Repetition ET 2011

Fragen und Antworten
1
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1.1
Band 1 Teil 1 Energie und Leistung
1.
Was ist Elektrizität?
Die Elektrizität ist eine Form der Energie.
Weitere wichtige Energieformen sind: thermische -, mechanische -, chemische - und Strahlungsenergie.
2.
Welche Vor- und Nachteile besitzt die elektrische Die grosse Bedeutung der elektrischen Energie liegt darin,
Energie?
dass sie sich besonders leicht in andere Energieformen umwandeln und gut transportieren lässt.
Leider lässt sich die elektrische Energie kaum speichern.
3.
Wann besitzt ein Körper eine hohe thermische Ener- Je höher die Temperatur eine Körpers ist, desto grösser ist
gie?
seine thermische Energie, z.B. siedendes Wasser.
4.
Nennen Sie einige Beispiele, wo die chemische - Primärelemente, wie z.B. eine Kohle-Zink-Batterie.
Energie in der Elektrotechnik eine Rolle spielt.
- Sekundärelemente (Akkumulatoren), wie z.B. Bleiakkus,
NiMH-Akkus, NiCd-Akkus, Lithium-Ionen-Akkus.
5.
Wo kann ein Elektrofachmann mit der der Strah- Bei Fotoelementen (Solarzellen), bei Leuchtmitteln (Glimmlungsenergie in Verbindung kommen?
lämpchen, Entladungslampen, Glühlampen, usw.).
6.
Lässt sich physikalisch betrachtet Energie erzeugen?
7.
Welche drei Energieträgerarten werden für die Er- - Kernenergie
zeugung von elektrischer Energie unterschieden?
- nicht erneuerbare Energieträger (Erdöl, Erdgas, Kohle)
- erneuerbare Energieträger (Sonnenenergie, Windenergie,
Wasserkraft, Biomasse)
8.
Ordnen Sie den Beschreibungen die folgenden Begriffe zu: Wasserkraft, Windenergie, Kernenergie,
fossile Brennstoffe, Sonnenenergie, Biomasse.
Energie lässt sich grundsätzlich nicht erzeugen, sondern nur in
eine andere Form umwandeln!
An geeigneten Lagen liefert der Wind (aber auch Windenergie
Gezeiten und Erdwärme) beachtliche Leistungen.
Bei der Spaltung von z.B. Uran- und Plutoniumkernen Kernenergie
werden gewaltige Mengen an Kernenergie freigesetzt.
Die Strahlung der Sonne wird als Wärme direkt oder Sonnenenergie
durch Photovoltaik in elektrischen Strom umgewandelt.
Über zwei Drittel unserer Nutzenergie stammt aus fossile Brennstoffe
fossilen Brennstoffen wie Erdöl, Erdgas und Kohle.
Diese Energieträger werden vor allem zum Heizen,
als Treibstoff für Fahrzeuge aber auch in thermischen
Elektrizitätswerken eingesetzt.
Auch aus pflanzlichen und tierischen Stoffen kann Biomasse
Energie gewonnen werden. Dies betrifft besonders
Holz, aber auch zucker-, öl- und stärkehaltige Pflanzen, Jauche und Gartenabfälle.
9.
Was wird in der Technik als Nutzenergie bezeichnet?
© P. Baumgartner
Diejenige Energie, die mit einem Gerät erzeugt werden soll.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
1
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1.2
10.
Nennen Sie drei Vorteile der elektrischen Energie.
- Gut transportierbar
- Keine unerwünschten Abfälle
- Leicht in andere Energieformen umwandelbar
11.
Nennen Sie drei Nachteile der elektrischen Energie.
- Nicht wirtschaftlich speicherbar
- Unsichtbar Gefahren
- Erzeugung kann Umwelt belasten
12.
Welche vier Spannungsebenen unterscheidet man Höchstspannung (380 kV; 220 kV)
bei der elektrischen Energieübertragung?
Hochspannung (50 – 150 kV)
Mittelspannung (10 – 30 kV)
Niederspannung (400 V; 230 V)
13.
Wozu dient das Höchstspannungsnetz?
Diese Netze dienen dem Transport elektrischer Energie über
grosse Entfernungen z.B. innerhalb Europas.
14.
Was bedeuten die Begriffe Energie und Arbeit?
Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu verrichten. Energie ist allgemein ein Zustand. Arbeit ist ein Vorgang. Durch Arbeit kann
eine andere Energieform erzeugt werden.
15.
Welche Energieeinheiten lassen sich gleichsetzen?
1 Ws = 1 Nm = 1 J
16.
Wie viel Joule hat eine Kilowattstunde?
1kWh = 1i 1000 W i 3600 s =
= 3'600' 000 Ws = 3,6i 106 Ws = 3,6i 106 J
17.
Wie wird in der Physik der Wirkungsgrad definiert?
18.
Die Betrachtungen des Wirkungsgrades gelten auch
für die Leistungen. Begründen Sie, warum dies so ist.
Als Wirkungsgrad einer Energieumwandlung bezeichnet man
das Verhältnis von abgegebener Energie zur zugeführten
Energie. Ein guter Verbraucher (Energiewandler) zeichnet sich
durch einen guten Wirkungsgrad aus. Der Wirkungsgrad ist
stets kleiner als 1 bzw. 100 %.
η=
Wab Pab ⋅ t Pab
=
=
Wzu Pzu ⋅ t Pzu
Wird in der mittleren Gleichung die Zeit t gekürzt, so ergibt sich
automatisch der gewünschte Zusammenhang.
19.
Welche Leistung steht auf dem nebenstehenden
Typenschild eines Elektromotors?
20.
Bei welchen Apparaten entspricht die Bemessungs- Heizgeräte allgemein, Wassererwärmer, Kochfelder , Lampen,
leistung der aufgenommenen Leistung?
Lötkolben, usw.
21.
Welche Leistung steht bei Generatoren und Trans- Die abgegebene elektrische Leistung.
formatoren auf dem Typenschild?
© P. Baumgartner
Die abgegebene mechanische Leistung.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
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Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1
1.3
Band 1 Teil 2 Spannung, Strom und Widerstand
22.
Welche Einzelteile gehören zu einem elektrischen
Stromkreis?
23.
Wann fliesst grundsätzlich in einem elektrischen Es kann nur bei geschlossenem Stromkreis ein Strom fliessen.
Stromkreis ein Strom?
24.
Nennen Sie einige Materialien, die den elektrischen Kupfer, Aluminium, Eisen, Wolfram, Kohle, Salzwasser, usw.
Strom leiten.
Allgemein: Alle Metalle, Kohle, elektrisch leitende Flüssigkeiten (Elektrolyte)
25.
Aus welchen drei Bestandteilen sind Atome aufgebaut?
- Protonen
- Neutronen
- Elektronen
26.
Aus welchen Bestandteilen besteht ein Atomkern?
- Protonen
- Neutronen
27.
Welche Ladung besitzt ein Elektron?
Eine negative Ladung.
28.
Welche Anzahl Protonen und Elektronen sind in ei- Ein Atom besitzt stets gleich viele Protonen wie Elektronen.
nem Atom vorhanden?
Sie wirken dadurch nach aussen elektrisch neutral.
29.
Wie werden Atome und Atomgruppen bezeichnet, wo Elektrisch geladene Atome oder Atomgruppen bezeichnet man
nicht die gleiche Anzahl Protonen und Elektronen als Ionen.
besitzen?
30.
Wie gross ist die Ladung eines Elektrons?
-19
Die Elementarladung beträgt: e =1,602 i 10 C
31.
Was entsteht zwischen gleichen Ladungen?
Es entsteht eine abstossende Kraftwirkung.
32.
Wann entsteht eine anziehende Kraftwirkung?
Zwischen ungleich geladenen Stellen.
33.
Wie lässt sich die elektrische Spannung umschrei- Das Ausgleichsbestreben zwischen verschiedenen Ladungen
ben?
nennt man elektrische Spannung.
Sie ist auch die Potenzialdifferenz zwischen unterschiedlich
geladenen Stellen.
34.
Zwischen welchen Stellen tritt eine elektrische Span- Eine elektrische Spannung tritt immer zwischen ungleich gelanung auf?
denen Stellen auf. Die elektrische Spannung bzw. der Druck
auf die freien Elektronen ist die Ursache ihrer Fortbewegung.
35.
Nennen Sie fünf Varianten, wie eine elektrische Induktion Generator in einem Kraftwerk
Spannung erzeugt werden kann. Geben Sie jeweils Chemische Spannungserzeugung Akkumulator
auch ein passendes Beispiel an.
Erwärmung der Verbindungsstelle von zwei verschiedenen
Metallen Thermoelement
Lichteintritt in das Fotoelement (Photovoltaik) Solarzelle
Druck auf Kristalle Drucksensoren
36.
Welche grundlegende Gemeinsamkeit haben alle fünf Bei jeder Spannungsquelle werden unter Energieaufwand
Varianten?
negative und positive Ladungen, die in allen Stoffen sind,
voneinander getrennt.
© P. Baumgartner
-
Spannungsquelle
Hin- und Rückleiter
Verbraucher
Schalter
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
1
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1.4
37.
Wie werden Voltmeter in einen Stromkreis geschal- Voltmeter werden immer parallel in den Stromkreis geschaltet.
ten?
Z.B. parallel zur Spannungsquelle oder zu einem Verbraucher.
38.
Für das Arbeiten an elektrischen Anlagen lautet eine Voltmeter, Phasenprüfer, Prüfvoltmeter
der fünf Sicherheitsregeln, dass die Spannungsfreiheit überprüft werden soll. Womit kann dieser Forderung nachgekommen werden?
39.
Welche Ladungsträger sind für den Stromfluss a) in a) Elektronen
Metallen b) in Elektrolyten und c) in Gasen vorhan- b) Ionen
den?
c) Elektronen und Ionen
40.
Definieren Sie den elektrischen Strom.
Das Ausgleichen elektrischer Ladungen nennt man elektrischen Strom. Die elektrische Stromstärke I ist die durch einen
Leiterquerschnitt bewegte Ladung Q [As] pro Zeit t [s].
41.
In welche Richtung fliesst der elektrische Strom?
Vom Plus zum Minuspol
42.
In welche Richtung bewegen sich die Elektronen?
Die Elektronen gehen von der Stelle mit dem Elektronenüberschuss (Minuspol) zur Stelle mit dem Elektronenmangel (Pluspol).
43.
Nennen Sie einige Wirkungen vom elektrischen Wärmewirkung
Strom.
Magnetische Wirkung
Lichtwirkung
Chemische Wirkung
Wirkung auf Menschen und Tiere
44.
Wofür steht die Abkürzung DC?
Gleichstrom (Direct Current)
45.
Nennen Sie einige DC-Erzeugerarten.
Batterien, Akkumulatoren, Solarzellen, Thermoelement
46.
Woraus entsteht der abgebildete pulsierende Gleichstrom?
- Zweiweg-Gleichrichter,
- Gleichstromgeneratoren
47.
Was lässt sich über die Bewegungsrichtung von den Gleichströme fliessen in einem Leiter immer in die gleiche
Elektronen sagen, wenn ein Kupferdraht von einem Richtung. (Gleiche Polarität)
Gleichstrom durchflossen wird?
48.
Wofür wird das folgende Symbol ~ verwendet?
Wechselstrom
49.
Wofür steht die Abkürzung AC?
Alternating Current (Wechselstrom)
50.
Welche Stromrichtung haben Wechselströme?
Wechselströme ändern dauernd die Stromrichtung und damit
die Polarität. Die Elektronen bewegen sich im Leiter hin und
her.
51.
Wie wird ein Ampèremeter in den Stromkreis geschal- Immer in Serie.
ten?
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
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1
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1.5
52.
Wie ist die Stromdichte definiert?
53.
Was bewirkt eine hohe Stromdichte in einem elektri- Je höher die Stromdichte ist, desto wärmer wird der Leiter.
schen Leiter?
54.
Was setzt jeder Leiter dem elektrischen Strom entge- Èinen Widerstand.
gen?
55.
Wie lässt sich der Leitwert berechnen, wenn der Widerstand bekannt ist?
G=
56.
Mit welcher Einheit wird der Leitwert angegeben?
S (Siemens)
57.
Wie verändert sich der Strom durch einen konstanten Der Strom vergrössert sich proportional mit der Spannung.
Widerstand, wenn die Spannung erhöht wird.
(Ohmsches Gesetz!)
58.
Wie verändert sich bei konstanter Spannung der Der Strom ändert sich umgekehrt proportional mit dem WiderStrom durch einen variablen Widerstand?
stand.
59.
Wie lässt sich die Wirkleistung aus Spannung und
Strom bei rein ohmscher Belastung berechnen?
60.
Welche Leistung nimmt ein Widerstand auf, wenn die Die vierfache Leistung.
anliegende Spannung verdoppelt wird?
J=
I
A
1
R
P = Ui I
Band 1 Teil 3 Schaltungsarten, einfache Messungen
61.
Beschreiben Sie die Serieschaltung von Verbrau- Die Serieschaltung besteht aus einem Stromkreis. Sie hat
chern.
keine Stromverzweigungen.
Seriegeschaltete Widerstände werden vom gleichen Strom
durchflossen! Dies gilt auch für verschiedenartige Widerstände
(R, L, C).
62.
Wie verhalten sich die Spannungen bei einer Serie- Bei der Serieschaltung ist die Summe der Teilspannungen an
schaltung?
den Verbrauchern so gross wie die angelegte Spannung.
Seriegeschaltete Widerstände teilen die gesamte Spannung
entsprechend ihrer Grösse proportional in Teilspannungen auf!
63.
Beschreiben Sie die Parallelschaltung von Verbrau- Die Parallelschaltung besteht aus mehreren Stromkreisen.
chern.
Parallelgeschaltete Widerstände liegen an der gleichen Spannung.
64.
Wie verhalten sich die Ströme bei einer Parallelschal- Bei der Parallelschaltung entspricht der Gesamtstrom der
tung?
Summe der Teilströme.
Die Teilströme verhalten sich umgekehrt proportional wie die
zugehörigen Widerstände oder proportional zu deren Leitwerten.
65.
Wie kann der Gesamtwiderstand aus drei parallelgeschalteten Widerständen berechnet werden?
© P. Baumgartner
R=
1
1
1
1
+
+
R1 R 2 R 3
Elektrotechnik für Elektrofachleute
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1
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1.6
R1 ⋅ R 2
R1 + R 2
66.
Wie kann der Gesamtwiderstand aus zwei parallelgeschalteten Widerständen berechnet werden?
67.
Welche wichtige Aussage kann zum Gesamtwider- Bei der Parallelschaltung ist der Gesamtwiderstand immer
stand gemacht werden, bezogen auf die parallel- kleiner als der kleinste Teilwiderstand.
geschlateten Teilwiderstände?
68.
Wie lässt sich der Gesamtwiderstand berechnen,
wenn drei gleiche Widerstände parallel geschaltet
werden?
R=
69.
Was versteht man unter einer gemischten Schaltung?
Eine Kombination aus mindestens einer Serieschaltung und
einer Parallelschaltung.
70.
Welche Widerstände dürfen einfach zusammenge- Es dürfen nur reine Serie- oder Parallelschaltungen zusamfasst werden in einer gemischten Schaltung?
mengefasst werden.
71.
Welche beiden Kirchhoffschen Regeln sind Ihnen Maschenregel und Knotenpunktregel.
bekannt?
72.
Erklären Sie die Maschenregel.
Die Maschenregel sagt auch aus, dass in einem geschlossenen Stromkreis die Summe aller Spannungen gleich 0 ist.
oder:
In einer Masche ist die Summe der erzeugten Spannungen
gleich gross, wie die Summe der Spannungen an den
Verbrauchern.
73.
Wie ist die Knotenpunktregel definiert?
Die Knotenpunktregel sagt aus, dass an einem Knotenpunkt
die Summe aller Ströme gleich 0 ist.
74.
Welche weitere Form der Knotenpunktregel ist eben- Die Summe der zufliessenden Ströme ist gleich der Summe
falls weit verbreitet?
der abfliessenden Ströme.
75.
Worum handelt es sich
bei der folgenden Schaltung?
76.
Wie lässt sich bei der belasteten SpannungsU ⋅ R 2b
teilerschaltung die Ausgangsspannung berechnen, U2 = R + R
1
2b
wenn die Eingangsspannung und die Widerstände
U2: Ausgangsspannung [V]
bekannt sind?
U: Eingangsspannung [V]
R1: Teilwiderstände [Ω]
R2b: Ersatzwiderstand aus R2 und Rb[Ω]
R=
R1
3
© P. Baumgartner
R 2b
Rb
U2
R2
U
R1
R1
Um eine unbelastete Spannungsteilerschaltung, bzw. um ein
unbelastetes Potenziometer.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1
1.7
77.
Was bewirkt bei einem Multimeter die Bereichsum- Es wird ein Vorwiderstand vor die Messeinheit geschaltet. Mit
schaltung im Voltbereich?
einem Vorwiderstand kann der Messbereich eines Voltmeters
erweitert werden.
78.
Warum soll nach der Messung der Messbereichs- Bei dieser Position hat das Messgerät den höchsten Innenwischalter bei einem Multimeter stets auf den höchsten derstand. Wird das Gerät bei der nächsten Messung falsch
Wechselspannungsbereich gestellt werden?
angeschlossen, kann so am Wenigsten passieren.
79.
Wie kann bei einem Ampèremeter der Messbereich Mit einem Shunt (Nebenwiderstand oder Parallelwiderstand)
erweitert werden?
kann der Messbereich eines Ampèremeters erweitert werden.
80.
Wofür werden die Strom- und die Spannungsfehler- - Für die indirekte Widerstandsbestimmung
schaltung verwendet?
- Für die Bestimmung von Scheinwiderständen und Scheinleistungen
81.
Woher stammt bei der folgenden Schaltung die Be- Bei der Stromfehlerschaltung misst das Ampèremeter auch
zeichnung Stromfehlerschaltung?
den Strom durch das Voltmeter. Deshalb die Bezeichnung
Stromfehlerschaltung. Der Quotient aus der gemessenen
Ix
I
Spannung und dem gemessenen Strom ergibt nicht den ExakA
ten Widerstand Rx.
IV
+
V
-
U Rx
Allgemein wird in der Energietechnik häufiger die Stromfehlerschaltung verwendet. Ob es die richtige Schaltung ist, lässt
sich überprüfen, indem das Voltmeter kurz abgehängt wird.
Wenn praktisch keine Stromänderung festgestellt werden
kann, ist die Stromfehlerschaltung genauer.
84.
Unter welchen Bedingungen bezüglich Strömen,
Spannungen und Widerstände gilt die Messbrücke als
abgeglichen?
I5 = 0 → I1 = I2 und I3 = Ix
85.
R3
Wie merkt man welche Messschaltung genauer ist?
Rx
83.
R1
Ist die Stromfehlerschaltung bei grossen oder kleinen Bei kleinen Widerständen. Der Anteil durch das Voltmeter Iv ist
Widerständen genauer?
gegenüber dem gemessenen Strom I vernachlässigbar.
R2
82.
U1 U3
=
U2 Ux
R1 R 3
=
R2 R x
Welchen Vorteil haben Messbrücken gegenüber Mit einer Widerstandsmessbrücke lassen sich Widerstände
analogen Ohmmetern?
sehr exakt bestimmen.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
1
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1.8
86.
Wie wird ein Wattmeter angeschlossen?
Der Strompfad wird wie ein Ampèremeter – und der Spannungspfad wie ein Voltmeter geschalten.
87.
Was misst ein kWh-Zähler?
Die elektrische Wirkarbeit.
88.
Mit welcher Formel lässt sich die Leistung berechnen,
wenn ein kWh-Zähler und eine Stoppuhr vorhanden
sind?
P=
89.
Welche Einheiten sind in der obigen Formel für N Die Anzahl Scheibenumdrehungen [1] oder die Anzahl Impulse
möglich?
[imp]
N ⋅ 3600
t ⋅c
Band 1 Teil 4 Quellen, Spannungsfall, Temperatureinfluss
90.
Erstellen Sie ein U-I-Diagramm (KlemmenspannungStromstärke) einer Batterie. Geben Sie anschliessend
im Diagramm die Leerlaufspannung U0 und den Kurzschlussstrom IK an.
91.
Wovon hängt die Steilheit der Geraden im obigen Die Steilheit der Geraden hängt vom Innenwiderstand der
Diagramm ab?
Quelle ab. Je kleiner der Innenwiderstand ist, desto flacher
verläuft die Gerade. Weiter gilt bei allen realen Spannungsquellen: Je grösser der Strom, desto kleiner die Klemmenspannung.
92.
Wie verhält sich eine Serieschaltung mit einigen Pri- Bei der Serieschaltung von Spannungsquellen summieren sich
märelementen?
die einzelnen Leerlaufspannungen. (Maschenregel!)
Der gesamte Innenwiderstand erhöht sich entsprechend der
einzelnen Innenwiderstände.
Durch alle Spannungsquellen fliesst der gleiche Strom.
93.
Welches ist der Hauptgrund, dass Spannungsquellen Man hat eine grössere Ladungsmenge zur Verfügung.
parallel geschaltet werden?
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
94.
1
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1.9
Wie verändert sich der Innenwiderstand, wenn viele Je mehr Quellen parallel geschaltet werden, desto kleiner wird
Spannungsquellen parallel geschaltet werden?
der Innenwiderstand.
Ri =
R iz
N
95.
Dürfen Spannungsquellen mit unterschiedlichen Leer- Nein! Es käme zu Ausgleichsströmen, welche die schwächelaufspannungen parallelgeschaltet werden?
ren Zellen zerstören würden.
96.
Wie verändert sich der Kurzschlussstrom, wenn meh- Je mehr Spannungsquellen parallel geschaltet werden, desto
rere Spannungsquellen parallel geschaltet werden?
kleiner wird der Innenwiderstand. Der Kurzschlussstrom wird
umso grösser, je mehr Zellen parallel geschaltet werden.
97.
Wann hat ein elektrischer Leiter einen grossen Wi- Der Widerstand wird mit zunehmender Leiterlänge, mit abderstand?
nehmendem Querschnitt und bei schlechter leitendem Material
grösser.
98.
Was gibt der spezifische Widerstand ρ (Rho) eines Der spezifische Widerstand gibt an, welchen Widerstand ein
Leiters an?
Leiter von 1 m Länge und 1 mm2 Querschnitt bei 20 °C hat.
99.
Mit welcher Formel berechnet sich der Widerstand
eines elektrischen Leiters?
R=
ρ⋅ℓ
A
100.
Mit welcher Formel berechnet sich der Widerstand
eines Kabels?
R=
ρ ⋅ℓ ⋅2
A
101.
Wie gross ist der spezifische Widerstand von Elektrolytkupfer mit einer Reinheit von 99,98% bei 20°C?
ρCu = 0,0175
102.
Wie ist die Leitfähigkeit definiert?
Die Leitfähigkeit ist der Kehrwert vom spezifischen Widerstand.
γ=
103.
Wie ist der Leitwert definiert?
Ω ⋅ mm2
m
1
ρ
Der Leitwert ist der Kehrwert vom Widerstand.
G=
1
R
104.
Der Verbraucherwiderstand an einer Kabelrolle wird Je kleiner der Lastwiderstand ist, desto grösser wird der
verringert. Wie ändert sich die Spannung an der Strom. Die Spannung UE am Leitungsende sinkt.
Steckdose?
105.
Wann wird der Spannnungsfall über einer Leitung Der Spannungsfall ∆U wird umso grösser, je grösser der
gross?
Strom I im Leiter und je grösser der Leitungswiderstand R
sind.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
1
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1.10
ρ ⋅ ℓ ⋅ 2 ⋅I
A
106.
Mit welcher Formel lässt sich der Spannungsfall über
einer Leitung berechnen?
107.
Wie nennt man Widerstände, die bei steigender Tem- Materialien, die im kalten Zustand besser leiten, nennt man
peratur hochohmiger werden?
Kaltleiter.
108.
Wie nennt man Widerstände, die bei steigender Tem- Materialien, die im heissen Zustand besser leiten, nennt man
peratur niederohmiger werden?
Heissleiter.
109.
Wie nennt man Widerstände bei denen die Tempera- Materialien, die bei verschiedenen Temperaturen den Widerturänderung kaum einen Einfluss hat auf den Wider- standswert nicht ändern, nennt man temperaturunabhängige
standswert?
Leiter.
110.
Was gibt der Temperaturkoeffizient α (Alpha) an?
111.
Welchen Wertbereich hat der Temperaturkoeffizient Kaltleiter besitzen einen positiven Temperaturkoeffizienten α.
von Kaltleitern?
Deshalb werden Kaltleiter auch als PTC-Widerstände bezeichnet.
112.
Welchen Wertbereich hat der Temperaturkoeffizient Heissleiter besitzen einen negativen Temperaturkoeffizienten
von Heissleitern?
α. Deshalb werden sie auch als NTC-Widerstände bezeichnet.
113.
Welchen Wert hat der Temperaturkoeffizient von Null, bzw. annähernd gleich Null.
temperaturunabhängigen Leitern?
114.
Über welchen Widerstand müssen die Berechnungen Über den Widerstand R20.
von Kalt- und Heissleitern stets erfolgen?
∆U =
Der Temperaturkoeffizient ist materialabhängig und gibt an,
um wie viel Ohm ein Widerstand von 1 Ω bei der Temperaturänderung von 1 K grösser oder kleiner wird.
Band 1 Teil 5 Wärmeapparate
115.
Auf welche Weise kann Wärme übertragen werden?
Wärmestrahlung
Wärmeleitung
Konvektion
116.
Was ist ein dynamischer Speicher?
Raumluft wird mittels Gebläse angesaugt, durch die erhitzten
Steine geführt und wieder in den Raum abgegeben.
117.
Was versteht man unter einem Mischspeicher?
Speicher ohne Gebläse und Zusatzheizung.
118.
Welche Komponenten benötigt man für die Ladesteu- Raumfühler
erung einer Speicherheizung?
Aussenfühler
Restwärmefühler
Zentralsteuergerät
Rundsteuerbefehl des Elektrizitätswerkes
119.
Wie erfolgt die Entladung?
120.
Nennen Sie drei Beispiele von Strahlungsheizkör- Frostwächter
pern.
Niedertemperaturstrahler
Infrarotstrahler
© P. Baumgartner
Mit einem Raumtemperaturregler, der den Ventilator des Speicherofens ein- und ausschaltet.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
1
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1.11
121.
Welche Direktheizungen werden unterschieden?
Strahlungsheizkörper
Heizlüfter
Unterflurkonvektoren
122.
Wie werden Direktheizungen geregelt?
Mit einem Thermostaten im Gerät selber oder über einen
Raumthermostaten.
123.
Welchen Abstand müssen 4 kW Heizungen von Holz bis 3 kW 8cm, darüber proportional grösser.
haben?
bis 3 kW 8cm 8x4/3 = 11cm
124.
