3.1. Grundlagen elektrischer Schaltungen sowie Stromversorgung history menue Letztmalig dran rumgefummelt: 18.06.19 14:55:13

Elektrische Schaltungen sind die Grundlage der gesamten Elektrotechnik, wenn man von den dazu benötigten Bauelementen einmal absieht. Grundlage der Schaltungstechnik ist übrigens das Vorhandensein elektrischer Leiter - aber ebenso das von elektrischen Isolatoren.
Alle Stoffe leiten prinzipiell elektrischen Strom, sie tun dies nur in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen mehr oder weniger gut. Stoffe, die den elektrischen Strom gut zu leiten vermögen, bezeichnet man als „Leiter“ (Metalle, Säuren, Laugen und all diejenigen Stoffe, welche leitfähige Teilchen freisetzen (z. B. Salzlösungen)), Stoffe, bei denen dies weniger der Fall ist sind die „Isolatoren“ (Papier, Holz, Plast). Ohne Isolatoren wäre übrigens kein zielgerichteter Stromfluss möglich - sie sind genauso wichtig, wie die eigentlichen Leiter.
Schaltungen sehen oft viel komplizierter aus, als sie für den kundigen Fachmann sind. Jedes elektrische oder elektronische Bauelement bekommt ein Symbol zugeordnet - sein Schaltzeichen. Diese werden sinnvoll und möglichst übersichtlich auf einer Zeichenfläche angeordnet und anschließend durch Striche, welche die Leitungsverbindungen repräsentieren, miteinander so verbunden, dass sie eine sinnvolle Funktion erfüllen.

  • alle Leitungen sind gerade und werden rechtwinklig (nicht schräg) abgeknickt

  • Eintragungen (Zahlen, Zeichen) werden von unten oder von rechts lesbar eingetragen

  • alle Linienführungen und Eintragungen werden mit Bleistift vorgenommen

In der Praxis sind die kompliziertesten Schaltungen nur verzwickte Kombinationen von Reihen- und Parallelschaltungen. Auch die aus der Dreiphasen-Wechselstromtechnik bekannten Dreieck- und Sternschaltung sind von diesen abgewandelt.
Gute und richtige Schaltpläne sind für den Aufbau, die Suche von Fehlern und die Entwicklung kompliziertester elektronischer Schaltkreise in elektrischen sowie elektronischen Geräten unentbehrliche Helfer. In der Industrie werden sie über Computer entwickelt und durch Plotter (das sind Zeichengeräte, die eine Stift über Papier größeren Formats führen können) gezeichnet.

0. Praktische Strom- und Spannungsversorgung
1. Einfacher Stromkreis
2. Reihenschaltung
3. Parallelschaltung
4. Schaltungen der Starkstromtechnik

5. Schaltungskombinationen und Messtechnik
6. Verwandte Themen
7. Aufgaben

die Elektronikseiten

Volta'sche Säule

inhaltlich auf korrektem Stand - evtl. partiell unvollständig ;-)

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Alle Schaltungen sind Verbraucherschaltungen, d. h., dem jeweiligen Schaltungsanspruch ist ein passives, leistungsumsetzendes Bauelement zugeordnet.
wird statt Gleichspannung Wechselspannung eingesetzt und evtl. Verbraucher angewandt, die sensibel auf Wechselspannung reagieren (Induktivitäten, Kapazitäten), ist im Schaltungszusammenhang einiges zu beachten

0. Praktische Strom- und Spannungsversorgung history menue scroll up
Das ist ein gewaltiges Kapitel der Digital-Elektronik - zumindest solange ich mich auf der Ebene separierbarer Schaltkreise aus der Bastelkiste mit ihren vorwiegenden TTL-Bauelementen bewege. Erst modernere CMOS-Technologie sowie Controller-Technik haben das etwas an den Rand geschoben. Mit der Entwicklung von Peripherie-Elektronik bin ich aber mit oben genannten Faktoren wieder voll dabei. 's hilft also alles nix - wir müssen uns mit de Stromversorgung vertraut machen.
Durch die moderne Kfz-Technik wird das Thema Akkumulator wieder ganz nach vorn geschoben und stellt einen Zukunftsfaktor dar.
Stromgewinnung und Spannungsumformungen
Transformation Solarzellen Gleichspannungs-Konverter

Spannungstransformation

Stromversorgung aus Solarzellen

 
Was man alles mit elektrischer Spannung machen kann ...
Drehstrom Einphasen-Wechselspannung Gleichrichten und Glätten Signalverstärker konstante Gleichspannungen

