannungserzeugung durch Induktion(Generatorprinzip)
Schneidet ein Leiter oder eine Leiterschlaufe die magnetischen Feldlinien,
ändert sich der magnetische Fluss im Leiter und es wird Spannung
induziert. Dieser Vorgang kann durch bewegen des Leiters oder durch das
bewegen des Magnetfeldes erreicht werden.
Feldlinien
Stromrichtung
Ablenkung
Linke-Hand-Regel(Generatorregel)
Die Höhe der induzierten Spannung ist von der anz. Windungen, der
Feldstärke und der Geschwindigkeit abhängig.
Beim Wechselstromgenerator sind die Induktionsspulen am
Stator(Gehäuse) angeordnet. Die Magnetpolen drehen sich innerhalb der
Spulen. Bei Drehstromgeneratoren werden drei räumlich versetzte Spulen
eingebaut.
Beim Gleichstromgenerator sind die Magnetpolen am Stator angeordnet.
Hier Dreht sich die Induktionswicklung.
16.4.Kapitel Selbstinduktion
Ein ändernder Magnetfluss induziert auch in der Spule selbst eine
Spannung, die sogenannte Selbstinduktion.
Wechselstrom erzeugt ein dauernden Wechselfluss, dieser induziert der
Spule eine Selbstinduktionsspannung, die der angelegten Spannung
engegenwirkt(Lenz`sche Regel).
Beim Gleichstrom ändert sich das Feld nur beim Ein- und Ausschalten.
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Beim Abschalten, vor allem von Gleichstromspulen, entsteht am
Schaltkontakt eine hohe Selbstinduktionsspannung, die zu Kontaktbrand
führt.
Man kann aber durch zuschalten von RC-Gliedern dieses verhindern. Eine
Diode oder ein VDR parallel zum Kontakt oder zur Spule können die
negativen Auswirkungen vermeiden.
Wirbelströme entstehen, wenn ein in einem massiven leitenden Köper sich
das Magnetfeld ändert. Auch dort wird eine Spannung, aber auch ein
Strom erzeugt. Da man die Richtung nicht bestimmt werden kann nennt
man sie dann Wirbelströme.
Diese Wirbelströme erzeugen in einer Metallplatte ein Magnetfeld, das
dann im Magnetfeld eines Magneten eine Bremswirkung erzeugt.
17.Kapitel Elektrowärme
Wärme ist eine Energieform. Die Wärmemenge Q.
Die Grösse Q ist abhängig von:
spez. Wärmekapazität, Masse und
Temperaturkoeffizient.
Beim Umwandeln von elektr. Energie in Wärme entstehen wieder Verluste.
Jetzt kommen wir wieder zu unserem Wirkungsgrad.
17.2.Kapitel Kochgeräte
Plattentypen:
Standartkochplatte
Blitzkochplatte(roter Punkt)
Automatikkochplatte mit Thermostat
oder mit Energieregler.
Strahlheizköper
Induktive Beheizung
Glaskeramik:
Gussplatten:
Leistung:
Standart:
Blitkochp.:
Automatik:
1000/1500
2000
1500/2000
2600
1500/2000
2600
Durchmesser:
14,5/18/22mm
Überhitzungsschutz:
Keinen
Schalter:
Siebentakt
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Bimetall-Protektor
Siebentakt/
Energieregler
Kapillarrohrregler
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Glaskeramik:
Einkreis:
Zweikreis:
Leistung:
1200/1500/1700/2100
1700-700/2100-700
2100-1100
Durchmesser:
145/160/180/210
180-120/210-120
210-145
Schalter:
Einkreis-Energieregler
Zweikereis-Energier.
Die Heizspirale besteht aus Chromnickel.
Bei Induktions-Kochfeld wird ein Elektromagnet unterhalb der Glaskeramik
eingebaut, dem sogenannten Induktor.
Es funktioniert nach dem ferromagnt. Prinzip und mit hoher Frequenz.
Die Töpfe müssen aber aus ferromagnt. Stoffen bestehen.
17.3.Kapitel Backgeräte
Backofentype:
Standartbackofen mit Ober- und Unterhitze.
Natürliche Strahlung/Konvektion
Umluftbackofen mit Ventilator
Erzwungene Konvektion
Der Umluftbackofen hat diverse Vorteile. Kleinere Backtemp., Können
mehrere Backbleche eingeschoben werden, Gleichmässige Backtemp.
Manche Backöfen haben ein Reinigungsverfahren. Das katalitische und die
pyrolytische.
Beim katalitischen Reinigungsverfahren werden bei einer gewissen
Temperatur die Essensreste verbrannt. Dazu braucht es aber eine
Grundemalie.
Bei der pyrolytischen werden die Essensreste bei ca. 500°C Verbrannt und
können dann mit einem feuchten Tuch abgewischt werden.
Das pyrolytische Reinigungsverfahren hat die Vorteile dass es auch bei
grösseren Verschmutzungen wirkt, man braucht keine spez. Tücher und
man muss den Backofen nicht von Zeit zu Zeit putzen.
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10 | S e i t e
Mikrowellen
Das Prinzip des Vorgangs findet man auch beim elektr. Feld, das auf
Stoffe, die sich innerhalb dieses Feldes befinden, Kräfte ausübt. Im spez.
Können elektr. Dipole, sie sind auch im Wasser vorhanden, umgepolt
werden. Dadurch entsteht eine Reibungswärme.
Mikrowellen haben ähnliche Eigenschaften wie das Licht.
Absorption:
Aufnehmen
Transmission:
Durch lassen
Reflexion:
Reflektiert
Die Mikrowelle arbeitet mit einer Frequenz von 2450MHz. Der
Wellenrührer verteilt die Mikrowellen gleichmässig. Der Hohlleiter muss
aus einem Edelmetall bestehen.