Eine Kundin ruft im Elektrofachgeschäft an und behauptet eine Kochplatte funktioniere nicht richtig. Mit
welcher Anweisung kann die Kundin selber kurz prüfen, ob die Kochplatte tatsächlich defekt ist oder
nicht?
Stufe 1 einstellen und eine Hand auf die Kochplatte halten.
Bei der Stufe 1 sind alle Heizleiter in Serie geschalten. Bei
einem Defekt eines Heizleiters wird die Kochplatte nicht warm
und muss folglich ausgewechselt werden.
125.
Woran erkennt man eine Blitzkochplatte?
Roter Punkt in der Mitte.
126.
Welches sind die genormten Durchmesser von Guss- 14,5 cm
kochplatten?
18 cm
22 cm
127.
Welche Leistungen haben die Massekochplatten?
14,5 cm
Ordnen Sie den verschiedenen Durchmessern die 18 cm
Leistung zu. (Normal N + Blitz B)
22 cm
128.
Was versteht man unter dem Protektor bei Blitzkoch- Bimetallschalter, der einen Heizwiderstand bei Überhitzung
platten?
abschaltet.
129.
Weshalb haben Gusskochplatten eine Vertiefung in Unbeheizte Zone – verhindert das Zerreissen der Platte bei
der Mitte?
Erwärmung.
130.
Wie können Kochplatten reguliert werden?
Mit einem (7)- Taktschalter oder dem Energieregler.
131.
Welche Aufgabe hat die Diode im Energieregler?
Im unteren Bereich ist die Diode durch den Nockenschalter
überbrückt. Die Bimetallheizung erwärmt den Bimetallschalter
und dieser unterbricht sehr schnell den Heizstromkreis der
Platte.
Im oberen Bereich ist die Diode mit der Bimetallheizung in
Serie geschaltet, somit erhält diese nur noch pulsierenden
Gleichstrom, damit dauert es länger bis der Heizkreis unterbrochen ist.
132.
Wie wird die Kochplatte im oberen Bereich reguliert?
Der Nockenschalter vergrössert den Abstand des Bimetalls
zum Schaltkontakt der Plattenheizung, dadurch muss sich
dieses mehr erwärmen, was mehr Zeit benötigt, bis das Bimetall den Schalter der Plattenheizung unterbricht.
133.
Wie wird die Leistung bzw. die Temperatur mit dem Mit dem Energieregler erfolgt keine eigentliche TemperaturreEnergieregler gesteuert?
gelung! Die Temperatur verändert sich, weil die zugeführte
Energie dosiert wird.
© P. Baumgartner
N 1000W
N 1500W
N 2000W
B 1500W
B 2000W
B 2600W
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
134.
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1
Erklären Sie das Ausmessen einer Kochplatte, für •
den Anschluss an einen 7-Taktschalter, wenn die
Bezeichnungen der Klemmen unbekannt sind.
•
•
•
•
•
1.12
Schalter Stufe 1, mit Summer beide Klemmen suchen, die
Durchgang haben
grösster Widerstand der Kochplatte ermitteln und die
gefundenen Anschlüsse mit dem Schalter verbinden, die
bei Stufe 1 Durchgang haben
restliche zwei Anschlüsse mit dem Schalter verbinden
mit Ohmmeter Widerstandsänderung prüfen (Eingangsseitig am 7- Taktschalter Anschlüsse P1 und P2)
wenn nötig die ersten beiden Anschlüsse tauschen
wenn immer noch falsch, Anschlüsse wieder tauschen
und die anderen beiden Anschlüsse tauschen
135.
Welche Reglerart ist unten abgebildet?
136.
Auf welchem Prinzip funktioniert eine Induktionskoch- Wirbelstromprinzip
platte?
137.
Welche Frequenz hat eine Induktionskochplatte?
138.
Welche Bedingung muss das Kochgeschirr für den Sie müssen einen Eisenboden haben.
Induktionskochherd erfüllen, damit dieses benutzt (Kann mit einem Magneten geprüft werden.)
werden kann?
139.
In Kupfer entstehen auch Wirbelströme, wenn es
einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt ist.
Warum braucht es trotzdem ferromagnetisches Material für das Kochgeschirr?
Durch Eisen werden die Feldlinien besser geleitet und somit
entsteht im Gesamtsystem eine andere Induktivität. Erst durch
diese Induktivität entsteht ein Serieschwingkreis, welcher das
nötige Wechselfeld im Pfannenboden hervorruft.
140.
Welche Vorteile haben Induktionskochgeräte?
- Keine grossen Wärmespeicher und Wärmewiderstände,
damit ergibt sich eine rasche thermische Reaktion.
- Der Kochvorgang reagiert rasch auf eine Änderung der
Leistungszufuhr.
- Hoher Ankochwirkungsgrad.
- Kochfläche bleibt praktisch kalt, weil nur der Pfannenboden
erhitzt wird.
© P. Baumgartner
Temperaturregler
Der Temperatursensor besteht aus Fühler, Kapillarrohr,
Membrane und Füllmedium. Mit dem Fühler erwärmt sich auch
das Füllmedium, meist wärmefestes Öl im Kapillarrohr und
dehnt sich aus. Dadurch wird der Druck im geschlossenen
System erhöht. Erreicht der Druck einen bestimmten Wert,
betätigt die Membran einen Schnappschalter, der den Stromkreis öffnet oder schliesst.
25 – 35 kHz
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1
1.13
141.
Welche Nachteile haben Induktionskochgeräte?
- Das Verfahren funktioniert nur mit Pfannen aus ferromagnetischem Material (Stahlblech oder Gusseisen).
- System eher teuer.
- Vorteile werden bei mehr als 30 Minuten hinfällig
142.
Welche automatischen Reinigungsverfahren werden Das katalytische Reinigungsverfahren
bei Backöfen angewendet?
Umwandlung
Das pyrolytische Reinigungsverfahren
Verbrennung
143.
Welche Heizverfahren werden bei Backöfen einge- setzt?
-
144.
Wie funktioniert der Strahlungsbackofen?
Im Backraum ist oben und unten ein Strahlungsheizkörper
eingebaut, diese erhitzen das Backgut gleichmässig. Zusätzlich kann oben noch ein Grillheizkörper eingebaut sein, für das
Grillieren und Gratinieren.
145.
Wie funktionieren Umluft- und Heissluftbacköfen?
Umluftbackofen:
Mittels Strahlungsheizkörper wird die Wärme erzeugt und
durch einen Ventilator im Backraum verteilt.
Ober- und Unterhitze mit Strahlungsheizkörpern
Umluft- und Heissluft
Kombination mit Mikrowelle
Kombination mit Steamer
Heissluftbackofen:
Ein Ringheizkörper ist um den Ventilator angebracht, die Luft
wird erwärmt und im Backraum verteilt.
146.
Was ist ein Steamer?
Als Steamer wird ein Garungsgerät bezeichnet, das zusätzlich
zur Funktion eines Umluft-Backofens auch Heissdampf erzeugt. Das Gerät eignet sich zum schonenden und schnellen
Garen (Dämpfen) von Gemüse und Kartoffeln usw.
Ein Steamer vereinigt die Funktionen eines Dämpfers, indem
Gargut in gesättigter Dampfatmosphäre gegart wird und eines
Umluftofens, bei dem das Garen mit Umluft erfolgt.
147.
Mit welchen zwei verschiedenen Systemen kann in - Beim Boilersystem wird der Dampf mit einem vom Garraum
einem Steamer der Dampf erstellt werden?
getrennten Dampferzeuger generiert und bei Bedarf in den
Garraum geleitet.
- Beim Einspritzsystem wird der Dampf durch die Wasserverteilung auf den im Kern des rotierenden Lüfterrads befindlichen Heizkörper oder einen Wärmetauscher im Garraum erzeugt.
148.
Wie funktioniert die Mikrowelle?
Beim Mikrowellenherd wird das Erwärmen der Speisen durch
Verstärken der molekularen Wärmebewegung verursacht. Die
Mikrowellen versetzen die elektrisch polarisierten Moleküle
des Kochgutes in heftige Drehung und Vibration, und rufen so
die Wärme hervor. Die Wärme entsteht also im Innern des
Kochgutes.
Mikrowellen sind elektromagnetische Wellen im Bereich von
300 MHz bis 30000 MHz.
149.
Mit welcher Frequenz arbeiten Mikrowellengeräte?
© P. Baumgartner
2450 MHz
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
1
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1.14
150.
Welche Vorteile haben Mikrowellengeräte?
sehr kurze Garzeit, geeignet für das Auftauen und Erwärmen
von Speisen.
151.
Was ist speziell zu beachten im Umgang mit Mikro- Mikrowellen sind für Menschen und Tiere, insbesondere für die
wellengeräten?
Augen sehr gefährlich! Die Türe muss im Betrieb geschlossen
und verriegelt sein.
152.
Was ist ein Durchlauferhitzer?
153.
Welche zwei Systeme von Wassererwärmern (Boiler) Der Überlauf- und Druckboiler
werden in der Praxis angewendet?
154.
Wie viele Zapfstellen können aufgrund des Aufbaus Mit einem Überlaufwassererwärmer kann nur eine Zapfstelle
eines Überlaufboilers mit Warmwasser vorsorgt wer- mit Warmwasser versorgt werden.
den?
155.
Aus welchem Material besteht der Innenkessel?
Aus emailliertem Stahl oder legiertem Kupfer.
156.
Wie werden Stahlkessel vor Korrosion geschützt?
Zum Schutz vor elektrochemischer Korrosion werden bei
Stahlkesseln Magnesiumstäbe eingebaut.
157.
Welche Heizelemente werden eingesetzt?
Als Heizelemente werden Panzerheizstäbe oder seltener
Tauchrohrheizkörper eingesetzt.
Das kalte Wasser wird direkt beim Gebrauch erwärmt, es hat
keinen Speicher.
Bei Panzerheizstäben ist die Heizspirale in eine keramische
Masse eingepresst. Zum Auswechseln eines defekten Heizelementes muss der Wassererwärmer entleert werden.
Bei Tauchrohrheizkörpern liegen die Heizleiter in den Nuten
keramischer Isolierteile. Dieser Heizkörper wird in ein Tauchrohr eingeschoben und kann ohne Entleerung des
Wassererwärmers ausgewechselt werden.
158.
Welches ist der Betrieb- und Prüfdruck von Stahlkes- 6 bar Betriebsdruck; 12 bar Prüfdruck
seln?
Bei Kupferkessel 4 bar und 8bar.
159.
Welche Funktion haben die Magnesiumstäbe in Das Email hat kleine Poren (Risse), da Stahl gegenüber dem
Wassererwärmern?
Magnesium edler ist (siehe elchem. Spannungsreihe), baut
sich das Magnesium ab. Das durch die elektrochemische
Korrosion abgebaute Magnesium füllt die Poren und schützt so
den Kessel vor Zersetzung.
160.
Wie erfolgt die
Wassererwärmern?
© P. Baumgartner
Temperaturregulierung
bei Mit einem Thermostaten. Es werden zwei verschiedene Modelle unterschieden.
Der Ausdehnungsthermostat besteht aus einem Messingrohr
und einem darin enthaltenen Invarstab. Erwärmt sich das
Wasser dehnt sich das Messingrohr mehr aus als der
Invarstab. Dadurch kann ein am Invarstab befestigter Schaltkontakt betätigt werden.
Beim Thermostaten mit einem Kapillarrohr dehnt sich im Innern des Röhrchens das Öl aus. Via Membrane wird ebenfalls
ein Schaltkontakt betätigt.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
1
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1.15
161.
Wie erfolgt die Abschaltung der Boilerheizung beim Es wird zusätzlich ein Temperaturbegrenzer eingebaut, der bei
Versagen des Betriebsthermostaten?
ca 100°C den Stromkreis unterbricht. Der Temperaturbegrenzer (Sicherheitsthermostat) kann nur manuell zurück gestellt
werden.
162.
Wie lautet die Faustformel für die Anschlussleistung 100 Liter Wasser innert 6 Stunden auf 60°C erwärmen benöeines Wassererwärmers?
tigt 1 kW Leistung.
163.
Welchen Warmwasserbedarf benötigt ein Haushalt?
164.
Welche wasserseitigen Sicherheitseinrichtungen 1 Kaltwasserzuleitung
braucht ein Druckwassererwärmer? Geben Sie die
2 Absperrhahn, Absperrventil
Legende an.
Zur Absperrung bei Entleerung des Wassererwärmers
Pro Person 50 Liter + 50 Liter Grundbedarf je Haushalt.
3 Druckreduzierventil
Schützt Wassererwärmer vor zu hohem Druck des Kaltwassernetzes
4 Rückschlagventil, Rückflussverhinderer
Verhindert das Zurückfliessen des Ausdehnungswassers
in das Kaltwassernetz und Entleerung des Wassererwärmers bei Wasserrohrbruch
5 Sicherheitsventil zur Begrenzung des Überdrucks
Lässt das Ausdehnungswasser abfliessen
6 Entleerungsventil, Entleerungshahn
7 Wassererwärmer
8 Warmwasserleitung
9 Warmwasserzapfstelle
165.
Wie sind Wassererwärmer in Holzschränke einzu- B minimale Abstände:
bauen? (A brennbare Teile)
bis 65°C 4 cm Abstand
ab 65° C 8 cm Abstand
mit nichtbrennbarer- und wärmeisolierender Verkleidung
braucht es noch 1 cm Abstand. In jedem Fall ist auf eine genügende Luftzirkulation zu achten.
Bei der Montage von Wassererwärmern sind auf jeden Fall die
Herstellerangaben zu beachten!
166.
Wie wird die benötigte Energie bei Wassererwärmern
berechnet?
W = m ⋅ c ⋅∆ϑ
167.
Was sagt die spezifische Wärmekapazität c aus?
Die spezifische Wärmekapazität c gibt die notwendige Wärmeenergie an, die aufgewendet werden muss, um 1 kg Masse
eines Stoffes um 1 K zu erhöhen. cWasser = 4187 J/kg—K
168.
Welcher Effekt wird bei elektrischen Kühlgeräten Das Verdampfen einer Flüssigkeit benötigt Wärmeenergie, die
ausgenützt.
der Umgebung (beim Kühlschrank dem Kühlfach) entzogen
wird.
169.
Welches sind die beiden am häufigsten verwendeten Kompressor- und Absorbersysteme
Kühlsysteme?
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1
1.16
170.
Wie ist der Kompressorkühlschrank aufgebaut?
171.
Erklären Sie die Funktion
Kompressorkühlschranks.
172.
Wie erfolgt die Steuerung?
Ein Temperaturfühler erfasst die Temperatur im Kühlraum und
schaltet über den Temperaturregler den Kompressor ein und
aus.
173.
Nennen Sie Vor- und Nachteile dieses Systems.
Hat eine grosse Kühlleistung, macht dabei aber Geräusche.
174.
Wo werden diese Kühlaggregate angewendet?
Von kleinen Kühlschränken bis zu grossen Industriekühlanlagen, wie Kühlhäuser, Kühlzellen usw.
175.
Was sagen die Sterne auf einem Kühlschrank aus?
Pro Stern minus 6 Grad Celsius.
Beispiel: *** - 18°C
176.
Wie ist der Absorberkühlschrank aufgebaut?
177.
Welche drei
Kühlschrank?
© P. Baumgartner
Kreisläufe
hat
(Prinzip)
der
des - Der Kompressor saugt das Kühlmittel aus dem Verdampfer
an.
- Das Kältemittel wird im Kondensator verdichtet, verflüssigt
und abgekühlt.
- Im Verdampfer verdampft das Kühlmittel infolge der Druckentspannung. Beim Verdampfen entzieht das Kältemittel
dem Kühlfach schlussendlich die Wärme.
Absorber- - Kühlmittelkreislauf, z.B. Ammoniak
- Wasserkreislauf
- Hilfskreislauf (Wasserstoff)
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
178.
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1
Wie funktioniert der Absorberkühlschrank (Prinzip)?
1.17
Im Absorber kann das Wasser bei niedrigem Druck grosse
Mengen gasförmiges Ammoniakgas aufnehmen.
Im Kocher (Dampfblasenpumpe) wird dieses Gemisch durch
einen Heizkörper erhitzt und das Gas bei hohem Druck wieder
ausgetrieben.
Im Kondensator wird das Ammoniakgas bei hohem Druck
unter Abgabe von Wärme verflüssigt.
Im Verdampfer wird unter Verwendung eines Hilfsgases (Wasserstoff) das Ammoniak verdampft. Die dabei nötige Verdampfungswärme wird dem Kühlraum entzogen.
179.
Da Absorberkühlschränke keine bewegten Teile ha- in Büros, in Hotelzimmern (Minibar) oder im Camping-Bereich
ben, arbeiten sie völlig geräuschlos. Wo werden des- (12V DC Betrieb)
halb diese Kühlschränke vorzugsweise eingesetzt?
180.
Nennen Sie einige praktische Tipps im Umgang mit - Keine warmen Speisen in den Kühlschrank stellen.
Kühlgeräten.
- Gute Ordnung halten Türe nur kurz öffnen.
- Den Kondensator staubfrei halten.
181.
Welche Angaben muss ein Hersteller auf dem Ener- Name des Herstellers und Modellbezeichnung
gielabel von einem Kühlgerät angeben.
Energieeffizienzklasse des Geräts
Energieverbrauch pro Jahr (Verbrauch pro 24 h mal 365 Tage)
Gesamtnutzinhalt aller Fächer
Geräuschangabe
182.
Was machen Wärmepumpen im Prinzip?
Wärmepumpen bringen Wärmeenergie niedriger Temperaturen auf höhere Temperaturen.
183.
Welche Energieträger können genutzt werden?
-
184.
Welches sind die wesentlichen Bauteile einer Wär- - Kompressor
mepumpe?
- Verdampfer entzieht dem Medium (z.B. dem Erdreich) die
Wärme
- Kondensator gibt über den Wärmetauscher Wärme ab
- Expansionsventil
© P. Baumgartner
Aussenluft
Erdwärme mit Sonden oder grossflächiges Rohrsystem
Grundwasser
Flüsse und Seen
Kühlwasser von Industrie (Wärmerückgewinnung)
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
1
1.18
185.
Wie funktioniert eine Wärmepumpenanlage?
186.
Was versteht man unter monovalentem- und bivalen- Monovalente Wärmepumpen sind in der Lage, jederzeit genütem Betrieb?
gend Wärme zu erzeugen. Bei bivalenten Systemen wird ein
Teil der Wärme durch ein anderes Heizsystem erzeugt.
187.
Welche zusätzlichen Heizsysteme können zur An- Zusätzliche Wasserspeicher, die mit elektrischer Energie gewendung kommen?
heizt werden.
Gas-, Öl- oder Holzheizungen.
188.
Was sind Sole-Wasser-Wärmepumpen?
189.
Nennen Sie einige Vorteile von Wärmepumpen- Heizsystemen.
-
© P. Baumgartner
Nach dem Kompressorkühlschrank-Prinzip, jedoch ist der
Kreislauf umgekehrt.
Im geschlossenen System zirkuliert das Kältemittel (Wärmeträger) durch den Antrieb des Kompressors.
Das Kältemittel verdampft im Verdampfer (Erdreich) bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur.
Durch die Verdampfung entsteht ein Wärmeentzug beim
Energieträger. Das gasförmige Kältemittel wird komprimiert
und es entsteht Druck und Wärme. Die Wärme wird durch den
Verflüssiger an das Heizsystem weiter gegeben.
Die Wärmegewinnung erfolgt entweder durch einen horizontal
verlegten Erdkollektor, der in ca. 1,30 m Tiefe frostsicher auf
dem Grundstück verlegt ist, oder mit Erdsonden, die in etwa
100 m tiefe Bohrungen versenkt werden. Der Flächenbedarf
für die Verlegung eines Erdkollektors kann bis zum dreifachen
der beheizten Wohnfläche betragen. Da die Temperaturen im
Erdreich nicht unter 0°C sinken, ist die Leistungszahl besser
als bei Luft-Wasser-Wärmepumpen.
geringste Umwelterwärmung aller Heizsysteme
Umweltfreundlich
kein Tankraum und kein Kamin notwendig
geringe Unterhaltskosten (kein Brennerservice, keine
Rauchgaskontrolle und kein Kaminfeger)
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.1
Band 2 Zusatzteil 1 Elektrochemie
1.
Gehört destilliertes Wasser zu den elektrischen Lei- Nein, reines Wasser ist ein sehr schlechter Leiter.
tern?
2.
Warum leitet reines Wasser, wenn Kochsalz beige- Durch das Kochsalz gelangen Ladungsträger in das Wasser.
mischt wird?
3.
Wie nennt man elektrisch leitende Flüssigkeiten?
Wässrige Lösungen von Säuren, Basen, Salzen und deren
Schmelzen sind elektrisch leitfähig. Man nennt sie Elektrolyte.
4.
Was sind Ionen?
Ionen sind elektrisch geladene Atome oder Atomgruppen.
Sie entstehen durch Abgabe oder Aufnahme von einem oder
mehreren Elektronen.
5.
Was versteht man unter galvanisieren?
Überziehen eines Metalles mit einem anderen, auf elektrolytischem Wege. Beispiele: verkupfern, vernickeln.
6.
Was versteht man unter eloxieren?
Elektrolytische Oxidation von Aluminium, d.h. verstärken der
Oxidschicht.
7.
Was passiert, wenn zwei verschiedene Metalle in Taucht man zwei verschiedene Metalle in einen Elektrolyten,
einen Elektrolyten getaucht werden?
so entsteht zwischen den beiden Metallen eine elektrische
Spannung.
8.
Was kann aus der elektrochemischen Spannungsrei- Das Potenzial eines Matalles gegenüber der Normalhe abgelesen werden?
Wasserstoff-Elektrode. Weiter kann zwischen edlen und unedlen Metallen unterschieden werden.
9.
Wann ist ein Metall unedel?
10.
Wann ist die elektrochemische Korrosionsgefahr Die Korrosionsgefahr ist umso grösser, je weiter die Metalle in
besonders gross?
der elektrochemischen Spannungsreihe auseinander liegen, je
stärker der Elektrolyt ist und je besser sich Luft im Elektrolyten
lösen kann.
11.
Mit welchen Massnahmen lässt sich elektrochemi- - Verwendung von Schutzstrom z. B. „Opferelektrode“ (unsche Korrosion vermeiden?
edlere Elektrode in Wassererwärmern)
- Unterbrechung des Korrosionsstromes z. B. Isolierung beider Metalle oder Verwendung gleicher Metalle
- Wahl geeigneter Metalle mit kleiner Spannungsdifferenz
z. B. verzinken von Stahlschrauben
12.
Wodurch entsteht ein Primärelement?
13.
Leclanché Zellen sind auch unter der Bezeichnung 1,5 V (Kohle + 0,74 V und Zink – 0,76 V)
Kohle-Zink-Batterien bekannt. Wie gross ist gemäss
elektrochemischer Spannungsreihe die Leerlaufspannung U0 einer Zink-Kohle-Batterie?
14.
Welche Eigenschaften haben
Mangandioxid-Zellen?
© P. Baumgartner
Ein Metall ist umso unedler, je höher sein Lösungsdruck ist.
D.h. je schneller sich das Metall auflöst. Allgemein ist ein Metall unedel, wenn das Potenzial gegenüber der NormalWasserstoff-Elektrode negativ ist.
alkalische
Ein Primärelement entsteht durch den Zusammenbau von
zwei verschiedenen Elektroden und einem Elektrolyten.
Zink- Geringe Selbstentladung, hohe Belastbarkeit, hohe Energiedichte.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.2
15.
Welche Leerlaufspannung U0 besitzt eine Zink- 1,55 V / Taschenrechner, Armbanduhren, Fotoapparate
Silberoxid-Zelle und wo werden sie eingesetzt?
16.
Nennen Sie einige Eigenschaften von Lithium-Zellen.
17.
In welcher Einheit wird die Kapazität eines Akkumula- Amperestunden [Ah]
tors angegeben?
18.
Was muss mit den beiden Bleiplatten eines Bleiak- Sie müssen chemisch verändert werden, damit zwischen den
kumulators beim Laden geschehen?
Platten eine Spannung vorhanden sein kann.
19.
Wie gross ist die Zellenspannung bei Bleiakkumulato- 2 V
ren?
20.
Was wird als Elektrolyt verwendet bei einem Bleiak- Schwefelsäure + Wasser (H2SO4 + H2O)
kumulator?
21.
Was geschieht spezielles im Elektrolyten beim Lade- Die Säuredichte steigt.
vorgang eines Bleiakkumulators?
22.
Woraus (Teile, Material) besteht also ein Bleiakkumu- - mindestens 2 Bleiplatten
lator?
- Elektrolyt (verdünnte Schwefelsäure)
- Gefäss, Klemmen, Verbindungsmaterial, Separatoren
23.
Warum gefriert eine entladene Akkumulatorenbatterie Weil die Säuredichte klein ist (viel Wasser!), je mehr Wasser,
schon bei -10... -5°C?
desto näher liegt der Gefrierpunkt des Elektrolyten bei 0°C.
24.
Was wird bei einem NiCd–Akkumulator als Elektrolyt Verdünnte Kalilauge (KOH + H2O)
verwendet?
25.
Wie verhält sich die Dichte des Elektrolyten eines Die Dichte ändert sich nicht. Anhand der Dichte kann keine
NiCd–Akkumulators während dem Lade- bzw. Aussage bezüglich des Ladezustandes gemacht werden.
Entladevorgang?
26.
Weshalb müssen NiCd–Akkumulatoren speziell ent- Da Cadmium ein giftiges Schwermetall ist.
sorgt werden?
27.
Bei welchem Akkutypen kann der Memory-Effekt NiCd–Akkumulator
auftreten?
Die Bedeutung des Memory-Effektes hat in den letzten Jahren
stark abgenommen, weil anstelle der Ni-Cd-Akkus immer mehr
Ni-MH-Akkus (Nickel-Metallhydrid-Akkus) eingesetzt werden.
28.
Nennen Sie einige Beispiele, wo keine NiMH- Uhren, Feuermelder, Taschenlampen, Fernbedienungen.
Akkumulatoren verwendet werden sollten.
29.
Warum sind NiMH-Akkumulatoren umweltverträgli- Sie enthalten kein giftiges Cadmium. Aus diesem Grund gibt
cher als NiCd-Akkumulatoren?
es auch keinen Memory-Effekt.
30.
Wofür werden Lithium – Ionen – Akkumulatoren ein- Für kleinere elektronische Geräte, wie Natels, Notebooks,
gesetzt?
Digitalkameras usw.
31.
Welche Nennspannung liefern herkömmliche Lithi- 3,6 V, dies ist dreimal so viel, wie ein NiMH-Akkumulator.
um–Ionen–Akkumulatoren?
© P. Baumgartner
Grosse Lebensdauer (10 Jahre), hoher Preis, geringe Selbstentladung, Leerlaufspannung 1,5 V – 3,5 V
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.3
Band 2 Zusatzteil 2 Licht Grundlagen
32.
Was ist Licht?
Das Licht ist eine Energieform und hat den Charakter elektromagnetischer Wellen, die sich mit 300'000 km/s (Lichtgeschwindigkeit) im Raum ausbreiten.
