Elektrotechnik

4.) Elektrotechnik:

Grundlagen:

Ohmsche Gesetz, Kirchhoff, Überlagerungsprinzip, Schaltung von Widerständen, das elektrische Feld, der Kondensator, Schaltung von Kondensatoren, die Induktivität (Spule), das Induktionsgesetz, Leiterschleife in einem Magnetfeld, der magnetische Kreis und Kenngrößen, Generatorprinzip, Berechnung von Transformatoren, Spule und Kondensator im Wechselstromkreis, gemischte Schaltungen mit Spule, Widerstand und Kondensator, das Drehstromnetz, Wirkleistung, Blindleistung, Scheinleistung, Schaltungen mit mehreren Spannungsquellen, der Schwingkreis .... u.v.m.

fachgerechte Hausinstallation, Nullung, Drehstromnetz, Gleichstrommaschinen , Reihenschlussmotor, Nebenschlussmotor, Ankerwicklung und Wendepolwicklung, Kompensationswicklung, die Erregerwicklung, der Universalmotor (Reihenschluss), der Spaltpolmotor, der Drehstromasynchronmotor (DASM) - Stern/Dreieckschaltung, Synchronmotor und -Generator, der Schrittmoter, Transformatoren und ihre Schaltgruppen,Blitzschutz, Erdung, Lichttechnik und Kenngrößen, Wärmeberechnung ....

Blitzschutz: Enststehung von Blitzen, indirekter Blitzschlag, äußerer Blitzschutz, Fangeinrichtungen, Ableitungsanlage, Erdungsanlage, Blitzschutz bei Antennen, Blitzschutz bei Freileitungen

Lichttechnik:

Größen : Lichtstrom, Lichtstärke, Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte, Raumwinkel

alte Kohlenfadenlampe aus einem Stiegenhaus 60 W

Energiesparlampe 11 W, entspricht der Helligkeit einer 60 W - Standardglühlampe

Zusammenfassung lichttechnischer Größen :

Bezeichnung	Einheit
Lichtstrom	Lumen [lm]	Pro Sekunde abgestrahlte Leistung im Wellenbereich des sichtbaren Lichts
Lichtstärke	Candela [cd] = lm/sr	Lichtstrom, der in einem bestimmten Raumwinkel ausgestrahlt wird
Beleuchtungsstärke	Lux [lx] = lm / m²	Lichtstrom, der auf einer bestimmten Fläche auf einem Empfänger auftrifft
Leuchtdichte	cd/m²	Lichtstrom, der von einer bestimmten Fläche ausgestrahlt wird
ANSI-Lumen	Lumen [lm]	Lichtgröße eines Beamers in Richtung Leinwand, der über ein genormtes Verfahren gemessen wird

Wärmetechnik:

Wärmestrom, spezifische Wärmeleitfähigkeit, Wärmewiderstand, Wärmeübergangskoeffizient, Analogie thermischer Vorgänge zum Ohmschen Gesetz

Die Drehstromasynchronmaschine (DASM)

Funktionsprinzip

Ständerwicklung und Läuferwicklung

der Kurzschlussläufer

der Schleifringläufer

Stern/Dreieck-Anlauf und Sanftanlauf

Kennlinien: Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie, Kippmoment und Schlupf

Prinzip des Drehfeldes in einem Drehstrommotor. Die von der Achsmitte ausgehend aneinandergereihten Pfeile wechselnder Größe zeigen jeweils die momentane Größe und Richtung der Magnetfelder in den einzelnen Spulen

Die Gleichstrommaschine:

- Funktionsweise

- Ankerwicklung und Feldwicklung

- Reihenschlussmotor

- Nebenschlussmotor

- Doppelschlussmotor

- Ankerrückwirkung und Wendepolwicklung

- Kompensationswicklung

- Drehzahlverstellung

- Kennlinien und Formeln

- Wicklungsbezeichnung und Schaltbilder

Der Transformator

Geschichte, physikalische Grundlagen, Wicklungsanordnung, Anzapfung, Lufttransformator, Eisenkerntransformator, Drehstromtransformator, Schaltgruppen von Transformatoren

Gleichrichterschaltungen:

Zum Erzeugen von Gleichspannungen gibt es zum Beispiel Primärelemente (Batterien) und Sekundärelemente (Akkus). Sie erzeugen eine Gleichspannung durch Umwandlung von chemischer in elektrische Energie.
Eine Alternative ist das Erzeugen einer Gleichspannung aus einer Wechselspannung. Dazu macht man sich die Ventilwirkung des pn-Übergangs von Halbleiterdioden zu nutze.

a) Einweg-Gleichrichterschaltung

Die Einweg-Gleichrichterschaltung wird auch als Einpuls-Mittelpunktschaltung M1 bezeichnet. Sie besteht aus eine einfachen Diode. Die Polung der Diode bestimmt ob ein positiver oder ein negativer Spannungswert am Ausgang der Schaltung anliegt.
Dadurch, dass die Halbleiterdiode den Strom nur in eine Richtung durchlässt, sperrt sie die vom Wechselstrom kommende zweite Halbwelle.

