Elektrotechnik

Grundlagen

(da ich kein E-Techniker bin, freue ich mich über jede Hilfestellung)

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik

Abkürzungen im SHK-Handwerk

Bosy-online-ABC
Der elektrischer Strom ist der Fluss von Ladungsträgern, der durch eine Spannungsdifferenz zustande kommt, weil die elektrischen Ladungsträger bestrebt sind, die Ladungsdifferenz auszugleichen.
Diese Elektronenwanderung ist verhältnismäßig langsam. Aber die freien Elektronen werden durch die abstoßenden Kräfte gleichzeitig bewegt und das hat zur Folge, dass die Elektrizität in einem Leiter eine Geschwindigkeit von ca. 300 000 km/s erreicht.
Ampere - A - ist die Einheit des Stromes. Die Bezeichnung ist nach dem französischen Physiker André-Marie Ampère (1775 +1836) benannt worden.
Das Formelzeichen ist - I -
Die elektrische Spannung besteht zwischen 2 Punkten unterschiedlicher elektrischer Ladung, da die Spannungsdifferenz bestrebt ist sich auszugleichen.
Volt - V - ist die Einheit der Spannung. Das Formelzeichen ist - U -
Der elektrische Widerstand ist von der Art des Materials oder der Temperatur abhängig.
Ohm - - ist die Einheit des elektrischen Widerstandes. Das Formelzeichen ist - R -
Ohmsches Gesetz > Die Stromstärke I ist proportional zur angelegten Spannung U: I ~ U. Erhöht man den Widerstand bei konstanter Spannung, dann verringert sich die in einer Schaltung fließende Stromstärke. Die Stromstärke I ist somit umgekehrt proportional zum Widerstand R: I ~ 1/R
Formeln
Strom = Spannung / Widerstand > I = U / R
Spannung = Widerstand · Stromstärke > U = R . I
Widerstand = Spannung / Stromstärke > R = U / I
Glühbirne/Glühlampe/Glühlicht
Der Beschluss der EU, die Produktion und den Verkauf der Glühbirnen zu verbieten, ist vollkommen überzogen. Die Kosten für die Beleuchtung eines privaten Haushalts belaufen sich auf 1,5 % des Energiebedarfs. Die EU-Kommission begründet ihr Verbot damit, dass ca. 95 % der Energie einer Glühlampe als Wärme freigesetzt werden und die Lichtausbeute nur ca. 5 % ist. Aber nur die Glühlampe hat ein sonnenlichtähnlicheres Spektrum.  So hat z. B. eine moderne Halogenglühlampe bei einer Farbtemperatur von 3200 K (Kelvin) einen sichtbaren Anteil von über 10 % und der visuelle Wirkungsgrad einer Halogenglühlampe mit Wärmerückgewinnung liegt bei etwa 15 %. Der Wirkungsgrad der Energiesparlampe liegt bei max. 30 %. > Glühbirnen-Aus wird zur Farce
Quelle: Quelle: Phrontis/Wikipedia
Im 19. Jahrhundert lösten die Gaslampen die Kerzen und die Petroleum- oder Öllampen ab. Gleichzeitig wurde versucht, mit elektrischem Strom Licht durch glühende Drähte zu erzeugen. Es wurde mit Platindrähten und Kohlestiften experimentiert.
Hierbei wurden aus Glaskolben die Luft ausgepumpt, um die Oxidation zu vermeiden. Aber das Platin verglühte sehr schnell und die Vakuumpumpen konnten kein ausreichendes Vakuum herstellen.
Ein weiteres Problem war die Stromversorgung, weil nur Batterien zur Verfügung standen. 1866 entdeckte Werner von Siemens das Prinzip des Dynamos und durch Dynamomaschinen (Lichtmaschine), die mit einer Dampfmaschine angetrieben wurden, konnte ein konstanten Stromfluss geliefert werden.
Danach gab es viele Entwicklungen, bis Thomas Alva Edison 1880 das Basispatent für die Glühlampe erhielt. Die Entwicklung ging immer weiter. So hat z. B. 1911 Irving Langmuir entdeckt, dass durch die Verwendung eines Argon-Stickstoff-Gemischs in einer Glühlampe die Lebensdauer des Wolfram-Glühfadens verlängert wird. Und 1936 wird Krypton als Füllgas benutzt. 1958 wird erstmals Xenon für Hochleistungslampen verwendet.
Vieles über die Glühlampe - Leifi / Ernst Leitner, Uli Finckh, Frank Fritsche
Da die meisten Glühlampen einen birnenförmigen Kolben haben, werden sie auch als Glühbirne bezeichnet.