33.
Wie berechnet sich die Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle?
λ=
34.
In welchem Wellenlängenbereich ist die elektromag- Das Licht ist im Allgemeinen der für den Menschen sichtbare
netische Strahlung sichtbar?
Bereich der elektromagnetischen Strahlung. Dieser erstreckt
sich etwa von 380 bis 780 Nanometer (nm) Wellenlänge, was
einer Frequenz von etwa 789 bis herab zu 385 THz entspricht.
35.
Was passiert, wenn ein punktförmiger, weisser Licht- - Das weisse Licht wird in alle Regenbogenfarben aufgeteilt
strahl auf ein lichtdurchlässiges Prisma gerichtet - Die einzelnen Farben unterscheiden sich durch ihre unterwird?
schiedliche Wellenlänge.
36.
Woraus setzt sich eine weisse Bildfläche auf dem Aus lauter roten, grünen und blauen Farbpünktchen, die das
Bildschirm des laufenden Fernsehapparates zusam- sogenannte Farbtrippel bilden.
men?
37.
Was versteht man unter Farbtemperatur?
Die Lichtfarbe wird in Kelvin angegeben. Je höher die Temperatur, desto weisser und kühler das Licht. Eine niedrige Farbtemperatur bedeutet dagegen eine warme Lichtfarbe.
38.
Was versteht man unter Lichtstrom?
Der Lichtstrom ist die gesamte, von einer Lichtquelle nach
allen Richtungen abgestrahlte Lichtleistung.
Der Lichtstrom wird in Formeln mit dem griechischen Grossbuchstaben ϕ (Phi) angegeben. Die Einheit ist Lumen und
wird mit lm abgekürzt.
39.
Wie ist die Lichtausbeute definiert?
Φ
P
Die Lichtausbeute gibt an, wie viele Lumen jedes Watt erzeugt.
40.
Was gibt die Beleuchtungsstärke an?
Allgemein sagt die Beleuchtungsstärke aus, wie viele Lumen
des Nutzlichtstromes auf jeden m2 der zu beleuchtenden Fläche fallen.
Meist ist die zu beleuchtende Fläche identisch mit der Bodenfläche.
41.
In welchem Praxiszusammenhang ist für Elektrofach- Die Leuchtdichte hat im Zusammenhang mit der Blendung
leute die Leuchtdichte wichtig?
eine grosse Bedeutung.
© P. Baumgartner
c
f
ηL =
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2
2.4
42.
Wie verändert sich bei einer punktförmigen Lichtquelle die Beleuchtungsstärke, wenn die Lampe im doppelten Abstand von der zu beleuchtenden Fläche
montiert wird.
43.
Welche drei Arten von Lichtquellen werden heute in Temperaturstrahler: Lichterzeugung durch Glühwendel
der Praxis unterschieden?
Entladungslampen: Lichterzeugung durch Stoss-Ionisation
Leuchtdioden (LED): Lichterzeugung erfolgt durch das Halbleitermaterial.
44.
Wie funktionieren, die z.T. noch im Einsatz stehenden Bei Glühlampen erhitzt ein elektrischer Strom einen WolframHaushaltsglühlampen?
draht so stark, dass er Licht ausstrahlt. Damit der Wolframdraht (Schmelzpunkt ca. 3380°C) nicht verbrennt, wird der
Lampenkolben luftleer gepumpt oder bei Lampen ab 40 W mit
Stickstoff und einem Edelgas (Argon oder Krypton) gefüllt.
Diese Gasfüllung erschwert das Verdampfen des Wolframs,
was die Schwärzung des Kolbens verringert und die Lebensdauer der Lampe erhöht. Um eine höhere Lichtausbeute zu
erhalten, werden bei gasgefüllten Lampen Doppelwendel eingesetzt.
45.
Welche Lebensdauer hatte eine 75 W Glühlampe?
46.
Welche beiden Lampensockelarten werden unter- Gewindeanschlüsse
schieden?
Bajonettanschlüsse
47.
Nennen Sie einige Bauformen von Glühlampen.
48.
Wie unterscheiden sich Glühlampen und Halogen- Um eine höhere Lichtausbeute und eine längere Lebensdauer
lampen?
bei Glühlampen zu erzielen, werden dem Füllgas die Halogene
Brom oder Jod beigemischt.
49.
Was ist wichtig beim Einsetzen eines neuen Halogenlampen dürfen nicht mit blossen Händen angefasst
Halogenlämpchens?
werden, da der Schweiss und die fetthaltigen Fingerabdrücke
bei den hohen Temperaturen mit dem Kolbenglas reagieren
und die Eigenschaften des Quarzglases beeinträchtigen. Dies
reduziert die Lebensdauer beträchtlich.
50.
Welche beiden Arten von Halogenlampen werden Hochvolt und Niedervolt
unterschieden?
51.
Was ist allgemein ein grosser Nachteil von Nieder- Bei den 6/12/24-V-Anlagen können die Ströme relativ hoch
volthalogenlampen?
sein, was einen hohen Spannungsfall zur Folge hat.
52.
Welche beiden Reflektorarten
Halogenlämpchen unterschieden?
53.
Wofür brauchen Leuchtstofflampen ein Vorschaltge- Leuchtstofflampen benötigen zur Erzeugung der Zündspanrät?
nung und zur Strombegrenzung ein Vorschaltgerät.
© P. Baumgartner
werden
Gemäss Abbildung verteilt
sich bei doppeltem Abstand
der Nutzlichtstrom von 1 lm
auf 4 m2. Deshalb sinkt die
Beleuchtungsstärke auf einen
Viertel.
ca. 1000 Betriebsstunden
Normallampe, Tropfenform, Pilzform, Kerzenlampe, Röhrenform, Birnenlampe, Reflektorlampe, Spiegelkopflampe, Soffittenlampe
bei Kaltlichtreflektor
Aluminiumreflektor
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2
2.5
54.
Wie sind Leuchtstofflampen aufgebaut und wie funk- Bei Leuchtstofflampen wird als Füllgas Quecksilberdampf und
tionieren sie?
eine geringe Menge Argon verwendet. Als Elektroden dienen
mit Metalloxid beschichtete Wolframwendel.
Bei der Gasentladung entsteht nur wenig sichtbares Licht. Der
grösste Teil der Strahlung liegt im ultravioletten Bereich, die
durch Leuchtstoffe auf der Kolbeninnenwand in sichtbares
Licht umgewandelt wird. Die Leuchtfarbe kann durch die
chemische Zusammensetzung des Leuchtstoffbelages
bestimmt werden.
55.
Für die praktische Beleuchtungstechnik hat die
Leuchtstofflampe als Niederdruck - Entladungslampe
in vielen Varianten die grösste Bedeutung. Nennen
Sie einige Vorteile.
-
56.
Was sind Kompaktleuchtstofflampen?
Kompaktleuchtstofflampen
werden
auch
als
Energiesparlampen bezeichnet. Es sind kompakt gebaute
Leuchtstofflampen kleiner Leistung und funktionieren genau
gleich wie normale Fluoreszenzlampen. Sie sind in
verschiedenen Ausführungen erhältlich.
57.
Nennen Sie einige Eigenschaften von Kompaktstoff- lampen.
-
58.
Welche Lampenart ist
rechts abgebildet? Beschreiben Sie diese
Lampenart?
59.
Wo liegt der Anwendungsbereich von Quecksilber- Fabrikhallen, Sportplätze, Strassen, Parkanlagen
dampflampen?
60.
Was sind Halogen-Metalldampflampen?
61.
Welche Lichtfarbe besitzen die HM-Lampen?
© P. Baumgartner
hohe Lichtausbeute (bis 100 lm/W)
lange Lebensdauer (bis 8000 h)
relativ niedrige Leuchtdichte
grosse Auswahl von Lichtfarben
sehr gute Farbwidergabe-Eigenschaften
grosse Auswahl an Typen und Leistungsstufen
sehr gute Wirtschaftlichkeit
mit > 50 lm/W ca. fünffache Lichtausbeute gegenüber GL
nur etwa 20 % Wärmeentwicklung
achtfache Lebensdauer der Standardglühlampe
bis 500'000 Schaltungen
hoher Anschaffungspreis
Quecksilberdampf Hochdrucklampe (HM-Lampen)
Das Entladungsrohr, auch Brenner genannt, ist im Allgemeinen röhrenförmig und besteht aus Quarzglas. Darin befindet
sich ein Edelgas (meist Argon) als Grundfüllung, dem etwas
Quecksilber beigefügt wurde. Die Hilfselektrode dient dazu,
den Zündvorgang mit Hilfe der Netzspannung vorzubereiten.
Durch die entstehende Gasentladung an den Hilfselektroden
wird das metallische Quecksilber verdampft. Zum Schutz vor
äusseren Einflüssen und Zerstörung durch Luftsauerstoff ist
das Entladungsrohr von einem stickstoffgefüllten Aussenkolben umgeben.
Nach einiger Zeit findet die Hauptentladung zwischen den
Hauptelektroden statt, und nach ca. 4 Minuten wird die volle
Leistung abgegeben.
Dies ist eine Weiterentwicklung der QuecksilberdampfHochdrucklampe. Durch Zusatz von Halogenen wird bei
gleichzeitiger Steigerung der Lichtausbeute auch eine deutliche Verbesserung der Farbeigenschaften erreicht.
Bläulich-weiss aus den Farben Gelb, Grün und Blau praktisch
kein Rot, deshalb werden rote Farbtöne nicht richtig wahrgenommen.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2
2.6
62.
Was ist eine Mischlichtlampe?
Die Mischlichtlampe ist eine Kombination aus Glühlampe und
Quecksilberdampf - Hochdrucklampe.
Anstelle eines Vorschaltgerätes ist zur Strombegrenzung ein
Wolframwendel eingebaut, der ebenfalls Licht abgibt. Diese
Lampen benötigen daher kein Vorschaltgerät. Die Mischlichtlampe kann deshalb auch ohne weiteres in eine normale E27oder E40- Fassung eingeschraubt werden. Die Kolben von
Mischlichtlampen werden mit einem Leuchtbelag versehen.
63.
Beschreiben Sie die NatriumdampfNiederdrucklampen.
Die Natriumdampf-Niederdrucklampe besteht aus einem
u-förmig gebogenen Entladungsrohr, das nebst Neon vor allem Natriumdampf enthält. Der Brenner ist von einem Wärmeschutzglas umschlossen. Da diese Lampen nur gelbes Licht
aussenden, können ausser gelb keine Farben erkannt werden.
Im einfarbigen Licht ist jedoch die Kontrastwahrnehmung erhöht.
64.
Welche Lampenart ist hier abgebildet?
Natriumdampf-Hochdrucklampen
65.
Beschreiben Sie die Induktionslampe.
Die Induktionslampe unterscheidet sich in ihrer Funktion
grundsätzlich von den anderen bisher betrachteten Lampenarten. Es werden weder Glühwendel noch Elektroden benötigt.
In einem Glaskolben befindet sich quecksilberhaltiges Füllgas,
das durch eine Hochfrequenzantenne (2,6 MHz) zum Leuchten angeregt wird. Ein Leuchtstoffbelag wandelt das entstehende UV in sichtbares Licht um.
Die Induktionslampe lässt sich problemlos dimmen. Die Induktionslampe ist teuer, hat aber eine sehr hohe Lebensdauer von
60'000 Brennstunden. Im Unterschied zu den Entladungslampen braucht die Induktionslampe keine Anlaufzeit und ein
Wiederzünden ist sofort möglich.
66.
Welche Lampenart kommt immer mehr zum Einsatz?
Leuchtdioden (kurz LED für Light Emitting Diode bzw. lichtemittierende Dioden)
67.
Nennen Sie einige Besonderheiten von Leuchtdioden.
-
68.
Welche Lampenarten lösen die Haushaltsglühlampen In Zukunft werden nicht nur kompakte fluoreszierende Lampen
immer mehr ab?
(Energiesparlampen), sondern auch verbesserte Glühbirnen
mit Halogentechnologie und Lampen mit Leuchtdioden (LED)
als Alternativen zu konventionellen Glühbirnen erhältlich sein.
© P. Baumgartner
Sehr kleine, kompakte Bauweise
Für vielfältige Designermöglichkeiten
Hohe Stossfestigkeit
Geringe Verlustwärme
Stufenlos dimmbar
Sehr hohe Lebensdauer, bis 100'000 h
Alle Farben herstellbar
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.7
Band 2 Teil 6 Elektrische – und magnetische Felder
69.
Was erzeugt jede elektrische Spannung?
Ein elektrisches Feld
70.
Welche Wirkung haben elektrische Felder auf Ladun- Ein elektrisches Feld bewirkt Kräfte auf elektrische Ladungen.
gen?
71.
Wie wird die elektrische Feldstärke berechnet?
E=
F
Q
E=
U
ℓ
72.
Nennen Sie einige Eigenschaften von elektrischen - Die elektrischen Feldlinien gehen vom Pluspol aus und
Feldlinien.
enden auf dem Minuspol.
- Elektrische Feldlinien sind keine geschlossenen Linien, sie
enden immer auf Ladungen.
- Bei grosser elektrischer Feldstärke sind die Feldlinien dichter zu zeichnen.
- Elektrische Feldlinien kreuzen sich nie und treten immer
rechtwinklig aus und ein.
73.
Beschreiben Sie den grundsätzlichen Aufbau eines 2 Metallpatten (bzw. Folien), dazwischen das Dielektrikum
Kondensators.
(elektr. Nichtleiter)
74.
Wie hängt der Aufbau eines Kondensators seiner Die Kapazität wird umso grösser, je grösser die Plattenfläche
Kapazität zusammen?
ist, je kleiner der Plattenabstand ist und je besser das Dielektrikum isoliert.
75.
Was muss man unbedingt wissen über das Dielektri- Es ist ein Isolator (elektr. Nichtleiter), durch das Dielektrikum
kum eines Kondensators?
fliesst nie ein Strom, auch bei AC nicht!
Beim Kondensator werden immer Ladungen verschoben.
76.
Was sind ε, ε0 und εr?
ε: Permitivität
ε0: Elektr. Feldkonstante
As
pF
(ε 0 = 8,85 i10-12 Vm
= 8,85 )
m
εr: Permitivitätszahl
77.
Was passiert, wenn ein Kondensator an eine DC- Beim Laden fliesst kurzeitig ein Strom.
Quelle angeschlossen wird?
Anschliessend sperrt der Kondensator den Strom.
78.
Was passiert mit der Ladung eines Kondensators, Bei doppelter Spannung, fliesst auch die doppelte Ladung auf
wenn die angelegte Spannung verdoppelt wird?
die Kondensatorplatten. Der Quotient aus Q und U ist konstant
und wird Kapazität C genannt.
79.
Wie kann die Ladung eines Kondensators berechnet Strom I mal Zeit t oder Kapazität C mal Spannung U
werden?
80.
Was nützen uns die Kenntnisse über die Zeitkonstan- Nach der Zeit der Zeitkonstanten τ ist der Wert 63 % bzw. 37
te τ?
% erreicht, nach 5τ ist der Lade- bzw. Entladevorgang praktisch beendet.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2
2.8
81.
Zeigen Sie mittels Einheitengleichung, dass das Produkt aus R und C eine Zeit als Resultat ergibt.
82.
Wie berechnet sich in einer Parallelschaltung von In einer Parallelschaltung setzt sich die Gesamtkapazität aus
Kondensatoren die Gesamtkapazität?
der Summe der Teilkapazitäten zusammen.
83.
Wie berechnet man aus Serie geschalteten Kondensatoren die Gesamtkapazität?
84.
Beschreiben Sie das
Elektrolytkondensators.
85.
Nennen Sie einige Anwendungsmöglichkeiten mit Glättungskondensator, Störschutzkondensator, AnlaufkondenKondensatoren.
sator, Kompensationskondensator, Trennung für Gleichstrom,
Hoch- und Tiefpassfilter usw.
86.
Beschreiben Sie die Selbstheilung bei einem Kon- Beim Metallpapier und Metallfolienkondensator würde bei
densator. Bei welchen Kondensatorarten gibt es die- einer Schwachstelle, bei einem Loch ein Durchschlag erfolgen,
se Selbstheilung?
ein hoher Strom wäre die Folge. Dadurch wird das Metall an
dieser Stelle verdampft und die Isolation wird wieder wirksam,
womit der Kondensator sich selbst geheilt hat.
87.
Nennen Sie drei magnetische Werkstoffe.
88.
Wie nennt man Stoffe, die magnetische Eigenschaf- ferromagnetisch
ten aufweisen?
89.
Was entsteht zwischen ungleichen magnetischen Es entsteht eine anziehende Kraftwirkung.
Polen?
90.
Was passiert, wenn man einen Stabmagneten in der Es entsteht wieder ein Magnet mit einem Nord- und einem
Mitte mehrfach zerschneidet?
Südpol. Werden die beiden neu entstandenen Magnete wieder
getrennt, entstehen vier Magnete mit je einem Nord- und einem Südpol. Dies lässt sich theoretisch so weiterführen, bis
der magnetische Werkstoff nur noch aus Elementarmagneten
besteht.
91.
Wie nennt man den Zustand, bei welchem alle Ele- Der Werkstoff ist dann magnetisch gesättigt.
mentarmagnete ausgerichtet sind?
92.
Wie kann eine Schraubenzieherspitze magnetisiert Durch einen starken Dauermagneten oder einen Elektromagwerden?
neten.
93.
Wie kann ein magnetischer Stoff entmagnetisiert Durch Gegenfelder, Wechselfelder,
werden?
höhere Temperaturen (Curietemperatur) oder heftige Schläge.
94.
In welche beiden Gruppen teilt man magnetische hartmagnetisch, weichmagnetisch
Stoffe ein?
Stoffe, die die magnetische Wirkung behalten, nennt man
hartmagnetisch. Diejenigen welche sie verlieren sind weichmagnetisch.
© P. Baumgartner
Dielektrikum
eines
R i C = [Ωi
C tot =
As
V As
] = [ i ] = [s]
V
A V
1
1
1
1
+
+
C1 C2 C3
Al- Die Auf dem Al-Band als Träger und Leiter ist eine Aluminiumoxidschicht als Dielektrikum aufgebracht. Die weitere Al-Folie
ist die Hilfselektrode, dazwischen liegt das mit einem Elektrolyt
getränkte Saugpapier. Die Dicke der Al-Oxidschicht entspricht
dem Plattenabstand.
Eisen, Nickel, Kobalt
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.9
95.
Wie nennt man die, nach dem magnetisieren zurück- Remanenz
bleibende magnetische Wirkung?
96.
Wo werden allgemein weichmagnetische Stoffe ein- Bei Apparaten, die mit Wechselstrom betrieben werden, wie
gesetzt?
Motoren, Transformatoren, Schütze, usw.
97.
Welchen Zweck hat der Eisenblechkern bei Spulen?
98.
Welcher wesentliche Unterschied besteht zwischen Magnetische Feldlinien treten am Nordpol aus und beim Südelektrischen und magnetischen Feldlinien?
pol ein. Im Gegensatz zu elektrischen Feldlinien sind die magnetischen Feldlinien geschlossen, d.h. auch im Innern von
Magneten vorhanden.
99.
Wie zeichnet man die magnetischen Feldlinien um Die Feldlinien verlaufen um den stromdurchflossenen Leiter
einen stromdurchflossenen Leiter?
als konzentrische Kreise.
100.
Was bedeutet die Angabe „Stromrichtung Kreuz“?
101.
Mit welcher Regel kann man die Richtung des Mag- Blickt man in Stromrichtung auf den Leiter, so verlaufen die
netfeldes um einen stromdurchflossenen Leiter be- magnetischen Feldlinien im Uhrzeigersinn.
stimmen?
oder
Rechte Hand, Daumen in Stromrichtung Die Finger geben
die Feldlinienrichtung an.
102.
Welche Wirkung entsteht zwischen zwei parallelen Anziehung
Leitern, die in gleicher Richtung stromdurchflossen
sind?
103.
Mit welcher Regel lassen sich die Pole eines Elekt- Spulenregel:
romagneten bestimmen?
Umfasst man mit der rechten Hand die Spule so, dass die
Finger in Stromrichtung zeigen, so zeigt der ausgestreckte
Daumen auf den Nordpol.
104.
Wie nennt man das Produkt von I und N?
105.
Wie ist die magnetische Feldstärke definiert?
106.
Welcher Buchstabe steht für den magnetischen Φ [ Vs, Wb ]
Fluss? Welche Einheiten hat er?
107.
Wie ist der magnetische Fluss definiert?
© P. Baumgartner
Dient zur Leitung des magnetischen Flusses, bewirkt eine sehr
grosse Verstärkung der magnetischen Wirkung.
Dort wo ein Kreuz gezeichnet ist, fliesst der Strom in den Leiter hinein.
Das Produkt aus Strom und Windungszahl stellt die Gesamtheit des in der Spule magnetfelderzeugenden Stromes dar.
Man nennt es die Durchflutung θ (gross Theta). Die Einheit der
Durchflutung ist Ampère [A].
H=
IiN Θ
=
ℓ
ℓ
Die Summe aller magnetischen Feldlinien eines Dauermagneten oder eines Elektromagneten wird als magnetischer Fluss Ф
(gross Phi) bezeichnet.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
108.
Welcher Buchstabe steht für die magnetische Fluss- B
dichte? Welche Einheiten hat sie?
[T, Vs/m2]
109.
Wofür stehen die folgenden Formelbuchstaben?
µ, µ0, µr
2.10
µ magnetische Leitfähigkeit, Permeabilität
µ0 magnetische Leitfähigkeit von Vakuum, Magnetische Feldkonstante µ0 = 1, 257 i 10-6
Vs
Am
µr relative magnetische Leitfähigkeit
110.
Was versteht man unter der relativen magnetischen
Leitfähigkeit µr?
Diese Zahl gibt an, wie viel Mal besser das ferromagnetische
Material die Feldlinien leitet als Vakuum bzw. Luft. Für Luft
gilt: µr = 1 .
Diese Zahl ändert je nach Material und Grösse der magnetischen Feldstärke.
111.
Aus welchen zwei magnetischen Grössen ergibt sich Magnetische Flussdichte B und magnetische Feldstärke H
die Magnetisierungskurve?
112.
Warum verläuft jede Magnetisierungskennlinie ab Magnetische Werkstoffe lassen sich maximal soweit magnetieiner bestimmten Feldstärke fast horizontal?
sieren, bis alle Elementarmagnete ausgerichtet sind. Der
Werkstoff ist gesättigt.
113.
Warum wird die Magnetisierungskennlinie auch als Die Magnetisierungskennlinie stimmt für einen Eisenkern beim
Neukurve bezeichnet?
erstmaligen Magnetisieren. Wird die Feldstärke wieder abgeschaltet, ist damit der Werkstoff sehr wahrscheinlich nicht
entmagnetisiert. Es bleibt die Remanenz.
114.
Erklären Sie den Ausdruck „remanente Flussdichte“ Die zurückbleibende magnetische Flussdichte nach dem Abbzw. Remanenz.
schalten des Stromes in der Spule.
115.
Wie heisst die abgebildete Kennlinie?
Beschreiben Sie einzelnen Nummern.
Ummagnetisierungskurve, Hysteresekurve
1 Wird der magnetische Werkstoff das erste Mal magnetisiert,
verläuft die Magnetisierung gemäss der Neukurve. Bei grosser Feldstärke wird die Sättigung erreicht.
Remanenz
Keine magn.
Wirkung
Sättigung
B
Br
-Hc
Hc
H
Remanenz
3 Soll der Werkstoff komplett entmagnetisiert werden, kann
ein Gegenfeld erzeugt werden. Die Koerzitivfeldstärke Hc ist
diejenige Feldstärke die notwendig ist, um die Remanenz zu
beseitigen. Die Elementarmagnete sind damit wieder komplett ungeordnet.
4 Durch das starke Gegenfeld wird der Werkstoff
ummagnetisiert. Der Werkstoff ist wie bei 1 gesättigt, aber
anders gepolt.
-Br
Sättigung
2 Geht die Feldstärke auf Null zurück, bleibt der Werkstoff
magnetisiert. Es bleibt die Remanenzflussdichte Br.
Keine magn.
Wirkung
5 Wird das Gegenfeld abgestellt, bleibt wieder die
Remanenzflussdichte zurück. Die Elementarmagnete zeigen
jetzt gegenüber Punkt 2 in die andere Richtung.
6 Bei Punkt 6 ist wieder die Koerzitivfeldstärke vorhanden.
116.
Beschreiben Sie die Hystereskurve von einem hart- Die Hysteresekurve ist breit und hat eine grosse Koerzitivmagnetischen Stoff.
feldstärke.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.11
117.
Was passiert mit einem stromdurchflossenen Leiter in Der Leiter wird abgelenkt.
einem Magnetfeld?
118.
Wovon ist die Kraft auf einen stromdurchflossenen Die Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld
Leiter in einem Magnetfeld abhängig?
ist umso grösser, je grösser die magnetische Flussdichte ist, je
mehr Strom durch den Leiter fliesst, je grösser die aktive Leiterlänge und die Leiterzahl sind.
F = B iIi ℓ iN
119.
Wovon ist die Bewegungsrichtung des Leiters abhän- Die Bewegungsrichtung des Leiters ist abhängig von der Richgig?
tung des Polfeldes und der Stromrichtung.
120.
In welche Richtung dreht sich die abgebildete Spule?
121.
Mit welcher Einrichtung muss die oben abgebildete Eine dauernde Drehbewegung kann man erreichen, indem
Spule versehen werden, damit sie sich dauernd man der Spule den Strom über einen Polwender (Kollektor,
dreht?
Kommutator) zuführt.
122.
Was passiert, wenn ein Magnet im Innern einer Spule An der Spule kann eine Spannung gemessen werden.
bewegt wird?
123.
Bewegen wir einen Leiter quer zu den Feldlinien, so Die induzierte Spannung ist umso grösser, je grösser die
wird an diesem eine Spannung induziert. Von wel- magnetische Flussdichte ist, je höher die Geschwindigkeit ist,
chen Grössen hängt die induzierte Spannung ab?
je grösser die aktive Leiterlänge und die Leiterzahl sind.
Ui = B i v i ℓ i N
124.
Was ist die grundsätzliche Ursache für jede Span- Eine Ladungsverschiebung oder eine Ladungstrennung.
nungserzeugung?
125.
Was ist die grundsätzliche Ursache für jede magneti- Eine Flussänderung
sche Spannungserzeugung?
(oder allgemein wieder eine Ladungsverschiebung oder eine
Ladungstrennung)
126.
In welcher Regel ist die bremsende Wirkung des Lenzsche Regel
Induktionsstromes festgehalten?
127.
Wie lautet die lenzsche Regel?
128.
Wie ist der Strom, der durch eine induzierte Span- Er ist stets so gerichtet, dass sein Magnetfeld gegen das urnung hervorgerufen wird, stets gerichtet?
sächliche Feld gerichtet ist. Lenzsche Regel.
