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Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“ PD Dr.-Ing. habil. Birger Dzur Kirchhoff-Bau, Raum K 3013 Mail: [email protected] Tel.: 2835 Umfang: 2-2-0 Abschluss: Klausur (120 min) LP: 4

Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

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Page 1: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

PD Dr.-Ing. habil. Birger Dzur Kirchhoff-Bau, Raum K 3013 Mail: [email protected] Tel.: 2835

Umfang: 2-2-0 Abschluss: Klausur (120 min) LP: 4

Page 2: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Vorlesungsinhalte

•Grundbegriffe und Grundgesetze •Stromleitungsmechansimen •Gleichstromkreis

•Grundstromkreis •aktive/Passive Elemente •Rechenregeln für die Zusammenschaltung

•Gleichstromnetzwerke (Berechnungsmethoden) •Elektrostatisches Feld •Elektrisches Strömungsfeld •Stationäres Magnetfeld •Induktion •Wechselstromkreise bei sinusförmiger Erregung •Überblick zur Hochfrequenztechnik •Sicherheitstechnische Aspekte

Page 3: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Die elektrische Ladung

Page 4: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Satz von der Erhaltung der Ladung

Page 5: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Der elektrische Strom

Page 6: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Die Stromdichte

Page 7: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

1. Kirchhoff´scher Satz („Knotensatz“)

Page 8: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Kräfte auf Ladungen → Die elektrische Feldstärke

Page 9: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Feldlinien

Reale Feldbilder

Page 10: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Die elektrische Spannung

Page 11: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

2. Kirchhoff´sche Regel („Maschensatz“)

Page 12: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Der elektrische Widerstand

Page 13: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Die Widerstandsbemessungsgleichung

Page 14: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Temperaturabhängigkeit des Widerstandes

Page 15: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Die elektrische Leistung

Page 16: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Der Satz von der Erhaltung der Leistung

Page 17: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Transportprozesse Stromleitung = Ladungstransport

Allgemeine Transportgleichung: „Der zeitliche Fluss einer transportierten Größe ist dem räumlichen Gradienten einer verwandten

Größe proportional. Der Proportionalistätsfaktor ist ein (temperaturabhängiger) Stoffwert.“

Mechanismus Transp. Größe

Stoffwert Verwandte Größe

Stromleitung Ladung Leitfähigkeit κ Potenzial φ Ohmsches Gesetz

Diffusion Masse Diff.koeff. D Konzentration c Innere Reibung Impuls Viskosität η Geschwindigkeit v Wärmeleitung Wärme Therm.

Leitfähigkeit λ Temperatur T

Page 18: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Stromleitung in Metallen

Page 19: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Der elektrische Widerstand

Ursache:

Einfluss der Leiterlänge: Widerstand steigt mit der Länge

Einfluss des Querschnitts: Widerstand steigt mit dem Querschnitt

Page 20: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Stromleitung in Halbleitern

Page 21: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Stromleitung in Elektrolyten

Wassermolekül (Dipol)

Elektrolytische Zelle m. Ersatzschaltbild

Leitfähigkeit verschiedener

Elektrolyte

Page 22: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Stromleitung im Gas und Grobvakuum

Stoßionisation

Page 23: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Stromleitung im Hochvakuum

Kathodenstrahlröhre für Oszilloskope

Page 24: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Leitungen und Kabel

Page 25: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Lineare passive Elemente

Page 26: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Nicht lineare passive Elemente

Page 27: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Aktive Elemente

ideal

real

Page 28: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Die Grundelemente als Zweipole

Page 29: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Der Grundstromkreis

Page 30: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Der Grundstromkreis

Page 31: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

passives Element(Verbraucher)

aktives Element(Quelle)

Arbeitspunkt

Leerlauf:U = UL q

Kurzschluss:

U

I

Betriebszustände im Grundstromkreis

Normalbetrieb

Page 32: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Gleichstromnetzwerke

Zählpfeilsysteme

Beispiel mit: •Knoten •Maschen •aktiven/passiven Elementen

Technische Stromrichtung!

Page 33: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Spannungsteiler (Reihenschaltung)

Stromteiler (Parallelschaltung)

Zusammenschaltung linearer passiver Zweipole

Problem dabei: Erkennen!

