Elektrotechnik

1. Schutzerdung

2. Schutzisolierung

3. Schutzkleinspannung (SELV, PELV)

4. Fehlerstromschutzschalter (RCD)

5. Schutz durch Abschaltung

Die IP-Schutzklasse gibt an, wie gut ein Gerät gegen das Eindringen von Fremdkörpern (z. B. Staub) und Wasser geschützt ist. Beispiel:

• IP54: Schutz gegen Staub in schädigender Menge und Spritzwasser aus allen Richtungen.

1. Twisted Pair (z. B. Cat5, Cat6)

2. Koaxialkabel

3. Lichtwellenleiter (Glasfaser)

• Kernel: Kern des Betriebssystems, der die Kommunikation zwischen Hardware und Software ermöglicht.

• Shell: Benutzeroberfläche (CLI oder GUI), über die der Benutzer Befehle an das System sendet.

Ein Hypervisor ist eine Software, die es ermöglicht, mehrere virtuelle Maschinen (VMs) auf einer physischen Hardware zu betreiben. Es gibt Typ-1 (bare-metal) und Typ-2 (hosted) Hypervisoren.

Eine Schleife ist eine Kontrollstruktur, die es ermöglicht, einen Block von Code wiederholt auszuführen, solange eine bestimmte Bedingung erfüllt ist. Beispiele: for, while, do-while.

Ein Array ist eine Datenstruktur, die es ermöglicht, mehrere Werte desselben Typs unter einem gemeinsamen Namen zu speichern. Jeder Wert hat einen Index.

Ein Ticketsystem ist eine Software, die zur Verwaltung von Kundenanfragen verwendet wird. Jede Anfrage wird als „Ticket“ erfasst und kann nachverfolgt, priorisiert und bearbeitet werden.

1. Aufnahme der Anfrage

2. Analyse des Problems

3. Fehlerbehebung

4. Dokumentation

5. Abschluss und Feedback

1. Sichtprüfung (z. B. auf Schäden am Gerät oder Kabel)

2. Messungen (z. B. Schutzleiterwiderstand, Isolationswiderstand)

3. Funktionsprüfung

4. Dokumentation der Ergebnisse

Der Schutzleiterwiderstand darf bei einem 10-m-Kabel maximal 0,3 Ohm betragen.

1. Isolierte Handschuhe

2. Schutzbrille

3. Sicherheitsschuhe

4. Arbeitskleidung aus schwer entflammbarem Material

1. Freischalten

2. Gegen Wiedereinschalten sichern

3. Spannungsfreiheit feststellen

4. Erden und kurzschließen

5. Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken

• Gleichstrom (DC): Fließt immer in eine Richtung, z. B. in Batterien.

• Wechselstrom (AC): Wechselt die Richtung periodisch, z. B. im Stromnetz (50 Hz).

Die elektrische Leistung gibt an, wie viel Energie pro Zeiteinheit umgesetzt wird.

Formel:

P = U \ I

Ein FI-Schalter erkennt Unterschiede zwischen hin- und zurückfließendem Strom (Differenzstrom). Wenn ein bestimmter Wert (z. B. 30 mA) überschritten wird, schaltet er den Stromkreis ab, um einen elektrischen Schlag zu verhindern.

1. Schutzleiter (PE): Grün-Gelb

2. Neutralleiter (N): Blau

3. Außenleiter (L): Schwarz, Braun oder Grau

Die IP-Schutzart beschreibt den Schutz gegen Fremdkörper und Wasser. Sie besteht aus zwei Ziffern:

• Erste Ziffer: Schutz gegen Fremdkörper (z. B. Staub).

• Zweite Ziffer: Schutz gegen Wasser (z. B. Spritzwasser).

Beispiel: IP44 (Schutz gegen feste Fremdkörper >1 mm und Spritzwasser).

• Der Widerstand wird mit einem Multimeter gemessen.

• Dazu muss der Stromkreis spannungsfrei sein, und das Messgerät wird parallel zum zu messenden Widerstand angeschlossen.

Ein Transformator wandelt Wechselspannungen durch elektromagnetische Induktion um. Er besteht aus:

1. Primärwicklung (Eingangsseite)

2. Sekundärwicklung (Ausgangsseite)

Die Spannungsänderung hängt vom Wicklungsverhältnis der beiden Spulen ab.