© P. Baumgartner
Im Uhrzeigersinn
Der durch eine Induktionsspannung hervorgerufene Strom ist
stets so gerichtet, dass sein Magnetfeld der Ursache der Induktion entgegen wirkt.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.12
129.
Eine weitere Art der Induktion ist die Induktion der Transformatorprinzip
Ruhe. Welchen anderen Ausdruck haben Sie dafür
auch kennengelernt?
130.
Von welchen Grössen ist die induzierte Spannung bei Die induzierte Spannung Ui ist umso grösser, je grösser die
der Induktion der Ruhe abhängig?
Windungszahl N ist und je grösser die Flussänderung ∆ϕ
während der Zeit ∆t ist.
∆Φ
Ui = -N i
∆t
131.
Wie verhalten sich die Spannungen bei einem Trans- Die Spannungen bei einem Transformator verhalten sich proformator?
portional zu den Windungszahlen und umgekehrt proportional
zu den Strömen.
N1 U1 I2
= =
N2 U2 I1
132.
Wann kann bei einem Transformator eine Sekundär- Bei einem Transformator kommt nur eine Sekundärspannung
spannung entstehen?
zustande, wenn im gemeinsamen Eisenkern eine Flussänderung auftritt. Deshalb kann ein Transformator nur mit Wechselstrom betrieben werden!
Umgekehrt ist der grösste Vorteil von Wechselspannung, dass
sie transformierbar ist!
133.
Beschreiben Sie grob den Aufbau und die Wirkungs- Im Normalfall besteht ein Transformator aus Primär- und Seweise eines Transformators!
kundärwicklung, die einen gemeinsamen Eisenkern besitzen.
Wird nun die Primärwicklung an eine Wechselspannung gelegt, so wird im Eisenkern ein Wechselfluss erzeugt. Diesen
ständigen Flussänderungen ist die Sekundärspule ausgesetzt,
sodass in dieser eine Spannung gemäss den Flussänderungen induziert wird.
134.
Nennen Sie die zwei Möglichkeiten, wie Wirbelströme Bewegtes Metall im Magnetfeld oder Metall im Wechselfeld.
entstehen können.
135.
Wie können die Wirbelstromverluste verringert wer- Schlechter leitendes Material, Schlitze, Bohrungen, lamellierte
den?
Fe-Kerne
136.
Bei welchen elektrischen Maschinen spielen die Wir- Motor, Generator, Transformator
belstromverluste eine wichtige Rolle?
137.
Geben Sie zwei nützliche Anwendungen der Wirbel- Bremsmagnet beim kWh-Zähler
stromwirkung an.
Dämpfung von Messwerken
Wirbelstrombremsung bei LKW, Car, Bahnen
Induktionskochherd
Induktionsofen
138.
Der mechanische kWh-Zähler hat einen Bremsmag- Die Ankerscheibe schneidet die Feldlinien des Bremsmagneneten. Beschreiben Sie die Funktion dieser Einrich- ten, an der Scheibe wird eine Spannung induziert, die Spantung.
nung hat Ströme in der Scheibe zur Folge, deren Verlauf ziemlich unbestimmt ist; daher der Name Wirbelstrom.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.13
139.
Eine Spule mit Fe-Kern wird mit Gleich- bzw. Wechselstrom betrieben. Was ist über die Selbstinduktionswirkung bei den verschiedenen Stromarten zu
sagen?
140.
Bei welchem Bauelement tritt die Selbstinduktionswir- Spulen, bzw. Induktivtäten
kung auf?
141.
Kann die Selbstinduktionsspannung an einer Spule Beim Abschalten von Spulenkreisen mit geschlossenem Eigrösser werden, als die angelegte Spannung?
senkern können durch die Selbstinduktionswirkung hohe
Überspannungen auftreten.
142.
Wo wird das Prinzip der hohen Selbstinduktionsspan- Konventionellen FL-Schaltungen, Viehhüteapparaten, Zündnung bewusst ausgenützt?
spule in Autos (bis 40 kV), Elektroschocker
143.
Spulen mit vielen Windungen und geschlossenem Induktivität
Eiserkern haben eine starke Selbstinduktionswirkung.
Wie wird die Abhängigkeit der Spulenausführung
bezeichnet?
144.
Welcher Formelbuchstabe und welche Einheiten L [H, Vs/A]
werden für die Induktivität verwendet?
145.
Wovon ist die Zeitkonstante in einem Spulenstrom- Die Zeitkonstante τ ist umso grösser, je grösser die Induktivikreis abhängig?
tät ist und umso kleiner der Widerstand beim Lade- bzw. beim
Entladestromkreis ist.
146.
Beschreiben Sie den Einschaltvorgang an einer DC- Der Strom durch die Spule steigt nach einem τ auf 63 % des
gespeisten Spule.
Gesamtstromes. Die Selbstinduktionsspannung der Spule
beträgt nach einem τ noch 37 % vom Anfangswert. Der Einschaltvorgang ist nach 5 τ abgeschlossen, das heisst es liegt
praktisch keine Spannung mehr an der Spule!
© P. Baumgartner
Bei Wechselstrom hat es stets eine Selbstinduktionsspannung,
bei DC nur beim Ein- und Ausschalten.
Oder
Jede Stromänderung in einer Spule, hat eine Selbstinduktionsspannung zur Folge.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.14
Band 2 Teil 7 Elektronik Kapitel 1
147.
In welche drei Arten werden elektrische Widerstände Festwiderstände
unterteilt?
Mechanisch veränderbare Widerstände
Veränderliche Widerstände
148.
Warum gibt es für Widerstände Normreihen?
149.
Welche beiden Arten von Festwiderständen sind Drahtwiderstände
Ihnen bekannt?
Schichtwiderstände
150.
Welche Vor- und Nachteile haben Drahtwiderstände?
151.
Für welche Belastbarkeit sind Schichtwiderstände Die Belastbarkeit von Schichtwiderständen liegt meist zwiausgelegt?
schen 0,1 W – 2 W
152.
Wie werden die Widerstandswerte auf Schichtwider- Die Widerstandswerte und Fertigungstoleranzen werden durch
ständen angegeben?
Zahlen oder Farbringe gekennzeichnet.
Die Festwiderstände haben einen vom Hersteller festgelegten
Nennwert. Die Normreihe dieser Nennwiderstände ist so aufgebaut, dass sie mit der dazugehörenden Toleranz, z.B. ± 10
% bei der Reihe E12, die Widerstandsskala lückenlos abdecken. Die Zahl 12 bei der Normreihe E12 bedeutet, dass pro
Dekade (z.B. zwischen 10 und 100 a) 12 Widerstandswerte
definiert sind.
Vorteile:
Grosse Leistung, robust und wärmefest
Nachteile:
Teuer, normalerweise induktive Wirkung (Spule)
Meistens besitzen die Widerstandswerte vier Farbringe. Die
ersten zwei Ringe geben den Widerstandswert an. Der dritte
Ring gibt den Multiplikator an. Der vierte Ring definiert die
Toleranz. Den Toleranzring erkennt man daran, dass er etwas
abgesetzt angebracht ist.
Bei der E96 - und der E192 – Normreihe reichen vier Ringe für
die exakte Kennzeichnung nicht aus. Deshalb sind fünf Ringe
vorhanden. Dabei geben die ersten drei Ringe den Widerstandswert an.
153.
Unter welchem Namen sind Drehwiderstände auch Potenziometer
bekannt?
154.
Drehwiderstände sind in der Normalausführung ein- Bei eingängigen Drehwiderständen kann mit einer Umdrehung
gängig und als Präzisionsregler mehrgängig erhält- der ganze Widerstandsbereich eingestellt werden.
lich. Was bedeuten diese Angaben?
155.
Wie verhält sich der Widerstand bei Kaltleitern?
© P. Baumgartner
Kaltleiter leiten bei kalten Temperaturen besser. Ihr Widerstand steigt mit zunehmender Temperatur.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.15
156.
Wie lässt sich das PTC - Verhalten in einfacher Form Die freien, für den Stromtransport erforderlichen Elektronen,
erklären?
werden mit steigender Temperatur stärker auf ihrem Weg
behindert. Dadurch wird der elektrische Strom kleiner. Diese
Behinderung hat mit der stärkeren Molekularbewegung zu tun,
die bei höherer Temperatur auftritt.
157.
Welche Materialien haben das NTC – Verhalten?
Kohle, Elektrolyte, Halbleiter und Gase
158.
Wie verhält sich der Widerstand bei Heissleitern?
Heissleiter leiten im heissen Zustand besser, ihr Widerstand
sinkt mit zunehmender Temperatur.
159.
Nennen Sie einige Anwendungen von NTC – Wider- Messtechnik, Steuerungstechnik, Verzögerungsschaltungen,
ständen.
Temperaturstabilisierung, Strombegrenzung z.B. beim Einschalten von Glühlampen
160.
Wie verändert sich der Widerstand eines VDR’s, Der Widerstand des VDR’s sinkt mit zunehmender Spannung.
wenn die Spannung ansteigt?
161.
Nennen Sie einige Anwendungen von spannungsab- Ableitung hoher Spannungen
hängigen Widerständen.
Spannungsstabilisierung
162.
Wie werden Fotowiderstände auch bezeichnet?
163.
Wie verhält sich ein LDR bei verschiedenen Beleuch- Die Leitfähigkeit des Fotowiderstandes nimmt mit steigender
tungsstärken?
Beleuchtungsstärke zu, der Widerstand sinkt.
164.
Nennen Sie einige Anwendungen von lichtabhängi- Messung von Licht, Lichtschranken, Dämmerungsschalter,
gen Widerständen.
PIR
165.
Was ist ein Dehnungsmessstreifen?
Ein Drucksensor.
Durch das Biegen der Folie verlängert sich der Widerstandsdraht und zugleich verkleinert sich der Querschnitt. Beides
führt zu einer Vergrösserung des Widerstandswertes.
166.
Was ist allgemein ein Halbleiter?
Die Leitfähigkeit eines Stoffes ist von der Anzahl der freien
Ladungsträger (Elektronen) abhängig. Aus der Elektrotechnik
ist bekannt, dass es Leiter und Nichtleiter (Isolatoren) gibt.
Zwischen diesen beiden Gruppen befinden sich die so genannten Halbleiter, welche je nach äusserem Einfluss sowohl
als Leiter, wie auch als Isolator wirken.
167.
Halbleiter sind vierwertig. Was bedeutet dies?
Diese Materialien besitzen vier Valenzelektronen und können
mit ihren 4 Valenzelektronen 4 Nachbaratome binden.
168.
Welche reinen Halbleitermaterialien werden unter- Silizium, Germanium, Selen
schieden?
169.
Wie kann die Eigenleitung bei Halbleitermaterialien Wenn einem Halbleitermaterial Energie zugeführt, z.B. in Form
einsetzen?
von Wärme oder Licht können einige Valenzverbindungen
aufbrechen. Dadurch entstehen freie Elektronen und das Material wird elektrisch leitend.
170.
Welche Ladungsträger sind in Halbleitermaterialien Elektronen (-), Löcher (+)
vorhanden?
© P. Baumgartner
Sie werden häufig als LDR (Light Dependent Resistor) bezeichnet.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.16
171.
Was versteht man unter dotieren von Halbleitermate- Um einem Halbleiter besondere elektrisch definierte Eigenrialien?
schaften zu geben, wird das vierwertige Halbleitermaterial mit
3- oder 5-wertigen Fremdatomen verunreinigt.
172.
Wann spricht man von n-dotiertem Silizium?
173.
Welche Wertigkeit haben die Fremdatome beim p- Sie sind 3-wertig. Es hat ein Elektron für die Bindung mit Silizidotieren?
um zu wenig. Damit entsteht ein Loch. Der Buchstabe p steht
für positiv.
174.
Was sind Dioden?
175.
Wie ist ein Diodensymbol zu zeichnen?
176.
Geben Sie die Schwellspannung für die drei Halblei- Silizium: 0,7 V
termaterialien an.
Germanium: 0,3 V
Selen: 0,5 V
177.
Zeichnen Sie die Diodenkennlinie einer Siliziumdiode.
Wo befinden sich der Sperr- und der Durchlassbereich?
Wenn dem reinen Silizium 5-wertige Fremdatome beigefügt
werden.
Bei fünf Valenzelektronen geht ein Valenzelektron keine Bindung ein. Es steht damit ein freies Elektron für den Stromtransport zur Verfügung. Da dieses Elektron, wie jedes Elektron, negativ geladen ist, spricht man von n-dotieren.
Halbleiterdioden sind elektronische Bauelemente, die im Wesentlichen aus einem PN-Übergang (zusammengebrachtes nund p-dotiertes Material) bestehen. Im elektrischen Stromkreis
wirken Dioden wie ein Ventil, das heisst der elektrische Strom
kann nur in eine Richtung durch Dioden fliessen.
IF
Durchlassbereich
IF
UF
UR
0,7 V
IR
UF
IR
UR
Sperrbereich
178.
Wie verhält sich der Sperrbereich einer Diode?
179.
Welche Eigenschaft besitzt der Durchlassbereich Die Diode beginnt ab etwa 0,7 V zu leiten. Wird der Strom
einer Siliziumdiode?
durch die Diode erhöht, verändert sich die Spannung UF praktisch nicht.
180.
Wozu werden Gleichrichter eingesetzt?
© P. Baumgartner
Theoretisch fliesst unabhängig von der Spannung UR kein
Strom IR. Wird eine zu hohe Sperrspannung angelegt, so wird
die Diode zerstört.
Die Aufgabe von Gleichrichtern besteht darin, aus einer
Wechselspannung eine Gleichspannung zu erzeugen.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
181.
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
Wie sieht die Einweggleichrichterschaltung aus?
2.17
+
R1
RL=
~
182.
Wie sieht das u-t-Diagramm der Ausgangsspannung
aus, wenn bei einer Einweggleichrichterschaltung ein
sinusförmiges Wechselspannungssignal anliegt?
183.
Unter welchen Bezeichnungen ist die Brückengleich- Zweiweggleichrichter,
richterschaltung in der Technik auch noch bekannt?
Vollweggleichrichter
184.
An einer Brückengleichrichterschaltung liegt eine Der höchste Wert liegt bei 8,6 V. Da bei der BrückengleichrichWechselspannung mit 10 V Scheitelwert. Wie gross terschaltung zwei Dioden gleichzeitig leiten, fallen 1,4V über
ist die höchste Spannung die man ausgangseitig mit den beiden Dioden ab.
einem Oszilloskop messen kann?
185.
Wie sieht die Brückengleichrichterschaltung aus?
Grätzschaltung,
+
~
186.
Zweipulsschaltung,
R1
R2
R3
R4
In den Telefonapparaten werden Gleichrichter auch Werden die a- und b-Adern bei einer Steckdose vertauscht, so
als Verpolungsschutz verwendet. Was bedeutet dies? bekommt die Elektronik im Innern des Telefonapparates immer
noch die korrekt gepolte Ruhespannung von 48 V DC.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
187.
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.18
Wo wird bei einer Brückengleichrichterschaltung ein Parallel zur Last, bzw. zu den DC-Anschlüssen.
Glättungskondensator angeschlossen?
+
R1
R2
C
~
188.
Wie sieht das u-t-Diagramm der Ausgangsspannung
aus, wenn bei einer Einweggleichrichterschaltung mit
Glättung ein sinusförmiges Wechselspannungssignal
anliegt?
R3
R4
u
t
189.
Wie sieht das u-t-Diagramm der Ausgangsspannung
aus, wenn bei einer Brückengleichrichterschaltung
ohne Glättung ein sinusförmiges Wechselspannungssignal anliegt?
t
190.
Kann durch Glättungskondensatoren eine ideale Nein, es bleibt immer eine Restwelligkeit. Während den
Gleichspannung erzeugt werden?
„Spannungslücken“ entlädt sich der Kondensator, bis er von
der nächsten Halbwelle wieder bis zum Scheitelwert geladen
wird.
191.
Welchen Nutzen bringt eine in Sperrrichtung betrie- Die hohe Selbstinduktionsspannung mit umgekehrter Polarität,
bene Diode (Freilaufdiode), die parallel zu einem DC- wird über die Diode und den Eigenwiderstand des Relais abRelais (Induktivität) geschaltet ist?
gebaut.
192.
Welchen Nutzen bringen Dioden allgemein in Ohne Dioden müssten zusätzliche Kontakte verwendet werSchwachstromschaltungen?
den. Dioden vereinfachen die Schaltung und sparen Kontakte.
Die Verwendung ist in der Regel bei Schaltungen mit Gleichspannung.
193.
Wie sieht das Symbol einer Zenerdiode aus?
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2
2.19
194.
Welcher Unterschied besteht zwischen einer Zener- Wird die Spannung in Sperrrichtung vergrössert, so steigt bei
diode und einer „normalen“ Siliziumdiode?
der Zenerdiode der Sperrstrom bei einem bestimmten Spannungswert sehr stark an. Je nach Aufbau und Dotierung ist
dieser Spannungswert verschieden.
195.
Zeichnen Sie sich gedanklich die Kennlinie einer
Zenerdiode. Wo befinden sich der Sperr- und der
Durchlassbereich?
IF
Durchlassbereich
IF
UF
UZ
UR
0, 7 V
IR
UF
UR
Sperrbereich
IR
196.
Was erkennen Sie bei der Betrachtung der Durch- Im Durchlassbereich ist die Kennlinie gleich, wie bei einer
gangskennlinie einer Zenerdiode?
„normalen“ Diode.
197.
Wie werden Zenerdioden in den Stromkreis geschal- Zenerdioden werden stets in Sperrrichtung betrieben.
ten?
198.
Zeichnen Sie das Symbol einer Fotodiode.
199.
Wie verhält sich der Widerstand bei einer Fotodiode?
200.
Welchen Vorteil hat eine Fotodiode gegenüber einem Gegenüber LDR’s haben Fotodioden den Vorteil, dass sie viel
LDR?
schneller ihre Leitfähigkeit ändern.
201.
Wofür können Fotodioden in der Elektronik eingesetzt Sie werden eingesetzt für Lichtschranken und für die Datenwerden.
übermittlung im Zusammenhang mit Lichtwellenleitern.
202.
Zeichnen Sie das Symbol einer Leuchtdiode.
203.
Wozu werden in der Praxis Leuchtdioden verwendet?
© P. Baumgartner
Fällt kein Licht (Strahlungsenergie) auf die Grenzschicht, so
kann nur ein sehr kleiner Sperrstrom fliessen. Bei Lichteinfall
werden einzelne Valenzelektronen aus ihren Bindungen gerissen. Diese freien Ladungsträger verringern den elektrischen
Widerstand.
-
Anzeigen jeglicher Art, wie z.B. Siebensegmentanzeigen
Als Lichtquellen für Beleuchtungszwecke
Als Quellen in Lichtschrankensteuerungen
Datenübermittlung, auch im Infrarotbereich
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.20
Band 2 Teil 8 Elektronik Kapitel 2
204.
Welche zwei Arten von Transistoren werden unter- Unipolare – und bipolare Transistoren.
schieden?
205.
Bei den bipolaren Transistoren gibt es zwei mögliche
Typen, die sich aufgrund der Schichtenfolge ergeben.
Nennen Sie die beiden Typen und geben Sie die
passenden Symbole an.
206.
Wofür werden Transistoren eingesetzt?
207.
Wovon ist bei der nachfolgenden Schaltung der Kol- Der Kollektorstrom IC durch den Lastwiderstand RC ist vom
lektorstrom IC abhängig?
Basisstrom IB abhängig.
208.
Ein Transistor kann bezüglich dem Widerstand zwischen Kollektor und Basis auch mit einem elektronisch gesteuerten Potenziometer verglichen werden.
Wie ist dies gemeint?
209.
Wie gross ist, allgemein betrachtet, der Emitterstrom Der Emitterstrom IE ist gleich der Summe aus Basis- und KolIE ?
lektorstrom (Knotenpunktregel).
210.
Warum kann ein Transistor als verstärkendes Bau- Weil ein kleiner Basisstrom IB einen grossen Kollektorstrom IC
element betrachtet werden?
verursacht (Stromverstärkung).
211.
Wie ist die Gleichstromverstärkung B definiert?
212.
Mit welchen Grössen ist die Eingangskennlinie eines Bei der Eingangskennlinie wird der Basisstrom IB in Funktion
Transistors definiert?
der Basis-Emitter-Spannung UBE dargestellt.
© P. Baumgartner
Als Verstärker oder als Schalter.
Wird bei einem Potenziometer mechanisch die Position des
Schleifers verstellt, so ändert sich der Widerstand und es kann
ein grösserer oder kleinerer Strom durch das Potenziometer
fliessen.
Bei einem Transistor kann durch das Ändern des Basisstromes der Widerstand zwischen dem Kollektor- und Emitteranschluss verstellt werden. Wird beispielsweise ein grosser Basisstrom eingestellt, so wird auch ein grosser Kollektorstrom
fliessen. Das Verändern der Schleiferstellung bei einem Poti,
entspricht dem Verändern des Basisstromes bei einem Transistor.
Den Quotienten aus Kollektorstrom IC und Basisstrom IB nennt
man Gleichstromverstärkung oder Gleichstromverhältnis B.
Der Wert liegt in der Praxis zwischen 10 und 500.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.21
213.
Das Ausgangskennlinienfeld eines Transistors gibt Da der Kollektorstrom bekanntlich auch vom Basisstrom abden Zusammenhang zwischen dem Kollektorstrom IC hängig ist, gibt es nicht nur eine einzelne Ausgangskennlinie,
und der Kollektor-Emitterspannung UCE an. Warum sondern eine Kennlinienschar.
gibt es nicht nur eine Kennlinie, sondern ein ganzes
Kennlinienfeld?
214.
Welcher bekannte Zusammenhang wird mittels Steu- Die Gleichstromverstärkung B
erkennlinie grafisch dargestellt?
215.
Welche Vorteile haben Transistoren, die als Schalter Sie arbeiten schnell und geräuschlos.
eingesetzt werden, gegenüber einem mechanischen Es entsteht keine Funkenstrecke – und damit haben sie prakSchalter?
tisch keine Abnützung.
216.
Welche Schaltzustände werden bei einem Transistor, Es gibt nur zwei mögliche Zustände. Entweder er leitet oder er
der als Schalter eingesetzt wird, unterschieden?
sperrt.
217.
Was wird von einem guten Schalttransistor gefordert?
218.
Aus wie vielen Halbleiterschichten ist ein Thyristor Aus vier Schichten.
aufgebaut?
219.
Welche Anschlüsse besitzen Thyristoren?
220.
Welches Symbol wird für Thyristoren verwendet?
221.
Erklären Sie vereinfacht die Funktionsweise eines Der Thyristor kann durch einen Stromimpuls am SteuereinThyristors.
gang G leitend gemacht werden. Der dann einsetzende
Durchgangsstrom hält diesen Zustand aufrecht.
Durch Unterbrechen des Stromes sperrt der Thyristor wieder,
d.h. zwischen Anoden- und Katodenanschluss sperrt der Thyristor.
222.
Welcher wesentliche Unterschied besteht zwischen Ein Transistor leitet solange ein Basisstrom vorhanden ist.
einem Transistor, der als Schalter eingesetzt wird und Beim Thyristor reicht ein Impuls (Taster) am Steuereingang,
einem Thyristor?
damit er leitet.
223.
Durch Unterbrechen des Stromes sperrt ein Thyristor. - Ausschalten mit Schalter oder Taster
Wie kann dieser Stromkreis unterbrochen werden?
- Nulldurchgang bei Wechselspannung
224.
Thyristoren werden häufig als schaltbare Dioden Wird der Thyristor in Sperrichtung betrieben, kann kein Lastbezeichnet. Woran erkennen Sie den Zusammen- strom fliessen. Die Durchlasskennlinie steigt ähnlich steil an,
hang mit einer Diode?
wie bei einer Diode.
225.
Mit welchem elektronischen Bauelement werden die Mit einem Diac.
Steuerimpulse für Thyristoren und Triacs erzeugt?
226.
Woher stammt die Bezeichnung Diac?
© P. Baumgartner
Von einem guten Schalttransistor fordert man einen kleinen
Durchlasswiderstand und einen grossen Sperrwiderstand.
A = Anode (Pluspolanschluss)
K = Katode (Minuspolanschluss)
G = Gate (englisch: Tor), Steuereingang
Diac ist ein Kunstwort. „Di“ steht für Diode und „ac“ für Wechselstrom.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
2
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
2.22
227.
Versuchen Sie anhand der Kennlinie die Eigenschaf- Der Diac ist in beiden Richtungen schaltbar (polaritätsunabten eines Diac’s zu beschreiben.
hängig). Bis zu einer Spannung von etwa 35 V (typenabhängig) fliesst nur ein sehr kleiner Strom (< 0,5 mA). Wird diese
Spannung überschritten, steigt der Strom stark an.
228.
Welcher Unterschied besteht zwischen einem Thyris- Ein Thyristor kann Gleichströme schalten und ein Triac
tor und einem Triac?
Gleichströme und vor allem auch Wechselströme.
229.
Welches Symbol wird für Triacs verwendet?
230.
Für welche Aufgaben verwendet man einen Triac?
231.
Mittels Phasenanschnittsteuerung wird die Drehzahl
bei einem Universalmotor reguliert. Wie sieht das i-t
Diagramm aus bei einem Zündwinkel von 90°?
232.
Welche Leistung gibt eine 40 W/230V Glühlampe ab, Gelangt nur die Hälfte der Sinuskurve an den Verbraucher, so
wenn wie in der oberen Abbildung gezeigt, nur die ist auch der Effektivwert nur noch 115 V. Die Leistung beträgt
Hälfte jeder Halbwelle durchgelassen wird?
somit nur noch einen Viertel 10 W.
233.
Versuchen Sie anhand der abgebildeten Schaltung Der Kondensator C1 lädt sich über den Widerstand R1 auf.
die Funktionsweise der Phasenanschnittsteuerung zu Beträgt die Ladespannung an C1 etwa 35 V, so wird der Diac
erklären.
leitend und gibt einen Stromimpuls an den Steuereingang des
Triac’s.
Der Triac wird für Spannungen bis 1200 V und Ströme bis 120
A hergestellt.
Er lässt sich als Stellglied für Wechselstromverbraucher verwenden. Wie:
als Dimmer für Lampen
als Drehzahlregulierung von Universalmotoren
als elektronisches Schütz.
Wie schnell der Kondensator die 35 V annimmt, hängt von der
Zeitkonstante R1—C1 ab. Über das Potentiometer R1 lässt sich
diese Zeitkonstante verändern.
.
234.
Was sind IC’s?
© P. Baumgartner
Bei kleiner Zeitkonstante bekommt der Triac sehr schnell einen Impuls, so dass er fasst die gesamte Halbwelle durchlassen kann. Der Verbraucher liegt so an einer hohen Spannung.
Ist das Potentiometer so eingestellt, dass der Kondensator
genau nach 5 ms die 35 V erhält, so lässt der Triac die Hälfte
einer Halbwelle durch.