Oszilloskop-Bild der Eingangsspannung U_e Oszilloskop-Bild der Ausgangspannung U_a

Am Eingang der Einweg-Gleichrichterschaltung wird eine ganz gewöhnliche sinusförmige Wechselspannung angelegt.
Am Ausgang der Einweg-Gleichrichterschaltung entsteht eine pulsierende Gleichspannung. Da der Strom nur in eine Richtung durch die Diode fließt, fehlt die jeweils zweite Halbwelle der Wechselspannung in der Ausgangsspannung U_a.
Unter ohmscher Belastung (Widerstand R) bricht die pulsierende Gleichspannung auf U_DC mit einer Restwelligkeit zusammen.

b) Mittelpunkt-Zweiweg-Gleichrichterschaltung

Die Mittelpunkt-Zweiweg-Gleichrichterschaltung wird als Zweipuls-Mittelpunktschaltung M2 bezeichnet. Sie setzt einen Trafo mit einer Mittelanzapfung voraus, in den der Strom zurückfließen kann.
Durch die beiden Dioden wird der Strom der beiden Halbwellen der Eingangsspannung U_e über einen Punkt der Schaltung geführt. Auf einer gemeinsamen Leitung werden die Ströme zum Trafo zurückgeführt.

Oszilloskop-Bild der Eingangsspannung U_e Oszilloskop-Bild der Ausgangsspannung U_a

Am Eingang der Mittelpunkt-Zweiweg-Gleichrichterschaltung wird eine ganz gewöhnliche sinusförmige Wechselspannung angelegt.

Der Stromfluss durch die Diode D₁ wird unverändert über den Widerstand geführt. Wegen der Diode D₂ kann er nicht in den Trafo abfließen.
Der Stromfluss der zweiten Halbwelle wird durch die Diode D₂ geführt. Über die Diode D₁ kann er nicht zum Trafo abfließen. Der Strom der zweiten Halbwelle wird über den Widerstand zur Mittelanzapfung geführt.

c) Brücken-Gleichrichterschaltung

Die Brücken-Gleichrichterschaltung wird auch als Zweipuls-Brücken-Gleichrichterschaltung B2 bezeichnet. Sie besteht aus jeweils zwei parallelgeschalteten Diodenpaaren. Der Wechselspannungseingang befindet sich zwischen den Diodenpaaren.
Durch die Anordnung der Halbleiterdioden in der Schaltung fließt der Wechselstrom in zwei verschiedenen Wegen durch die Schaltung.
Der Verbraucher wird immer in einer Richtung vom Strom durchflossen.

Oszilloskop-Bild der Eingangsspannung U_e Oszilloskop-Bild der Ausgangsspannung U_a

Am Eingang der Einweg-Gleichrichterschaltung wird eine ganz gewöhnliche sinusförmige Wechselspannung angelegt.
Durch die Diodenschaltung wird der Stromfluss der zweiten Halbwelle so verändert, dass die Ausgangsspannung U_a pulsiert. Sie wird auch als pulsierende Gleichspannung bezeichnet, bei der die zweite Halbwelle der Eingangsspannung U_e hochgeklappt ist.
Unter ohmscher Belastung bricht die pulsierende Gleichspannung auf U_DC mit einer Restwelligkeit zusammen.

Brückengleichrichter

Zur Gleichrichtung von Wechselspannungen sind Brücken-Gleichrichter unbedingt den Gleichrichterdioden vorzuziehen. Die Brücken-Gleichrichterschaltung gibt es fertig als Bauelement.
Praxis-Tipp: Im Bereich des Spannungsverlaufes einer einfachen Brücken-Gleichrichterschaltung kann es zu steilflankigen Spannungsspitzen kommen. Diese Spannungsspitzen sind besonders bei langsamen Dioden zu beobachten (Messung mit Oszilloskop).
Nachteilig macht sich dies bemerkbar, wenn Geräte im Umkreis (Empfänger) gestört werden.
Abhilfe schaffen 4 Keramik-Kondensatoren mit ca. 100 nF parallel zu den Gleichrichterdioden. Die Spannungsspitzen werden dadurch kurzgeschlossen.

Berechnungen im Mittelspannungsnetz:

Lastflussberechnung:
Mittels Lastflussberechnung wird die Größe und die Richtung der einzelnen Leistungen ermittelt.

Kurzschlussberechnung:
Mittels der Kurzschlussberechnung werden Kurzschlussfälle simuliert. Die Größe der Kurzschlussströme in den entsprechenden Leitungen und Bauteilen wird berechnet.

Digitaler Leitungsdistanzschutz
Digitaler Trafoschutz
Oberwellenanalyse in Netzen
Betriebsverhalten von Drehstromnetzen
Blindleistungskompensation
Sternpunktsbehandlung bei Netzen
Kennzahlen bei Stromwandler
Lichttechnik
Elektrowärme