Page 34: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Messung elektrischer Größen im Gleichstromkreis

Strom- und Spannungsmessung (auch: indirekte Widerstandmessung)

Leistungsmessung

direkte Widerstandmessung (Abgleich mit bekanntem Vorwiderstand Rv)

Page 35: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Wheatstone-Widerstandsmessbrücke

Belastete Brückenschaltung Ein Beispiel für die Anwendung der Zweipoltheorie

zur Netzwerkberechnung (Dreieck-Stern-Transformation)

Page 36: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Lösungsmethoden

•Vollständiges lineares Gleichungssystem: Aufstellung eines linearen Gleichungssystems aus Knoten- und Maschengleichungen für alle Komponenten

•Knotenspannungsanlyse Knotenspannungen (= Spannung zwischen einem Knoten und einem Bezugsknoten) sind Hilfsvariable zur Aufstellung eines linearen Gleichungssystems aus Knotengleichungen

•Maschenstromanalyse: Zweigströme sind Hilfsvariable zur Aufstellung eines linearen Gleichungssystems aus Maschengleichungen.

•Anwendung der Zweipoltheorie: Rückführung des Netzwerkes auf den Grundstromkreis (Ersatzschaltbild)

Basis: Kirchhoff´sche Sätze

Cramersche Regel

Superpositions- prinzip

Page 37: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Beispielnetzwerk

•z = 3 Zweige •m = 2 Maschen •k = 2 Knoten

•2 Spannungsquellen •3 Widerstände

Page 38: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Superpositionsprinzip

„Ein Teilstrom Ii ist die Summe aller vorzeichenbehafteten Teilwirkungen, die im Zweig i von allen Spannungsquellen des Netzes hervorgerufen wird!

Cramersche Regel

o[K]: Koeffizientenmatrix o[Q]: Spaltenvektor der negativen Quellspannungen

Lineares Gleichungssystem in Matritzenform:

wird gebildet, indem die i-te Spalte in [K] durch [Q] ersetzt wird.

Page 39: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Knotenspannungsanalyse

Ausgangspunkt (gleiches Netzwerk wie vorher)

Festlegung von: •Bezugsknoten •Knotenspannung

Man braucht: Knotengleichung für K1 3 Maschengleichungen

Page 40: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Anwendung der Zweipoltheorie

Ausgangspunkt (gleiches Netzwerk wie vorher)

Rückführung auf Grundstromkreis

Zusammenfassen der Elemente

Page 41: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Darstellung des elektrischen Feldes durch ein Skalarfeld

Page 42: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Darstellung der Spannung als Potenzialdifferenz

Page 43: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Äquipotenzial- und Feldliniendarstellung

Page 44: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Bestimmung der Feldstärke aus dem Potenzial

Page 45: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Grundgleichung des elektrischen Strömungsfeldes

Page 46: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Symmetrische Felder in homogenen Medien

Page 47: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Beispiele Kugelelektrode Koaxialkabel

22 441

rI

rIE

π⋅ρ=

π⋅

κ=

22 4411

rrdrE

r πρ

=πκ

==ϕ ∫∞

i

aaiLL r

rlnl

IUai ⋅πκ

=ϕ−ϕ=− 21

i

a

rrln

lIUR

π⋅κ==

21

Page 48: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Ladungstrennung

Influenz

Verschiebungs- polarisation

(unpolare Stoffe)

Orientierungs- polarisation

(polare Stoffe)

Die Influenz

Page 49: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Elektrischer Fluss

Elektrische Flussdichte

Quantitative Beschreibung in Dielektrika

Page 50: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Die Permittivität von Dielektrika

Page 51: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Leistungsumsatz im stationären Strömungsfeld

Page 52: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Coulombsches Gesetz

Page 53: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Energie des elektrostatischen Feldes

Page 54: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Die Kapazität

Page 55: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Beispiele Kugelelektrode Koaxialkabel

rQdr

rdrE

rr πε=

πε==ϕ ∫∫

∞∞

41

411

2

rC ⋅ε⋅π⋅= 4

i

a

l rrln

lQdlEU⋅πε

== ∫ 21

i

a

rrln

lUQC ⋅π⋅⋅ε

==2

Page 56: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Die Kapazität des Plattenkondensators

Page 57: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Bau- formen

Page 58: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Reihenschaltung von Kondensatoren

Page 59: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Parallelschaltung von Kondensatoren

Page 60: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Kapazitiver Spannungsteiler

Page 61: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Auf- und Entladung des Kondensators

Page 62: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Energie im Kondensator

Page 63: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Kräfte auf Elektroden von Kondensatoren

Page 64: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Magnetismus

Page 65: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Magnetischer Fluss

Page 66: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Magnetische Flussdichte

Page 67: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Die magnetische Feldstärke

Page 68: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Die magnetische Spannung

Page 69: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Stoffe im Magnetfeld

Page 70: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Stoffe im Magnetfeld

Ferro-, Para- und Diamagnetismus

diamagnetisch

paramagnetisch

ferromagnetisch

Page 71: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Hysterese

Page 72: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Das Durchflutungsgesetz

Rechte-Hand-Regel

Page 73: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Anwendung des Durchflutungsgesetzes