Integrierte Schaltungen (Integrated Circuit) sind vollständige
Funktionseinheiten mit sehr kleiner Baugrösse. Alle Funktionselemente (Transistoren, Widerstände, usw.) sind untrennbar voneinander in einem Halbleiterkristall untergebracht.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
3
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
3.1
Band 3 Teil 9 Wechselstromtheorie
1.
Welche wesentlichen Vorteile hat ein Wechselstrom- Wechselstrom ist transformierbar.
netz gegenüber einem Gleichstromnetz?
Wechselströme lassen sich besser schalten.
2.
Erklären Sie, warum bei stehender Leiterschleife in
einem Magnetfeld keine Spannung induziert wird.
3.
Welche Werte unterscheiden wir bei der Sinus- Momentanwerte, jeder Wert auf der Sinuskurve.
schwingung einer Wechselspannung?
Scheitelwerte (auch Maximalwert oder Amplitude genannt)
Effektivwerte
4.
Wie berechnet sich der Momentanwert u, wenn der
Scheitelwert und der Winkel bekannt sind?
5.
Was bedeutet der Begriff Frequenz im Zusammen- Die Frequenz gibt die Anzahl Perioden während 1s an (Häuhang mit einer sinusförmigen Wechselspannung?
figkeit).
6.
Was bedeutet der Begriff Periodendauer im Zusam- Die Zeitdauer einer Periode bzw. einer Sinuskurve.
menhang mit einer sinusförmigen Wechselspannung?
7.
Welche Einheit hat die Frequenz?
8.
Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Fre- Die Frequenz ist der Kehrwert der Periodendauer. Die Frequenz und der Periodendauer?
quenz ist umso grösser, je kleiner die Periodendauer ist.
9.
Wie kann bei einem Einphasengenerator die Frequenz der erzeugten Wechselspannung berechnet
werden, wenn die Polpaarzahl p und die Drehzahl n
[1/min] bekannt sind?
f=
10.
Wie ist die Kreisfrequenz definiert?
Die Kreisfrequenz gibt an, welchen Winkel (Bogenmass) ein
Zeiger während einer Sekunde zurücklegt.
ω = 2 ⋅π⋅ f
11.
Was gibt der Effektivwert eines Wechselstromes an? Der Effektivwert kennzeichnet den leistungsmässigen Effekt
Welcher Zusammenhang besteht mit einem Gleich- des Wechselstromes. Der Effektivwert des Wechselstromes ist
stromkreis?
so gross, wie ein Gleichstrom mit der gleichen Wärmewirkung.
Für die Leiterschleife findet keine Flussänderung statt bzw.
werden keine Feldlinien geschnitten und deshalb wird auch
keine Spannung induziert.
u = uˆ ⋅ sin ϕ
Hertz [Hz, 1/s]
p ⋅n
60
PDC = IDC 2 i R = Ieff 2 i R
12.
Um welchen Faktor unterscheiden sich der Effektiv- Das Verhältnis von Scheitelwert zu Effektivwert nennt man
und der Scheitelwert bei einem sinusförmigen Wech- Scheitelfaktor. Er hat bei sinusförmigen Grössen immer den
selstrom?
Wert 2 . Effektivwerte werden wie Gleichstromgrössen mit
Grossbuchstaben gekennzeichnet.
13.
Was sind Wirkwiderstände?
14.
Nennen Sie einige Verbraucher aus der Praxis, die Heizwicklungen in Kochplatten, Wassererwärmer, Lötkolben,
das Verhalten von Wirkwiderständen haben.
Glühlampen
15.
Wie verhalten sich Spannung und Strom bei einem Bei Wirkwiderständen sind Spannung und Strom in Phase.
Wirkwiderstand?
© P. Baumgartner
Widerstände, die im Wechselstromkreis den gleichen Widerstandswert haben wie im Gleichstromkreis nennt man Wirkwiderstände.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
3
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
3.2
16.
Umschreiben Sie den Begriff „in Phase“.
Im Zeigerdiagramm zeigen die Spannungs- und Stromvektoren in die gleiche Richtung.
Im Liniendiagramm sind die Nullstellen und Scheitelwerte je
zur gleichen Zeit.
17.
Was passiert mit dem Widerstand einer Spule, wenn An Wechselspannung ist der Widerstand an der gleichen Spusie einmal an eine Gleichspannungsquelle ange- le wesentlich grösser.
schlossen wird und einmal an eine Wechselspannungsquelle?
18.
Wie nennt sich der Widerstand, der aus den Mess- Den Widerstand nennt man Scheinwiderstand oder Impedanz.
werten von Wechselspannung und Wechselstrom
ermittelt wird?
19.
Wie lautet das Ohmsche Gesetz in allgemeiner
Form?
20.
Warum zeigt das Ohmmeter bei einer Spule den Das Ohmmeter misst mit einer Gleichspannung.
Wirk- und nicht den Scheinwiderstand an?
21.
Welchen Phasenverschiebungungswinkel φ liegt Die Phasenverschiebung beträgt 90°.
zwischen der angelegten Spannung und dem Strom
bei einer reinen Induktivität?
22.
Was ist bei einer Induktivität stets nacheilend?
23.
Wann ist der induktive Blindwiderstand einer Spule Der induktive Blindwiderstand einer Spule ist umso grösser, je
besonders gross?
grösser Induktivität und Frequenz sind.
24.
Wie berechnet sich der induktive Blindwiderstand XL?
XL = ω i L
25.
Können reine Induktivitäten hergestellt werden?
Reine induktive Blindwiderstände lassen sich praktisch nicht
herstellen, da für die Herstellung einer Spule immer ein Draht
um einen Körper gewickelt werden muss. Deshalb hat eine
Spule nebst dem induktiven Blindwiderstand immer auch einen
Wirkwiderstand.
26.
Wie sieht das Ersatzschaltbild einer Spule aus? Geben Sie auch die Spannungspfeile an.
Z=
U
I
Bei einer reinen Induktivität eilt der Wechselstrom der angelegten Spannung um 90° nach.
„Bei Induktivitäten tun sich die Ströme verspäten.“
I
R
XL
UW
UbL
U
27.
Geben Sie ein mögliches Spannungsdreieck für eine
induktive Schaltung an.
ω
U
UbL
UbL’
φ
© P. Baumgartner
UW
I
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
3
3.3
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
28.
Wie kann aus einer Wirk- und Blindspannung die
Gesamtspannung einer Schaltung berechnet werden?
29.
Welchen Zusammenhang gibt es zwischen Span- Das Widerstandsdreieck und das Spannungsdreieck einer
nungs- und Widerstandsdreieck, wenn beides für die Serieschaltung sind ähnlich, d.h. gleich liegende Seiten stehen
gleiche Serieschaltung gezeichnet werden soll?
im gleichen Verhältnis.
30.
Wozu passt das nachfolgende Zeigerdiagramm?
π
2
U = UW 2 + UbL 2
Zu einem Kondensator.
Bei einem idealen Kondensator eilt der Wechselstrom der
angelegten Spannung um 90° voraus.
î
û
π
0
2π
3π
2
31.
Wann ist der kapazitive Blindwiderstand eines Kon- Der kapazitive Blindwiderstand eines Kondensators ist umso
densators klein?
kleiner, je grösser die Kapazität und Frequenz (Kreisfrequenz)
sind.
32.
Wie berechnet sich der kapazitive Blindwiderstand
eines Kondensators?
33.
Zeichnen Sie ein mögliches Zeigerdiagramm (Stromdreieck) für die nachfolgende Schaltung.
IbC
I
U
XC =
1
1
=
ω i C 2π i f i C
ω
IW
XC
I
IbC
R
IbC’
φ
IW
U
34.
Wie berechnet sich der Gesamtstrom I, wenn der
Wirkstrom IW und der kapazitive Blindstrom IbC bekannt sind?
35.
Bei welcher Schaltungsvariante kann das Leitwert- Bei der Parallelschaltung. Bei einer Parallelschaltung verhalten
dreieck Sinn machen?
sich die Ströme, proportional zu den entsprechenden Leitwerten. Aus diesem Grund gibt es analog zum Widerstandsdreieck auch ein Leitwertdreieck.
36.
Wie sieht das Zeigerdiagramm für die nachfolgende
Schaltung aus?
I
L
R
I = IW 2 + IbC 2
UbL
C
I
φ
UW
UbC
UW
UbL
UbC
U
UbL’
U
© P. Baumgartner
UbC’
ω
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
37.
3
Wie sieht das Zeigerdiagramm für die nachfolgende
Schaltung aus?
IbC
I
U
C
IbL
L
3.4
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
IbC
U
IW
φ
R
IbL
IW
I
IbC’
IbL’
ω
38.
Beim nachfolgenden Diagramm sind die Verläufe von
Spannung, Strom und Leistung dargestellt. Welche
Art von Verbrauchern erzeugt bei der Messung ein
solches Diagramm?
39.
Welche Leistungsart ergibt das Produkt aus den Scheinleistung S
Messwerten von Spannung und Strom?
40.
Zu welcher Verbraucherart passt das nachfolgende Zu einem induktiven Verbraucher.
Diagramm?
(Der Strom ist gegenüber der Spannung nacheilend.)
41.
Aus der oberen Leistungskurve ist erkennbar, dass In diesen Abschnitten ist der Energiefluss vom Verbraucher
sich in verschiedenen Periodenabschnitten eine ne- zur Quelle.
gative Leistung ergibt. Was bedeutet „negative Leistung“?
42.
Welche Verbraucher können Energie in das Netz induktive - und kapazitive Verbraucher.
zurückspeisen?
43.
Warum ist der Momentanwert der Scheinleistung Die Scheinleistung berechnet sich aus dem Produkt von u und
immer Null, wenn entweder die Spannung oder der i. Ist einer der beiden Momentanwerte gleich Null, so ergibt
Strom den Nulldurchgang hat?
dies auch für die momentane Scheinleistung den Wert Null.
44.
Welche Leistung nimmt ein idealer Kondensator auf?
© P. Baumgartner
Wirkwiderstände (z.B. Heizungswicklung). Die dargestellte
Leistungskurve zeigt die aufgenommene Wirkleistung.
In der positiven und der negativen Halbwelle von Spannung
und Strom ergibt sich eine positive Leistung!
Kapazitive Blindleistung.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
45.
3
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
3.5
Zeichnen Sie ein Leistungsdreieck und bezeichnen
Sie die einzelnen Grössen und Einheiten.
P: Wirkleistung [W]
Q: Blindleistung [var, W]
S: Scheinleistung [VA, W]
φ: Phasenverschiebungswinkel [ °, rad]
46.
Wie lassen sich anhand des Leistungsdreiecks der Leistungsfaktor:
P
Leistungsfaktor und der Blindfaktor berechnen?
cos ϕ=
S
Blindfaktor:
sin ϕ =
Q
S
47.
Was versteht man unter dem Begriff „Kompensation“?
48.
Warum wird kompensiert? Was will man durch kom- Der hohe Blindstrom belastet Generatoren, Transformatoren
pensieren erreichen?
und Leitungen, verrichtet aber im Verbraucher keine Arbeit.
Man möchte die Energieübertragungseinrichtungen entlasten.
49.
Was versteht man unter Einzelkompensation?
Bei dieser Kompensationsart sind die Kompensationskondensatoren direkt an den Verbraucher geschaltet (z.B. bei einem
Motor).
50.
Was versteht man unter Gruppenkompensation?
Bei der Gruppenkompensation hat eine Gruppe von Verbrauchern eine gemeinsame Kompensationsanlage.
51.
Erklären Sie den Ausdruck Zentralkompensation.
Bei der Zentralkompensation werden durch einen Blindleistungsregler jeweils nur so viele Kondensatoren eingeschaltet,
wie gerade nötig sind. Zentralkompensationsanlagen werden
für die Kompensation von ganzen Firmen erstellt.
52.
Warum wird nicht voll,
d.h. auf cosφ = 1 kompensiert? (siehe Zeigerbild)
Die Blindströme erreichen ein Vielfaches des Gesamtstromes.
(Stromresonanz)
IbC
I
Das Ausgleichen der induktiven Blindleistung QL durch kapazitive Blindleistung QC nennt man Kompensieren oder
Leistungsfaktorverbesserung.
IbL
U
IW
53.
Welchen Leistungsfaktor strebt man bei der Kompen- 0.9 bis 0,95 (induktiv)
sation an?
54.
Warum sollte nicht in den kapazitiven Bereich kom- Es würden hohe Kapazitäten bei den Kondensatoren benötigt
pensiert werden?
und dies ist unwirtschaftlich und bringt keine Verbesserung
gegenüber dem gleichen induktiven Leistungsfaktor. Zudem
könnte durch das Zuschalten eines induktiven Verbrauchers
eine Stromresonanz auftreten.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
3
3.6
Band 3 Teil 10 Drehstromtheorie (inkl. Europäisches Verbundnetz)
55.
Nennen Sie zwei zentrale Vorteile von einem Dreh- Für Verbraucher stehen zwei Spannungswerte zur Verfügung.
stromsystem gegenüber einem Wechselstromsystem. Zwischen Aussen- und Neutralleiter 230 V und zwischen zwei
Aussenleitern (Polleitern) 400 V.
Mit Drehstrom lässt sich einfach ein sich drehendes Magnetfeld (Drehfeld) erzeugen. Dies lässt einen einfachen Aufbau
von Elektromotoren zu.
56.
Wie ist ein Drehstromgenerator aufgebaut?
Ein Dreiphasengenerator besitzt im Stator, auch Ständer genannt, drei um 120° räumlich versetzte Spulen. Diese Spulen
werden auch als Wicklungszweige, Stränge oder Phasen bezeichnet. Sie besitzen jeweils die gleiche Windungszahl.
Durch das Drehen des Polrades werden in den Strängen gleiche Wechselspannungen induziert, die zeitlich um 1/3 Periode
gegeneinander verschoben sind.
57.
π
Zeichnen Sie ein Zeigerdiagramm für die drei Strangspannungen im Drehstromnetz. Die Strangspannung
1 soll bei 0° starten.
Die Zeiger sind je um 120°
gegeneinander verschoben.
2
ω
û3
û1
π
0
2π
û2
3π
2
58.
Welche Spannungen können im Einheitsnetz zwi- L1 – L2 : 400 V
schen den aktiven Leitern gemessen werden?
L2 – L3 : 400 V
L3 – L1 : 400 V
59.
Wie werden die einzelnen Spannungen und Ströme U:
im Drehstromnetz bezeichnet?
L1 – N : 230 V
L2 – N : 230 V
L3 – N : 230 V
verkettete Spannung, Aussenleiterspannung, Polleiterspannung
UStr: Strangspannung, Phasenspannung
I:
Aussenleiterstrom, Polleiterstrom
IStr: Strangstrom, Phasenstrom
60.
Was bedeutet symmetrische Belastung in einem Jeder Aussenleiter ist gleich (z.B. I = 1 A) und gleichartig (z.B.
Drehstromnetz?
alles Wirkwiderstände) belastet.
61.
Welcher Zusammenhang gilt bei der Sternschaltung
zwischen U und UStr sowie zwischen I und IStr?
62.
Welcher Leiter ist in einem Drehstromnetz erforder- Für unsymmetrische Belastungen braucht es in einem Drehlich, wenn eine unsymmetrische Belastung vorliegt?
stromnetz einen Neutralleiter, damit die geometrische Summe
der Ströme weiterhin gleich Null ist.
© P. Baumgartner
U = 3 i UStr
I = IStr
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
63.
3
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
Wie sieht die Spannungszeigerdarstellung bei der
Sternschaltung aus?
3.7
L1
U1N U12
U31
U2N
U3N
L3
U23
L2
64.
Wie erfolgt die Konstruktion für den Neutralleiter- 1. Aussenleiterströme berechnen
stromzeiger, wenn eine unsymmetrische Belastung 2. Geeigneten Massstab wählen
vorhanden ist?
3. Als Grundlage dienen die 3 um 120°
verschobenen Strangspannungen.
4. Aussenleiterströme in Phase mit den entsprechenden
Strangspannungen abtragen. (gilt für Wirkwiderstände)
5. Ströme parallel verschieben, indem jeweils ein Zeigeranfang an die Zeigerspitze des vorangegangen Zeigers gesetzt wird.
6. Der Zeiger vom Sternpunkt an die Spitze vom letzten Zeiger ergibt den Zeiger vom Neutralleiterstrom.
7. Länge des Neutralleiterstromzeigers messen und
mittels Massstab in den gesuchten Neutralleiterstrom
umrechnen.
65.
Was passiert in einem unsymmetrisch belasteten Einzelne Verbraucher können an einer zu grossen StrangDrehstromnetz, wenn für eine Isolationsmessung der spannung liegen und damit zerstört werden. Es entsteht eine
Neutralleitertrenner vor den Überstromunterbrechern Sternpunktverschiebung.
geöffnet wird?
66.
Welcher Zusammenhang gilt bei der Dreieckschaltung zwischen U und UStr sowie zwischen I und IStr?
U = UStr
I = 3 i IStr
P = 3 i U i I i cos ϕ
67.
Wie berechnet sich die Wirkleistung im Drehstromnetz bei symmetrischer Belastung?
68.
Darf die obere Leistungsformel bei der Stern- oder Für beide Schaltungen kann die Wirkleistung mit derselben
Dreieckschaltung verwendet werden?
Formel berechnet werden. Es sind immer die verkettete Spannung und der Aussenleiterstrom einzusetzen!
69.
Wie verhalten sich die Leistungen, wenn der gleiche Im Drehstromnetz nimmt der gleiche Verbraucher in der DreiVerbraucher einmal in Stern- und einmal in Dreieck eckschaltung die 3 – fache Sternleistung auf! Der Aussenleibetrieben wird?
terstrom ist bei der Dreieckschaltung ebenfalls dreimal grösser
gegenüber dem Aussenleiterstrom bei der Sternschaltung.
70.
Wie muss die gesamte Wirkleistung gemessen werden, wenn ein unsymmetrisch belastetes 4-Leiternetz
vorhanden ist?
© P. Baumgartner
P = PStr1 + PStr2 + PStr3
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
71.
3
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
3.8
Wie sieht die Aronschaltung aus?
P = P1 + P2
ρ⋅ ℓ ⋅ 2 ⋅I ⋅ cos ϕ
A
72.
Wie berechnet sich der Spannungsfall in einem
Wechselstromnetz?
∆U =
73.
Wie berechnet sich der verkettete Spannungsfall in
einem Drehstromnetz?
∆U =
74.
Was ist der Hauptgrund, dass ein europäisches Ver- Internationaler Austausch von elektrischer Energie und die
bundnetz erstellt wurde?
damit erreichte hohe Versorgungssicherheit.
75.
Welche weiteren Gründe sprechen für ein Verbundnetz?
3 i ρ iℓ i I i cos ϕ
A
Durch Energieaustausch können Lastschwankungen auskorrigiert werden.
Das ganze Energiesystem wird stabiler.
Die Kraftwerke werden besser ausgenutzt und somit müssen
weniger Kraftwerke bereitgestellt werden.
Die Kraftwerke können an produktionsgünstigen Orten errichtet werden.
76.
Beschreiben Sie die vier Spannungsebenen in einem Innerhalb des europäischen Verbundnetzes wird in der
Verbundnetz.
Höchstspannungsebene Energie ausgetauscht. Bei Spannung
von 380 kV bzw. 220 kV ist der Energietransport besonders
wirtschaftlich, da bei diesen hohen Spannungen die Stromstärke und damit die Leitungsverluste sehr klein gehalten werden können.
Kleinere Kraftwerke speisen die elektrische Energie in das 50150 kV-Hochspannungsnetz. Aus diesem Netz wird zum Teil
auch die Grossindustrie versorgt.
Am so genannten Mittelspannungsnetz sind Ortnetztransformatoren angeschlossen, welche ihrerseits das Niederspannungsnetz einspeisen. Ebenso werden aus dieser Spannungsebene Industriegebäude mit eigenen Transformatorenstationen versorgt.
77.
Wer ist für die Koordination des Energietransports in Die UCTE (Union für die Koordinierung des Transports von
Europa zuständig?
Elektrizität) ist eine Organisation welcher Übertragungsnetzbetreiber in 24 Ländern angehört. Seit dem 1. Juli 2009 werden
die Aufgaben der UCTE vom Verband Europäischer Übertragungsnetzbetreiber (ENTSO-E, European Network of Transmission System Operators for Electricity) übernommen.
78.
Wer betreibt in der Schweiz das Höchstspannungs- Swissgrid AG mit Sitz in Laufenburg ist die Schweizer
netz?
Übertragungsnetzbetreiberin.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
3
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
79.
Was sind örtliche Verteilnetze?
80.
Welche drei verschiedenen Netzformen unterscheidet Strahlennetze
man bei Ortsnetzen?
Ringnetze
Maschennetze
81.
Beschreiben Sie
Strahlennetz.
82.
Welche Vor- und Nachteile haben Strahlennetze?
das
3.9
Die Feinverteilung der elektrischen Energie erfolgt in Ortsnetzen mit den üblichen Nennspannungen von 3 x 400 V / 230 V.
Ortsnetze sind damit Niederspannungsnetze. Sie werden über
Transformatoren
versorgt,
welche
ihrerseits
aus
Hochspannungsverteilanlagen gespeist werden. Zu den
Hochspannungsverteilanlagen gehören die verschiedenen
Unter- oder Umspannwerke.
Strahlennetze werden nur einseitig eingespeist. Von der
Trafostation führen die einzelnen Leitungen strahlenförmig zu
den Verbrauchern.
Vorteile:
Die Vorteile der Strahlennetze liegt darin, dass ihr Aufbau sehr
einfach ist, dass sie einfach berechnet und überwacht werden
können.
Nachteile:
Spannungsfall am Leitungsende bei starker Belastung.
Bei Ausfall der Trafostation oder einer Leitung sind alle nachfolgenden Verbraucher vom Netz getrennt.
83.
Beschreiben
Ringnetz.
Sie
das
Ringnetze werden immer von zwei Seiten eingespeist. Bei
dieser Art von Einspeisung sind der Spannungsfall und damit
auch die Verluste geringer, als bei Strahlennetzen. Zudem ist
die Versorgungssicherheit viel höher.
84.
Beschreiben Sie
Maschennetz.
das
Maschennetze sind so aufgebaut, dass Verbindungen von
allen Leitungen in einem Versorgungsbereich vorhanden sind.
In der Abbildung (links) sehen Sie, dass die Trennstelle wie ein
Knotenpunkt im System aufzufassen ist. Der Querschnitt der
einzelnen Leitungen ist so gross gewählt, dass die Leitungen
auch die Ströme anderer Netzmaschen mitführen können.
Durch den grossen Querschnitt wird bekanntlich der Leitungswiderstand reduziert. Dies führt dazu, dass in Maschennetzen
sehr hohe Kurzschlussströme fliessen können.
85.
Welche Netzform weist die grösste Versorgungssi- Maschennetze
cherheit auf?
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
3
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
3.10
Band 3 Teil 11 Elektrische Maschinen (Motoren und Generatoren)
86.
Welche beiden Maschinenarten werden unterschie- Umlaufende Maschinen (Motoren und Generatoren)
den?
Ruhende Maschinen (Transformatoren)
87.
Wie lassen sich energetisch betrachtet die umlaufen- Elektromotoren wandeln elektrische Arbeit in mechanische
den Maschinen einfach erklären?
Arbeit um.
Generatoren wandeln dagegen mechanische Arbeit in elektrische Arbeit um.
88.
Was sind Umformer?
Von rotierenden Umformern wird elektrische Arbeit in mechanische und diese wiederum in elektrische Arbeit umgewandelt.
Jedoch hat in der Regel, dass so erzeugte neue Stromsystem
eine andere Frequenz, Strangzahl oder Spannung.
89.
Was sind aktive Bauteile bei einer Maschine?
Aktive Bauteile sind alle Teile, die elektrisch oder magnetisch
wirksam sind.
90.
Nennen Sie einige Teile von einem Elektromotor, die Statorwicklung
für das Leiten des elektrischen Stromes zuständig Rotorwicklung
sind.
Verbindungsleitungen
Klemmen
Schleifringe, Kollektoren
91.
Warum beinhalten Elektromotoren Stator- und Rotor- Die Elektroblechpakete sind für das Leiten der magnetischen
blechpakete?
Feldlinien zuständig.
92.
Nennen Sie einige Konstruktionsteile an Elektromoto- Gehäuse mit Belüftungsöffnungen bzw. Kühlrippen, Ventilator,
ren.
Lüfter, Lagerschilder, Lager, Welle mit Keilbahn, Befestigungsfuss, Befestigungsflansch, Transportöse
93.
Beschreiben Sie die Typenprüfung.
Die Typenprüfung wird an einem oder mehreren Motoren ausgeführt. Sie hat den Zweck Eigenschaften und Funktionsweise
der Konstruktion, die vom Hersteller zugesichert werden, zu
bestätigen. Die Typenprüfung umfasst folgende Prüfmomente:
- elektrische und mechanische Funktionsfähigkeit und Festigkeit
- Erwärmung und Wirkungsgrad
- Überlastbarkeit
- übrige Eigenschaften, die besonders für den aktuellen Motor
gelten.
94.
Welche Verlustarten verursachen die Erwärmung
einer elektrischen Maschine?
95.
Wie funktioniert die Kühlung einer geschlossenen Die Wärme im Innern der Maschine erhitzt das Gehäuse, desMaschine?
sen Oberfläche durch Kühlrippen vergrössert ist. Die Oberfläche wird durch die vorbeizirkulierende Luft gekühlt.
96.
Erklären Sie die Kühlung einer geschützten Maschi- Die Wicklungsköpfe, Stator- und Rotorblechpaket werden
ne.
direkt durch die Umgebungsluft gekühlt.
© P. Baumgartner
- Cu – Verluste:
Stromwärmeverluste (Widerstand
der Wicklungen)
- Fe – Verluste:
Ummagnetisierung + Wirbelströme
(Blechpakete)
- Mechanische Verluste: Reibung (z.B. in den Lagern)
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
3
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
3.11
97.
Nennen Sie einige Beispiele von Wartungsarbeiten Lager:
fetten, Gleitlager mit genügend Öl versehen
an elektrischen Maschinen.
Schleifringe: putzen, eventuell überdrehen
Kollektor: egalisieren
Kohlen:
ersetzen, einschleifen
98.
Erklären Sie die Betriebsart S1 von Elektromotoren.
Es ist eine dauernde Belastung mit Bemessungslast
(Nennlast) möglich. Diese Betriebsart wird normalerweise nicht
auf einem Typenschild angegeben.
99.
Wie heisst die Betriebsart S2?
Die Bemessungslast ist nur kurzzeitig vorhanden (z.B. 30
Minuten) und dann erfolgt die Abkühlung auf Raumtemperatur.
100.
Was versteht man unter Aussetzbetrieb?
Bei diesen Maschinen sieht der Zyklus folgendermassen aus:
Bemessungslast – Stillstand – Wiedereinschaltung. Im Unterschied zum Kurzzeitbetrieb kann beim Aussetzbetrieb keine
Abkühlung auf die Raumtemperatur erfolgen, da die Pausen
zu klein sind.