17.4.Kapitel Elektrischer Wassererwärmer
Wassererwärmerarten:
Wand:
30,50,80,100,120,150,200l
Untertisch:
50,80,100,120l
Schrankeinbau: 150,210,250,300l
Stand:
150,200,300,400,500,600,800,1000l
Bauarten:
Offene Bauart(Überlaufboiler)
Geschlossene Bauart(Druckboiler)
Abstellhahn Druckreduzierventil Rückschlagventil Sicherheitsventil
Das ADRS-Element muss vor jeder elektrischen Inbetriebnahme
angeschlossen sein.
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11 | S e i t e
Zusätzlich gibt es noch zwei elektrische Sicherheiten. Ein
Temperaturregler und Temperaturbegrenzer.
Der Boiler besitzt eine Schutzanode. Diese opfert sich damit die Wand des
Boilers nicht anfängt sich zu zerrsetzen.
Der Boiler muss mindestens 4cm bei 65°C und 8cm bei grösser 65°C
Abstand aufweisen. Dieses aber nur wenn das Material brennbar ist. Bei
schwerbrennbaren und nicht wärmeleitenden Stoffen, kann der Abstand
nur noch 1cm betragen.
Max. Betriebsdruck:
6bar
Prüfdruck:
12bar
Korrosionsschutz:
Emaillieren, Kunststoffbeschichtung,
rostfreier Stahl
17.5.Kapitel Elektrische Raumheizung
Wärme kann auf drei verschiedene Arten übertragen werden:
Wärmeleitung, Konvektion, Wärmestrahlung.
Der Mensch ist die Wärmestrahlung am behaglichsten.
Die Behaglichkeit ist von der mittleren Raumtemperatur, mittleren
Oberflächentemperatur und der Luftfeuchtigkeit abhängig.
Elektrische Heizgräte werden noch unterteilt:
Direkte und Speicherheizungen.
Direkte:
Konvektoren, Strahler, Heizlüfter, Heizwand
Speicher:
Einzelspeicher, Zentralspeicher, Fussbodenspeicher
Direkte Heizgeräte geben die Wärme sofort ab. Verbraucht dabei
elektrische Energie.
Infrarotstrahler:
Strahlungsenergie
Heizlüfter:
Erzwungene Konvektion
Konvektoren:
natürliche Konvektion
Niedertemperaturstrahler:
Strahlungswärme zu Teil auch Konvektion.
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Elektrisch Einzelspeichergeräte:
Das Speichermaterial ist Magnesit
Einzelspeichergeräte werden in drei Systeme eingeteilt.
-Statische Einzelspeicher Typ 1 (veraltet)
-Mischheizgeräte Typ 2
-Dynamische Einzelspeicher Typ 3
Dynamische Einzelspeicher Typ 3
Wird währen der Niedertarifzeit, je nach Aussentemperatur und noch
Restwärme augeheizt.
Zur Entnahme der Wärme ist dieser Speicher mit einem Ventilator
ausgerüstet. Der Ventilator wird mit einem Raumthermostaten gesteuert.
Einzelspeicher Typ 3
Vorteile:
Gute Regelbarkeit, schnelle Erwärmung
Nachteile:
Staubverbrennung, Ventigeräusche, verstopfung des
Ventilators
Mischheizgerät Typ 2
Mischgeräte sind eine Mischung zwischen statischem Einzelspeicher und
einem Heizlüfter.
Wird wie bei einem dynamischen Einzelspeicher gesteuert.
Vorteile:
kleiner Anschlusswert, gute Regelbarkeit
Nachteile:
schnelle Raumaufheizung, plötzlicher starker
Wärmeanfall
Fussbodenspeicherheizung:
Funktionsweise vergleichbar mit einem Mischheizgerät Typ 2. Die
Steuerung erfolg genau gleich. Zur Wärmeerzeugung werden spez.
Wärmewiderstandsleiter verwendet.
Zentralspeicherheizung:
Sie werden anstelle des Ölheizkessels, zum Betrieb von
Radiatorenheizungen und Warmwasserfussbodenheizung verwendet.
Die Aufladung erfolgt wie beim Einzelspeicher.
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13 | S e i t e
Die Wärmeentnahme ist dieselbe wie bei einem ölbefeuerten Heizkessel.
Es gibt zwei Systeme:
Wasserzentralspeicher
Feststoffzentralspeicher
Feststoffzentralspeicher:
Die Aufladung wird auch hier gleich wie bei den Einzelspeichergeräten
gesteuert. Nur die Entladung ist anders. Sie erfolgt durch einen
speicherinternen Luftkreislauf, bei dem die heisse Luft die Wärme auf
einen Luft-Wasser-Wärmetauscher überträgt.
17.6.Kapitel Kühlgeräte
Je kühler ein Lebensmittel gelagert wird desto länger ist es haltbar. Die
Haltbarkeit ist abhängig von den Bakterien. Die Vermehrung der Bakterien
kann durch eine tiefe Temperatur verhindert werden.
Wärme fliesst immer vom wärmeren zum kälteren Punkt.
Kälte kann man nicht erzeugen, man kann aber an einem bestimmten Ort
Wärme entziehen.
Passive Kühlgeräte:
sind Kühlboxen, Thermoflaschen, keine
elektrische Energiequelle
Aktive Kühlgeräte:
haben Energiequellen, meist elektrisch,
Kühltruhe, Kühlschrank
Alle Kühlsysteme haben einen geschlossenen Kreisprozess. Die meist
angewandten sind Kompressor und das Absorptionsverfahren.
flüssig
Expansionsgefäss
Kondensator
Kühlschrank
flüssig
Verdampfer
Rotes Feld:
Hohen Druck
Gelbes Feld:
Niedrigen Druck
gasförmig
Verdichter
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gasförmig
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Kreisprozess:
Alle Kühlsysteme haben Kältemittel, bei niedrigem Druck verdampft und
bei höherem Druck wieder kondensiert. Beim Verdampfen wird der
Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig verändert. Das Verdampfen ist
nur unter Zufuhr von Energie möglich. Diese Energie bezieht der
Verdampfer aus der Umgebung womit sich die Umgebung abkühlt.
