Elektrotechnische Grundlagen und Praxis

Umfassende Vokabelsammlung der elektrotechnischen Grundlagen, Motorentechnik, SPS, Messverfahren und Schutzmaßnahmen basierend auf dem Vorlesungsskript.

Elektrischer Strom

Die Bewegung elektrischer Ladungen in einem geschlossenen Stromkreis; gemessen in Ampere.

Elektrische Spannung

Der elektrische Antrieb für den Strom, basierend auf einem Potenzialunterschied; gemessen in Volt.

Elektrischer Widerstand

Begrenzt den Strom und hängt von Material, Länge, Querschnitt und Temperatur ab; gemessen in Ohm.

Ohmsches Gesetz

$U = R \times I$ (die Spannung ist gleich dem Widerstand mal dem Strom).

Elektrische Leistung

$P = U \times I$ (das Produkt aus Spannung und Strom; gemessen in Watt).

Elektrische Arbeit

$W = P \times t$ (Leistung mal Zeit; oft angegeben in kWh).

Wirkungsgrad

$\eta = \frac{P_{ab}}{P_{zu}}$ (das Verhältnis von abgegebener zu zugeführter Leistung).

Reihenschaltung

Eine Schaltung, in der der Strom überall gleich ist und sich die Einzelwiderstände zum Gesamtwiderstand addieren.

Parallelschaltung

Eine Schaltung, in der die Spannung an allen Zweigen gleich ist und die Einzelströme sich aufteilen.

1. Kirchhoffsche Regel (Knotenregel)

An einem Knoten ist die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme.

2. Kirchhoffsche Regel (Maschenregel)

In einer Masche ist die Summe aller Spannungen null.

Wechselspannung

Eine Spannung, die regelmäßig ihre Richtung und Größe ändert (z. B. sinusförmig mit $50\,Hz$).

Gleichspannung

Besitzt eine feste Polarität, wodurch der Strom immer in dieselbe Richtung fließt (z. B. bei einer Batterie).

Frequenz

Gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an; gemessen in Hertz ($Hz$).

Periodendauer

Die Zeit, die für eine vollständige Schwingung benötigt wird ($f = \frac{1}{T}$).

Effektivwert

Der Wert einer Wechselspannung, der die gleiche Wärmewirkung wie eine entsprechende Gleichspannung hat.

Drehstrom

Besteht aus drei Wechselspannungen, die um $120$ Grad gegeneinander verschoben sind.

Sternschaltung

Jede Wicklung erhält bei $400\,V$ Leiterspannung ca. $230\,V$; es gibt einen gemeinsamen Sternpunkt.

Dreieckschaltung

Die Leiterspannung ($400\,V$) liegt direkt an jeder Wicklung an; es gibt keinen Sternpunkt.

Elektromagnetismus

Eine stromdurchflossene Spule erzeugt ein Magnetfeld.

Induktion

Ein sich veränderndes Magnetfeld erzeugt eine elektrische Spannung.

Selbstinduktion

Eine Stromänderung innerhalb einer Spule erzeugt eine Gegenspannung.

Induktiver Blindwiderstand

$X_L = 2 \times \pi \times f \times L$ (der Widerstand wird bei höherer Frequenz größer).

Kondensator

Ein Bauelement aus zwei Platten und einem Isolierstoff (Dielektrikum), das elektrische Ladung und Energie in einem Feld speichert.

Kapazität

Gibt an, wie viel Ladung ein Kondensator speichern kann; gemessen in Farad.

Kapazitiver Blindwiderstand

$X_C = \frac{1}{2 \times \pi \times f \times C}$ (der Widerstand wird bei höherer Frequenz kleiner).

Phasenverschiebung

An einer Spule eilt der Strom der Spannung nach; an einem Kondensator eilt der Strom der Spannung vor.

Elektrolytkondensator

Ein Kondensator mit hoher Kapazität, der polungsabhängig angeschlossen werden muss.

Wirkleistung

Die Leistung, die tatsächlich in Arbeit, Licht oder Wärme umgesetzt wird; gemessen in Watt.

Blindleistung

Pendelt zwischen Netz und Verbraucher ohne Nutzarbeit zu leisten; gemessen in var.

Scheinleistung

$S = U \times I$ (das Produkt aus Strom und Spannung; gemessen in VA).

Leistungsfaktor (cos phi)

Das Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung.

Transformator

Verändert Wechselspannung durch elektromagnetische Induktion zwischen Primär- und Sekundärwicklung.

Übersetzungsverhältnis

Das Verhältnis der Spannungen entspricht dem Verhältnis der Windungszahlen: $\frac{U_1}{U_2} = \frac{N_1}{N_2}$.

Spartransformator

Besitzt nur eine Wicklung und bietet keine galvanische Trennung.

Generator

Wandelt mechanische Energie durch Induktion in elektrische Energie um.

Motor

Wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um.

Diode

Ein Halbleiterbauelement, das Strom hauptsächlich nur in eine Richtung fließen lässt.

Z-Diode

Wird in Sperrrichtung betrieben und dient zur Spannungsstabilisierung.

Transistor

Kann als Verstärker oder als elektronischer Schalter agieren, gesteuert durch einen kleinen Strom.

Thyristor

Wird durch einen Gate-Impuls eingeschaltet und bleibt leitend, bis der Strom unter einen Mindestwert sinkt.

Relais

Schaltet mithilfe einer Magnetspule elektrische Kontakte und ermöglicht galvanische Trennung.

Freilaufdiode

Schützt Schaltungen vor Spannungsspitzen beim Ausschalten einer Gleichstromspule.

Schlupf

Der Drehzahlunterschied zwischen dem schnelleren Drehfeld und dem langsameren Rotor beim Asynchronmotor.

Motorschutzschalter

Schützt thermisch vor Überlast und magnetisch vor Kurzschluss.

Schütz

Ein elektromagnetischer Schalter mit Hauptkontakten (Last) und Hilfskontakten (Steuerung).

Selbsthaltung

Eine Schaltung, bei der ein Hilfskontakt des Schützes den Starttaster überbrückt und das Schütz eingeschaltet hält.

Frequenzumrichter

Regelt die Motordrehzahl durch Veränderung von Frequenz und Spannung.

SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung)

Ein System, das Eingänge liest, ein Programm zyklisch abarbeitet und Ausgänge schaltet.

Induktiver Sensor

Erkennt metallische Gegenstände berührungslos mithilfe eines Magnetfeldes.

Isolationsmessung

Prüft den Widerstand der Isolation zwischen aktiven Leitern und PE im spannungsfreien Zustand (gemessen in $M\Omega$).

FI-Schutzschalter (RCD)

Vergleicht Hin- und Rückstrom und schaltet bei Differenzen (z. B. $30\,mA$) zur Sicherheit ab.

Fünf Sicherheitsregeln

1. Freischalten, 2. gegen Wiedereinschalten sichern, 3. Spannungsfreiheit feststellen, 4. erden und kurzschließen, 5. benachbarte Teile abdecken.

TN-S-System

Ein Netzsystem, in dem Schutzleiter (PE) und Neutralleiter (N) vollständig getrennt geführt werden.

Schutzklasse II

Geräte mit doppelter oder verstärkter Isolierung ohne Schutzleiteranschluss (Symbol: Doppelquadrat).

SELV (Security Extra Low Voltage)

Schutzkleinspannung mit sicherer Trennung vom Netz und ohne Erdung der aktiven Teile.