101.
Wie kann ein magnetisches Drehfeld erzeugt wer- Ein sich drehendes Magnetfeld, kurz Drehfeld, kann auf zwei
den?
Varianten erzeugt werden. Wird ein Magnet oder Elektromagnet gedreht erzeugt man ein Drehfeld. Dieses Prinzip wird bei
Generatoren verwendet. Fliesst Drehstrom durch eine Drehstromwicklung (3 um 120° verschobene Wicklungen), erzeugt
dies ebenfalls ein Drehfeld. Auf dieser zweiten Variante basieren die meisten Elektromotoren.
102.
Was ist der Unterschied zwischen einem Innenpol- Bei der Innenpolmaschine sind die Magnetpole innen und bei
und einem Aussenpolgenerator?
der Aussenpolmaschine sind sie aussen.
103.
Weshalb werden für grosse Leistungen Innenpolge- Die grossen Ströme müssen nicht über Schleifringe abgeführt
neratoren verwendet?
werden.
104.
Welche Folge hat das Tauschen von zwei Aussenlei- Das Drehfeld ändert die Richtung. Der Motor dreht in die andetern bei einem Drehstrommotor?
re Richtung.
105.
Wie berechnet sich die Drehfelddrehzahl?
106.
Welche beiden grundsätzlichen Betriebsarten werden Inselbetrieb
bei Drehstromgeneratoren unterschieden?
Parallelbetrieb
107.
Beschreiben Sie ganz einfach den Aufbau des Dreh- Stator mit 3~Wicklung. Rotor mit Kurzschlussanker.
stromkurzschlussankermotors.
108.
Nennen Sie einige Vorteile von Kurzschlussankermo- Einfach, sehr betriebssicher, wartungsarm, preisgünstig, wichtoren.
tige Typen genormt
© P. Baumgartner
n=
f ⋅ 60
p
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
3
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
3.12
109.
Welche Nachteile haben Kurzschlussankermotoren.
110.
Beschreiben Sie die Funktionsweise des 3~KSA- Die Dreiphasenspannung an der Statorwicklung erzeugt ein
Motors.
Drehfeld an der Statorwicklung. Das Drehfeld läuft über die
kurzgeschlossene 3~Rotorwicklung und induziert eine Dreiphasenspannung. Weil die Rotorwicklung kurzgeschlossen ist,
fliessen grosse Rotorströme, die ebenfalls ein Drehfeld erzeugen. Das Rotordrehfeld muss nach Lenzscher Regel der Ursache entgegenwirken - es läuft dem Statordrehfeld nach, damit
die Induktionsgeschwindigkeit abnimmt. Dadurch dreht der
Rotor immer schneller, bis sich durch den Schlupf die Differenz einstellt, die dem Gleichgewicht der Belastung entspricht.
111.
Warum haben Asynchronmotoren immer einen Um mindestens die Reibungsverluste zu decken, muss ein
Schlupf?
kleiner Rotorstrom fliessen.
Damit ein Rotorstrom fliesst, muss an der Rotorwicklung eine
Spannung induziert werden. Dies ist nur möglich, wenn zwischen Statordrehfeld und Rotor ein Drehzahlunterschied d.h.
ein Schlupf vorhanden ist.
112.
Wie gross ist der Schlupf eines Asynchronmotors in 3 .. 8 %
Prozent?
113.
Wie heissen die vier wichtigsten Momente in der Anlaufmoment, Sattelmoment, Kippmoment, BemessungsDrehmomentkennlinie eines Asynchronmotors?
moment (Nennmoment)
114.
Welches ist das grösste -, welches das kleinste Mo- Das grösste Moment ist das Kippmoment, das kleinste das
ment in der Drehmomentkennlinie bei Asynchronmo- Sattelmoment.
toren?
115.
Wie können die Wicklungen eines 3~Motors geschal- Stern oder Dreieck
tet werden?
116.
Wie verhält sich ein normaler Käfigankermotor im Er hat einen sehr grossen Anlaufstrom, 5-7 facher Nennstrom
Anlauf?
oder grösser.
117.
Warum tritt dieser grosse Anlaufstrom auf?
118.
Wie kann der Anlaufstrom von Käfigankermotoren Durch Tiefnutankerausführung 4-facher Nennstrom im Anlauf,
verringert werden?
durch Stern-Dreieck-Anlauf, durch Sanftanlasser, durch Frequenzumrichter.
119.
Unter welcher mechanischen Bedingung kann ein Das Anlaufmoment muss grösser sein als das Gegenmoment
Kurzschlussankermotor überhaupt anlaufen?
der Last.
120.
Welche Drehzahl erreicht ein Asynchronmotor?
© P. Baumgartner
Grosser Anlaufstrom, Drehmoment beim Anlauf bescheiden,
Drehzahl nur mit Frequenzumrichter regelbar
Im Stillstand des Rotors wird die grösste Rotorspannung induziert es fliesst der grösste Rotorstrom – diese Situation ist
vergleichbar mit dem Einschalten eines kurzgeschlossenen
Transformators.
Er erreicht stets die Drehzahl bei der die Motorenkennlinie, die
Kennlinie der Last schneidet.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
3
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
3.13
121.
Was sind polumschaltbare Motoren?
122.
Welchen Vorteil haben Motoren mit getrennten Die Polpaare und damit auch die Drehzahlen können in einem
Statorwicklungen gegenüber Dahlandermotoren.
beliebigen Verhältnis stehen.
123.
Welches Drehzahlverhältnis hat man bei der Die Dahlanderschaltung ermöglicht zwei Drehzahlen im VerDahlanderschaltung?
hältnis 1 : 2
124.
Wie heissen die beiden Stufen (Schaltungen) der Dreick (hohe Polpaarzahl kleine Drehzahl)
Dahlanderschaltung.
Doppelstern (kleine Polpaarzahl hohe Drehzahl)
125.
Beschreiben Sie in einfacher Form, was ein Linear- Linearmotoren arbeiten auch nach dem Prinzip von Kurzmotor ist.
schlussankermotoren, nur entsteht keine kreisförmige Bewegung, sondern eine lineare, geradlinige Bewegungsrichtung.
Am einfachsten denkt man sich einen Stator, der mit einer
Schere aufgeschnitten und gestreckt wird.
Bei Linearmotoren ist ein magnetisches Wanderfeld wirksam.
126.
Nennen Sie einige Besonderheiten von Synchronmo- - Läuft nicht von selbst an
toren.
- Hat auch unter Last konstante, synchrone Drehzahl
- Fällt ausser Tritt bei Überlastung
127.
Nennen Sie verschiedene Varianten für die elektri- Gegenstrombremsung (durch Drehrichtungsumkehr)
sche Bremsung von Motoren und geben Sie je ein Bandsägen
Anwendungsbeispiel an.
Übersynchrone Bremsung (Generatorbetrieb)
Polumschaltbare Motoren (Dahlander)
Gleichstrombetrieb (kurzgeschlossener Generator)
Fördermaschinen
128.
Gegeben ist ein KSA-Drehstrommotor mit den Nenndaten 3 x 400 V/ 230 V.
Wie ist der Motor anzuschliessen, wenn 230 V (LNPE
– Kabel) zur Verfügung stehen?
129.
Bis zu welcher Motorenleistung werden Drehstrom- Bis etwa 2 kW
motoren in Steinmetzschaltung betrieben?
130.
Wofür wird die Steinmetzschaltung in der Praxis ein- Zum Antrieb von Betonmischern oder für Umwälzpumpen in
gesetzt?
Heizungsanlagen.
131.
Wie kann bei der Steinmetzschaltung die Drehrich- Der netzseitige Kondensatoranschluss ist von V1 auf U1 zu
tung gewechselt werden?
wechseln. (gestrichelte Linie bei der oberen Grafik)
132.
Wie viel Prozent der Bemessungsleistung werden in ca. 70 %
der Steinmetzschaltung noch erreicht?
133.
Wie gross ist das Bemessungsmoment (Nennmo- Noch ca. 50 %
ment) mit der Steinmetzschaltung?
© P. Baumgartner
- Motoren mit zwei getrennten Drehstrom-Statorwicklungen
- Dahlandermotoren
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
3
3.14
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
134.
Wie lautet die Faustformel zur Bestimmung der bei 230 V
Kondensatorgrösse?
bei 400 V
135.
Warum kann die Spannung am Kondensator grösser Die Wicklung (Induktivität) und der Kondensator bilden einen
als die Netzspannung?
Serieschwingkreis.
136.
Beschreiben Sie den Kondensatormotor bzw. den Im Stator je eine Haupt- und eine Hilfsphasenwicklung. Der
Einphasenmotor mit Hilfswicklung.
Rotor ist als Kurzschlussanker ausgebildet. Für den Anlauf
werden ein Anlauf- und ein Betriebskondensator zugeschaltet,
der Anlaufkondensator wird durch einen Fliehkraftschalter, ein
Strom- oder ein Thermorelais abgeschaltet.
137.
Beschreiben Sie die Funktionsweise des Kondensatormotors.
138.
Welche Aufgabe hat der Kondensator mit der grossen Er muss im Anlauf ein grosses Anzugsmoment erzeugen.
Kapazität beim Kondensatormotor?
139.
Welche Aufgabe hat der Kondensator mit der kleinen Es ist der Betriebskondensator (Kompensationskondensator),
Kapazität beim Kondensatormotor?
der im Anlauf den Anlaufkondensator unterstützt und im Betrieb für einen guten cos ϕ sorgt.
140.
Womit kann der Anlaufkondensator eines Konden- Durch einen Fliehkraftschalter, ein Stromrelais, ein Thermoresatormotors abgeschaltet werden?
lais
141.
Bei welcher Anwendung mit 1~Motor wird ein ohm- Beim Kühlschrankmotor vom Kompressorkühlschrank kann
scher Widerstand in der Hilfsphase verwendet?
eine bifilare Wicklung im Stator in Serie zur Hilfsphase geschaltet werden, die dann eine Phasenverschiebung zur
Hauptwicklung aufweist. Es braucht dann keinen separaten
Kondensator und das Stromrelais schaltet die Hilfswicklung
ab.
142.
Was ist eine bifilare Wicklung?
143.
Nennen Sie einige Verwendungszwecke für den Kompressorkühlschrank,
Kondensatormotor?
Häxler, Umwälzpume
144.
Wie kann die Drehrichtung am Kondensatormotor Es muss die Stromrichtung in der Haupt- oder Hilfswicklung
geändert werden?
geändert werden.
145.
Für welche Leistung werden Kondensatormotoren 1 … 2 kW
(Hilfsphasenmotoren) gebaut?
146.
Welche Vorteile gelten für den Kondensatormotor kaum Wartung, klein, kompakt, lange Lebensdauer ( grund(Hilfsphasenmotor)?
sätzlich die Vorteile des Käfigankermotors)
147.
Wann ist der Anlauf-, bzw. der Betriebskondensator Anlaufkondensator nur während der Anlaufphase, Betriebseingeschaltet beim Kondensatormotor?
kondensator immer.
148.
Was ist speziell zu beachten bei der Dimensionierung Die Spannung ist wesentlich höher als die Betriebsspannung
von Kondensatoren für Kondensatormotoren?
des Motors, ca. 1.5 x Motornennspannung.
© P. Baumgartner
C [µF] = 70 x Motorenleistung in [kW]
C [µF] = 22 x Motorenleistung in [kW]
Beim Einschalten wird durch den Kondensator in der Hilfsphase eine Phasenverschiebung erzeugt. Dadurch entstehen 2
Wechselfelder mit einer Phasenverschiebung. Es resultiert ein
elliptisches Drehfeld. Nach dem Hochlauf wird der Anlaufkondensator abgeschaltet und der Betriebskondensator sorgt für
einen guten cos ϕ.
Eine Wicklung, die gleich viele Windungen in Gegenrichtung
hat und deshalb keine induktive Wirkung nach aussen besitzt.
Waschmaschine,
Rasenmäher,
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
3
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
3.15
149.
Der Einphasenmotor hat im Stator eine 1~Wicklung Spaltpolmotor
und 2 Kurzschlusswicklungen (Kurzschlussringe).
Der Rotor ist ein Kurzschlussläufer. Um welchen
Motor handelt es sich bei dieser Beschreibung?
150.
Beschreiben Sie die Funktionsweise des Spaltpolmo- Die Einphasenwicklung erzeugt ein magnetisches Wechseltors.
feld. Durch die Kurzschlusswicklungen wird ein phasenverschobenes Wechselfeld erzeugt und dadurch resultiert ein
elliptisches Drehfeld. Dieses Drehfeld induziert im Rotor eine
Spannung, dadurch dreht dieser in Richtung des Drehfeldes
und bestätigt die Lenzscher Regel.
151.
Nennen Sie die Besonderheiten des Spaltpolmotors.
152.
Nennen Sie einige Verwendungsmöglichkeiten von Antrieb von Lüftern, Laugenpumpen, Büromaschinen
Spaltpolmotoren.
153.
Welche Aufgabe hat der Kurzschlussring im Spalt des Er muss ein zum Hauptfeld phasenverschobenes Feld erzeuSpaltpolmotors?
gen.
154.
Wie kann bei einem Spaltpolmotor die Drehrichtung Die Drehrichtung ist immer vom Hauptpol zum Spaltpol. D.h.
geändert werden?
eine andere Drehrichtung kann nur mit einem anders konstruierten Motor erzeugt werden!
155.
Spaltpolmotoren werden auch mit grosser Polzahl Nach dem Anlauf als Asynchronmotor laufen solche Motoren
und Aussenläufer gebaut, beschreiben Sie die Be- als Synchronmotoren weiter und können dort eingesetzt wersonderheiten dieses Motors näher.
den, wo die konstante Drehzahl geschätzt wird.
156.
Wofür werden synchron laufende Spaltpolmotoren Uhren, Zeitrelais, schreibende Messgeräte
verwendet?
157.
Welche Motorart finden wir in Handbohrmaschinen 1~Seriemotor, Universalmotor
mit Netzbetrieb?
158.
Warum wird der 1~Seriemotor auch Universalmotor Er kann mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben werden, ist
genannt?
also universell.
Dies hat allerdings Grenzen - für Wechselstrombetrieb muss
der Stator- und der Rotor geblecht sein, die Spannung bei
Gleichstromspeisung ist wesentlich kleiner, weil der Induktivanteil des Wechselstromes fehlt.
159.
Beschreiben Sie den Aufbau des Universalmotors.
160.
Beschreiben Sie die Funktionsweise des Universal- In der positiven Halbwelle wird im Stator ein Magnetfeld aufmotors.
gebaut, mit der gleichen Halbwelle wird auch der Rotor magnetisiert, wobei das Rotorfeld so gerichtet ist, dass ein Drehmoment z.B. im Uhrzeigersinn entsteht. In der nächsten Halbwelle kehrt in Stator- und Rotorwicklung die Stromrichtung um,
mit dem Resultat, dass das entstehende Drehmoment in der
bisherigen Richtung wirkt.
© P. Baumgartner
sehr einfach, sehr robust, miserabler Wirkungsgrad und Leistungsfaktor, nur für kleine Leistungen, keine Drehrichtungsumkehr möglich
Stator mit geteilter 1~Statorwicklung, Rotor gewickelt und auf
Polwender (Kollektor) geführt, Stator und Rotorblechpaket aus
einzelnen Elektroblechen zusammengebaut. Alle Wicklungen
sind in Serie geschaltet.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
3
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
3.16
161.
Nennen Sie die Besonderheiten des Universalmotors.
Bei Belastung sinkt die Drehzahl, der Strom steigt und damit
auch das Drehmoment. Motor gut geeignet als Handwerkzeugmaschine.
162.
Wie gross kann im Leerlauf die Drehzahl werden?
Die Drehzahl kann bis zu 30‘000 U/min erreichen und ist sehr
stark von der Belastung abhängig.
163.
Wie kann die Drehrichtung eines Seriemotors geän- Entweder die Feld- oder die Ankerwicklung tauschen, aber
dert werden?
nicht beide!
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
4
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.1
Band 4 Teil 12 Elektrische Maschinen (Transformatoren)
1.
Beschreiben Sie den Aufbau eines Einphasentransformators.
Eisenkern, Primär- und Sekundärspule, Zubehör
2.
Beschreiben Sie die Funktionsweise des
Einphasentransformators, indem Sie verschiedene
magnetische Grössen ansprechen.
Die Primärspule wird an Spannung gelegt. In der Primärspule
fliesst Strom, dadurch wird eine Durchflutung erzeugt, nach
der Eisenlänge ergibt sich die Feldstärke und nach der Magnetisierungskennlinie die magnetische Flussdichte. Gemäss
Kernquerschnitt stellt sich der Fluss ein und damit die induzierte Spannung in der Sekundärwicklung.
∆Φ
Ui = -N i
∆t
3.
Mit welcher Formel lässt sich das Übersetzungsverhältnis berechnen?
ü=
4.
Wie verhalten sich Ströme und Spannungen?
S1 = S2 →
5.
Warum funktioniert ein Trafo nur mit Wechselstrom?
Es handelt sich um die Induktion der Ruhe. Weil nichts dynamisch bewegt wird, muss die Änderung durch den sich in Gösse und Richtung ändernden Strom erzeugt werden, damit eine
Flussänderung entsteht.
6.
Was ist nötig, wenn Gleichspannung transformiert
werden soll?
Es braucht einen Zerhacker - es werden Rechteckimpulse
erzeugt – dies entspricht einer Änderung, diese kann transformiert werden.
7.
Welche Verlustarten treten beim Trafo auf?
Kupfer- und Eisenverluste
8.
Wie sind die Kupferverluste zu erklären?
Die Spulen sind aus Cu-Drähten ev. aus Cu-Bändern gewickelt und haben einen ohmschen Widerstand. Je nach Strom
ergeben sich mehr oder weniger Verluste.
9.
Wodurch entstehen die Eisenverluste?
Durch die Ummagnetisierung des Kerns und durch
Wirbelstromverluste, da sich der Kern im Wechselfeld befindet.
10.
Wie misst man die Leerlaufspannung?
Primärseite an die Bemessungsspannung anlegen und die
Sekundärseite unbelastet betreiben. Ein sekundär angeschlossenes (hochohmiges) Voltmeter zeigt die Leerlaufspannung an.
11.
Wie misst man die Kurzschlussspannung?
Sekundärseite kurzschliessen.
Primär die Spannung von 0 langsam erhöhen bis der Primärbemessungsstrom fliesst, die jetzt vorhandene Spannung ist
die Kurzschlussspannung.
12.
Was kann anhand der Kurzschlussspannung
beurteilt werden?
Das Verhalten bei Kurzschluss auf der Sekundärseite.
Z.B. uK = 10 % bedeutet, dass bei Kurzschluss der 10fache
Bemessungsstrom als Kurzschlussstrom wirkt.
13.
Beschreiben Sie einen normalen Transformator.
Eisenkern mit galvanisch getrennten Wicklungen. Übersetzung
nach den geforderten Spannungs- und Stromwerten mit geeigneter Kurzschlussspannung.
© P. Baumgartner
N1 U1 I2
=
=
N2 U2 I1
U1 ⋅I1 = U2 ⋅I2 →
U1 I2
=
U2 I1
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
4
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.2
14.
Beschreiben Sie einen Trenntransformator.
Eisenkern mit galvanisch getrennten Wicklungen. Meist Mantelkernbauart.
Meist Übersetzung 1 : 1, kann aber auch anders sein.
15.
Beschreiben Sie einen kurzschlusssicheren
Transformator.
Ein Transformator, der sekundär dauernd kurzgeschlossen
betrieben werden kann, ohne Schaden zu nehmen.
16.
Was ist ein Spartransformator (Autotransformator).
Ein Trafo der nur eine Wicklung hat, d.h. die Sekundärspannung wird an der Primärspannung abgegriffen. Dies funktioniert, weil jede Spule eine Selbstinduktionsspannung erzeugt.
17.
Was wird gespart beim Spartrafo?
Kupfer und Eisen, im Betrieb auch Energie.
18.
Wo finden Autotrafo Verwendung?
Stelltrafo (Variac), Spannungsanpassungen im Bereich 10...
20 %.
19.
Wann macht ein Spartrafo Sinn?
Wenn der Unterschied zwischen Primär- und Sekundärspannung verhältnismässig klein ist, 10…20 %.
20.
Wo finden kurzschlusssichere Transformatoren Verwendung?
Sonnerietrafo, Spielzeugtrafo, Zündtrafo, Schweisstrafo
21.
Erklären Sie die Strommessung mit einem
Zangenampèremeter.
Der Ringkern ist in zwei Hälften geteilt, die durch die Zange
geöffnet werden können. Der Ring wird durch betätigen der
Zange geöffnet und um das zu messende Kabel gelegt und
dann geschlossen. Nun zeigt das eingebaute Instrument des
Zangenampèremeters den Strom an.
22.
Beschreiben Sie den Aufbau eines Stromwandlers.
Ringkern mit Sekundärwicklung, die Primärwicklung wird meist
als Schiene durch den Wandler geführt.
23.
Wie muss ein Stromwandler betrieben werden?
Immer belastet oder im Kurzschluss, der Eisenkern wird sonst
im Sättigungsbereich betrieben - grosse Erwärmung des Kerns
bis Zerstörung des Wandlers und Überspannung an der offenen Sekundärwicklung sind möglich!
24.
Wie wirkt sich die Überlastung des Stromwandlers
aus?
Die Messung wird ungenau.
25.
Wie gross ist der Sekundärstrom bei Bemessungsstrom primär?
1 A oder 5 A
26.
Was ist ein Spannungswandler?
Ein 1~Transformator mit genauer Übersetzung und sehr kleiner uK (< 1%). Er wird für den Anschluss von Voltmetern oder
Spannungspfade von Messinstrumenten verwendet.
27.
Was muss man wissen über den Anschluss und den
Betrieb von Spannungswandler?
Primär und sekundär sind Überstromunterbrecher einzubauen,
nur leer oder mit Bemessungslast betreiben - nie kurzschliessen (uK ist klein und damit der Kurzschlussstrom riesig - Zerstörungsgefahr).
28.
Wie gross ist die Sekundärspannung bei Bemessungsspannung primär?
100 V
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4
4.3
29.
Wann kann mit der bekannten Übersetzungsformel
auch bei Drehstromtransformatoren gerechnet werden?
Wenn primär und sekundär die gleiche Schaltung vorliegt. Z.B.
Yy oder Dd
Ansonsten gilt die Formel nur für die Strangspannungen.
30.
Beschreiben Sie den Aufbau eines elektronischen
Transformators.
Als erstes wird die Netzspannung gefiltert, damit Überspannungen oder Oberwellen aus dem Netz gar nicht erst zu den
weiteren Baugruppen gelangen.
Danach wird durch eine Gleichrichterschaltung und ein Filter
(Siebung) aus der Netzwechselspannung eine Gleichspannung erzeugt. Mit einem Transistor, der als elektronischer
Schalter eingesetzt wird, kann aus der Gleichspannung eine
Wechselspannung mit einer Frequenz von 35 kHz erzeugt
werden.
Mit dieser hohen Frequenz können kleine Transformatoren
hohe Leistungen übertragen. Eine spezielle Regelschaltung
sorgt dafür, dass die Spannungen immer konstant bleiben.
Am Schluss der Übertragungskette ist wieder eine Gleichrichterschaltung mit Glättung vorhanden, die dafür sorgt, dass
eine Gleichspannung mit einer geringen Welligkeit zum Verbraucher gelangt.
Band 4 Teil 13 Schalteinrichtungen und Schutzorgane
31.
Was ist ein Relais?
Ein Relais ist ein elektromagnetisch betriebener Schalter. Ein
Relais wird über einen Steuerstromkreis aktiviert und schaltet
damit einen Laststromkreis.
32.
Warum lassen sich Wechselströme einfacher Schalten als Gleichströme?
Bei Wechselströmen wird bei jedem Nulldurchgang der Lichtbogen automatisch gelöscht.
33.
Nennen Sie einige Relaisvarianten, die Sie aus der
Niederspannungsinstallationspraxis oder der Kommunikationstechnik kennen.
-
34.
Was sind Schütze?
Schütze sind elektromagnetisch betätigte Schalter für grosse
Ströme von 10 – 1000 A ohne mechanische Haltung.
35.
Wie ist der Eisenkern von einem Schütz aufgebaut?
Aus Elektroblechen, zur Reduktion der Wirbelstromverluste.
36.
Warum müssen die Polflächen sehr präzise geschliffen sein?
Damit das Magnetsystem ganz schliesst und nicht brummt.
37.
Warum muss das Magnetsystem mit Kurzschlussringen ausgestattet sein?
Damit das Schütz im Nulldurchgang des Steuerwechselstromes nicht abfällt.
38.
Weshalb braucht der Eisenkern einen Luftspalt?
Der Luftspalt bewirkt, dass das Schütz bei ausgeschalteter
Spule wieder abfällt. Durch die Remanenz könnte sonst der
Anker kleben bleiben.
© P. Baumgartner
Schrittschaltrelais
Zeitrelais (anzug- und abfallverzögert)
Starkstromrelais
Halbleiterrelais
Polarisierte Relais
Reed-Relais
Winkelankerrelais
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4
4.4
39.
Warum werden die Kontakte bei einem Schütz meist
doppelt unterbrochen?
Der Lichtbogen kann besser abgeschaltet werden.
40.
Wozu brauchen grosse Lastschütze eine Löschkammer?
Die Löschkammer verhindert das Überspringen des Lichtbogens auf benachbarte Teile und verhindert das Verbrennen
von Einzelteilen.
41.
Wie funktioniert eine Löschkammer in einem Schütz?
Eingelegte Bleche kühlen den Lichtbogen und unterteilen
diesen in Teillichtbogen und sorgen so für die Löschung. Bei
sehr grossen Leistungen, speziell bei Gleichstrom, sorgt ein
Magnetfeld für die Verlängerung des Lichtbogens, der damit
gelöscht wird.
42.
Wofür werden die Hilfskontakte eines Schützes verwendet?
Für eine Selbsthaltung bei IK-Steuerungen, für Signalisierungen, elektrische Verriegelungen usw.
43.
Beschreiben Sie den Aufbau von einem elektronischen Schütz.
Ein elektronisches Schütz besteht aus zwei antiparallel geschalteten Thyristoren oder einem Triac. Die Zündung erfolgt
immer beim Nulldurchgang der Spannung. Eine Löscheinrichtung für den Lichtbogen ist nicht erforderlich. Sobald keine
neuen Zündimpulse mehr erzeugt werden, löscht der Thyristor
bzw. Triac beim nächsten Nulldurchgang des Stromes. In
dreifacher Ausführung kann ein elektronisches Schütz auch für
Drehstromnetze eingesetzt werden.
44.
Nach welchen Kriterien wird ein Schütz ausgewählt?
-
45.
Welche Gebrauchskategorien werden bei AC angeboten?