Dreiphasenwechselspannung

Wechselspannung

Gleichrichterwirkung der Graetz-Brücke

Treiber

elektronische Konstantspannungsregler

Woher kommen eigentlich konstante Gleichspannungen???
... heute ein gewaltiger Wirtschaftsfaktor - vor allem in Hinsicht auf künftige vor allem dann regenerative Energiequellen ... umwelttechnisch extrem problematisch - aber immer noch keine alten Eisen

Akkumulatoren

Batterien

Blei-Akkus Blei-GEL-Akkus NiCD-Akkus Nickel-Metallhydrit-Akkus Lithium-Ionen-Akkus Brennstoffzellen

Chemische Reaktionsgleichung im Blei-Akkumulator

Stromversorgung aus Blei-Gel-Akkus

Nickel-Cadmium-Akkumulatoren

Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren

L

Lithium-Ionen-Akkumulatoren

 
Praktische Stromversorgung
Akku-Lader VOLTCRAFT von CONRAD im Vielseitigkeitbereich Automatisches Blei-Akku-Ladegerät SC212PE ???? Labornetzgerät VOLTCRAFT von CONRAD im kleinen Spannungsbereich ???

Akku-Ladegerät VOLTCRAFT PLUS Charger 2020

Blei Akku-Ladegerät SC212PE

 

 

Laborstromversorgungsgerät VOLTCRAFT PSP12010

 

1. Einfacher Stromkreis history menue scroll up
Einfacher Stromkreis ist abgeleitet von der Anwendung nur eines Verbrauchers. Außerdem ist die Ausführung dieser Schaltung wirklich „einfach“! Die Bezeichnung „Kreis“ darf man vom Schaltplan hergeleitet nicht all zu wörtlich nehmen - gemeint ist, dass der Strom, nachdem er den Verbrauche durchflossen hat, wieder zur Spannungsquelle zurückkehrt.

vervollständigen Sie den Schaltplan mittels CAD-System selbständig!

Schaltplan des einfachen Stromkreises mit Glühlampe als Verbraucher

Der einfache Stromkreis enthält an Bauelementen:

  • drei Leitungen

  • einen Schalter

  • einen Verbraucher (Glühlampe)

  • eine Spannungsquelle

Wirkungsprinzip des einfachen Stromkreises:

Wird durch den Schalter der Stromkreis geschlossen, so kann Strom vom positiven Pol der Spannungsquelle über den (nun geschlossenen) Schalter zum Verbraucher fließen. Dort wird seine Energie umgewandelt und er fließt über den Rückleiter zum negativen Pol der Spannungsquelle zurück.

bei Einsatz einer Gleichstromquelle fließt der Strom vom Plus-Pol, über den Schalter und Verbraucher zum Minus-Pol (Masse)
der einfache Stromkreis kann auch mit Wechselstrom betrieben werden

2. Reihenschaltung history menue scroll up

Reihenschaltung ist abgeleitet vom Stromfluss. Der Strom muss der „Reihe nach“ durch mehrere Verbraucher fließen, die hintereinander so liegen, dass der Strom nicht verzweigen kann und damit eindeutig eine erste, eine zweite usw. Lampe innerhalb des Stromkreises existiert.

vervollständigen Sie den Schaltplan mittels CAD-System selbständig!

Schaltplan der Reihenschaltung mit zwei Glühlampen als Verbraucher

Die Reihenschaltung enthält an Bauelementen:

  • vier Leitungen

  • einen Schalter

  • mindestens zwei Verbraucher (Glühlampe)

  • eine Spannungsquelle

Wirkungsprinzip der Reihenschaltung:

Wird durch den Schalter der Stromkreis geschlossen, so kann Strom vom positiven Pol der Spannungsquelle über den (nun geschlossenen) Schalter zum ersten Verbraucher fließen. Dort wird seine Energie umgewandelt und er fließt über die weiteren Verbraucher und den Rückleiter zum negativen Pol der Spannungsquelle zurück.

bei Einsatz einer Gleichstromquelle fließt der Strom vom Plus-Pol, über den Schalter der Reihe nach durch mindestens zwei Verbraucher zum Minus-Pol (Masse)
die Reihenschaltung kann auch mit Wechselstrom betrieben werden
Verbraucher können natürlich auch verschiedene passive Bauelemente sein


3. Parallelschaltung history menue scroll up

Parallelschaltung ist abgeleitet vom Stromfluss „parallel“ durch mehrere Verbraucher. Diese werden dann eben auch meist im Schaltplan parallel verschoben gezeichnet.

vervollständigen Sie den Schaltplan mittels CAD-System selbständig!

