E-Technik

E-Technik PC 1:00 (0:25 locker)

was passiert mit Leistung beim umschalten von Widerständen von Parallel- auf Reihenschaltung
• Batterien parallel / in Reihe schalten
• Drehstrom ansehen - Übererregung - was passiert
• Autosyn, Selsyn, Magnesyn etc.

 

Der Rest ist kaum erwähnenswert, wenn man sich ein wenig mit der Materie beschäftigt hat.

Ab hier folgen die Notizen, die ich mir während der Schulung zum Fach Elektrotechnik gemacht habe und die stichwortartig alles enthalten, was man wissen/verstanden haben muss.

Elektrotechnik

• 106 - Mega - M / 10-6 - Mikro - m / 10-9 - Nano - h / 10³ - Kilo - k / 10-³ - Milli - m / 10-12 - Piko - r
• Elektrizität:
Ladung, Strom, Energie
• Atom: Proton, Neutron, Elektron
• Elektrizitätsarten:
• 1. Reibungs- oder statische Elek. -> Funken/Explosionsgefahr, Elmsfeuer, Funkstörungen
• 2. Galvanische Elek. (chem.) - U-erzeugung durch chem. Wirkung zu zwei verschiedenen Leitern
• 3. Induktionselektrizität // 4. Thermoelektrizität // 5. Dynamische Elek. durch Induktion
• Jede Art von Elek.erzeugung beruht auf Störung des elektr. Gleichgew. in Folge v Trennung elek. Ldg.
• Die Leitfähigkeit von Stoffen ist abhängig von der Anzahl der freien Elektronen in den Stoffen
• Träger: freie Elektronen => Leiter, Halbleiter, Nichtleiter (Isolatoren)
• Leiter 1. Kl.: alle Metalle+Kohle (Silber, Kupfer,..., Kohle fester Zustand)
• 2. Kl.: leitende Flüssigkeiten und ionisierte Gase
• Nichtleiter - Isolatoren // Halbleiter: Germanium, Silizium.... // Kaltleiter: alle Metalle leiten im kalten Zustand besser (Supraleiter) // Heißleiter: leiten im heißen Zustand am Besten (Kohle)
• Stromarten:
1. Gleichstrom - DC - dauernd in gleiche Richtung mit gleicher Stärke fließend
• 1a. pulsierender Gleichstrom
• 2. Wechselstrom ~ AC - periodische Richtg und Stärke wechselnd
• 3. Drehstrom (~ 3* übereinander, 3 Phasenwechselstr.), 3 * 120° phasenversch. verkettete Wechselsp.
• Spannungsquellen:
Generator, Battereie, Akkumulator, Fotozelle, Piezokristalle, Thermoelement
• Stromdichte
= I/A = A/mm²
• Ohmsche Widerstand
= R [W]
• Leitwert = Kehrwert des Widerstands // R abhängig von: Werkstoff, Länge, Querschnitt, Temp. // Temperaturkoeffizient=a: Widerstandsänderung bei Erwärmung um 1° C
• R=l*d / A = [W] Kupfer: d = 0,0175 Wmm²/m (l = Länge) //
• Formel: U = R * I
• Reihensch.: R = R1 + R2 + .....
• Parallelsch.: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ....
• Übergangswiderstände
- an Anschlußstellen, Klemmen etc. (möglichst klein)
• Isolationswiderstände
- Kriechströme bei defekter Isolierung (möglichst groß)
• Spannung (U): [V]olt
; Reibung, chem., mech., Wärme, Licht, Druck/Zug => Trennen von Ladungen
• Strom (I): [A]mpere
; Stärke (Intensity), Metalle durch Elektronen, Elektrolyte durch Ionen; Wirkung mech., chem., Wärme, Licht; 1 Ampere = 1 Coulmb(6,23 * 10 18)/sec // 1 Ampere ist Strommenge, die erforderlich ist, aus Sibernitratlsg. in 1 sec bei 20°C 1,118 mg Silber zu lösen.
• Stromwirkungen:
magnet.-, chem.- Licht-, Wärme, physilogische Wirkung
• Kirchhoffsche Gesetzte:
• 1. Satz der Stromsumme: Parallelschaltung: Iges = I1 + I2 +I3
• 2. Satz der Spannungssumme: Reihenschaltung:Uges = U1 + U2 + U3
• Reihenschaltung Iges = I1 = I2 =I3, Uges = U1 + U2 + U3 , Rges = R1 + R2 + R3
• Parallelschaltung Iges = I1 + I2 +I3, Uges = U1 = U2 = U3, 1/Rges = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
• in der Parallelschaltung ist Rges < kleinste Einzelwiderstand
• Leistung (P)Watt
; P=U*I => P=U²/R oder P=I²*R // 1W=1V*1A, 1Ws=1V*1W+1sec, 1Ws=1J=0,239 cal
• Leistung bei Wechselstrom
• 1. bei rein ohmscher Belastung: P = U * I (Wirkleistung, Spannung und Strom = phasengleich)
• 2. (Spule) Scheinleistg S = U * I bei rein induktiver Belastung - Phasenverschiebung U/I 90° (U 90° vor I)
• Wirkleistung - P = S * cos j // Blindleistung - Q // Nennleistung
- gibt an, welche Leistung ein Bauteil bei angegebenen Betriebsbedingungen aushalten kann.
• Leistung bei Drehstrom
(3 Phasen Wechselstrom) P = U * I * cos j Ö3 (1,732)
• Arbeit: P * t (Wattsek)
// Wirkungsgrad: h = Nutzen / Aufwand h = Pab/Pzu * 100 [%]
• Kraftfelder:
a) elektrisch E = Volt/Meter (Feldstärke)
• b) magnetisch B = Coulomb/Volt (Farad)
• c) elektromagnetische Feldstärke Henry (H) = I * WZ/Meter
• Kondensator:
Platten-, Wickel-, Dreh-, Elektrolyt-kondensatoren
• Q:
Gesamtladung; C: Kapazität (Q/U) E = U/d // Reihe: 1/C=1/C1+1/C2+ ... // Parallel:C=C1+C2+...
• Lenz´sches Gesetz:
Induktions-U ist entgegengesetzt Erreger-U, Abhängig von Stromstärkenänderung
• Feldstärke [H]
= magnetische Erregung H=I*W/l
• Chemische Spannungsquellen: 1. galvanishe Elemente
- die Höhe der Spannung ist abhängig vom Werkstoff der Elektroden. Die Polarität ergibt sich aus der Spannungsreihe
• Batterie: a) Primärelement - Batterie
(Zink-Kohle) => Entladen, Elektrolyt Salmiaklauge
• b) Sekundärelement - Akkumulatoren
- Kapazität abhängig von der Plattenfläche
• Blei-Akku
- verdünnte Schwefelsäure (24-25%) Auffüllen dest. Wasser, Kälteempfindlich, Ariometer zur Messung des Ladezustands (Säuredichte), 2 V / Zelle
• Stahlsammler
- Ni-Cd - Nickelhydroxyd Cadmium - verdünnte Kalilauge, (21%), Auffüllen dest. Wasser, Messung des Ladezustands durch Spannungsmessung, große Widerstandsfestigkeit, Kälteunempfindlichkeit, Nachteile: Gewicht + Preis
• Notstromquelle für mind. 30 min.,
Kapazität: Amperestunden; 100 Std Sichtkontrolle, 250 Std : Monate: (2) Wartung, (4) Kapazitätsprüfung, (12) Grundüberh.
• Reihenschaltung Batterien -
Spannung darf unterschiedlich, Kapazität soll gleich sein
• Parallelschaltung Batterien
- Spannung muß gleich, Kapazität darf unterschiedlich sein.
• Thermoelemente:
2 Werkstoffe galvanisch verbunden (Feuerwarnanlagen/TOT)
• Generatoren -
Außenpolmaschinen, Kommutator = Kollektor = Stromwender = rotierender Gleichrichter (mit Bürsten), Ankermagnetfeld (rückwirkung) durch Wendepole (Hilfspole vom Ankerstrom durchflossen) und/oder Kompensationswicklungen neutralisiert - sonst Bürstenfeuer, Rotierende Leiterschleife in Magnetfeld; Anker, (Spannung <> Drehzahl, Magnetfeldstärke), Regler: Transistor, Kohle
