Rechenbuch Elektrotechnik Methodische Lösungswege

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1 EUROPA-FACHBUCHREIHE für elektrotechnische Berufe 1 Rechenbuch Elektrotechnik Methodische Lösungswege Gültig ab 18. Auflage Bearbeitet von Lehrern an beruflichen Schulen und von Ingenieuren (siehe Rückseite) Leitung des Arbeitskreises und Lektorat: Klaus Tkotz V VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG Düsselberger Straße Haan-Gruiten Europa-Nr.: 30960

2 Elektrotechnik 1 Technische Mathematik 7 2 Physikalische Grundlagen 20 3 Elektrotechnische Grundlagen 30 4 Arbeiten mit Kennlinien 69 5 Elektrisches Feld 76 6 Magnetisches Feld 81 7 Wechselstrom- und Drehstromtechnik Messtechnik Elektronik Schutzmaßnahmen in elektr. Anlagen Anlagen- und Gebäudetechnik Elektrische Maschinen Regelungstechnik Aufgaben zur Prüfungsvorbereitung Hinweise zur Buchbenützung 2 Griechisches Alphabet: vordere Innenumschlagseite Grundformeln Gleichstrom: hintere Innenumschlagseite

3 N t 'Technische Mathematik Elektronischer Taschenrechner (ETR) (siehe Rechenbuch) Grundrechnungsarten 7 Zahlen, Addition und Subtraktion 7 Multiplikation und Division 7 Rechnen mit Brüchen 8 Potenzen und Wurzeln 9 Potenzen 9 Wurzeln 10 Logarithmen 10 Rechnen mit Logarithmen 10 Logarithmische Maßstäbe 11 Gleichungen und Formeln 12 Arbeiten mit Gleichungen 12 Arbeiten mit Formeln 13 Verhältnisgleichungen, Dreisatzrechnen.. 13 Verhältnisgleichungen, Prozentrechnen.. 13 Funktionen 14 Rechnen am Dreieck 14 Satz des Pythagoras 14 Winkelfunktionen 15 Winkel im Grad-und Bogenmaß 16 Rechnen am beliebigen Dreieck 17 Runden / 18 2.''Physikalische G Vorsätze Kreisumfang, gestreckte Länge Flächen Rauminhalt und Masse Berechnung von Spulen Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit Gleichförmige Bewegung Kreisförmige Bewegung Kräfte Moment und Hebel Mechanische Arbeit Mechanische Leistung Unabgeglichene Brückenschaltung Elektrische Leistung und Arbeit Elektrische Leistung Elektrische Arbeit Leistungsbestimmung mit dem Zähler... Wirkungsgrad Wärmeenergie Wärmemenge und Wassermischung Elektrowärme und Wärmenutzungsgrad. Spannungserzeuger Galvanische Elemente Schaltung von Spannungserzeugern Anpassung Ersatzquellen Laden und Entladen von Akkumulatoren Fotovoltaik und Solarmodul 4.1 Lineare Widerstände 69\ 4.2 Logarithmische Darstellung 4.3 Nichtlineare Widerstände 4.4 Ermittlung des Arbeitspunktes Reihenschaltung linearer Widerstände... 72«4.4.2 Reihenschaltung linearer und nichtlinearer Widerstände 13% 4.5 Statischer und differentieller ^ Widerstand 75 * 5.1 Elektrische Feldstärke 5.2 Kapazität von Plattenkondensatoren 5.3 Ladung und Energie bei 5.4 Schaltungen von 5.5 Laden und Entladen von Kondensatorspannung und Zeit Kondensatorstrom und Zeit 76: 76-, 77 ; 78 X -.*"*, 3.1 Umrechnen von Einheiten Stromstärke und Ladung Elektrische Spannung Widerstand und Leitwert Ohmsches Gesetz Stromdichte Elektrischer Widerstand Leiterwiderstand Widerstand und Temperatur Übertemperatur Schaltung von Widerständen Reihenschaltung von Widerständen Parallelschaltung von Widerständen Gemischte Schaltungen (Gruppenschaltungen) Spannungsteiler Abgeglichene Brückenschaltung Größen des magnetischen Feldes Durchflutung und Feldstärke 81, Magnetischer Fluss, magnetische i' Flussdichte, Permeabilität Arbeiten mit Magnetisierungskennlinien Magnetische Kreise Magnetische Feldkräfte Elektromagnetische Induktion Spule an Gleichspannung Kenngrößen der Wechselstromtcchnik *.',7