Formel:

E = P \cdot t

• E: Energie (in kWh oder Ws)

• P: Leistung (in kW oder W)

• t: Zeit (in Stunden oder Sekunden)

Blindleistung entsteht in Wechselstromkreisen durch Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom. Sie wird nicht in nutzbare Energie umgesetzt, sondern pendelt zwischen Quelle und Verbraucher.

Formel:

Q = U*I*sin(O)

Der Wirkungsgrad gibt an, wie effizient ein System die zugeführte Energie in nutzbare Energie umwandelt.

Formel:

\eta = \frac{P_{ab}}{P_{zu}} \cdot 100 \%

• P_{ab} : Abgegebene Leistung

• P_{zu} : Zugeführte Leistung

• Ableiten von Fehlerströmen zur Erde

• Verhindern eines elektrischen Schlags

• Sicherstellen, dass Gehäuse spannungsfrei bleiben

• Aktive Bauelemente: Können elektrische Signale verstärken oder steuern (z. B. Transistoren, Dioden).

• Passive Bauelemente: Nehmen Energie auf, können sie aber nicht verstärken (z. B. Widerstände, Kondensatoren, Spulen).

Das deutsche Stromnetz arbeitet mit einer Frequenz von 50 Hz.

Ein Kondensator speichert elektrische Energie in einem elektrischen Feld zwischen zwei leitenden Platten, die durch ein Dielektrikum getrennt sind. Er kann Energie kurzfristig aufnehmen und wieder abgeben.

Der Spannungsfall ist der Spannungsverlust, der durch den Widerstand der Leitung entsteht.

Formel:

\Delta U = I \cdot R

• \Delta U : Spannungsfall

• I : Strom

• R : Widerstand der Leitung

1. Primärwicklung

2. Sekundärwicklung

3. Eisenkern

4. Isolierung

• Symmetrische Belastung: Alle Phasen eines Drehstromsystems sind gleich belastet.

• Unsymmetrische Belastung: Phasen sind unterschiedlich belastet, z. B. durch einphasige Verbraucher.

• Mit einem Isolationsmessgerät (z. B. Megger).

• Zwischen aktiven Leitern und Erde wird eine Prüfgleichspannung angelegt.

• Der Wert sollte je nach Norm nicht unter 1 MΩ liegen.

Das TN-System ist eine Erdungsart, bei der ein Punkt (meist der Sternpunkt des Transformators) direkt geerdet ist, und die Körper der elektrischen Anlage über Schutzleiter (PE) mit diesem Punkt verbunden sind.

1. TN-C-System:

• Kombinierter Neutral- und Schutzleiter (PEN).

• Weniger Leitungsaufwand, aber höhere Gefahren bei Leiterbruch.

2. TN-S-System:

• Neutralleiter (N) und Schutzleiter (PE) sind getrennt geführt.

• Erhöhte Sicherheit, besonders bei modernen Installationen.

3. TN-C-S-System:

• Kombination aus TN-C und TN-S: PEN-Leiter wird ab einem bestimmten Punkt in PE und N aufgeteilt.

1. Höhere Betriebssicherheit.

2. Geringere elektromagnetische Störungen.

3. Kein Risiko durch PEN-Leiter-Unterbrechung.

4. Geeignet für empfindliche elektronische Geräte.

1. Höheres Risiko bei PEN-Leiter-Unterbrechung (Gefahr von gefährlichen Berührungsspannungen).

2. Nicht für moderne, empfindliche Anlagen geeignet.

3. Erhöhte elektromagnetische Störungen.

1. Einsatz von Schutzschaltern (z. B. FI-Schutzschalter).

2. Trennung von PEN in PE und N bei Übergang auf TN-S-System.

3. Schutzleiter (PE) muss an alle leitfähigen Teile angeschlossen sein.

• Wenn der PEN-Leiter unterbrochen wird, kann an den Gehäusen von Geräten gefährliche Berührungsspannung entstehen, da der Rückstrom über die Schutzleiter fließt.

• Mit einem Prüfgerät wird der Widerstand zwischen Schutzleiter und Erdpotential gemessen.

• Der Widerstand sollte möglichst niedrig sein, um sicherzustellen, dass Fehlerströme abgeführt werden können.