AC1
Lastschalter, Ohmsche Verbraucher
AC2
Motoren mit kleinen Anlaufströmen,
Stern- Dreieck Anlauf, Schleifringankermotoren
AC3
Direkte Einschaltung von
Kurzschlussanker Motoren
AC4
Extrembelastung, Tipp- Betrieb, Gegenstrombremse
Gebrauchskategorie
Bemessungsstrom der Hauptkontakte
Einschaltstrom des Verbrauchers
Anzahl und Art der Hilfskontakte
Steuerspannung und Frequenz
Lebensdauer
Steuerschalter:
AC15 Steuerschalter für die Schaltung von magnetischen
Verbrauchern, wie z.B: Schützenspulen, Hubmagnete, Magnetventile
46.
Welche Gebrauchskategorien werden bei DC angeboten?
© P. Baumgartner
DC1
Leichte induktive Lasten
DC3
Anlassen von Nebenschlussmotoren, Tipp- Betrieb
DC5
Anlassen von Reihenschlussmotoren
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4
4.5
47.
Wie werden die Kontakte von einem Schütz beschriftet?
Hauptstromkreis:
1 3 5
2 4 6
Steuerstromkreis:
Die Anschlüsse der Hilfskontakte werden durch zweiziffrige
Zahlen bezeichnet.
1. Ordnungsziffer: 1 – 8 (MSR: 9)
2. Funktionsziffer: Öffner: 1 / 2 (MSR: 5 - 6)
Schliesser: 3 / 4 (MSR: 7- 8)
48.
Welche Arten von Überstrom-Schutzeinrichtungen
werden in elektrischen Installationen eingesetzt?
- verschiedene Schmelzsicherungssyteme, wie Diazed, NHS,
KLS
- Leitungsschutzschalter
- Leistungsschalter
- Motorschutzschalter
- Schaltschützen mit Thermorelais
49.
Welche Bauarten von Schmelzsicherungen werden
verwendet?
Haushalt:
NLS Normalleistungssicherungen DI 6+10A; DII
6;10;15;20;25A;
DIII 40; 50; 63A
KLS Kleinleistungssicherungen (Feinsicherung mit Sandfüllung)
Industrie:
NHS Niederspannungs- Hochleistungs- Sicherungen
Nennschaltvermögen > IK 100 kA
50.
Wie nennt man durchsichtige Miniatursicherungen
(Feinsicherungen)?
Geräteschutzsicherungen
51.
Wie nennt man sandgefüllte Miniatursicherungen
(Feinsicherungen)?
Kleinleistungssicherungen KLS
52.
Wie gross ist das Nennschaltvermögen von Kleinleistungssicherungen?
1500 A
53.
Welche Aufgaben haben Leitungsschutzschalter?
Sie schützen Leitungen vor Überlast und Kurzschluss, zudem
können sie allgemein zum Schalten eingesetzt werden.
54.
Aus welchem Grund werden ÜberstromSchutzeinrichtungen eingesetzt?
-
55.
Wo werden KLS eingesetzt?
- In Steuerungen zum Schutze der Steuerleitungen
- Niedervolttransformatoren
56.
Welche Abmessungen werden von KLS angeboten?
zwei Grössen: 5 x 20mm und 6.2 x 32mm
57.
Welche Auslösecharakteristiken sind von Kleinleistungssicherungen bekannt?
F = Flink; FF = Superflink; M = Mittelträge; T = Träge;
TT = Superträge
© P. Baumgartner
Leitungsschutz
Personenschutz
Brandschutz
Apparateschutz
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4
4.6
58.
Wie ist das DIAZED Sicherungssystem aufgebaut?
-
Sicherungskopf aus Porzellan mit Schauglas
Sockel
Passring, Passschraube oder Passhülse
Sicherungspatrone
59.
Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktionsweise
eines Schmelzeinsatzes.
In einem Steatitkörper sind zwischen zwei metallenen Kontaktkappen ein oder mehrere Schmelzleiter in einem körnigen Löschmittel (Quarzsand) eingebettet.
Bei Überlast und Kurzschluss schmilzt der Schmelzleiter durch
und der Quarzsand löscht den Lichtbogen.
60.
Welches Nennschaltvermögen haben DIAZED II + III
Sicherungssysteme?
IK > 50kA
61.
Wie ist eine Sicherungspatrone aufgebaut?
-
62.
Welche Farben haben die Kennmelder bei DIAZED
Sicherungen?
grün 6A; rot 10A; grau 15A, blau 20A; gelb 25A; schwarz 40A,
weiss 50A; kupfer 63A
63.
Die Sicherungen werden mit Betriebsklassen definiert. Wie heissen diese Klassen?
gG Ganzbereichs-Kabel und Leitungsschutz
(Schutz vor Überlast und KS)
Fuss- und Kopfkontakt
Sicherungskörper mit Quarzsandfüllung (Funkenlöschung)
Schmelzleiter aus Silber oder Kupfer
Kennmelder
aM Teilbereichs-Schaltgeräteschutz
(nur Kurzschlussschutz)
64.
Welche Aufgaben haben Leitungsschutzschalter?
Sie schützen Leitungen vor Überlast und Kurzschluss, zudem
können sie allgemein zum Schalten eingesetzt werden.
65.
Was versteht man unter einem Leistungsschalter?
- Schalter für grosse Betriebsströme
- hohes Nennschaltvermögen
- mit einem thermischen und elektromagnetischem Auslöser
versehen
- auch mit Fernbedienung erhältlich
- kann mit einer Unterspannungsauslösung ausgerüstet werden
66.
Erklären Sie den Aufbau eines Leitungsschutzschalters.
-
67.
Erklären Sie vereinfacht die Funktion eines Leitungsschutzschalters anhand der Abbildung.
Wird die Taste 4 gedrückt, schaltet der Kontakt 2 ein und
wird durch die Klinke arretiert.
Betätigungsorgan mit Freilaufauslösung
Thermischer Auslöser für Überlastschutz
Elektromagnetischer Auslöser für Kurzschlussschutz
Löschkammer zur Funkenlöschung
Schaltkontakt
Spricht bei einem Kurzschluss die elektromagnetische
Schnellauslösung 1 an oder bei Überlast die
Bimetallauslösung 3, so wird die Verklinkung gelöst, und der
Schaltkontakt 2 mit dem Druckknopf 4 springt heraus.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
68.
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4
Heute werden drei Auslösecharakteristiken verwendet. Bei welchem Strom müssen die Leitungsschutzschalter unverzögert auslösen?
4.7
LS Typ B: 3 – 5 fachem IN
LS Typ C: 5 – 10 fachem IN
LS Typ D: 10 – 20 fachem IN
69.
Was hat die Schleifenimpedanzmessung bzw. die
Kurzschlussstrommessung mit der Auslösecharakteristik zu tun?
Wird hinter einem 13 A LS Charakteristik C ein Kurzschlussstrom von mehr als 130 A gemessen (Reduktionsfaktor von
0,66 eingerechnet), so ist der Personenschutz nach NIN erfüllt.
70.
Was muss vorgekehrt werden, wenn der gemessene
Kurzschlussstrom grösser ist, als das Nennschaltvermögen des LS?
Es muss eine Vorsicherung (Backup-Schutz) dem LS vorgeschaltet werden.
71.
Woran erkennt man das Nennschaltvermögen eines
LS?
An einer aufgedruckten Zahl in einem Rechteck,
z.B. 6000 Nennschaltvermögen 6000A
72.
Was bedeutet die Zahl 3 in einem Quadrat unter der
Bezeichnung des Nennschaltvermögens?
Strombegrenzungsklasse bzw. Energiebegrenzungsklasse 3.
Ein LS mit der Energiebegrenzungsklasse 3 schaltet bei einem
Kurzschluss zwischen 2…4ms aus.
73.
Nennen Sie ein einige Vorteile von Leitungsschutzschaltern gegenüber Schmelzsicherungen.
-
74.
Welches sind die gebräuchlichsten Bemessungsstromstärken von LS?
6; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 A
75.
Wo werden Leistungsschalter eingesetzt?
Bei grossen Energieverteilanlagen, z.B. Industriebetrieben und
grossen Energieverbrauchern.
76.
Können Motorschutzschalter auch Kurzschlüsse
schalten?
Ja, wenn sie einen elektromagnetischen Auslöser besitzen.
77.
Was versteht man unter einem eigensicheren Motorschutzschalter?
Motorschutzschalter, die wegen ihrem hohen Innenwiderstand
gegen Überlast- und Kurschluss schützen. Dies sind Motorschutzschalter für kleinere Strombereiche bis ca. 16A.
78.
Wie sind Wechselstrommotoren an einem
3-poligen Motorschutzschalter anzuschliessen?
Der Aussenleiter wird in Serie zu den drei Bimetallen geschaltet. (Serieschaltung aller 3 Kontakte)
79.
Wie kann ein Motorschutzschalter oder ein Motorschutzrelais nach der Installation überprüft werden?
Entfernen einer Sicherung, beim Betrieb eines Motors unter
Bemessungslast, nach etwa 90 Sekunden sollte der Motorschutzschalter auslösen oder den Motor mit nur 2 eingesetzten
Sicherungen starten, der Motorschutzschalter sollte jetzt innert
wenigen Sekunden auslösen.
80.
Was versteht man unter einem Vollschutz eines Motors?
Schutz gegen Überlastung und thermischer Schutz der Motorenwicklungen.
Der thermische Schutz wird auch Klixon genannt. Dies ist ein
in der Wicklung eingebauter Bimetallschalter.
Die Motorenwicklung kann auch mit einem PTC Widerstand
(Kaltleiter) und einem Thermistorschutzrelais versehen werden.
© P. Baumgartner
nach Auslösung wieder verwendbar
kann als Schalter verwendet werden
keine Alterung
kompakte, kleinere Bauweise
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
4
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.8
81.
Welche Möglichkeit für den Motorschutz ist nebst
dem Motorschutzschalter auch noch möglich?
Motorschutzrelais (Thermorelais) auf ein Schaltschütz aufgesteckt.
82.
Wie ist ein Motorschutzrelais aufgebaut?
Drei Wärmepakete, die sich bei Überlastung verbiegen, lösen
einen Sprungkontakt aus. Dieser Kontakt besteht aus einem
Schliesser (97/98) und einem Öffner (95/96), der den SteuerStromkreis unterbricht.
Der Hauptstromkreis muss durch das Schütz unterbrochen
werden!
83.
Auf welchen Strom werden Motorschutzschalter und
Motorschutzrelais eingestellt?
Auf den Motorenbemessungsstrom.
Beim Einbau in den Strang auf In dividiert durch 1,73.
84.
In welcher Installation muss bei einem Stern – Dreieckanlauf das Motorschutzrelais in den Strang geschaltet werden?
In feuergefährdeten Räumen müssen Motoren auch in der
Sternstellung gegen übermässige Temperaturen geschützt
werden. Das wird durch die Anordnung des Thermorelais im
Strangstrom oder durch eine automatische Umschaltung von
Stern auf Dreieck erreicht. (siehe auch NIN 4.2.7)
85.
Wann kann auf ein Motorschutzschalter verzichtet
werden?
- blockierfeste Motoren
- Motoren ≤ 500W sofern nicht:
o Ex- gefährdete Räume
o feuergefährdete Räume und unbeaufsichtigt
86.
Was bedeutet die Abkürzung RCD?
Die drei Buchstaben RCD stammen von der englischen Bezeichnung „Residual Current Protective Device“ was wörtlich
übersetzt „Reststromschutzgerät“ oder eben Fehlerstromschutzschalter bedeutet.
87.
Wie ist ein RCD aufgebaut?
88.
Für welchen Schutz werden RCD’s eingesetzt?
- Personenschutz
- Nutztierschutz
- Brandschutz
89.
Welche Vorteile bieten RCD‘s?
- Verbesserung des Personen-, Nutztier- und Sachwertschutzes
- Verbesserung der Nullungsbedingungen
- Erkennen von schleichenden Erdschlüssen
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
90.
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4
Erklären Sie die exakte Funktionsweise von RCD’s.
4.9
Bei einem zweipoligen RCD sind sowohl der Aussenleiter als
auch der Neutralleiter mit gleicher Windungszahl im Summenstromwandler vorhanden. Im Normalbetrieb fliesst der Strom
im Aussenleiter und im Neutralleiter gegenläufig mit der gleichen Stromstärke. Der magnetische Fluss, welcher vom Aussenleiter erzeugt wird, ist somit zu jedem Zeitpunkt gleich
gross, wie der magnetische Fluss der vom Neutralleiter erzeugt wird. Im Summenstromwandler ist die Summe der magnetischen Flüsse im Normalbetrieb stets gleich Null, da sich
die magnetischen Flüsse wegen der umgekehrten Richtung
aufheben. So wird im Summenstromwandler sekundärseitig
keine Spannung induziert.
Bei einem Isolationsfehler fliesst bekanntlich ein Teil des
Stromes über den Schutzleiter ab. In diesem Fall heben sich
die magnetischen Flüsse nicht mehr auf, so dass wie bei einem Transformator sekundärseitig eine Spannung induziert
wird. Diese sehr kleine Spannung reicht aus, dass der magnetische Auslöser ansprechen kann und somit den Stromkreis
unterbricht.
91.
Welche Ausführungen von FI-Schutzschaltern sind im
Handel erhältlich?
1 poliger RCDI
3 poliger RCD
RCD - LS
RCD-Relais
Sidos-Steckdose
RCD Zwischenstecker
RCD Kabelrollen
92.
Welches sind die Bemessungsdifferenzströme von
RCD‘s?
10; 30; 300 mA
93.
Ab welchem Bemessungsdifferenzstrom dürfen
RCD’s einstellbar sein?
> 30mA
94.
Welches sind die Bemessungsstromstärken von
RCD’s?
•
•
•
•
•
•
•
95.
Welchen RCD müsste bei einer Anlage mit z.B. 200A
verwendet werden?
FI- Schutzrelais, kombiniert mit einem Schaltschütz. (Unter
einer separten Abdeckung montiert und beschriftet.)
96.
Wie muss ein RCD nach NIN geprüft werden?
- Prüfung mit Prüftaste
- Prüfung mit RCD-Tester oder NIV-Prüfgerät
- Auslösezeit t ≤ 0.4 s
97.
Worum geht es bei der EMV-Problematik?
EMV: Elektro Magnetische Verträglichkeit
Allgemein werden die Einflüsse von elektromagnetischen
Feldern auf die Umwelt und Menschen betrachtet.
© P. Baumgartner
16A
25A
32A
40A
63A
100A
125A
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
98.
4
Erklären Sie die folgenden drei RCD-Typen:
Typ AC
Typ A
Typ B
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.10
Typ AC
Sie dienen nur zum Schutz bei sinusförmigen Wechselfehlerströmen. Weil reine Wechselfehlerströme heute im Zusammenhang mit elektronischen Geräten praktisch nicht mehr
vorkommen, ist diese Art von RCD in der Schweiz verboten!
Typ A
Sie dienen zum Schutz bei sinusförmigen Wechselfehlerströmen und bei pulsierenden Gleichfehlerströmen.
Typ B
RCD’s vom Typ B dienen zum Schutz bei sinusförmigen
Wechselfehlerströmen, pulsierenden Gleichfehlerströmen und
glatten Gleichfehlerströmen in Wechselspannungsnetzen.
Dieser Typ wird auch als allstromsensitiver Fehlerstromschutzschalter bezeichnet.
99.
Was gilt bezüglich der Reihenfolge bei den Typen A
und B?
100.
Beschreiben Sie, was die folgenden Angaben auf
einem RCD bedeuten.
IN
I∆N
RCD’s vom Typ B dürfen dem Typ A nicht vorgeschaltet werden.
Bemessungsstrom (Nennstrom)
Bemessungsdifferenzstrom (Nennauslösestromstärke)
Maximale Auslösestromstärke des vorgeschalteten Überstromunterbrechers
Selektiver RCD. Diese RCD’s lösen verzögert aus und sind
anderen RCD’s vorzuschalten.
Kurzzeitverzögerter RCD.
101.
Wofür werden Netzfreischalter verwendet?
Bei ausgeschalteten Verbrauchern wird die Netzspannung
automatisch abgeschaltet.
Allgemein gehört der Einsatz eines Netzfreischalters zu den
Massnahmen gegen die EMV-Problematik.
102.
Wie werden elektromagnetische Felder wahrgenommen?
Elektromagnetische Felder sind unsichtbar und werden durch
Schlafstörungen und / oder Kopfschmerzen wahrgenommen.
103.
Wie funktionieren Netzfreischalter?
Es wird die Stromstärke im Stromkreis überwacht. Im Ruhezustand liegt eine Gleichspannung von 3 – 12 V an. Sobald ein
Verbraucher eingeschaltet wird, merkt dies der Netzfreischalter.
104.
Was ist wichtig bei der Planung der Elektroinstallation, wenn später Netzfreischalter eingebaut werden?
Es braucht direkte Zuleitungen für Kühlschrank, Schlafräume
usw.
Es dürfen im zu schützenden Bereich keine Verbraucher wie
Radiowecker, TV-Geräte, usw. vorhanden sein.
105.
Was sind Netzfilter?
Ein Netzfilter ist eine elektrische Schaltung bestehend aus
frequenzabhängigen Bauteilen, wie Induktivitäten und Kondensatoren. Diese Bauteile sind so zusammengebaut, dass
ein Tiefpassfilter entsteht. Das heisst die Ströme mit der Netzfrequenz von 50 Hz können problemlos durch die Schaltung
fliessen. Ströme mit höheren Frequenzen (Oberwellen) werden gesperrt.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
4
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.11
106.
Welche beiden Aufgaben haben Netzfilter?
- Die Oberwellen, die von elektronischen Geräten erzeugt
werden, sollen nicht in das Stromversorgungsnetz gelangen.
- Umgekehrt soll die elektromagnetische Verträglichkeit der
Geräte verbessert werden, indem die Störungen aus dem
Netz nicht in die Geräte gelangen.
107.
Wann spricht man Oberwellen im Einheitsnetz?
Oberwellen haben alle Signale, die nicht sinusförmig sind. Bei
einer Phasenanschnittsteuerung beispielsweise ist das angeschnittene Signal nicht mehr sinusförmig. Damit entstehen
Oberwellen.
Band 4 Teil 14 Elektrische Messinstrumente
108.
Was heisst messen?
Messen heisst vergleichen mit einer festgelegten Grundgrösse. Man bestimmt damit den Zahlenwert einer physikalischen
Grösse z.B. der Stromstärke. Der abgelesene Wert (Messwert)
ist ein Vielfaches oder ein Teil der Grundgrösse, z.B. 5 A oder
30 mA.
109.
Wie ist die Messgeräteklasse bei einem analogen
Messgerät definiert?
Klasse = ± Fehler in % bezogen auf den Endausschlag.
Das folgende Beispiel soll die Angabe der Klasse verdeutlichen: Ein analoges Gerät der Klasse 1.5 hat 100 V Endausschlag. Wie gross ist der Fehler über den ganzen Skalenbereich?
± 1.5% ⋅100 V
Fehler =
= ± 1.5 V
100%
110.
Wie ist der Messbereich bei einem analogen Messgerät zu wählen, damit der Fehler möglichst klein wird?
Der Messbereich ist so zu wählen, dass der Zeiger im letzten
Drittel der Skala steht.
111.
Welche Einflüsse spielen bei der Messgenauigkeit
auch noch mit?
Lage des Instrumentes, Umgebungstemperatur, Frequenz der
Messgrösse, Stromart, Fremdfelder, Vibrationen am Einbauort,
Messschaltungsfehler, Paralaxenfehler (Ablesefehler)
112.
Wofür stehen die folgenden Sinnbilder?
Drehspulmesswerk
Drehspulmesswerk mit Gleichrichter
Dreheisenmesswerk
Elektrodynamisches Messwerk
Achtung, Gebrauchsanleitung lesen
Gleich- oder Wechselstrommessung
Senkrechte Gebrauchslage
Waagrechte Gebrauchslage
Schräge Gebrauchslage inklusive Neigungswinkel
Prüfspannung 500 V
113.
Welchen Innenwiderstand besitzen einzelne Messgeräte?
© P. Baumgartner
Der Innenwiderstand von Ampèremetern wird in Ω oder mΩ
angegeben. Bei analogen Voltmetern ist der Innenwiderstand
abhängig vom eingestellten Bereich und wird häufig in kΩ pro
V angegeben. Bei digitalen Voltmetern liegt der Innenwiderstand im MΩ Bereich.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4
4.12
114.
Warum müssen Zeigerinstrumente mit einer Dämpfung ausgerüstet werden?
Damit ergibt sich eine schnellere Einstellzeit, der Zeiger pendelt weniger um den Messwert.
115.
Welches Messwerk ist hier abgebildet? Nennen Sie
auch einige Vorteile von diesem Messwerktypen.
Drehspulmesswerk
-
Lineare Skala
Sehr hohe Empfindlichkeit
Hohe Genauigkeit
Geringer Eigenverbrauch
116.
Welche Nachteile haben Drehspulmesswerke?
- Überlastempfindlich
- Nur für DC
- teuer
117.
Auf welchem Prinzip basiert das Drehspulmesswerk?
Stromdurchflossene Spule im Magnetfeld
118.
Auf welchem Prinzip basiert das Dreheisenmesswerk?
Abstossung zweier Eisenteile im Magnetfeld
119.
Nennen Sie einige Vor- und Nachteile von Dreheisenmesswerken.
Vorteile:
Robuste Bauweise, für AC und DC geeignet, hoch überlastbar,
einfache Stromzuführung, preisgünstig
Nachteile:
Hoher Eigenverbrauch, unregelmässige Skala, nicht geeignet
für kleine Spannungen und Ströme
120.
Auf welchem Prinzip basiert das elektrodynamische
Messwerk?
Stromdurchflossene Spule im Magnetfeld. Im Unterschied zum
Drehspulmesswerk werden beide Felder durch Elektromagnete erzeugt.
121.
Aus welchem Grund wird die feststehende Spule als
Strompfad verwendet.
Die feststehende Spule kann problemlos mit einem grösseren
Querschnitt aufgebaut sein.
122.
Welche analogen Messgeräte beinhalten ein elektrodynamisches Messwerk?
-
123.
Welche Leistungen können direkt gemessen werden?
Die Wirk- und die Blindleistung.
Die Scheinleistung kann nur indirekt bestimmt werden.
124.
Wie werden Voltmeter in den Stromkreis geschalten?
Voltmeter werden immer parallel zum Verbraucher oder parallel zur Quelle geschaltet.
125.
Wie kann der Messbereich bei Spannungsmessungen erweitert werden?
Mittels Vorwiderstand oder Spannungswandler (nur AC!)
126.
Worauf muss geachtet werden, wenn ein Spannungswandler in einem Hochspannungsnetz zum
Einsatz kommt?
- Primärseitig sind Überstromunterbrecher einzubauen
- Sekundärseitig muss der eine Leiter geerdet werden und
beim anderen Leiter muss ein Überstromunterbrecher eingebaut sein.
© P. Baumgartner
Wattmeter 1~, 3~
Wattmeter für DC
Blindwattmeter
cos φ – Meter
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
4
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.13
127.
Wie werden Ampèremeter in den Stromkreis geschalten?
Das Ampèremeter ist direkt in den Stromkreis zu schalten. Das
Ampèremeter ist mit einem Verbraucher in Serie geschaltet.
128.
Wie kann der Messbereich bei Strommessungen
erweitert werden?
Mittels Nebenwiderstand (Shunt, Parallelwiderstand) oder
Stromwandler (nur AC!)
129.
Was ist bei Stromwandlern besonders wichtig zu
wissen?
Der Sekundärstromkreis muss im Betrieb immer niederohmig
belastet sein.
130.
Warum gehören Zangenampèremeter auch in den
Themenbereich der Stromwandler?
Zangenampèremeter sind spezielle Stromwandler, bei denen
der Eisenkern geöffnet werden kann. Der mit dem Kern umfasste Leiter erzeugt für den Stromwandler den primärseitigen
magnetischen Fluss.
131.
Wie können kleine Ströme mit Zangenampèremetern
gemessen werden?
Der Draht ist mehrfach um die Zange zu wickeln. Der Messwert muss anschliessend durch die Anzahl Windungen geteilt
werden.
132.
Wie heissen die beiden abgebildeten Schaltungen?
Links:Stromfehlerschaltung
Rechts: Spannungsfehlerschaltung
A
I
Ix
A
IV
+
V
-
U Rx
+
-
I
UA
U
V
Ux Rx
133.
Welche dieser Schaltungen wird eher für die Bestimmung von kleineren Widerständen verwendet? Begründung?
Die Stromfehlerschaltung
Je kleiner der Widerstand Rx gegenüber dem Innenwiderstand
vom Voltmeter ist, desto weniger fällt der Strom durch das
Voltmeter ins Gewicht. D.h. der angezeigte Wert beim Ampèremeter entspricht praktisch dem Strom durch den Widerstand
Rx.
134.
Wofür werden die Strom- und Spannungsfehlerschaltungen grundsätzlich angewendet?
- Für die indirekte Widerstandsbestimmung allgemein
- Für die Bestimmung einer Impedanz
- Für die Bestimmung des Widerstandes bei Bemessungsspannung (Warmwiderstand ungleich R20)
- Für die Bestimmung der Scheinleistung
135.
Welche Leistung zeigt ein Wattmeter in einem Wechselstromkreis an?
Die Wirkleistung.
136.
Was misst ein VAR-Meter?
Die Blindleistung
137.
Was misst ein Kilowattstunden-Zähler?
Er misst die elektrische Wirkarbeit.
138.
Wie funktioniert ein elektromechanischer Zähler?
Die Strom- und die Spannungsspule erzeugen in ihrem Eisenkern je ein magnetisches Wechselfeld. In der Aluminiumscheibe entstehen dadurch Wirbelströme. Nach dem Prinzip stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld erzeugen die Wechselfelder zusammen mit den Wechselfeldern der Wirbelströme zwei
Drehmomente, die der Wirkleistung proportional sind. Die
Drehmomente setzen die Scheibe in Bewegung, wobei sich für
einen konstant fliessenden Strom auch eine konstante Drehzahl einstellt.
139.
Welcher wichtige Sensor kommt bei einem elektronischen Zähler zum Einsatz?
Hallsensor, Hallelement
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4
4.14
140.
Wie können Widerstände direkt gemessen werden?
Mittels Ohmmeter oder Widerstandsmessbrücken
141.
Wann spricht man von einer abgeglichenen Messbrücke?
Wenn im Brückenzweig kein Strom fliesst.
142.
Wie funktioniert ein Luxmeter?
Im Messkopf ist ein Fotoelement eingebaut. Das Fotoelement
erzeugt eine Spannung, die mit der auftreffenden Strahlungsenergie proportional ist. Es gibt einfache Instrumente für die
praktische Messung der Beleuchtungsstärke in Form kleiner
Taschengeräte, bei denen das Fotoelement in das Gehäuse
eingebaut ist.
143.
Nennen Sie einige Vor- und Nachteile von digitalen
Multimetern.