4 lnhksverzejchnis_ 7 2 Winkel und Winkelfunktionen * Augenblickswert sinusförmiger \ < Wechselspannungen und -ströme... 89, l i i J6" * st 7 7' '7,7 3 Vv. 7»7 4 "7 7* v 791 Addition sinusförmiger Wechselgrößen gleicher Frequenz 91 Addition von Wechselgrößen im Zeigerbild 91 Addition sinusförmiger Wechselgrößen im Liniendiagramm 92 Wechselstromkreis mit idealen Widerständen 94 Ohmscher Widerstand im Wechselstromkreis (Wirkwiderstand) 94 Induktivität im Wechselstromkreis (ideale Spule) 95 Kapazität im Wechselstromkreis (idealer Kondensator) 96 Schaltungen von idealen Induktivitäten und idealen Kapazitäten.. 97 Reihenschaltungen bei gemischter Belastung 100 Wirkwiderstand und induktiver- Blindwiderstand in Reihe 100 Verlustwinkel und Gütefaktor einer Spule 102 Reihenschaltung realer Spulen 103 Wirkwiderstand und kapazitiver Blindwiderstand in Reihe 104 Wirkwiderstand, induktiver Blindwiderstand und kapazitiver Blindwiderstand in Reihe 107 Parallelschaltungen bei gemischter Belastung 110 Wirkwiderstand und induktiver Bliridwiderstand parallel 110 Parallelschaltung mehrerer Spulen 112 Wirkwiderstand und kapazitiver Blmdwiderstand parallel 115 -Verlustwinkel und Gütefaktor eines Kondensators 117 Wirkwiderstand, induktiver Blindwiderstand und kapazitiver Blindwiderstand parallel.118 Schwingkreise 121 Reihenschwingkreis 121 Pärallelschwingkreis 121 Siebschaltungen 122 RL Hochpass und RL-Tiefpass 122 RC-Hochpass und RC-Tiefpass Dreiphasenwechselstrom, ' (Drehstrom) Sternschaltung 125 Sternschaltung, symmetrische Last ~ Sternschaltung, unsymmetrische,? " gleichartige Last 126 >" Sternschaltung, unsymmetrische, *,,. ungleichartige Last 127 ^ Dreieckschaltung 129 Dreieckschaltung, symmetrische Last 129 Dreieckschaltung, unsymmetrische und gleichartige Last 129 Dreieckschaltung, unsymmetrische und ungleichartige Last Leistung bei Dreiphasenwechselstrom Kompensation Kompensation bei Wechselstromverbrauchern Kompensation bei Drehstromverbrauchern Analoge Messgeräte 140 Anzeigefehler bei analogen Messgeräten 140 Eigenverbrauch von analogen Messgeräten 140 Digitale Messgeräte 141 Anzeige und Messfehler 141 Echteffektivwertmessung und Messkategorie 141 Indirekte Widerstandsermittlung 142 Messen über Messwandler 143 Messen mit dem Oszilloskop 144 Kühlung elektronischer Bauelemente 146 Leuchtdioden 147 Gleichrichter 149 Gleichrichterschaltungen 149 Glättung und Siebung 151 Bipolarer Transistor 152 Kennwerte 152 Arbeiten mit Transistorkennlinien 153 Arbeitspunkteinstellung 156 Arbeitspunktstabilisierung 158 Wechselstromverstärker in Emitterschaltung 1 59 Spannungsstabilisierung 162 Z-Dioden 162 Parallelstabilisierung mit Z-Diode 163 Reihenstabilisierung 164 Spannungsstabilisierung mit Spannungsreglern....>.^ Transistor als Schalter 167 Kippschaltungen 169 Astabile Kippschaltung 169 Monostabile Kippschaltung 170 Schmitt-Trigger 171 Feldeffekttransistor (FET) 173 Kenngrößen des Feldeffekttransistors Einstellung des Arbeitspunktes 173 Arbeiten mit Kennlinien beim FET 174 Operationsverstärker 175 Invertierender Operationsverstärker 175 Nichtinvertierender & Operationsverstärker 175 Summierverstärker (Addierer) 176 Differenzverstärker (Subtrahierer) 178 Integrierer 179 Differenzierer 181 Thyristor und Triac Zünden von Thyristor und Triac Gesteuerte Gleichrichter 182