Verdichter saugt das dampfförmige Kältemittel aus dem Verdampfer an
und verdichtet es. Dadurch erhöht sich die Temperatur des Dampfes.
Kondensator wird aus dem Verdampfungsraum stammende Wärmeenergie
an die Umgebung abgegeben.
Expansionsventil ist ein langes dünnes Rohr mit kleinem
Innendurchmesser. Dadurch wird das Kältemittel auf den richtigen Druck
entspannt.
Verdampfer ist ein Wärmetauscher. Die Wärme vom Kühlgerätinnern wird
an das Kältemittel abgegeben. Das Kältemittelverdampft.
Absorber-Kühlschrank:
Der Antrieb befindet sich im Kocher.
Der Absorber-Kühlschrank hat drei unterschiedliche Kreisläufe.
-Wasserkreislauf
-Wasserstoffkreislauf
-Ammoniakkreislauf
Vorteile:
leise, läuft mit 12V, 230V, Gas, Sonnenenergie
Nachteile:
Höherer Energieverbrauch, länger zum Abkühlen
Die Temperaturregelung erfolgt über das Ein- und Ausschalten des
Kompressors. Der Danfoss, Kühlschrankthermostat regelt die Temperatur.
*-6°C
**-12°C
***-18°C
****-24°C
17.7.Kapitel Wärmepumpe
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15 | S e i t e
Die Wärmepumpe ermöglicht ungenutzte Wärmequellen wirtschaftlich für
Heizzwecke zu nutzen. Ist äusserst umweltfreundliches und
energiesparendes Heizsystem.
Anders als beim Kühlschrank wird die Wärme als freiwerdende Wärme
genutzt. Ansonsten funktioniert die Wärmepumpe gleich wie ein
Kühlschrank.
Wärmequelle:
-Oberflächenwasser
-Grundwasser
-Erdreich/Erdregister
-Erdreich/Erdsonde
-Luft(oft bivalent betrieben)
Monovalent :
Die Wärmepumpe ist das alleinige Wärmesystem
Bivalent parallel:
Wärmepumpe und ein anderes Heizsystem parallel
geschalten. Nur wenn es kalt ist wird das andere
Heizsystem dazu geschalten.
Bivalent alternativ:
Wärmepumpe und das andere Heizsystem sind
unabhängig voneinander geschalten.
Elektrische Messgeräte
Messen
Zählen
Prüfen
Kalibrieren
Justieren
Eichen
Bestimmt den Zahlenwert einer physikalischen Grösse
Anzahl gleichartiger Ereignissen
vorgeschriebene Eigenschaften
Wert sich verändert
Einschalten der Messwertanzeige
Messgerät geeicht
Analog:
Hat einen beweglichen Zeiger, eine Skala, Dauermagnet,
Digital:
Hat einen Analog-Digital-Umsetzer, Display, Batterie
Gebräuchliche Messgeräte:
Voltmeter
Amperemeter
Ohmmeter
Isolationsmessgerät
Wattmeter
kWh-Zähler
Frequenzmesser
Spannung
Strom
Widerstand
Isolationswiderstand
Leistung
Arbeit/Energie
Frequenz
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16 | S e i t e
Phasenmeter
Drehfeldanzeige
LUX-Meter
Phasenverschiebung
Phasenfolge
Beleuchtungsstärke
Parallaxe
Liest man die Anzeige des Messgerätes schräg ab
Entsteht ein Parallaxefehler, weil Zeiger und Skala
nicht auf der gleichen Ebene sind.
Messwerke.
Drehspulmesswerk besteht aus einem kräftigen Dauermagneten und
Eisenkern.
Dreheisenmesswerk befinden sich zwei Weicheisenplättchen
Elektrodynamisches Messwerk ähnlich wie ein Drehspulmesswerk. Anstelle
des Dauermagneten ist eine feste Spule.
18.Kapitel Elektrisches Feld und Kondensator
Jede elektrische Ladung wird von einem elektrischen Feld umgeben.
+
-
Im Raum zwischen zwei Köpern, an denen Spannung angelegt ist,
herrscht immer ein elektrisches Feld.
Influenz und Faraday`scher Käfig:
Mit Hilfe der Influenz können elektr. Felder abgeschirmt werden.
Abschirmungen sind metallene Bleche, Gitter oder Geflechte. Ein daraus
entstehender Farady`scher Käfig ist im Innern feldfrei.
Elektr. Feldlinien haben eine Richtung. Sie treten beim positiven Pol aus
und beim negativen wieder ein.
18.2.Kapitel Der Kondensator
Ein Kondensator besteht im Prinzip aus zwei Leiterplatten die durch eine
Isolierschicht voneinander getrennt sind. Die Isolierschicht wird auch
Dielektrikum genannt.
Zweck des Kondensators ist es, Ladung und damit Energie zu speichern.
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17 | S e i t e
Parallelschaltung von Kondensatoren hat den gleichen Effekt, wie wenn
die Plattenfläche vergrössert wird.
Bei der Serieschaltung wird der Plattenabstand grösser.
Es gibt Wickelkondensatoren, die aufgerollt bzw. gewickelt sind. Meistens
aus Metallpapier MP oder Kunststofffolien MK.