Schaltplan der Reihenschaltung mit zwei Glühlampen als Verbraucher

Die Parallelschaltung enthält an Bauelementen:

  • mindestens sechs Leitungen

  • einen Schalter

  • mindestens zwei Verbraucher (Glühlampe)

  • eine Spannungsquelle

Wirkungsprinzip der Parallelschaltung:

Wird durch den Schalter der Stromkreis geschlossen, so kann Strom vom positiven Pol der Spannungsquelle über den (nun geschlossenen) Schalter zum Verzweigungspunkt fließen. Dort verzweigt er zu den einzelnen Verbrauchern, seine Energie wird umgewandelt und er fließt über den Rückleiter zum negativen Pol der Spannungsquelle zurück.

Bei Einsatz einer Gleichstromquelle fließt der Strom vom Plus-Pol, über den Schalter, entsprechend dem Widerstandsgesetz verzweigt durch mindestens zwei Verbraucher zum Minus-Pol (Masse)
Einsatz Wechselstrom ist möglich
Verbraucher können natürlich auch hier verschiedene passive Bauelemente sein

4. Schaltungen der Starkstromtechnik history menue scroll up
 
mit der Serienschaltung ist es möglich, mehrere Verbraucher unabhängig voneinander ein- und/oder auszuschalten
die Wechselschaltung erlaubt das Schalten eines Verbrauchers von unabhängigen Standorten aus
Relaischaltungen spielen in der Sicherheitstechnik und Schaltlogik eine hervorragende Rolle
die starke Form des Relais ist der Schaltschütz

5. Schaltungskombinationen und Messtechnik history menue scroll up
Strommessungen werden immer in Reihe vorgenommen - ein Amperemeter hat einen sehr kleinen Innenwiderstand - Parallelschaltung würde also einen Kurschluss bedeuten
Spannungsmessungen setzen wir einen Parallelschaltung ein - ein Voltmeter hat einen großen Widerstand - Reihenschaltung würde einen geschlossenen Schalter bedeuten
über passive Bauelemente fällt eine strom- und/oder frequenzabhängige Spannung ab
aktive Bauelemente haben einen materialabhängigen, dafür strom- und frequenz- unabhängigen Spannungsabfall

6. Verwandte Themen history menue scroll up

versorgen Sie sich den Schaltplan eines beliebigen elektrischen Gerätes und versuchen Sie, nach Schaltungseinheiten zu klassifizieren (das Gesamtgerät stellt im Prinzip als Black-Box betrachtet in jedem Falle einen einfachen Stromkreis dar!)
Entwerfen Sie Schaltungen mit verschiedenen Bauelementen, setzen Sie Messpunkte und berechnen Sie die Schaltungen - messen Sie praktisch nach
suchen Sie nach Möglichkeiten für Abweichungen der Messung von den theoretisch berechneten Werten
beschreiben Sie Aufgabe, Funktion, praktische Einsatzmöglichkeiten verschiedener passiver Bauelemente in verschieden Schaltungen mit verschiedenen Spannungen
entwerfen Sie Reihen- und Parallelschaltungen sowie deren Kombinationen für Schaltkontakte

Installation von Logikschaltungen

Praktischer Entwurf von Logikschaltungen

das "Elektronik-Projekt"

   
         


7. Aufgaben history menue scroll up

versorgen Sie sich den Schaltplan eines beliebigen elektrischen Gerätes und versuchen Sie, nach Schaltungseinheiten zu klassifizieren (das Gesamtgerät stellt im Prinzip als Black-Box betrachtet in jedem Falle einen einfachen Stromkreis dar!)
Entwerfen Sie Schaltungen mit verschiedenen Bauelementen, setzen Sie Messpunkte und berechnen Sie die Schaltungen - messen Sie praktisch nach
suchen Sie nach Möglichkeiten für Abweichungen der Messung von den theoretisch berechneten Werten
beschreiben Sie Aufgabe, Funktion, praktische Einsatzmöglichkeiten verschiedener passiver Bauelemente in verschieden Schaltungen mit verschiedenen Spannungen
entwerfen Sie Reihen- und Parallelschaltungen sowie deren Kombinationen für Schaltkontakte



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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha © Frank Rost im September 1999

... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist

Diese Seite wurde ohne Zusatz irgendwelcher Konversationsstoffe erstellt ;-)