5 s 1 T* * * *. ^< A ' v Wechselstromsteller, Vielperiodensteuerung Digitaltechnik Zahlensysteme 185 Umwandlung von Dual- und Sedezimalzahlen in Dezimalzahlen Umwandlung von Dezimal- in Dual- oder in Sedezimalzahlen 187 Umwandlung von Sedezimalzahlen und Dualzahlen Rechnen mit Dualzahlen BCD-Code Schaltalgebra 190 Rechenregeln für eine Variable und Umkehrterme 190 Kommutativgesetze 190 Assoziativgesetze 190 Distributivgesetze 190 Umkehrgesetze für mehrere Variablen. 191 Schaltungen in NAND- oder in NOR-Technik ' Analyse und Synthese von Binärschaltungen 192 Analyse von Binärschaltungen 192 Synthese von Binärschaltungen Minimieren von Schaltnetzwerken 195 Algebraisches Minimieren 195 KV-Diagramm Datenmengen und Datenübertragungsrate Datenmengen Datenübertragungsrate 201,10 Schutzmaßnahmen in»elektrischen Anlagen"\ ""'' -202] 10.1 Schutzmaßnahmen Fehlerstromkreis Isolationswiderstand von Fußböden oder Wänden Schutzmaßnahmen im TN-System Schutzmaßnahmen im TT-System Kurzschlussschutz von isolierten Leitungen und Kabeln Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) Inhaltsverzeichnifj Lichtstrom und Lichtausbeute 2v~j Beleuchtungsstärke und Beleuchtungswirkungsgrad Lichtstärke und Lichtstärkeverteilung... 2i'<y Leuchtdichte 220' Raumindex 22(f Beleuchtungswirkungsgrad bei ";, Innenraumbeleuchtung Ermittlung der Lampenzahl nach dem ' i Wirkungsgradverfahren 22i Antennentechnik 222; Verstärkungsfaktor, Dämpfungsfaktor ; Verstärkungsmaß, Dämpfungsmaß 223i Pegel ' 223J Mechanische Sicherheit von Antennenstandrohren Kostenrechnen 226-I Rechnungspreis und Gewinn Kostenarten 226; 11.5 Handelskalkulation : Angebotserstellung 227)f Transformatoren 1211 Einphasentransformatoren Transformatoren für Dreiphasenwechselstrom 237.J 2211 i 12.2 Antriebstechnik 240J Leistung, Drehzahl und Drehmoment... 24o f Übersetzungen, Riementrieb Zahnradtrieb 242?! Schneckentrieb 24ä Mehrfache Übersetzung Umlaufende elektrische Maschinen Drehfelddrehzahl 24< j Synchronmaschine 24 fl Zahnläufer und Schrittmotoren Drehstromasynchronmotor 24 i 7J Wechselstromasynchronmotor Asynchrone Erequenzumformer 25iljl Gleichstrommotoren 252 Fremderregter Gleichstrommotor 252J«Gleichstrom-Nebenschlussmotor 253 Gleichstrom-Reihenschlussmotor 254* Gleichstromgeneratoren 255*sl *U r -, 11 Anlägehi'und'Gebaudetechnik^OT 11.1 Leitungen Unverzweigte Leitungen für Gleichstrom Unverzweigte Leitungen für Wechselstrom Unverzweigte Leitungen für Drehstrom Verzweigte Leitungen für, Wechselstrom Verzweigte Leitungen für Drehstrom /1'1.1.6 Ringleitungen Beleuchtungstechnik Unstetiges Regeln 256 l 13.2 Stetiges Regeln 25^ Regeln mit Proportionalverhalten 258 I Operationsverstärker als*fiegler 259^ Einstellen eines stetigen Reglers 260;jf Aufgaben^zur. Rnufungsvori Aufgaben 261