• Wirkleistung (P): Tatsächliche Leistung, die in nutzbare Energie umgewandelt wird (z. B. Wärme, Licht). Einheit: Watt (W).

• Blindleistung (Q): Leistung, die zwischen Erzeuger und Verbraucher pendelt, verursacht durch induktive oder kapazitive Lasten. Einheit: Var (Voltampere reaktiv).

• Scheinleistung (S): Gesamtleistung, Kombination aus Wirk- und Blindleistung. Einheit: VA (Voltampere).

S = \sqrt{P^2 + Q^2}

Der Leistungsfaktor gibt das Verhältnis zwischen Wirkleistung und Scheinleistung an.

cos(\phi) = P/S

• Wertebereich: 0 (rein blind) bis 1 (rein wirksam).

• Ein hoher Leistungsfaktor bedeutet effiziente Energieübertragung.

C = Q/U

• C: Kapazität in Farad (F)

• Q: Ladung in Coulomb (C)

• U: Spannung in Volt (V)

Selektivität bedeutet, dass bei einem Fehler nur die direkt betroffene Sicherung auslöst, während vorgelagerte Sicherungen nicht auslösen. Dadurch bleibt der Rest der Anlage in Betrieb.

Niederspannung bezeichnet Spannungen bis 1000 V Wechselspannung (AC) oder 1500 V Gleichspannung (DC).

• elektrische Ladung, die durch einen Leiter fließt

• Messbar durch Stromstärke

• Formel: I=Q/t

• Strom benötigt Spannung

Sorgt dafür, dass der elektrische Strom fließt. Wenn man zwei Punkte in einem Strom hat

Gleichstrom (DC= Direct Current)Strom fließt in eine Richtung

Beispiel (Batterien )

Wechselstrom (AC = Alternating Current) Strom ändert Periodisch seine Richtung (z.B. Haushaltsstrom 230V, 50 Hz)

Der zeitliche Unterschied zwischen Spannung und Strom in einem Wechselstromkreis.

Ohmsche, induktive und kapazitive Lasten.

Der Strom hinkt der Spannung hinterher. (Spannung zuerst, Strom Später)

Der Strom eilt der Spannung voraus. (Strom zuerst, Spannung später)

Weil die Spule ein Magnetfeld aufbaut und Energie speichert, bevor der Strom vollständig fließen kann.

Um die Blindleistung zu reduzieren und die Effizienz des Stromnetzes zu verbessern.

Kondensatoren zur Kompensation induktiver Lasten.

Höherer Stromfluss, größere Verluste in Leitungen, geringere Energieeffizienz.

Einheit: Coulomb (C)

Gibt an, wie viele Elektronen in einem System vorhanden sind.

Einheit: Joule (J) oder Kilowattstunde (kWh)

Beschreibt die Energiemenge, die durch elektrische Arbeit umgesetzt wird.

Einheit: Hertz (Hz)

Gibt an, wie oft sich ein Wechselstromsignal pro Sekunde wiederholt (z.B. 50 Hz im Stromnetz).

Unterschied in der Zeit zwischen Spannung und Strom in einem Wechselstromkreis, wichtig bei induktiven und kapazitiven Lasten.

Wandelt Wechselspannung in Gleichspannung um (z.B. Diodengleichrichter).

Elektronisches Bauteil, das elektrische Ladung speichert

Speichert Energie in einem Magnetfeld und reagiert auf Stromänderungen

Ein elektrisch gesteuerter Schalter, der hohe Ströme mit kleinen Steuerströmen schalten kann.

Ein Halbleiterbauteil zur Verstärkung oder Schaltung von elektrischen Signalen.

Schützt vor Überlastung und Kurzschluss durch Trennung des Stromkreises.

Besteht aus drei um 120° phasenverschobenen Wechselspannungen. Wird oft in Industrieanwendungen genutzt.

Messgerät zur Überprüfung von Spannung, Strom und Widerstand.

Gerät zur Darstellung von Spannungsverläufen über die Zeit.

Erkennt Fehlerströme und trennt den Stromkreis zur Vermeidung von Stromschlägen.

Sicherheitsmaßnahmen mit niedrigen Spannungen, um Gefahren zu reduzieren.