Elektrotechnik Basiskenntnisse - agvs-beo
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Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen Bildquelle: www.auto-wissen.ch Elektrotechnik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc 1/14 26.08.2013 Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen INHALTSVERZEICHNIS OHMSCHES GESETZ........................................................................................................................... 3 Grundlagen ..............................................................................................................................................................3 Spannung ................................................................................................................................................................4 Strom .......................................................................................................................................................................5 Widerstand...............................................................................................................................................................6 Leistung ...................................................................................................................................................................7 Serie- oder Reihenschaltung ...................................................................................................................................8 Parallelschaltung .....................................................................................................................................................9 ELEKTRISCHE BAUTEILE................................................................................................................. 10 Sicherungen...........................................................................................................................................................10 Relais .....................................................................................................................................................................10 MESSGERÄTE.................................................................................................................................... 11 Digital-Multimeter...................................................................................................................................................11 Amperezange ........................................................................................................................................................11 SCHALTPLÄNE .................................................................................................................................. 12 Darstellungsarten...................................................................................................................................................12 Schemazeichnen / Abstecken ...............................................................................................................................13 NOTIZEN: ............................................................................................................................................ 14 AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc 2/14 26.08.2013 Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen Ohmsches Gesetz Grundlagen Die Spannung treibt den Strom durch den Widerstand. Die Formel Der Stromkreis Legt man einen Widerstand R an eine Spannung U und bildet einen geschlossenen Stromkreis, so fliesst durch den Widerstand R ein bestimmter Strom I Technische Stromrichtung Gleichstrom/Gleichspannung (DC) AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc Physikalische Stromrichtung (Elektronenstromrichtung) Wechselstrom/Wechselspannung (AC) 3/14 26.08.2013 Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen Spannung Elektrische Spannung ist vorhanden wenn zwischen zwei Polen unterschiedliche Menge Elektronen vorhanden sind. Am Minuspol herrscht Elektronenüberschuss, am Pluspol Elektronenmangel. Vergleich Im Wasserkreislauf ist die Spannung mit dem Druck zu vergleichen. Formelzeichen Das Formelzeichen der elektrischen Spannung ist das große U Masseinheit Die Grundeinheit der elektrischen Spannung ist Volt (V) Messen • Spannung wird mit einem Voltmeter gemessen • Messkabel in COM und V Buchse einstecken. • Messgerät auf V Bereich schalten • Richtige Stromart wählen. AC oder DC • Spannung kann nur parallel gemessen werden! Verschiedene Spannungsmessungen • Versorgungsspannung = Spannung an Batterie oder Bauteil (gegenüber Masse gemessen) • Verbraucherspannung = Spannung am Verbraucher (nur bei fliessendem Strom) • Spannungsabfall (∆U) = Spannungsverluste in Leitungen, Schaltern, (nur bei fliessendem Strom) AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc 4/14 26.08.2013 Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen Strom Der Elektronenstrom (Stromfluss) ist umso grösser je mehr Elektronen auf eine bestimmte Zeit an einer beliebigen Stelle eines Stromkreises fliessen. Vergleich: Im Wasserkreislauf ist der Strom mit der fliessenden Wassermenge zu vergleichen. Je dünner Schlauch umso kleiner ist die Wassermenge die fliessen kann. Formelzeichen Das Formelzeichen für Strom ist das grosse I Masseinheit Die Einheit für Strom ist Ampere (A). Messen • Strom wird mit einem Amperemeter gemessen • Messkabel in COM und A bzw. mA Bereich einstecken. • Messgerät auf A bzw. mA Bereich schalten • Richtige Stromart wählen. AC oder DC • Strom darf nur in Serie gemessen werden! (Strom fliesst durch das Messgerät!) • Ausnahme: mit einer Amperezange kann man den Strom berührungslos bestimmen. Achtung: wenn ein Amperemeter parallel an einen Stromdurchflossenen Leiter angeschlossen wird, entsteht ein Kurzschluss und die Sicherung des Messgerätes wird zerstört! (Ein Amperemeter hat einen sehr kleinen Widerstand) AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc 5/14 26.08.2013 Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen Widerstand Der elektrische Widerstand ist die Hemmung des elektrischen Stroms in einem Leiter. Er wird in Ohm (Ω) angegeben. Gängige Messgeräte zeigen Widerstandswerte in Ω, kΩ oder MΩ an. Jedes Elektrische Bauteil hat einen Widerstand. Schaltzeichen Vergleich: Je dünner der Schlauch, umso mehr Widerstand. Formelzeichen Das Formelzeichen des elektrischen Widerstands ist das große R. Masseinheit Die Maßeinheit für den elektrischen Widerstand ist Ohm mit dem Kurzzeichen Ω (Omega) Messungen • Der Ohmsche Widerstand wird mit dem Ohmmeter ermittelt. • Messkabel in COM und Ω Buchse einstecken, Messgerät auf Ω Bereich schalten • Vor der Messung Messspitzen zusammenhalten, um zu prüfen ob Messgerät und Kabel in Ordnung sind. (angezeigter Wert von Messresultat abziehen) • Bauteil darf während der Messung nicht an eine Spannungsquelle angeschlossen sein, weil das Messgerät über Spannung oder Strom den Widerstandswert ermittelt. • Das zu messende Bauteil muss mindestens einseitig aus der Schaltung gelöst werden. Ansonsten beeinflussen parallel liegende Bauteile das Messergebnis. • Die Polarität spielt keine Rolle. • Messspitzen nicht mit den Fingern berühren. (Körperwiderstand) AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc 6/14 26.08.2013 Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen Leistung Die elektrische Leistung P ist das Produkt aus Spannung U und Strom I. Vergleich: kleiner Stromfluss = kleine Leistung grosser Stromfluss = grosse Leistung Formelzeichen In der Formel wird das Zeichen P für Leistung eingesetzt Masseinheit Watt (W) Umrechnung 1 V x 1 A x 1 s = 1 WS = 1 J = 1 Nm Die abgegebene Leistung ist immer kleiner als 100% (Verlust entsteht durch Reibung, Wärme..) AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc 7/14 26.08.2013 Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen Serie- oder Reihenschaltung (Spannungsteilerschaltung) Wenn die Widerstände in Serie (hintereinander) geschaltet sind, wird die Spannung auf die einzelnen Widerstände aufgeteilt. Spannung Die Spannung wird auf die Verbraucher aufgeteilt. Gesamtspannung U in V (Volt) U = U1 + U2 Einzelspannungen U in V (U1, U2, U3) Strom Der Strom ist überall gleich gross. Widerstand Einzelwiderstände addieren sich Rt: Gesamtwiderstand in Ω Einzelwiderstände in Ω R1, R2, R3: Beispiel: In einer Reihenschaltung sind drei Widerstände (Verbraucher) hintereinander geschaltet. Widerstand R1 = 5Ω R2 = 5Ω R3 = 2Ω R = 12Ω Strom I1 = 1A I2 = 1A I3 = 1A iGes = 1A AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc Spannung U1 = 5V U2 = 5V U3 = 2V UGes = 12V 8/14 26.08.2013 Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen Parallelschaltung (Stromteilerschaltung) Wenn die Widerstände Parallel (nebeneinander) geschaltet sind, wird der Strom auf die einzelnen Widerstände aufgeteilt. Spannung Ist bei der Parallelschaltung an allen Verbrauchern (Widerständen) gleich gross. Strom Der Strom teilt sich entsprechend den Widerständen auf. Summe der Einzelströme = Gesamtstrom Widerstand Der Gesamtwiderstand Rt ist immer kleiner als der kleinste Einzelwiderstand. Formel: Für mehrere parallel geschaltete Widerstände gilt diese Formel. Für nur zwei parallel geschaltete Widerstände R1 und R2 gilt die Obenstehende Formel: Beispiel: Widerstand R1 = 2Ω R2 = 2Ω R3 = 2Ω R = 0,67Ω Strom I1 = 6A I2 = 6A I3 = 6A iGes = 18A AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc Spannung U1 = 12V U2 = 12V U3 = 12V UGes = 12V 9/14 26.08.2013 Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen Elektrische Bauteile Sicherungen Sie Schützen den Stromkreis bei Kurzschlüssen vor Zerstörung. Geschützt werden vor allem die Kabel (Kabelbrand) Sicherungen werden immer in der Plusleitung eingebaut. (in Serie) Schaltzeichen Relais Der Einsatz von Relais wird gemacht um bei Verbrauchern mit grosser Leistung den Spannungsverlust in den Schalter und Leitungen möglichst klein zu halten und so den Verbraucher mit möglichst viel Spannung zu versorgen. Wir unterscheiden: • Hauptkreis oder Lastkreis (Arbeitsstrom) • Steuerkreis (Steuerstrom) AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc 10/14 26.08.2013 Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen Messgeräte Digital-Multimeter Eigenschaften • Hohe Genauigkeit und gute Auflösung • Zeigt drei oder mehrere Stellen nach dem Komma an • Weniger Ablesefehler wenn automatisch gewählter Bereich beachtet wird. • Sicherung im Amperebereich schütz vor Zerstörung des Multimeters. Amperezange Amperemeter für hohe Ströme. Die Stromzange umschließt den Stromdurchflossenen Leiter, ohne diesen zu berühren. In der Stromzange befindet sich ein Hallsensor, der das Magnetfeld des Leiters und damit indirekt die Stromstärke erfasst. Wichtig: Amperezangen müssen vor jeder Messung geeicht werden! AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc 11/14 26.08.2013 Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen Schaltpläne Darstellungsarten Stromlaufplan in zusammenhängender Darstellung Alle Bauteile die im Stromlaufplan enthalten sind werden unmittelbar beieinander zusammenhängend angeordnet. Auf die räumliche Lage wird keine Rücksicht genommen. Stromlaufplan in zusammenhängender Darstellung mit Karosserie-Masse Stromlaufplan in aufgelöster Darstellung Die Bauteile werden so angeordnet, das die einzelnen Stromwege möglichst einfach zu verfolgen sind. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc 12/14 26.08.2013 Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen Schemazeichnen / Abstecken Grundsätze: • Alle Schalter und Bauteile in ihrer Funktion studieren und verstehen. Mit Hilfe von SVBA Tabellenbuch. • Schalter und Bauteile mit Klemmenbezeichnungen bezeichnen. Liste in SVBA Tabellenbuch • Schema gemäss den Klemmenbezeichnungen verbinden. • Einen Stromkreis nach dem anderen von Plus bis zum Verbraucher und nach Minus zeichnen. (nach jedem Stromkreis eine kurze Kontrolle durchführen, damit nichts vergessen geht) Beispiel Lichtanlage AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc 13/14 26.08.2013 Elektrotechnik / Elektrik / Elektronik Basiskenntnisse Mess- und Prüfgeräte Grundlagen Notizen: AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland L:\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Elektrotechnik_Basiskenntnisse.doc 14/14 26.08.2013