Page 74: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Die Lorentz-Kraft

Page 75: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Ampere´sches Kraftgesetz

alte Definition der Stromstärke

Page 76: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Aus dem Kreuzprodukt resultiert: •Lorentzkraft = max. Bewegungsrichtung senkrecht zu den Feldlinien •Lorentzkraft =0 Bewegungsrichtung parallel zu den Feldlinien

Die Lorentz-Kraft

Drei-Finger-Regel:

•negative Ladungen → linke Hand •positive Ladungen → rechte Hand

Page 77: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Luftspalt im Magnetkreis

Wirbelstromverluste Luftspalt

Dynamo- blechpaket

geschlitzter Anker

Page 78: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Der verkettete magnetische Fluss

Page 79: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Das allgemeine Induktionsgesetz

Page 80: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Die LENZsche Regel

Page 81: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Ruheinduktion

Page 82: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Der Transformator

Page 83: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Selbstinduktion - Induktivität

Schaltsymbole:

Page 84: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Bewegungsinduktion

Page 85: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Generator- und Motorprinzip

Page 86: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Zusammenschaltung von Induktivitäten

Page 87: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Zusammenschaltung von Induktivitäten

Page 88: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Berechnung von Induktivitäten

Page 89: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Ausgleichsvorgänge in Netzen mit einer Induktivität

Zuschalten Abschalten

Page 90: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Gegeninduktion

Flussverkettung zweier Leiterschleifen

Prinzip der induktiven Kopplung

Netzwerkmodell Feldmodell

Page 91: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Kräfte im Magnetfeld

Page 92: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Kräfte auf Leiteranordnungen

Kraftwirkung durch das Eigenfeld

Kraftwirkung zwischen Strömen (Mehrleiteranordnung)

Page 93: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Energie im Magnetfeld

Page 94: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Entstehung einer Sinuskurve durch Drehen einer Leiterschleife im Feld eines Magneten

Page 95: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Darstellung im Zeitbereich

Momentanwert Amplitude Kreisfrequenz Phasenverschiebung Startwert

Page 96: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Darstellung in Polarkordinaten

Page 97: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

U

I

Darstellung als Zeigerdiagramm

x-y-Ebene komplexe Zahlenebene

Page 98: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

1 Amplitude (Scheitelwert) 2 Spitze-Tal-Wert (doppelte Amplitude) 3 Effektivwert 4 Periodendauer

Kennwerte sinusförmiger Größen

Mittelwert Gleichrichtwert

Page 99: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Grundzweipole bei sinusförmiger Erregung

Widerstand R Induktivität L Kondensator C

t

u(t)

i(t)

Widerstand R Induktivität L

t

u(t)

i(t)

U

I

Kapazität C

t

u(t)

i(t)

U

I

Page 100: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Leistung im Wechselstromkreis

Page 101: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Wechselstromnetzwerke sind Impedanznetzwerke!

Es gilt aber analog dem Gleichstromkreis:

Analyse von Wechselstromnetzwerken

Page 102: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

14 GET 9: Wechselstrom (2)

Addition von Wechselgrößen im Zeitbereich (Grafische Darstellung am Beispiel der Spannung)

Page 103: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Übergang in die komplexe Zahlenebene

Page 104: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Komplexe Darstellung von sinusförmigen Wechselgrößen

Page 105: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Darstellung als Zeiger

Festzeiger Drehzeiger

Page 106: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Rechnen mit der symbolischen Methode

CjLjRZ;

ZUI

ω+ω+==

1

Beispiel 1:

Beispiel 2:

Page 107: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Das Leistungsdreieck in der komplexen Ebene

Page 108: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Verhalten realer Bauteile

realer Kondensator

reale Spule

Page 109: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Stromsysteme der Energietechnik Gleichstromsysteme

Zweileitersystem Dreileitersystem oKleinspannungsnetze in Kraftfahrzeugen, oSpeisung von Gleichstromantrieben, oErregerwicklung von Synchronmaschinen, oStraßenbahnen, oGalvanotechnik, Fernsprechanlagen, oVersorgung elektronischer Schaltungen.

oHochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ), oVersorgung von Elektronikanlagen

Page 110: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Stromsysteme der Energietechnik Wechselstromsysteme

oAllgemeine Stromversorgung im Niederspannungsbereich, o230 V, 50 Hz (einphasiger Anschluss an das Drehstromnetz)

oMitteleuropäischer Bahnbetrieb, oFahrleitung 15 kV; Frequenz 16,7 Hz; (eigenes Versorgungsnetz).

