Einführung in die Elektrotechnik

Compressed Air Wiki Electricity Basic Theory

Um Luft in Druckluft umzuwandeln, wird Energie benötigt. Diese wird in Form von Strom bereitgestellt: Wechselstrom oder Gleichstrom. In diesem Artikel erhalten Sie eine kurze Einführung in die Elektrotechnik.

Was ist Elektrizität? Einige Grundprinzipien.

Elektrizität entsteht, wenn Elektronen vorübergehend von Protonen getrennt werden, wodurch ein Unterschied im elektrischen Potenzial (oder der Spannung) zwischen dem Bereich mit überschüssigen Elektronen und dem Bereich mit einem Mangel an Elektronen entsteht. Wenn die Elektronen einen elektrisch leitfähigen Pfad finden, auf dem sie sich bewegen können, fließt elektrischer Strom.

Die ersten elektrischen Anwendungen nutzten Gleichstrom (DC), wobei die elektrische Ladung des Elektronenflusses in eine Richtung erfolgt. Gleichstrom wird von Batterien, Photovoltaik-Solarzellen und Generatoren erzeugt.

Der Wechselstrom (AC), der z. B. für die Energieversorgung von Büros und Werkstätten benutzt wird und der Standardmotoren mit fester Drehzahl dreht, wird durch einen Wechselstromgenerator erzeugt. Er wechselt die Stärke und die Richtung periodisch in einem gleichmäßigen, sinusförmigen Muster. Die Zunahme der Spannung und des Stroms erfolgt von Null auf einen Maximalwert, sinkt dann auf Null, ändert die Richtung, steigt auf einen maximalen Wert in entgegengesetzter Richtung und wird dann wieder Null. Der Strom hat dann eine Periode T durchlaufen, gemessen in Sekunden, in der er alle Werte durchlaufen hat. Die Frequenz ist die Umkehrung der Periode. Sie gibt die Anzahl der durchlaufenen Zyklen pro Sekunde an und wird in Hertz gemessen. f = 1/T f = Frequenz (Hz) T = Zeit für eine Periode (s). Die Größen von Strom oder Spannung werden in der Regel durch den Effektivwert (RMS) über eine Periode angegeben. Bei einem sinusförmigen Verlauf beträgt das Verhältnis von Strom- und Spannungseffektivwert: Effektivwert = (Spitzenwert)/V2.

Einführung in die Elektrotechnik. Grafische Darstellung des „Handbuchs“ der Elektrotechnik

Periodische, aber nicht-sinusförmige Strom- und Spannungswellenformen umfassen alles, was keine reine Sinuswellenform ist. Vereinfachte Beispiele sind quadratische, dreieckige oder rechteckige Wellenformen. Oft sind diese von mathematischen Funktionen abgeleitet und können durch eine Kombination aus reinen Sinuswellen mit unterschiedlichen Frequenzen dargestellt werden, manchmal von Vielfachen der niedrigsten Frequenz (der sogenannten Grundfrequenz).
Strom: i(t) = I0 + i1(t) + i2(t) + … + in(t) + …
Spannung: v(t) = V0 + v1(t) + v2(t) + … + vn(t) + …

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