Vorteile: selbstheilend, für AC und DC
Nachteile: Für seine Grösse kleine Kapazität
Anwendungen: Einphasenmotoren, Kapazitive FL, Kompensation
Keramikkondensatoren:
Vorteile: Kleine Abmessung
Nachteile: nur kleine Kapazitäten bis ca. 1uF
Anwendung: Elektronikleiterplatten
Elektrolytkondensator bestehen aus Aluminium-Elektrolyt und TantalElektrolyt.
Vorteile: höhere Kapazität bei kleinem Volumen,
Nachteile: Altert, nur für DC, Umwelt belastend, Explosionsgefahr
Anwendung: Notstrom für Mikroelektronik, Glättung bei Gleichrichtern
Drehkondensatoren werden in Radios angewendet.
Trimmerkondensatoren werde zum abgleichen von Schaltkreisen
verwendet.
20.Kapitel Wechselstrom
Die Erzeugung von Wechselspannung ist ein Induktionsvorgang.
Die Spannung ändert sich periodisch. Er pendelt zwischen einem
negativen und positiven Wert hin und her.
Die Frequenz ist der Kehrwert der Periodendauer T, je kleiner die
Periodendauer, desto grösser die Frequenz.
Die Frequenz ist von der Drehzahl und der Polzahl abhängig.
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18 | S e i t e
Kreisfrequenz ist dann wichtig wenn die Geschwindigkeit der
sinusförmigen Änderung bzw. die Frequenz des Wechselstromes von
Einfluss ist.
Der Effektivwert eines Wechselstromes ist so gross wie ein Gleichstrom
mit derselben Wärmewirkung.
Widerstände verhalten sich bei DC und AC gleich. Sie nehmen bei beiden
gleich viel Strom auf. Hingegen Spulen(induktiv) und
Kondensatoren(kapazitiv) verhalten sich nicht gleich.
Das Widerstanddreieck:
R
XL
XC
Z
20.4.Kapitel Phasenverschiebung
Bei einem Ohmschen Verbraucher kann man erkennen das im
Liniendiagramm, dass die Spannung und der Strom in Phase sind, d.h. sie
steigen und fallen gleichzeitig und gehen gleichzeitig durch Null.
Bei induktiven Verbrauchern, wie Motoren, ist es gerade anders. Nämlich
eilt der Strom, bei induktiver Last, der Spannung eine Viertelperiode nach.
Bei kapazitiven Verbrauchern ist es gerade umgekehrt. Der Strom eilt der
Spannung eine Viertelperiode vor.
Die gemischten Verbraucher sind induktive Verbraucher die meistens auch
einen Ohmschen Wert haben. Die Phasenverschiebung ist je nach
Verhältnis R:X zwischen 0° und 90°.
Induktivitäten und Kapazitäten erzeugen gegenteilige Phasen. Daher kann
eine induktive Phasenlage kompensiert werden.
20.5.Kapitel Leistung bei Wechselstrom
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19 | S e i t e
Bei induktiven und kapazitiven Verbrauchern ist die gemessene Leistung
immer kleiner als das Produkt U●I, weil nur ein Teil der scheinbaren
Leistung wirksam ist.
Der Ohmschen Verbraucher verbraucht an Wechselspannung reine
Wirkleistung.
Beim rein induktiven Verbraucher sind aufgenommene und abgegebene
Leistung gleich gross. Er verbraucht reine Blindleistung.
Die Blindleistung von Spule(induktiv) und Kondensator(kapazitiv)
schwingen in Gegenphase, sie gleichen sich aus.
Beim gemischten Verbraucher treten Wirkleistung und Blindleistung
gleichzeitig auf. Sie bilden zusammen die Scheinleistung S.
Der Leistungsfaktor cosφ gibt an, welcher Anteil der Scheinleitung S in
Wirkleistung P umgesetzt wird.
20.7.Kapitel Leistungsfaktorverbesserung und Kompensation
Der Leistungsfaktor kann mit zwei Möglichkeiten verbessert werden:
-Zuschalten von Ohmschen Verbrauchern
-Zuschalten von Kondensatoren zu induktiven Verbrauchern
Bei Parallelschaltungen von R und XC oder XL kann man die Ströme nicht
arithmetisch zusammengezählt werden. Da der Strom im Kondensator
oder in der Spule demjenigen im Widerstand um 90° Phasenverschoben
ist.
Hier hilft das Stromdreieck.
Serieschaltungen von R und C oder XL ist die Spannung am Kondensator
und der Spule derjenigen am Widerstand um 90° Phasenverschoben,
deshalb können sie auch nicht zusammengezählt werden.
Hier hilft das Spannungsdreieck.
21.Kapitel Dreiphasenwechselstrom
Um Dreiphasenwechselstrom zu erzeugen ist der gleiche
Induktionsvorgang wie beim Wechselstrom. Dabei ordnet man im Stator
einfach drei gleiche, räumlich 120° versetzte Wicklungen an. Diese
Wicklungen werden auch Stränge oder Phasen genannt.
Dreiphasenwechselstrom besteht aus drei Strömen, die je um eine
Drittelperiode oder 120° gegeneinander phasenverschoben sind.
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20 | S e i t e
21.2.Kapitel Das magnetische Drehfeld
Bei der Erzeugung von Dreiphasenwechselstrom wird ein Magnet gedreht,
der in den drei Stator angeordneten Spulen Drehstrom induziert.
Dieselbe Maschine können wir auch als Motor betreiben, indem wir die drei
Spulen an Drehstrom anschliessen.
Der Drehstrom erzeugt dann ein magnetisches Drehfeld, das einen
drehbaren Magneten zum drehen bringt, daher der Name Drehstrom.
Unter Drehfeld versteht man ein magnetisches Feld, dessen Pole bei
ruhenden Spulen rotieren.
