Planung von Elektroinstallationen

Elektroinstallation planen: Strom im Innen- und Außenbereich

Zur fachgerechten Installation von elektrischen Leitungen und Geräten gehört weitaus mehr als sich nur zu überlegen, wo die Steckdosen platziert werden sollen. Die Planung und vorläufige Skizzierung jeder Installation bezieht auch die Art der Benutzung des jeweiligen Raumes mit ein, ebenso wie berücksichtigt werden muss welche Geräte im Endeffekt tatsächlich verwendet werden, und das sind die ersten Faktoren welche es zu beachten gilt. Auch die persönlichen Ansprüche spielen eine große Rolle. Manche Nutzer wollen schlichtweg Steckdosen zum Betrieb allgemein bekannter Geräte, andere verlangen nach automatischen Schiebetüren mit Bewegungssensor.

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Benjamin Aunkofer ist Wirtschaftsingenieur und -informatiker. Er arbeitet in den interdisziplinären Themengebieten als Dozent an der HTW Berlin und engagiert sich als Unternehmer insbesondere für Big Data und Industrie 4.0.

Elektrische Leistung bei sinusförmigen Wechselstrom

Die elektrische Leistung bei sinusförmigen Wechselstrom kann mit dem Produkt der Effektivwerte von elektrischem Strom und Spannung berechnet werden.

Die Leistung ist das Produkt aus Spannung, Strom und dem Kosinus des Winkels φ.

Der Winkel φ ist die Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom. Liegt eine Phasenverschiebung vor, ist die Wirkleistung nicht einfach nur das Produkt aus den Effektivwerten von Spannung und Strom. Das Produkt aus den Effektivwerten von Spannung und Strom ergibt die Scheinleistung.

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Komplexe Zahlen in der Elektrotechnik

Komplexe Zahlen erweitern den reellen Zahlenbereich. Mit komplexen Zahlen können Berechnungen vereinfacht werden. Mit komplexen Zahlen lässt sich auch die Quadratwurzel aus einer negativen Zahl berechnen.

Komplexe Zahlen bestehen aus einem Imaginärteil und einem Realteil.

Der Imaginärteil hat in der Mathematik die Einheit i oder j, in der Elektrotechnik generell immer j (um Verwechselungen mit “i” für den Wechselstrom zu vermeiden).

j0=1
j1=j
j²=-1
j³=-j
j4=j1=j
j-1=1/j=j/j²=j/-1=-j

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Imaginär- und Realteil
einer komplexen Zahl können im kartesischen Koordinatensystem und auch im Polarkoordinatensystem veranschaulicht werden.

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Benjamin Aunkofer ist Wirtschaftsingenieur und -informatiker. Er arbeitet in den interdisziplinären Themengebieten als Dozent an der HTW Berlin und engagiert sich als Unternehmer insbesondere für Big Data und Industrie 4.0.

Elektrischer Spannungsteiler und Potenziometer

Das Potenziometer ist ein elektrischer Spannungsteiler. Über einen Drehtaster kann eine Spannung auf mehrere (meistens zwei) Leitungen verteilt werden.

Das Potenziometer ist ein elektrisches Bedienbauteil, welches beispielsweise an vielen Hifi-Endgeräten zu finden ist.  Eine der häufigsten Funktionen eines Potenziometers, besonders in Form eines Schiebe- oder Drehpotenziometers, ist die Lautstärkenregelung über einen Dreh-/Schiebetaster. Viele Potenziometer haben einen Schleifkontakt, welcher eine Widerstandsbahn darstellt.

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Wechselstrom

In der Nachrichtentechnik ist er notwendig und im Alltag nicht mehr wegzudenken, der Wechselstrom.

Wechselstrom ist eine Wechselgröße, bei der die Spannung (Polarität) und damit auch der Stromfluss (richtungsbezogen) wechselt.

Der Wert (ob Spannung oder Strom) wiederholt sich nach jedem Verstreichen der Zeitperiode T. Die Zeitperiode T ist die Zeit, welche vergehen muss, damit sich ein periodisches Ereignis wiederholt. Beim sinusförmigen Wechselstrom ist die Periode 2π. Nach der halben Periode (=π), ist die Größe invertiert. x+ π = -x

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Transformator

Ein Transformator ist ein erweiterter magentischer Kreis. Es handelt sich um einen magnetischen Kreis mit zwei gegenüberliegenden Spulen. Durch eine Spule, welche als Primärspule, Eigangswicklung oder auch Aktivspule bezeichnet wird, fließt ein von einer externen Spannungsquelle (z. B. Batterie) erzeugter, kontrollierter elektrischer Strom. An der gegenüberliegenden Spule, die Sekundärspule, Ausgangswicklung oder auch Passivspule, wird, durch das von der Primärspule erzeugte, magnetische Feld eine induktive Spannung erzeugt.

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Magnetischer Kreis

Ein in sich geschlossener magnetischer Fluss Φ wird als magnetischer Kreis bezeichnet. Magnetische Kreise können einfache magnetische Kreise (einfacher geschlossener Kreislauf), aber auch verzweigte Kreise sein.
Was der Schaltkreis für den elektrischen Strom ist, ist der magnetische Kreis für den magnetischen Fluss.

Ein magnetischer Kreis kann sich aus verschiedenen Materialabschnitten zusammenfügen, meistens etwa Luft oder Eisen und dabei verschiedene Längen und Querschnittsflächen aufweisen.
Die Ermittlung der Durchflutung für die Spule, erfolgt mittels Bestimmung der einzelnen Durchflutungen der vorhandenen Teilabschnitte des magnetischen Kreises, welche in der Regel einfach summiert werden können.
Ändert sich der Querschnitt eines magnetischen Kreises, verändert sich auch die Flussdichte, da der magnetische Fluss sich über den Kreis und seine Querschnittsfläche ausrichtet.

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Benjamin Aunkofer ist Wirtschaftsingenieur und -informatiker. Er arbeitet in den interdisziplinären Themengebieten als Dozent an der HTW Berlin und engagiert sich als Unternehmer insbesondere für Big Data und Industrie 4.0.

Magnetischer Widerstand

Der magnetische Widerstand gibt die stoffliche Entgegenwirkung gegenüber dem magnetischen Fluss wieder. Ähnlich wie der elektrische Widerstand den elektrischen Stromfluss mehr oder weniger behindert, ist dies auch beim magnetischen Fluss gegeben.

Allgemein kann der magnetische Widerstand nach dem Verhältnis aus der Anliegenden Spannung (magnetische Durchflutung) und dem vorhandenen Fluss (magnetischer Durchfluss) ermittelt werden.

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Parallelschaltung

Eine Parallelschaltung liegt vor, wenn zwei oder mehrere Bauelemente in einem Schaltkreis parallel geschaltet sind. Die Parallelität liegt dabei dann vor, wenn alle gleichnamigen Pole miteinander verbunden sind.


Innerhalb einer Parallelschaltung liegt an allen elektrischen Bauelementen die gleiche Spannung an.

Der gesamte, durch die Schaltung fließende Strom ist die Summe aus allen Teilströmen, welche jeweils durch die elektrischen Bauelemente fließen.

Da die Leistung P ein Produkt aus Strom und Spannung ist, verhält sich die Leistung wie der Strom, setzt sich also aus Teilleistungen an den Bauelementen zusammen.

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