In einem mit Gas (Edelgas(Argon)-Stickstoff-Gemisch) gefüllten Glaskolben, der den Draht vor einer Verbrennung an der Luft schützt, .wird durch einen Glühfaden bzw. Glühwendel (z. B. Wolframwendel) elektrischer Strom geleitet und dadurch zum Glühen gebracht, wodurch eine Lichtemission (Helligkeit) entsteht. Die Glühwendel ist auf einem Traggerüst befestigt, welches vom gläsernen Quetschfuß gehalten wird. Der Strom wird über den Gewindesockel (E27 oder E14) durch die Entladungsröhre und den Quetschfuß zum Traggerüst in die Glühwendel geleitet. Glühlampen mit höheren Leistungen haben zusätzlich einen Wärmereflektor, damit die Fassung nicht zu warm wird.
Die "normale" Glühlampe geht auf die Entwicklung von Edison zurück. Deshalb werden die kleinen Gewinde mit E(dison)14, ein normales Gewinde (Abbildung) E(dison)27 und ein großes Gewinde (mit mehr als 200 W Leistungsaufnahme) E(dison)40 bezeichnet..
Der Nachteil der Wolfram-Glühbirnen ist der hohe Einschaltstrom. Dabei fließt ein 5 bis 10 mal höherer Strom zum Zeitpunkt des Einschaltens als für den späteren Betrieb erforderlich sind. Weil Wolfram ein s. g. Kaltleiter ist, nimmt er Widerstand im Metall bei höheren Temperaturen zu. Deshalb gehen die meisten Glühbirnen beim Einschalten der Lampe kaputt. Auch Spannungsschwankungen und Erschütterungen im Betrieb führen zur Verkürzung der Lebensdauer.
Ein Vorteil der Glühlampen ist die Lichtfarbe. Die Farbtemperatur liegt zwischen ca. 2300 K bis zu ca. 2700 K (Kelvin). Diese Temperatur wird als angenehm und gemütlich empfunden. Es ist im Vergleich zum Sonnenlicht wesentlich gelblich/rötlicher als das Tageslicht, dessen Farbtemperatur bei etwa 5000 bis 6500K liegt. Die Farbtemperatur von Glühlampen ist davon abhängig, welche Spannung an der Glühbirne anliegt. Eine höhere Spannung bedingt dabei eine höhere Farbtemperatur der Glühbirne, senkt aber gleichzeitig auch die Lebensdauer von Glühbirnen erheblich ab.
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Leifi - Ernst Leitner, Uli Finckh, Frank Fritsche
Wenn es keine Energiesparlampen oder LED-Leuchtmittel sein sollen, dann gibt es folgende Alternativen zu den Standard-Glühlampen:
  • Standard-Hochvolt-Glühlampen
  • Krypton-Hochvolt-Glühlampen
  • Hochvolt-Halogenglühlampen
  • Niedervolt-Halogenglühlampen
  • Niedervolt-Halogenglühlampen mit Wärmerückgewinnung

Smart Metering - intelligente Verbrauchserfassung

Für den Begriff "Smart Metering" gibt es keine deutsche Übersetzung (intelligente Verbrauchserfassung könnte passen). Die EMSA (European Smart Metering Alliance) definiert den Begriff in folgende Funktionen:
  • 2-Wege Datenübertragung mit Zählern
  • Automatische Abwicklung von Messungen
  • Automatische Verarbeitung, Transfer, Management und Verwendung von Messdaten
  • Lieferung aussagkräftiger und zeitnaher Verbrauchsdaten an die Versorger und ihre Systeme und an den Energieverbraucher
  • Unterstützung von Diensten, die die Energieeffizienz des Energieverbrauchs verbessern
  • Unterstützung von Diensten, die die Energieeffizienz des Energiesystems verbessern (Erzeugung, Übertragung, Verteilung und Endnutzung)
Der Vorteil für den Endverbraucher ist, dass er jederzeit eine detaillierte Verbrauchsinformation über seinen Strom-, Gas-, Wasser- und Fernwärmeverbrauch erhält. Aus diesen Daten, die er über seinen Computer übermittelt bekommt, kann er die Verbrauchszeiten und Verbrauchsmengen entnehmen und entsprechend auszuwerten. Außerdem können gezielte Hinweise auf Stromkosteneinsparmöglichkeiten durch dynamische Tarife gegeben werden.
Der Vorteil für den Versorger ist, dass er z. B. über die neue Technologie "Smart Grid“ (intelligentes Stromnetz) den Stromverbrauch steuern kann, was durch den verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien notwendig wird.
Ungeklärt ist zur Zeit noch der Datenschutz, weil mit den übermittelten Verbrauchsdaten ein Nutzerprofil erstellt werden kann.