21.3.Kapitel Verkettung
Die Summe der drei Ströme oder Spannungen ist zu jedem Zeitpunkt Null.
Bei symmetrischen Belastung einer Drehstromleitung sind anstatt sechs
nur noch drei Leiter notwendig.
Drehstrom ist deshalb für die Übertragung von elektrischer Energie
wirtschaftlicher.
Sternschaltung:
Bei symmetrischer Belastung führt der Neutralleiter keinen Strom und
kann weggelassen werden.
Dreieckschaltung:
Bei einer Dreieckschaltung teilt sich der Polleiterstrom I in zwei
Strangströme auf.
Der Polleiter-und der Strangstrom sind mit dem Verkettungsfaktor
zusammen verkettet.
-Die Spannung zwischen den Polleitern ist die Nennspannung U
-Die Strangspannung misst man zwischen Polleiter und Sternpunkt
-Bei der Sternschaltung ist der Strangstrom gleich Polleitestrom
-von symmetrischer Belastung sprechen wir, wenn alle Polleiterströme
gleich gross sind
Bei Dreiphasenwechselstrom kommt jetzt √3 zum Einsatz.
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21.4.Kapitel Leistungen bei Drehstrom
Bei der Leitungsberechnung ist es ziemlich gleich wie beim
Einphasenwechselstrom, ausser das hier noch der Verkettungsfaktor
multipliziert wird. Also √3.
Bei induktiver und kapazitiver Belastung muss zusätzlich noch der
Leistungsfaktor cosφ berücksichtigt werden.
Ein Verbraucher nimmt in Dreieckschaltung dreimal mehr Leistung und
den dreifachen Strom auf wie in Sternschaltung.
21.5.Kapitel Unsymmetrische Belastungen
Der Ausgleichsstrom IN ist umso grösser, je unterschiedlicher die
Polleiterströme sind.
In unserem Niederspannungsnetz-Verteilnetz werden viele Verbraucher
einphasig angeschlossen. Meistens sind nur grössere Motoren und
Heizköper reine Drehstromverbraucher. Dadurch wird die Belastung
unsymmetrisch. Die Polleiterströme sind nicht mehr gleich gross, dadurch
fliesst jetzt ein Ausgleichsstrom.
22.Kapitel Transformatoren
Transformatoren sind elektrische Maschinen, die auf dem Prinzip der
Induktion beruhen. Sie können elektrische Energie mit Hilfe von
magnetischen Wechsel-Feldern in andere Spannungen und Ströme
umwandeln.
Ein Transformator funktioniert nur mit Wechselstrom, da dort ein
magnetischer Wechselfluss entstehen kann. Deshalb funktioniert es mit
Gleichstrom nicht.
Im Prinzip besteht ein Transformator aus zwei Spulen, auf einem
gemeinsamen Eisenkern aus Blechen. Dieser besteht aus Blechen, damit
er nicht so warm wird und somit Verluste zu vermeiden.
Die Primärseite ist die Eingangswicklung. Die Sekundärwicklung ist die
Ausgangswicklung.
Beim Transformator ohne Belastung verhalten sich die Spannungen wie
die Windungszahlen. Das Verhältnis nennt man Übersetzung ü.
Beim Transformator mit Belastung verhalten sich die Ströme angenähert
umgekehrt wie die Windungszahlen.
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Leerlauf bei einem Transformator, ist wenn an der Ausgangswicklung
keine Last angeschlossen ist.
Die Ausgangsspannung hängt vom Belastungsstrom und der Belastungsart
ab. Bei einem Kondensator steigt die Spannung sogar an.
Transformatoren mit niedriger Kurzschlussspannung sind spannungssteif
Transformatoren mit hoher Kurzschlussfestigkeit sind spannungsweich
Meistens ist die Kurzschlussspannung nicht in Volt angegeben sonder als
Prozentsatz der Nennspannung uk .
22.2.Kapitel Kleintransformatoren
Als Kleintransformatoren gelten solche mit einer maximalen Nennleistung
von 3000VA.(NIN 4.2.2.2 B+E)
Die Form der Eisenkerne ist genormt. Von dieser Form haben die Trafos
teilweise auch ihren Namen.
Mantelkerntrafo
Kerntrafo
Ringkerntrafo
Trafo mit
Schnittbandkern
Ausser Kupfer wird auch Aluminium als Trafowicklung verwendet.
Merkmale:
-kurzschlussfest
grosse Kurzschlussspannung, Kurzschlussstrom
klein, keinen Schaden
-bedingt kurzschlussf. Schmelzsicherung, Überstromschutzschalter, oder
Temperaturbegrenzer eingebaut
-nicht kurzschlussfest vorgeschaltete Schutzvorrichtung
-Spielzeugtrafo
höchstens Usek. 24V, Leistung nicht über 200VA
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Schutzklasse 2
-Klingeltrafo
Usek. höchstens 24V, kurzschlussfest,
Ausgangsklemmen müssen zugänglich sein
ohne die Eingangsklemmen freizulegen
-Trenntrafo
elektr. Getrennte Wicklungen, Eingangswicklung
sicher gegen unbeabsichtigtes Verbinden
-Netzanschlusstrafo
eine oder mehrere Ausgangswicklung, von der
Eingangswicklung getrennt
-Steuertrafo
Schützenschaltung, elektr. getrennte Wicklungen
-Zündtrafo
elektr. getrennte Wicklungen, kurzschlussfest,
dienen bei Heizanlagen als Zündung
-Sicherheitstrafo
Kleinspannung für SELV,PELV-Stromkreise,
kurzschluss-oder bedingt kurzschlussfest
-Auftautrafo
für eingefrohener Wasserleitung, bedingt
Kurzschlussfest, Sonderisoliert
22..3.Kapitel Sondertransformatoren
Spartransformatoren haben nur eine Wicklung mit einer oder mehreren
Anzapfungen. Ähnlich wie bei einem Potentiometer kann die Spannung
verstellt werden. Es wird beim Spartransformator Leiterwerkstoffe und
Kerneisen gespart.