• Reihenschluß (Hauptschlußgenerator)
-   - Die Erregerwicklung in Reihe zur Ankerwicklung und zum äußeren Stromkreis (der gesamte Strom fließt auch über die Erregerwicklung)
• Nebenschlußgenerator -
Die Erregerwicklung liegt parallel zum Anker (Dynastarter)
• Verbundgenerator -
,
• Fremd- : über fremde Stromquelle, z.B. Batterie
• Eigen-
: Auf der Generatorwelle sitzt ein zusätzlicher Gleichstromgenerator, der den Erregerstrom liefert. Wechselstromgeneratoren haben meist Eigenerregung
• Selbsterregung: Hauptschluß (-große Spannungsschwankung)
• Nebenschluß (Last-/Erregerkreis, lastunabhängig)
• Doppelschluß (je Polschuh 2 Erregerwicklungen) Spannungsreg. Jet-Ranger
• RCR
- Reverse Current Relais - Rückstromrelais - stellt Verbindung zwischen Generator und Bordnetz her - unterbricht, wenn Generatorspannung unter Batteriespannung fällt und Batterie entladen würde (Spannungsabfall / Rückstrom ca. 15 - 20 A) (Funktion über ein zwei-Spulenrelais)
• Über- U - sschutz
- Überspannungsrelais - unterbricht Erregerstrom bei Überspannungen 31-33 V
• Alternator:
Gleichrichtergenerator (Wechselspannung => Gleichstrom) Innenpolmachine, Geringer Erregerstrom nach innen => Induziert in den drei umliegenden Spulen eine Wechselspannung, die mit 6 Dioden gleichgerichtet wird. Im Anlaufen - Fremderregung (Batterie) über Schleifringe Im Betrieb - Selbsterregt (von der Sammelschine) bei Leerlauf volle Leistung, Batterie muß als Grundlast geschaltet bleiben (sonst Diodenschaden möglich), braucht keine Rückstromsperre (da Dioden vorhanden)
• Wechselstromgenerator
: Innenpolmaschine, Anzahl der Perioden(~)/sec = Frequenz f [Hz]; f = p*n / 60 (Polzahl * Umdrehungen); Kollektor = Aufnehmer; Erregerfeld muß ein Gleichfeld sein
• Drehstromgenerator
: Verkettung => Dreiecksschaltung bei 3 Ltg., => Sternschaltung bei 4 Leitungen, bürstenlos, 115/200 V~, 400 Hz, 6000 U/min über CSD; Ein Gleichrichter für die Erregerspule befindet sich in der Hohlwelle => keine Bürsten notwendig; Erregerspannung - Fremderregung von der Batterie
• CSD - Constant Speed Drive
- Differentialgetriebe, um Drehzahl/Frequenz des Drehstromgenerators konstant zu halten; hydraulisch oder elektrisch gesteuert.
• Parallelschaltung von Drehstromgeneratoren:
Frequenz, Spannung, die Phase und Phasenfolge  muß gleich sein.
• Wirklastausgleich - Load-Controller, Govenor, CSD Blindlastausgleich - Spannungsregler
• Disconnect - Aufschalten im Fluge nicht mehr möglich
• Spannungsregelung:
mittels viebrierendem Relais, Kohle(Widerstand ändert sich bei Druck), Transistor - Vorteil: fehlen von beweglichen Teilen, geringe Abnutzung
• Spannungsquellen:
Batterie, EPU, Generator (en)
• Stromverteilung: Sammelschienen (Bus): Primär (flugnotwendige Anlagen), Sekundär(entbehrliche Anlagen), Batt (Sicherheitsanlagen)
• Sicherungen:
Schmelz (Draht), Automat (Bimetall), CB
• Schalter: Messer, Dreh, Kipp, Druck, Relais (mag. Steuerstrom)
• Stromverbraucher: Motoren, Heizung, Instrumente, Funk (Avionik), Lampen
• Stromüberwachung
• a) Wheatstonesche Br.
R1 Temp.abhängig; G: Galvanometer; R1/R2 = R3/R4