Vorteile:
- Einfacher einsetzbar
- Besser ablesbar
- Meist genauer
- Lageunabhängig
- Höhere Stossfestigkeit
Nachteile:
- Änderungen von Messgrössen weniger gut beobachtbar
- Batteriebetrieben
- Empfindlichkeit bei elektrischen Störeinflüssen
144.
Ein Hersteller gibt an, dass seine digitalen Multimeter
eine 4,5 – stellige Anzeige besitzen. Was bedeutet
diese Angabe?
Die vorderste Ziffer auf dem Display kann nur die Werte 0 oder
1 annehmen. Die restlichen vier Ziffern können die Werte 0 bis
9 anzeigen.
145.
Was sind RMS-Messgeräte?
RMS – Messgeräte
(Root Mean Square = quadratischer Mittelwert = Effektivwert)
Die Geräte sind für sinusförmige Messgrössen kalibriert und
können deshalb bei nicht sinusförmigen Spannungen und
Strömen nur ungenaue Messwerte angeben.
146.
Was sind TRMS-Messgeräte?
TRMS – Messgeräte
(True Root Mean Square = wahrer quadratischer Mittelwert =
richtiger Effektivwert)
Dies sind hochwertige (teurere) Messgeräte, die den Messwert
fortwährend quadrieren und daher auch bei nicht sinusförmigen Messgrössen den richtigen Effektivwert anzeigen.
147.
Was kann mit einem Oszilloskop gemessen werden?
-
© P. Baumgartner
Spannungen (Gleich – und Wechselspannungen)
Zeitmessung Frequenzmessung
Darstellung der Kurvenform von Wechselgrössen
Messen der Phasenverschiebung
Darstellung von Kennlinien
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
4
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.15
Band 4 Teil 15 Licht Fortsetzung
148.
Zeichnen Sie die konventionelle FL-Schaltung auf.
149.
Beschreiben Sie exakt, wie der Startvorgang bei der
konventionellen FL-Schaltung abläuft.
Mit 230 V kann die Röhre noch nicht zünden. Dagegen glimmt
die Glimmlampe im Starter. Durch Erwärmung im Starter biegt
sich die Bimetallelektrode bis sie die Gegenelektrode berührt,
wodurch die Glimmentladung verlöscht und der Startstromkreis (Drossel, Elektrode 1, Starter, Elektrode 2) geschlossen
wird.
Während die Röhre (Elektroden) aufgeheizt wird, kühlt sich
das Bimetall im Starter ab und öffnet seinen Kontakt. Dadurch
entsteht an der Drossel eine Selbstinduktionsspannung von
400 - 1000 V welche die Zündung einleitet. Die Brennspannung fällt nun auf etwa 110 V zusammen, weil an der Drossel
ein Spannungsabfall entsteht. Da die Zündspannung des Starters bei über 150 V liegt, bleibt dieser ausser Betrieb.
150.
Warum wird die Seriekompensation bei der Einzelkompensation von FL’s bevorzugt?
151.
Zeichnen Sie die DUO-Schaltung?
© P. Baumgartner
Die Forderung der WV nach einer Tonfrequenzsperre wird
durch die Serieschaltung von L und C erfüllt, weil XL = ω—L =
2—π—f—L für die Rundsteuerfrequenz hochohmig ist.
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4
4.16
152.
Welche Vorteile hat die DUO-Schaltung?
Der Gesamtleistungsfaktor der Leuchte cos φ ist praktisch 1,
der stroboskopische Effekt ist etwas gemildert, weil die Lampenströme phasenverschoben sind.
153.
Wie gross ist bei der DUO-Schaltung die kapazitive
Blindleistung des Kondensators gegenüber der induktiven Blindleistung eines Vorschaltgerätes?
Die kapazitive Blindleistung ist doppelt so gross. Wenn der
Leistungsfaktor praktisch 1 ist, muss der Kondensator beide
Vorschaltgeräte kompensieren.
154.
Warum ist die DUO-Schaltung für die heutige Installationspraxis nicht mehr so wichtig?
Bei den elektronischen Vorschaltgeräten muss nicht mehr
kompensiert werden.
155.
Beschreiben Sie die Tandemschaltung.
Bei der Tandemschaltung werden zwei kurze Lampen gleicher
Leistung (z.B. 2 x 20 W) in Serie geschaltet und mit nur einem
Vorschaltgerät betrieben. Die beiden Lampen benötigen spezielle Starter für den Seriebetrieb.
156.
Zeichnen Sie die Tandem-Schaltung?
157.
Skizzieren Sie das Blockschaltbild eines elektronischen Vorschaltgerätes.
158.
Nennen Sie einige Vorteile von elektronischen
Vorschaltgeräten.
© P. Baumgartner
-
Höhere Lichtausbeute
Geringere Verlustleistung
Flackerfreier Sofortstart
Keine stroboskopischen Effekte
Geringere Oberflächentemperatur
automatische Abschaltung bei defekter Röhre
geringe magnetische Streufelder
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4
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.17
Band 4 Teil 16 Steuersysteme
159.
Was ist der Unterschied zwischen einem Blockschaltbild und einem Stromlaufschema?
Ein Blockschaltbild ist ein Übersichtsschaltbild, das aus Funktionsblöcken und deren Verbindungen besteht. Im Gegensatz
zu einem Stromlaufschema werden nicht alle Verbindungen zu
einzelnen Bauteilen dargestellt, sondern nur ganze Funktionseinheiten. Beim EVG - Blockschaltbild ist z.B. ein Block mit
Gleichrichter beschriftet, wie der Gleichrichter genau aufgebaut ist, kann man anhand des Blockschaltbildes nicht erkennen.
160.
Welcher Unterschied besteht zwischen einer Steuerung und einer Regelung?
Bei Regelungen hat die Ausgangsgrösse einen Einfluss auf
den Wirkungsablauf.
Steuerung:
Regelung:
161.
Skizzieren Sie ein Signal, wie es in analogen Steuerungen vorkommen kann.
Analoge Signale liegen vor, wenn über die Zeit betrachtet in
einem bestimmten Wertebereich jeder Momentanwert vorkommen kann.
162.
Geben Sie einige Beispiele von Steuerungen an, die
mit analogen Signalen arbeiten.
Dimmer zur Helligkeitsregulierung, allgemein Anwendungen
mit Potenziometern (PIR, HiFi-Anlage)
163.
Was sind binäre Steuerungen?
Binäre Steuerungen verarbeiten zweiwertige Signale. Ein
vorhandenes Signal entspricht einer logischen 1, wenn kein
Signal vorhanden ist entspricht dies einer logischen 0. Binäre
Steuerungen werden auch als Zweipunktsteuerungen bezeichnet.
164.
Nennen Sie ein typisches Beispiel für eine binäre
Steuerung.
Eine Leuchte wird über einen Schema 0 Schalter ein- und
ausgeschaltet.
Sämtliche Relais- und Schützensteuerungen arbeiten binär.
165.
Digitale Steuerungen arbeiten bekanntlich mit digitalen Signalen. Was sind digitale Signale?
Digitale Steuerungen, wie sie zum Beispiel in Speicherprogrammierbaren Steuerungen SPS vorkommen arbeiten mit
digitalen Signalen. Digitale Signale haben mehrere abzählbare
Zustände. Es sind mehrere definierte Spannungsstufen vorhanden. Ein binäres Signal ist gemäss Definition ein spezielles
digitales Signal mit genau zwei Spannungsstufen.
166.
Was sind Sensoren?
Sensoren erzeugen aus einer nichtelektrischen Grösse (z.B.
Temperatur) eine elektrische Grösse.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
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4
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.18
167.
Welcher Unterschied besteht zwischen aktiven und
passiven Sensoren? Geben Sie je ein typisches
Beispiel an.
Aktive Sensoren erzeugen das Messsignal selber.
Bsp.: Thermoelement
Passive Sensoren brauchen eine Speisespannung.
Bsp.: NTC- , PTC- Widerstände
168.
Was sind Aktoren?
Aktoren sind Befehlsempfänger. Sie werten ein Datenpaket
aus und führen eine bestimmte Aktion aus.
169.
Geben Sie eine typische Aktion an, die von einem
Aktor in der Praxis ausgeführt wird.
Schalten oder dimmen von Lampen.
170.
Was ist eine verbindungsprogrammierte Steuerung
(VPS)?
Die verbindungsprogrammierte Steuerung (VPS) ist eine Möglichkeit, Steuerungs- und Regelungsaufgaben in der Automatisierungstechnik zu realisieren. Umgangssprachlich wird für die
verbindungsprogrammierte Steuerung auch der Begriff festverdrahtete Steuerung verwendet.
Der Begriff „Verbindungsprogrammierte Steuerung“ wurde
lediglich definiert, um eine Abgrenzung zur speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) zu haben.
171.
Welcher Unterschied besteht zwischen einer VPS
und einer SPS?
Im Gegensatz zur speicherprogrammierbaren Steuerung ist
der Programmablauf durch die feste Verbindung der einzelnen
Bauelemente festgelegt. Bei der festen Verbindung kann es
sich zum Beispiel um die Verdrahtung von logischen Komponenten wie Relaiskontakte handeln.
172.
Welchen wesentlichen Vorteil hat eine SPS gegenüber einer VPS?
Der Vorteil von einer Speicherprogrammierten Steuerung liegt
in der wesentlich flexibleren Handhabung. Ergänzungen oder
Änderungen sind im Gegensatz zur VPS mit wenig Aufwand
vorzunehmen.
173.
Welchen wesentlichen Nachteil besitzen alle SPS Geräte?
SPS können nur den Steuerstromkreis einer Schützschaltung
ersetzen. Zum Schalten von grossen Leistungen werden nach
wie vor Schütze benötigt.
174.
Erklären Sie das EVA-Prinzip im Zusammenhang mit
elektronischen Steuerungen?
Die Abkürzung EVA steht für Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe. Sie stellt das generelle Prinzip bzw. die generelle Gliederung einer elektronischen Steuerung dar.
Die Eingabe kann durch eine Vielzahl verschiedener Sensoren
erfolgen, die sowohl digitale als auch analoge Signale an die
Steuerung weitergeben.
Die Verarbeitung erfolgt durch das Steuerungsprogramm der
Klein–SPS, das zyklisch immer wieder durchlaufen wird, um
Änderungen an den Eingängen zu verarbeiten.
Die Ausgabe erfolgt durch Relais- oder Transistorausgänge.
Sie dienen zur Ansteuerung von Aktoren wie Meldeleuchten,
Ventilen oder auch Schützen, die dann Motoren schalten.
175.
Wozu werden heute Klein-SPS verwendet?
Installationstechnik, z.B. Treppenhausbeleuchtung
Maschinensteuerung, z.B. Liftsteuerung
Anlagesteuerung, z.B. Förderanlagen
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4
4.19
176.
Wie wird eine Klein-SPS programmiert?
Das Tastenbedienfeld der Klein-SPS dient zur Eingabe und
Änderung des Schaltprogramms. Eine LCD-Anzeige zeigt z.B.
das Programm an. Dieses Schaltprogramm wird in einem
Speicher-Modul (EEPROM) in der SPS gespeichert.
Weil die Programmierung am Tastenbedienfeld mühsam ist,
wird für die Programmierung häufig ein PC mit der entsprechenden Programmiersoftware verwendet.
177.
Beschreiben Sie die AND- bzw. UND-Verknüpfung.
Die UND-Verknüpfung hat am Ausgang nur dann den Wert 1,
wenn alle Eingangssignale gleichzeitig den Wert 1 haben.
178.
Zeichnen Sie das Symbol einer UND-Verknüpfung.
I1
&
Q
I2
179.
Zeichnen Sie für die UND-Verknüpfung das Stromlaufschema mit zwei Tastern.
I1
0
1
0
1
I2
Q
180.
Erstellen Sie eine Wahrheitstabelle (Logiktabelle) für
die UND-Verknüpfung mit zwei Eingängen.
I2
I1
Q
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
181.
Wieviele mögliche Schaltzustände gibt es mit 4
Eingängen?
24 = 16
Die Basis 2 stammt von den 2 möglichen Schaltzuständen je
Eingang, Der Exponent ergibt sich aus der Anzahl Eingängen.
182.
Nennen Sie ein praktisches Beispiel einer UNDVerknüpfung aus der Steuerungstechnik.
Eine Zweihandbedienung, z.B. bei einer Presse. Die Presse
lässt sich mit dieser Schaltung nur in Betrieb setzen, wenn die
beiden getrennt angeordneten Sicherheitstaster gleichzeitig
betätigt werden. (Unfallverhütung)
183.
Beschreiben Sie die OR- bzw. ODER-Verknüpfung.
Die ODER-Verknüpfung hat am Ausgang dann den Wert 1,
wenn mindestens ein Eingangssignal den Wert 1 hat.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
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184.
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4
Zeichnen Sie das Symbol einer ODER-Verknüpfung.
≥1
I1
4.20
Q
I2
185.
Zeichnen Sie für die ODER-Verknüpfung das Stromlaufschema mit zwei Tastern.
I1
0
1
I2
0
1
Q
186.
Erstellen Sie ein mögliches Zeitablaufdiagramm für
eine OR-Verknüpfung mit zwei Eingängen.
187.
Beschreiben Sie die NOT- bzw. Nicht-Funktion.
188.
Zeichnen Sie das Symbol einer NOT-Funktion.
Die NOT-Verknüpfung hat am Ausgang dann den Wert 1,
wenn das Eingangssignal den Wert 0 hat.
I
189.
1
Q
Zeichnen Sie für die NOT-Funktion das Stromlaufschema mit einem Taster.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
4
190.
Beschreiben Sie die NAND-Verknüpfung.
191.
Zeichnen Sie das Symbol einer NAND-Verknüpfung.
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.21
Die NAND-Verknüpfung hat am Ausgang nur dann den Wert 0,
wenn alle Eingangssignale den Wert 1 haben.
I1
&
Q
I2
192.
Zeichnen Sie für die NAND-Verknüpfung das Stromlaufschema mit zwei Tastern.
193.
Aus welchen beiden Grundverknüpfungen lässt sich
die NAND-Verknüpfung zusammenstellen?
194.
Was stellen Sie fest, wenn Sie die Wertetabelle der
AND- und der NAND - Verknüpfung vergleichen?
Der Ausgang ist jeweils invertiert. Kennt man die Wahrheitstabelle der AND Verknüpfung, lässt sich daraus einfach das
Ausgangssignal für eine NAND – Verknüpfung herleiten.
195.
Beschreiben Sie die NOR-Verknüpfung.
Die NOR-Verknüpfung hat am Ausgang nur dann den Wert 1,
wenn die Eingangssignale den Wert 0 haben.
196.
Zeichnen Sie das Symbol einer NOR -Verknüpfung.
I1
≥1
Q
I2
197.
Zeichnen Sie für die NOR -Verknüpfung das Stromlaufschema mit zwei Tastern.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
4
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.22
198.
Erstellen Sie ein mögliches Zeitablaufdiagramm für
eine NOR-Verknüpfung mit zwei Eingängen.
199.
Was stellen Sie fest, wenn Sie die Wertetabelle der
OR- und der NOR - Verknüpfung vergleichen?
200.
Was passiert mit den Kontakten, wenn das Aus den parallel geschalteten Schliesserkontakten, werden
Stromlaufschema der OR – Verknüpfung in eine NOR Seriegeschaltete Öffnerkontakte.
- Verknüpfung umgezeichnet werden soll?
201.
Beschreiben Sie die XOR-Verknüpfung.
202.
Zeichnen Sie das Symbol einer XOR -Verknüpfung.
Der Ausgang ist jeweils invertiert.
Die XOR-Verknüpfung hat am Ausgang dann den Wert 1,
wenn genau ein Eingangssignal den Wert 1 hat.
I1
=1
Q
I2
203.
Zeichnen Sie für die XOR -Verknüpfung das Stromlaufschema mit zwei Schaltern.
204.
Welcher Art von Steuerung, die aus der Sie entspricht der Schema 3 Schaltung.
Installationstechnik sehr bekannt ist, entspricht die
XOR – Verknüpfung?
205.
Zeichnen Sie das Stromlaufschema für den vorgegebenen Funktionsplan mit verschiedenen Kontakten.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
206.
207.
4
Welche beiden Planvarianten stehen bei Klein-SPSSoftware zur Verfügung?
Nennen Sie einige vorprogrammierte Sonderfunktionen von einer Klein-SPS-Software.
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.23
Funktionsplan
Kontaktplan
Der Funktionsplan ist verwandt mit den Funktionsblöcken aus der Digitaltechnik.
Der Kontaktplan ist verwandt
mit den Stromlaufschemas.
Einschaltverzögerung
Speichernde Einschaltverzögerung
Ausschaltverzögerung
Schrittschalter
Wochenschaltuhr
Selbsthalterelais
Symmetrischer Taktgeber
Vor- und Rückwärtszähler
Band 4 Teil 17 Gebäudeautomation
208.
Was ist der Sinn und Zweck von Gebäudeautomation?
Ziel ist es Funktionsabläufe automatisch, nach vorgegebenen
Einstellungen (Parametern) durchzuführen oder deren Bedienung bzw. Überwachung zu vereinfachen.
209.
Was wird bei der Gebäudeautomation alles vernetzt?
Alle Sensoren, Aktoren, Verbraucher, Bedienelemente und
andere technische Einheiten im Gebäude werden miteinander
vernetzt.
210.
Skizzieren Sie die grundlegende Struktur der Gebäudeleittechnik.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4
4.24
211.
Nennen Sie einige Beispiele, wo Gebäudeleitsysteme
in der Gebäudeautomation eingesetzt werden.
-
212.
Was ist KNX/EIB allgemein?
KNX/EIB ist ein international anerkanntes InstallationsbusSystem für die Gebäudesystemtechnik.
213.
Beschreiben Sie den Begriff KNX.
KNX ist der Nachfolger von EIB (Europäischer Installationsbus), BatiBus und EHS (European Home System). Technisch
betrachtet ist KNX eine Weiterentwicklung des EIB durch Erweiterung um Konfigurationsmechanismen und Übertragungsmedien, die ursprünglich für BatiBus und EHS entwickelt
wurden.
KNX ist ein offener Standardbus zu welchem über 110 europäische Hersteller Installationsgeräte liefern. Als Abkürzung wird
häufig KNX/EIB verwendet.
214.
Welche Übertragungsmedien können für KNX/EIB
eingesetzt werden?
-
Twisted Pair (verdrillte 2-Draht-Schwachstromleitung)
Powerline (Übertragung der Daten über die 230V-Leitung)
Funk
Ethernet
215.
Nennen Sie einige Vorteile von Bussystemen gegenüber der konventionellen Installationstechnik.
-
Hohe Flexibilität bei Änderungen und Erweiterungen
Zentrales Bedienen und Anzeigen
Es können alle Geräte miteinander kommunizieren
Minimierung der Energiekosten durch intelligentes Lastmanagement
216.
Wie ist das KNX/EIB-System aufgebaut?
KNX/EIB ist ein dezentral aufgebautes InstallationsbusSystem, d.h. es ist kein zentraler Computer (Leitstelle) für das
System vorhanden. Jedes angeschlossene Busgerät hat eine
eigene Intelligenz.
217.
Welche KNX/EIB Geräte werden unterschieden?
Die an eine KNX/EIB-Busleitung angeschlossenen Geräte
unterteilt man in Sensoren, Aktoren und Systemkomponenten.
218.
Was sind Sensoren?
Sensoren nehmen bekanntlich Informationen auf und senden
sie als Datentelegramm auf die Busleitung. Sensoren sind z.B.
Thermostaten, Taster oder Binäreingänge.
219.
Was sind Aktoren?
Aktoren empfangen Datentelegramme und setzen diese z.B. in
Schalt- oder Dimmsignale um. Auf die Aktoren führen nebst
der Busleitung auch die Niederspannungsleitungen.
220.
Was sind Systemkomponenten?
Systemkomponenten werden für die grundlegende Funktion
des Systems benötigt. Es handelt sich hierbei im Wesentlichen
um Spannungsversorgungsgeräte zur Erzeugung der Kleinspannung auf der Busleitung sowie um Koppler zum Verbinden von Busabschnitten und Schnittstellen zum Anschluss von
Programmiergeräten.
© P. Baumgartner
Warenhäuser
Krankenhäuser
Banken
Flughäfen
Universitäten
Versicherungen
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
221.
4
Was umfasst die Topologie/Struktur eines KNX/EIBSystems.
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.25
Die Struktur des KNX/EIB–Systems umfasst Bereiche und
Linien, wobei die Linien die kleinsten Bereiche darstellen.
Eine Linie besteht aus bis zu 64 Busgeräten (Sensoren und
Aktoren) sowie einer Spannungsversorgung. Über einen Linienkoppler wird die Verbindung zu anderen Linien hergestellt.
Bis zu 15 Linien können über eine Hauptlinie zu einem Bereich
zusammengeschaltet werden. Jede Hauptlinie hat ebenfalls
eine Spannungsversorgung.
Das System besteht aus bis zu 15 Bereichen, die über eine
Bereichslinie und einen Bereichskoppler miteinander verbunden sind. Für jede Bereichslinie ist ebenfalls eine Spannungsversorgung erforderlich.
222.
Wie viele Busgeräte können insgesamt in einer
KNX/EIB-Struktur vorhanden sein?
14'400 (15 Bereich mit je 15 Linien à 64 Busgeräte)
223.
Welche Leitungsführungen werden bei KNX/EIBSystemen verwendet?
Die Leitungsführung innerhalb einer Linie kann in Bus-, Sternoder Baumstruktur vorgenommen werden. Es sind sogar beliebige Kombinationen möglich.
224.
Wieviele Adern umfassen die Kabel?
Ein KNX/EIB–Kabel besitzt vier Adern mit je einem Durchmesser von 0,8 mm (2 x 2 x 0,8). Für den KNX/EIB-Bus werden
jeweils zwei Adern benötigt, die andern beiden Adern sind
Reserve.
225.
Welche beiden Adressierungsarten werden bei
KNX/EIB-Systemen verwendet?
Bei der Adressierung wird zwischen der physikalischen Adresse und der Gruppenadresse (Logische Adresse) unterschieden.
226.
Beschreiben Sie die physikalische Adresse.
Eine physikalische Adresse gilt nur für ein Busgerät. Diese
kann mit einer Postadresse verglichen werden. Das Speichern
bzw. Vergeben der physikalischen Adresse erfolgt mittels PC.
227.
Ein Sensor besitzt die physikalische Adresse
0111’1101’00001011. Wo befindet sich dieser Sensor
in der Busstruktur?
Bereich 7, Linie 13, Gerät 11
228.
Beschreiben Sie die Gruppenadresse (Logische Adresse).
Die Gruppenadresse ist eine logische Adresse und legt die
Zuordnung zwischen den Sensoren und Aktoren fest. Die
Gruppenadresse hat nichts mit der physikalischen Adresse zu
tun.
229.
Was legen die Gruppenadressen im folgenden
Schema fest?
Die beiden Leuchten bei den Fenstern haben die Gruppenadresse 1/2 und die anderen Leuchten 1/1. Mit dem rechten
Wippenschalter (1/2) werden die Leuchten bei den Fenstern
geschalten und mit dem linken Wippenschalter (1/1) die anderen Leuchten
Die Gruppenadresse hat als erste Zahl eine 1, dies wurde hier
für die Beleuchtungssteuerung gewählt. Die zweite Zahl ordnet
dem Aktor den Sensor zu.
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
4
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.26
230.
Skizzieren Sie den inneren Aufbau eines Busgerätes.
231.
Wie werden den einzelnen Busgeräten die Adressen
vergeben?
Mittels Programmiergerät, meistens einem PC, werden die
Adressen über die Busleitung in den Busankoppler geladen.
232.
Nennen Sie weitere Systeme, die bei der Gebäudeautomation eingesetzt werden.
Local Operating Network (LON)
Digital Addressable Lighting Interface (DALI)
DigitalStrom
usw.
Band 4 Teil 18 Netzersatzanlagen, Stromerzeugung
233.
Nennen Sie einige Fälle, wo Stromquellen für Sicherheitszwecke notwendig sind.
Für Panikbeleuchtung, Notausgänge, Räume mit grosser Personenbelegung, Beleuchtung und Belüftung von Parkgaragen,
Operationsräume, Einkaufszentren ohne Tageslicht, usw.
234.
Auf welche beiden Arten werden Stromquellen für
Sicherheitszwecke eingeschaltet?
- Nicht selbsttätig (von Hand)
- automatisch
235.
Welche Unterbrechungszeiten unterscheidet man bei
Stromquellen für Sicherheitszwecke?
Unterbruchslos
sehr schnell
schnell
mittel
236.
Beschreiben Sie die Funktionsweise der dargestellten
USV-Anlage.
Der Gleichstrommotor wird immer über die Akkumulatorenbatterie gespeist, welche ihrerseits immer vom Netz geladen
wird. Bei Netzausfall läuft der Motor solange weiter, wie die
Akkumulatorenbatterie genügend Energie liefert.
Dies erlaubt eine absolut unterbruchslose Stromversorgung.
© P. Baumgartner
USV-Anlagen
Unterbruch 0.15 s
Unterbruch 0.5 s
Unterbruch < 15 s
Elektrotechnik für Elektrofachleute
Fragen und Antworten
237.
4
Beschreiben Sie aus dem Blockschema die Aufgaben
der einzelnen Baugruppen.
Elektrotechnik inklusive Apparatekunde
4.27
Filter:
Filter sorgen für die wirksame Beseitigung nahezu aller Störungen der Netzspannung. Insbesondere werden die Oberwellen eliminiert.
Gleichrichter:
Er übernimmt im Normalbetrieb die Speisung der Last über
den Wechselrichter sowie die Pufferung der Batterie.
Batterieset:
Meist Bleiakkumulatoren, sie übernehmen die Energieversorgung während der Unterbruchszeit.
Wechselrichter:
Wandelt die Gleichspannung in eine Wechselspannung um.
Die erzeugte Frequenz entspricht den 50 Hz vom Einheitsnetz.
Statischer Bypass:
Direkte Netzspeisung bei Störungen.
Service Bypass:
Direkte Netzspeisung bei Wartungsarbeiten.
238.
Was sind erneuerbare Energien?
Erneuerbare Energien sind Energien aus Quellen, die sich
entweder kurzfristig von selbst erneuern oder deren Nutzung
nicht zur Erschöpfung der Quelle beiträgt.
239.
Nennen Sie einige erneuerbare Energiearten.
Es sind nachhaltig zur Verfügung stehende Energieressourcen
zu denen insbesondere Wasserkraft, Windenergie, solare
Strahlung (Sonnenenergie), Erdwärme (Geothermie) und die
durch Gezeiten erzeugte Energie zählen.
Eine andere erneuerbare Energiequelle ist das energetische
Potenzial der aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnenen
Biomasse.
240.
Was ist eine Wärmekraftkopplungsanlage?
Wird in einer Anlage gleichzeitig Wärme und elektrische Energie (Kraft) genutzt, spricht man von Wärme-Kraft-Kopplung
(WKK).
© P. Baumgartner
Elektrotechnik für Elektrofachleute