Streufeldtransformatoren haben ein sogenanntes Streujoch. Je grösser die
Belastung des Trafos ist, desto mehr magn. Feldlinien werden durch das
Streujoch kurzgeschlossen und desto weniger erreichen die
Sekundärwicklung.
Sie werden meistens als Neonbeleuchtung oder zu schweissen
angewendet.
22.4.Kapitel Messwandler
Messwandler sind Transformatoren mit kleiner Leitung. Die zum Anschluss
von Messinstrumenten wie Zähler, Schutzrelais sowie Geräte der Steuerund Regeltechnik gebraucht werden.
Den Stromwandler muss man kurzschliessen damit er nicht im Leerlauf
läuft. Sonst würde er kaputt gehen.
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Spannungswandler laufen fast im Leerlauf und dienen dazu, sekundär,
gefahrlos Mess-und Überwachungsinstrumente anzuschliessen.
Sie dürfen nur mit kleiner Belastung oder im Leerlauf betrieben werden.
22.5.Kapitel Drehstromtransformatoren
Drehstrom könnte man mit drei Einphasentrafos transformieren, wenn
deren Primär- und Sekundärwicklung in Dreieck- oder Sternschaltung
miteinander verbunden wären.
Für Ober- und Unterspannungswicklung sind verschiedene Kombinationen
von Schaltungen möglich. Es gibt die Dreieckschaltung, die Strenschaltung
und die ZickZack-Schaltung.
Das Parallelschalten von Transformatoren ist nicht einfach. Es müssen
verschiedene Punkte beachtet werden:
-Ober- und Unterspannung müssen gleich sein, damit die Übersetzung der
Leerlaufspannung gleich ist.
-Die Kurzschlussspannung der Trafos sollte höchstens 10% voneinander
abweichen.
-Das Verhältnis der Bemessungsleistung soll kleiner als 3:1 sein.
-Die Kennzahl der Schaltgruppen muss gleich sein, damit kein Kurzschluss
entsteht.
Die Kennzahl 5 bedeutet 5 mal 30° gibt 150°Phasenverschiebungswickel
zwischen Ober- und Unterspannung.
Die vier wichtigsten Schaltgruppen Yy5, Dy5, Yd5 und Yz5.
22.6.Kapitel Elektronische Transformatore
Diese ist ein Produkt elektronischer Natur. Also eine Abkehr vom
altbewährten 50Hz Eisenkerntrafo.
Je höher die Frequenz desto kleiner der Transformator. Am Ausgang steht
eine hochfrequente, rechteckförmige Wechselspannung mit einem
Effektivwert von ca. 11,8V und einer Frequenz von 40kHz zur Verfügung.
Der Vorteil ist das bei einer Lastschwankung von 50% sich die
Ausgangsspannung nur um 3% ändert.
Die Leitungslänge zu den Lampen darf nicht mehr als 2m betragen, da es
zu Funkenstörungen kommen könnte.
Nur mit Phasenabschnitt Dimmer dimmen.
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Elektronische Trafos gemäss Aufdruck belasten. Bei Unterschreiten der
Mindestlast kommt es zu Flackererscheinungen.
23.Kapitel Elektrische Motoren
Bei Elektromotoren interessiert in erster Linie die mechanische Leistung,
die man an der Wellen zur Verfügung steht.
Eine besonders wichtige Grösse beim Elektromotor ist das Drehmoment.
Es gibt genormte Bauformen und Baugrössen. Dadurch kann man auch in
einem bestimmten Anwendungsfall auch Motoren anderer Hersteller
verwenden.
Die Bauform wird mit dem Kurzzeichen IM beschriftet.
Die wichtigsten oder meist gebrauchten Bauformen:
-IM B3
am Ständer einen Flansch
-IM B5
an der Welle einen Flansch
-IM B3/B5
an der Welle und am Ständer einen Flansch
-IM V6
am Ständer einen Flansch, Wandmontage
Bei der Auswahl eines Elektromotores spiel die Betriebsart eine wichtige
Rolle.
Betriebsarten:
-S1
Dauerbetrieb mit konstanter Belastung
Grundwasserpumpe, Ventilatoren
-S2
Kurzzeitbetrieb, kurze Belastung
Kühlschrank, Haushaltsgeräte
-S3
Aussetzbetrieb
Lift, Kran
Als Stator/Ständer werden diejenigen Teile benannt, die feststehend sind.
Zum Läufer/Rotor/Anker gehören alle Teile, die sich drehen.
Auf einem Leistungsschild müssen die wichtigsten Kennwerte angeben
sein:
-Motorenbezeichnung
-Bemessungsspannung
-Bemessungsleistung
-Umdrehungen
-Isolierstoffklasse
-Bemessungsstrom
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-Wirkungsgrad
-Frequenz
-Eindringschutzart
Der Drehsinn ist die Drehrichtung einer Maschine, die sich für den
Betrachter ergibt, wenn er auf ihr Wellenende blickt.
23.2.Kapitel Universalmotor
Den Universalmotor erkennt man am Kollektor(Stromwender) und den
Kohlenbürsten.
Beim Universalmotor sind die Ankerwicklung(Läuferwicklung) und die
Erregerwicklung(Statorwicklung) in Serie geschalten. Meistens ist dabei
die Erregerwicklung in zwei gleich grosse Teile unterteilt und ein Teil vor
und der andere nach der Ankerwicklung geschaltet. Mit dieser Massnahme
können die Funkstörungen verringert werden.