b) Strom-Spannungsmesser
• a) Dreheisen (2 Eisenstücke in Magnetfeld stoßen sich ab)
• b) Drehspul (Dauermagnetfeld dreht Stromspule +);
• c) Kreuzspul wie b) mit 2 gekreuzten Spulen (1. S feste U, 2. S. prüfstrom, Verhältnis wird gemessen) (nur Messung von Gleichstrom!) Voltmeter zur Messung von Spannungen haben einen hohen Innenwiderstand (viele dünne Wicklungen)
• Ampermeter zur Messung des Stroms haben einen geringen Innenwiderstand (wenig dicke Leitungen)
• Shunt
- Meßwiderstand zur Ampermessung
• Digitalanzeige - exate Anzeige, schlechte Trendanzeige
• Analoganzeige
- stetige Anzeige, gute Trenderkennung, (-) geringe Auflösung
• c) Widerstandsmesser
• a) Drehspul (Ohmmeter; mißt Stromstärke bei bekannter U)
• b) Kreuzspul (mißt Verhältnis der 2 Ströme)
• c) Anzeigelampen (über Relais; unter/über Grenzwert)
• Grundlagen Wechselstromtechnik: Sinusförmig: C = f * l
(Geschw. = Frequenz * Wellenlänge)
• Kreisfrequenz: i = Io * sin 2 * t
• Induktiver R: R = L
(L = Eigeninduktivität einer Spule)
• Kapazitiver R: R = 1 / C
• Kondensator: U = Uo * sin t; I = Io * sin (t + 90°); Rc = 1/C
• Frequenzabhängig => Frequenzbremse; Spule dämpft hohe
• Kondensator niedrige Frequenzen Entladung durch Überbrückung, Kapazität C = Q/U [F] Farad (ElektrizitätsmengeQ=C*U)
• Reihenschaltung: 1/Cges=1/C1+1/C2+1/C3;
• Kondens. im Wechselstromkreis:Phasenversch. 90° (1/4 Periode), der Strom eilt der Spannung vor
• Elko - Elektrolytkondensator - gepolt - Oxydschicht - nur im Gleichstromkreis; Drehkondensator - zum Abstimmen von Schwingkreisen
• Transformatoren:
Wechsel-U erhöhen/mindern oder I-stärkewandel, Eisenkern mit 2 Spulen (z = Windungsanzahl) I1 / I2 = z1 / z2 => U1 * I1 = U2 * I2
• Fernübertragungssysteme -
Synchrosysteme - Fernübertragung von Winkelstellungen
• Selsyn-System
: - arbeitet mit Gleichstrom
• Autosyn-System
- - arbeitet mit Wechsel-U, Geber und Indicator sind gleich aufgebaut. Elektromagnet in Geber und Indicator. Vorteil: Große Empfindlichkeit/Genauigkeit und Exaktheit
• Magnesyn
- Geber & Indicator gleich. Permanentmagnet im Gerät, arbeitet mit Wechselstrom:
• Differentialsynchro:
- Subtrahktion v. Winkeln; - Wechselstrom; - Peilanzeigen & Kompaßanz. (RB+MH)
• Überstromschutzeinrichtungen:
Schalter; Relais (polarisierte Relais arbeiten mit Permanentmagneten);
• Transistor => Schalter, Verstärker, Potentimeter
, Basis, Collektor, Emitter
• Magnetismus
Permanentmagnete ziehen mag. Stoffe (Fe) an. Remanenz - Restmagnetismus
• Elektromagnetismus
- jeder stromdurchflossende Leiter = Magnetfeld; Spannungserzeugung durch Induktion (Bewegung Magnetfeld); Uq = B * L * V (Quell-U = Feldstärke * Länge* Geschwindigkeit)
• Lenz´sche Regel
- induziertes Magnetfeld wirkt dem vorhandenen Magnetfeld entgegen
• Selbstinduktion -
induz. durch aufbauendes/zusammenfallendes M.feld (Feldlinien schneiden Leitungen)
• Induktivität = L
,
• Reihensch. - Lges = L1 + L2 + L3;
• Parallelschaltung - 1/Lges = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3
• Spannung eilt dem Strom um 90° vorraus
• Stromverdrängung-Skineffect
-bei ~-U im MHz-Bereich nimmt Stromdichte innen ab (=>Hohlleiter)
• Wirbelströme
-z.B. W.glocke Instrumente, im Generator unerwünscht (Abhilfe durch Dynamoplättchen)
• Umformer / Rectifier
• Rotierende
- (Converter) Gleichstrommotor direkt mit einem Wechselstromgenerator verbunden
• Statische - (Static Inverter oder Inverter) - keine rotierenden Teile;
• Schaltende, Transformator, Gleichrichter
• Magnetisches Wechselfeld
• Kurzschlußanker (Induktionsmotoren)
• a) Asynchro Belastung verlangsamt Käfig, Drehmoment-erhöhung, Drehzahlunterschied (Schlupf)
• b) Synchro Läufer ist Elektromagnet (synchron zum Drehfeld)
• Drehstromgenerator
• Motoren:
• Gleichstrommotore
- Stator, Rotor / Rechts- und Linkslauf durch Umpolen des Feldes
• Reihenschluß (Hauptschlußmotor)
der gesamte Ankerstrom fließt durch Erregerwicklung, großes Anzugsmoment (Drehmoment), Starter, Verstellmotore, kurze Laufzeit, Anlaufen unter Last mgl.
• Nebenschlußmotor
Erregerstrom unabhängig von der Belastung, konstante Drehzahl lastunabhängig, Kraftstoffpumpen, rotating beacon u.a.
• Verbundmotor
Compund-. / Doppelschlußmotor, gutes Anzugsm., lastunabhängige Drehzahl
• Wechselstrommotoren: Einphasen
- und Mehrphasenmotore
• Synchron
- (kann als Generator und als Motor betrieben werden), Läufer und Drehfeld laufen gleich, gleiche Drehzahl - wenig Kraft (N1/N2/NR-Anzeige etc. mittels Wirbelstromglocke)
• Asnchron
- (Kreiselantrieb), Unterschiede zwischen Drehfeld und Läufer (Schlupf), Schleifringläufer (Induktionsmotor) Kurzschlußläufer (ohne Bürsten, Wirbelströme im Läufer) (Induktionsmotor) unbelastet 20.000 bis 23.000 u/min, bei Belastung mehr Drehmoment, gutes anlaufen
• Steuer-, Regel-, Computertechnik
• Steuern - Regeln - Stellen
• Beeinflußen Einhalten Sollwert Veränderung Eingangsgröße