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Smart Meter - intelligenter Verbrauchszähler
Der elektronische Verbrauchsmesser ist ein digitaler (intelligenter) Verbrauchszähler (Smart Meter). Der Smart Meter erfasst laufend die Verbrauchsdaten (Strom, Wasser, Gas und Fern- bzw. Nahwärme) und übermitteln diese an die Zählerverwaltungssysteme der Energieversorger. Über das Internet können die eigenen Verbrauchsdaten abgerufen werden. Die Tages- oder Monatsverbräuche werden in einer Zusammenstellung gesammelt und geben Auskunft über Verbrauch und die sich daraus ergebenden Kosten. So ist z. B. mit dieser Datenübermittlung das Aufspüren alter "Stromfresser“ möglich.
Smart Meter
Quelle: Stadtwerke Bochum GmbH
Durch diesen elektronischen Stromzähler kann man den Stromverbrauch jederzeit verfolgen und ggf. die Sparpotenziale der verschiedenen Stromtarife im Haushalt ausschöpfen.
Ungeklärt ist zur Zeit noch der Datenschutz, weil mit den übermittelten Verbrauchsdaten ein Nutzerprofil erstellt werden kann.
 
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Die Smart Meter sind ein Bestandteil der neuen Technologie "Smart Grid“ (intelligentes Stromnetz). Durch den verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien für die Stromerzeugung werden „denkende Systeme“ (Erfassung, Analyse, Steuerung, Speicherung und Transport) notwendig.
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Smart Grid - intelligentes Stromnetz
Quelle: Siemens AG
Die Belastung des deutschen Stromnetzes werden mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien erheblich zunehmen. Die Deutsche Energie-Agentur weist darauf hin, dass bis 2020 ca. 3.600 Kilometer Stromtrassen zusätzlich gebaut werden müssen, um den Strom aus den Winkraftanlagen von den Nord- und Ostseeküsten bzw. aus der Nordsee ("Offshore") in die Verbrauchszentren zu transportieren. Schon heute wird es schwierig, diese Trassen bei der Bevölkerung durchzusetzten.
Zusätzlich zu den neuen Stromspeichertechnologien wird man in der Zukunft nicht darum herumkommen, die Stromnetze intelligenter zu gestalten, um den Strom besser verteilen zu können. In den vergangenen Jahren mussten immer wieder Windkraftanlagen in den Windparks, besonders bei starkem Wind, komplett abgeschaltet werden, damit das Stromnetz lokal nicht überlastet wurde.

Mit dem Smart Grid (intelligentes Stromnetz) kann mit einer speziellen Software eine "Lastverschiebung" vorgenommen werden. Hiermit können elektrische Verbraucher (Lasten) in Gebäuden so gesteuert werden, dass sie dann über Smart Meter einschalten, wenn Photovoltaik-Module und Windkraftanlagen Strom im Überfluss erzeugen. Dadurch kann der Strom zu den Zeiten durch besondere Stromtarifes günstig angeboten werden. Umgekehrt wird der Strom bei Dunkelheit oder Windstille besonders teuer und es sinnvoll wird, elektrischen Geräte abzuschalten. Grundlage dieser Technologie ist auch das Smart Metering.
Das Smart Grid - Siemens AG
Übungen un Lösungen zu Grundlagen der Elektrotechnik I - Institut für Elektrische Energietechnik
Aufgabensammlung - Dipl.-Ing. FH Rainer Bayer - Hochschule Heilbronn 
Das TN-C-S-System - Sandro Hillenbrand
Hype  - Erfolg oder Enttäuschung
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Hinweis! Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung eines unnötigen Rechtsstreites, mich umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis: Das zeitaufwändigere Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung einer für den Diensteanbieter kostenpflichtigen Abmahnung entspricht nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote einer anwaltlichen Abmahnung ohne vorhergehende Kontaktaufnahme mit mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht als unbegründet zurückgewiesen.
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