23.3.Kapitel Das Drehfeld
Jede der drei Spulen erzeugt ein eigenes magnetisches Wechselfeld. Es
entstehen also drei Magnetfelder die räumlich und zeitlich 120°
gegeneinander verschoben sind. Diese drei Wechselfelder bilden ein
zweipoliges, sich drehende Magnetfeld. Im Verlaufe einer Periode dreht
sich das Magnetfeld um 360° und nimmt die Magnetnadel mit. Die Nadel
oder auch ein Rotor drehen sich gleich schnell wie das Drehfeld.
Die Drehzahl des Drehfeldes wird Synchrondrehzahl genannt.
Ein Alu-Ring im Drehfeld wir geschnitten vom magn. Feld. Dieses
schneiden bring den Alu-Ring zu drehen. Der Ring kann jedoch das
Drehfeld nicht einholen, dass heisst er dreht asynchron. Also langsamer
als das Drehfeld.
Der Alu-Ring dreht langsamer als das Drehfeld. Die Drehdifferenz wird
auch Schlupf genannt. Bei Asynchronmotoren liegt der Schlupf ca. bei 210%.
23.4.Kapitel Kurzschlussankermotor
Die Asynchronmotoren sind die meistverwendeten und wichtigsten
Motoren. Sie sind wartungsarm und funkstörfrei.
Im Ständer befindet sich das Blechpaket mit eingebauter Wicklung, die
das Drehfeld erzeugt. Der Läufer ist ein sogenannter Kurzschlussläufer.
Auf der Welle befindet sich das Läuferblechpaket in dessen Nuten die
Kurzschlusswicklung untergebracht ist. Das Drehfeld induziert im Läufer
einen Kurzschlussstrom. Diese Motoren werden deshalb als
Induktionsmotoren bezeichnet.
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Die Kurzschlusswicklung sieht aus wie ein Käfig, weshalb der Läufer oft
auch Käfigläufer genannt wird. Die schräge Anordnung bewirkt einen
gleichmässigen Lauf.
Der Anlaufstrom ist höher als sein Nennstrom. Bei einem KSA-Motor ca. 68mal mehr als der Nennstrom.
Um diesen Anlaufstrom zu verkleinern werden Softstarter oder
Frequenzumrichter verwendet.
Man kann auch die Drehzahl mit Änderung des Schlupfes möglich machen.
Motoren über 0.5kW, unbeaufsichtigte Motoren in feuergefährdeten
Räumen und in ex-gefährdeten Räumen müssen gegen Überlast geschützt
sein.
Manche Motoren haben eingebaute PTC-Widerstände, die bei zu hoher
Temperatur auslösen und einen Schütz abfallen lassen.
23.5.Kapitel Drehzahlregelung
Motoren mit getrennten Wicklungen haben im Stator unabhängige
Wicklungen mit verschiedenen Polzahlen.
23.6.Kapitel Einphasige Asynchronmotoren
Drehstrommotoren können auch einphasig betrieben werden. Dazu
braucht man einen Kondensator der die dritte Wicklung als Hilfswicklung
schaltet. Es entsteht ein ellipsenförmiges Drehfeld.
Bei 230V sind 70uF pro kW zu berechnen.
Bei 400V sind 22uF pro kW zu berechnen.
Bei dieser Steinmetzschaltung erreicht man nur noch ca. 30% des
Anzugmomentes und ca. 70% der Nennleistung der normalen
Drehstromschaltung.
Der Kondensator muss für die grösstmöglich auftretende Spannung
dimensioniert werden.
KSA-Motoren können bis zu einer Leistung von 2kW in der
Steinmetzschaltung betrieben werden.
Der Kondensatormotor sind die meist angewendeten EinphasenKurzschlussanker-Motoren. Je nach Anwendung wird er mit oder ohne
Anlaufkondensator. Sonst ist es gleich wie bei der Steinmetzschaltung.
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23.7.Kapitel Kleinmotoren
Der Spaltpolmotor erkennt man an den ausgeprägten Polen, die jeweils in
den Hauptpol und einen Spaltpol aufgeteilt ist. Der Spaltpolmotor dreht
asynchron. Leistung bis ca. 300W.
Um die Drehrichtung zu ändern muss man den Spaltpol drehen oder den
Motor um 180° drehen. Elektrisch ist es nicht möglich.
In einem kleinen Synchronmotor ist anstelle des Kurschlussläufers einen
magnetisch gepolten Rotor eingebaut. Er dreht sich mit dem Drehfeld
synchron.
Der Schrittmotor dreht sich nicht kontinuierlich, sondern bewegen sich in
Einzelschritten. Sie haben im Gegensatz zum Synchromotor, vier statt
zwei Anschlussdrähte.
Elektronikmotoren haben einen Dauermagneten als Läufer. Mit Sensoren
wird die genaue Stellung des Läufers gesteuert.
Sie haben anstatt vier, mehrere Anschlussdrähte.
25.Kapitel Licht- und Beleuchtungstechnik
Damit der Mensch die Sehaufgaben im Handwerk und in der Industrie
bewältigen kann, werden immer höhere Anforderungen an die
Beleuchtungstechnik gestellt.
Das Sehen ist der wichtigste Sinn des Menschen. Ohne Licht können wir
die Informationen nicht wahrnehmen.
Licht ist Energie in Form elektromagnetischer Wellen.
Farbe mit der höchsten Frequenz ist Rot, die mit der niedrigsten ist
Violette.