Einphasensystem

Page 111: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

oAllgemeine Niederspannungs-Stromversorgung 400/230 V; 50 Hz

Mehrphasen-Drehstromsysteme

Stromsysteme der Energietechnik Wechselstromsysteme

Dreileitersystem Vierleitersystem

oGesamte allgemeine Stromversorgung (Erzeugung, Fortleitung, Verbrauch)

Page 112: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Das symmetrische Drehstromsystem

Spannungsverläufe

Zeitbereich Komplexe Darstellung

Page 113: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Symmetrie im Drehstromnetz

Page 114: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Schaltung von Verbrauchern im Drehstromsystem Sternschaltung

Page 115: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Schaltung von Verbrauchern im Drehstromsystem

Dreieckschaltung

Page 116: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Anwendungen der Grundschaltungen

Sternschaltung (Vierleitersystem)

Energieverteilungsnetze Energieversorgungsnetze

Dreileitersystem (Stern- oder Dreieckschaltung)

Page 117: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Symmetrische Belastung

Stern- schaltung

Dreieck- schaltung

Page 118: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Leistung bei symmetrischer Belastung

Page 119: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Leistung:

Beispiel: Sternschaltung mit Mittelpunktleiter Unsymmetrische Netzbelastung

symmetrisch unsymmetrisch

Page 120: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Stromsysteme der Energietechnik Gleichstromsysteme

Zweileitersystem Dreileitersystem oKleinspannungsnetze in Kraftfahrzeugen, oSpeisung von Gleichstromantrieben, oErregerwicklung von Synchronmaschinen, oStraßenbahnen, oGalvanotechnik, Fernsprechanlagen, oVersorgung elektronischer Schaltungen.

oHochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ), oVersorgung von Elektronikanlagen

Page 121: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

1-Phasen-Wechselstrom: Generator mit Polrad und Spule

3-Phasen-Wechselstrom: Generator mit Polrad und drei um 120° versetzte Spulen

Erzeugung sinunsförmiger Spannungen

Page 122: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Stromsysteme der Energietechnik Wechselstromsysteme

oAllgemeine Stromversorgung im Niederspannungsbereich, o230 V, 50 Hz (einphasiger Anschluss an das Drehstromnetz)

oMitteleuropäischer Bahnbetrieb, oFahrleitung 15 kV; Frequenz 16,7 Hz; (eigenes Versorgungsnetz).

Einphasensystem

Page 123: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Der Drehstromgenerator

Page 124: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

oAllgemeine Niederspannungs-Stromversorgung 400/230 V; 50 Hz

Mehrphasen-Drehstromsysteme

Stromsysteme der Energietechnik Wechselstromsysteme

Dreileitersystem Vierleitersystem

oGesamte allgemeine Stromversorgung (Erzeugung, Fortleitung, Verbrauch)

Page 125: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Schaltung von Verbrauchern im Drehstromsystem Sternschaltung

Page 126: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Schaltung von Verbrauchern im Drehstromsystem Dreieckschaltung

Page 127: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Der Drehstrommotor

phasenversetzte Magnetfelder der Einzelspulen

Darstellung der Vektoraddition (Die Zeigerspitze beschreibt einen exakten Kreis.)

Page 128: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Drehstrommotor für zwei Spannungen

Typenschild: Anschluss:

Page 129: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Sicherheitsaspekte

•Allgemeine Wirkung des elektrischen Stromes •Wirkung auf den menschlichen Körper •Strom-Zeit-Gefährdungsbereiche •Fehlerstromkreis •Schutzkonzepte •Kennzeichnung von Geräten und Anlagen

Page 130: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Wirkung des elektrischen Stromes auf Lebewesen

Page 131: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Impedanz des menschlichen Körpers

Hautimpedanz (Eintritt)

Innenimpedanz

hautimpedanz (Austritt)

Gesamt-Körper-impedanz

Ersatzschaltbild Teilimpedanzen

Page 132: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

1 2 3 4

kurzzeitigertragbar

A B C

Strom-Zeit-Gefährdungsbereiche (AC)

Page 133: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Strom-Zeit-Gefährdungsbereiche (AC)

AC

DC

Page 134: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Herzkammerflimmern: Lebensgefahr!

Normaler Herzzyklus

Körperschluss

Page 135: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Z(Ü1)

Z(Ü2)

Z(i,K)

R(E,A)

Betriebs-Erdung Anlagen-

Erdung

Erdpotenzial

I(K)Fehlerstromkreis

Fehlerstromkreis bei Körperschluss

Page 136: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Körperschluss durch Berührung stromführender Teile

Page 138: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

FI-Schutzschalter (Prinzip)

Page 139: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Kennzeichen auf Geräten und Anlagen

IP-Schutzklassen

Zusätzliche Symbole Geräteschutzklassen

Beispiel: Heizstab

Page 140: Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“

Kennzeichnung auf Typenschildern von elektrischen Geräten