Es gibt verschiedene Arten von Beleuchtungen:
-die Allgemeinbeleuchtung
-die arbeitsplatzorientierte Allgemeinbeleuchtung
-die Einzelplatzbeleuchtung
-die Effektbeleuchtung
Beleuchtungsniveau
Nennbeleuchtungsstärke
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Blendung
Blendung ruft Ermüdung hervor,
Sehleistung nimmt ab
Arten von Leuchten:
Direktstrahler
Vorwiegend Direktstrahler
Rundstrahler
Vorwiegend Indirektstrahler
Indirektstrahler
25.5.Kapitel Lampen
Lichterzeugung durch:
Temperaturstrahler
Glühlampen
Halogen-Glühlampen
Mischlicht
Entladungslampen
Halbleiter
Hoch-und NiederdruckEntladungslampen
LED
Hochdruck:
Quecksilberdampf-,
Metall-Halogendampf-,
Natriumdampflampen
Niederdruck:
Natriumdampf-,
Leuchtstoff-,
Kompaktleuchtstofflampe,
Hochspannungsleuchtröhre
Halogen-Glühlampen
Lebensdauer
4000h
Dank dem Halogen-Kreisprozess wird die Lebensdauer verlängert. Das
verdampfte Wolfram bindet sich mit dem Jod. Diese Verbindung wird am
Glühwendel wieder getrennt. Das Wolfram geht zum Wendel zurück.
Erhältlich als Hochvolt- oder Niedervolt-Halogenlampen.
Glühlampenformen:
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Kryptonlampe
Standartlampe
Kolben/Tropfenlampe
Kerzenlampe
Linestra
Soffitenlampe
Röhrenlampe
T-Kolben
Pressglaslampe
Spotlampe
Die Glühlampe ist die älteste angewendete elektrische Lichtquelle.
Sie ist bis 25W Luftleer und ab 25W mit Argon gefüllt.
Zudem gibt es verschiedene Sockelarten: E10, EP10, E14, E27, E40,
B15d, etc…
Die Glühlampe besitzt einen Glühwendel der einfache Wendel oder der
doppel Wendel.
Leuchtstofflampen
Sind Niederdruck-Gasentladungslampen. Sie arbeiten mit
Quecksilberdampf.
Sie haben eine Lebensdauer von bis zu 10000h mit KVG und bis zu 15000
mit einem EVG.
Schaltungen:
Die Lampen werden oder können verschieden geschalten werden.
Einzelschaltung induktiv
Einzelschaltung kapazitiv
Duo-Schaltung (wird kompensiert, da ein Kondensator mit geschalten
wird)
Tandem-Schaltung
Beim Einschalten der Leuchtstofflampe, öffnet der Starter damit eine hohe
Zündspannung entstehen kann. Die Zündspannung ionisiert die Atome,
die somit die FL zum Leuchten bringt. Nun wird die Lampe wieder mit der
Betriebsspannung, von 110V, betrieben.
Der Sicherheitsstarter hat den Vorteil dass er einen höheren Heizstrom hat
und schaltet die defekten Lampen ab.
Das Vorschaltgerät hat die Aufgaben, den Strom zu begrenzen und um
eine Zündspannung zu induzieren.
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Konventionelle Vorschaltgeräte werden voraussichtlich in der EU und wohl
auch in der Schweiz bis 2005 verboten.
Der Lichtstrom ist abhängig von der Umgebungstemperatur.
Energiesparlampen haben zusätzlich ein eingebautes Vorschaltgerät.
Sie haben eine Lebensdauer von 6000 –15000h.
Hochdruck-Metalldampflampen
Fachbuchseite: 358
Wichtiges:
-Leistung von 39W bis 2100W.
-Es werden Vorschaltgerät und ein Zündgerät benötigt.
-Betrieb in nur vollständig geschlossenen Leuchten
-Zerrspringen des Lampenkolbens kann nicht ausgeschlossen werden.
-Voller Lichtstrom 2-4min.
-Lebensdauer ca. 6000h
Anwendungen:
-Industrie- und Messehalle
-Sportstadien
Hochdruck-Quecksilberdampflampen
Fachbuchseite: 358
Wichtiges:
-Leistung von 50 bis 1000W
-Brennstellung beliebig
-Voller Lichtstrom 3-5min.
-Lebensdauer ca. 10000-24000h
Anwendungen:
-Aussenbeleuchtung
-Verkehrsanlagen
Mischlichtlampen
Fachbuchseite: 358
Elektrotechnik Prüfungsvorbereitung
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Wichtiges:
-Leistung von 160 bis 500W
-Voller Lichtstrom sofort
-kein Vorschaltgerät nötig
-Lebensdauer ca. 6000h
Anwendungen:
-Strassenbeleuchtungen
-Industrie
-Beleuchtungen von Bauwerken
Hochdruck-Natriumdampflampen
Fachbuchseite: 358
Wichtiges:
-Leistungen von 50 -1000W
-Voller Lichtstrom 6-10min.
-Im heissen Zustand zündet das Zündgerät erst nach einigen Sekunden
wieder.
-Brennstellung beliebig
-Lebensdauer ca. 10000h
Anwendungen:
-Strassen
-Sportplätzen
-Industrie
Niederdruck-Natriumdampflampe
Fachbuchseite: 358
Wichtiges:
-keine Farbe erkennbar
-Leistungen von 18-185W
-höchste Lichtausbeute aller Lichtquellen
-Voller Lichtstrom nach 12-15min.
-Brennstellung waagrecht
-Lebensdauer ca. 10000h
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Leuchtdioden LED
Wichtiges:
-Lebensdauer 50000h
-Halbleiterwerkstoff
Anwendungen:
-Notleuchten
-Stufen- und Sitzplatzmakierungen
Induktions-Lampe
Wichtiges:
-zwei physikalische Prinzipien miteinander kombiniert: elektromagnetische
Induktion und die Gasentladung
-Lebensdauer von 60000h
Anwendungen:
-Aussen-, Tunnel-, Flugplatz- und Industriellebeleuchtung
-Designer-Leuchten
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