Elektrotechnik &
Elektronik

elektrischer Stromkreis

Der elektrische Stromkreis besteht aus unterschiedlichen Betriebsmitteln wie zum Beispiel Leuchtmittel, Verbindungselementen und natürlich der Spannungsquelle.

 

Jedes Betriebsmittel (Bauteil) hat ein eigenes Symbol, das Schaltzeichen. Dieses ist genormt. Im Schaltplan werden so die einzelnen Bauteile übersichtlich angeordnet.

ACHTUNG:
Strom ist kein Spielzeug! Für den Menschen sind Spannungen über 25 Volt gefährlich!!!

Du darfst darum niemals an Anlagen mit 230 Volt arbeiten. Das macht nur der Fachmann.

Wichtige Eckdaten:

Spannung: U in Volt (V)

Stromstärke: A in Ampere (A)

Elektrischer Widerstand: R in Ohm (Ω)

Spannung:

Namensgeber für die Einheit Volt war der italienische Erfinder Alessandro Volta (1745-1827).

 

Es gibt unterschiedliche Spannungsquellen mit unterschiedlich hoher Spannung.

  • Batterien, z.B. AAA Batterien mit 1,5V oder Flachbatterien mit 4,5V (DANKE LOUIS!)
  • Akkumulatoren (Akkus)
  • Solarzellen (Hausdach)
  • Dynamos (Fahrrad)
  • Netzgeräte (Schule, regelbare Spannung zw. 0 - 24V)
  • Netzspannung (Steckdose, 230V)
  • Starkstrom (rote Steckdose, für große Arbeitsmaschinen)

Stromstärke:

Namensgeber ist der Physiker Andre Marie Ampere (1775-1936).

 

Die elektrische Stromstärke sagt aus, wie viele Elektronen in einer bestimmten Zeit durch den Leiter bewegt werden.

 

Erst im geschlossenen Stromkreis fließt Strom. Dann kann der Strom in die gewünschte Energie umgewandelt werden. Z.B. Das Licht an der Taschenlampe oder die Wärme am Lötkolben.

 

Umrechnung der Einheit Ampere:

Das Amperemeter zeigt die elektrische Stromstärke in Ampere (A) an.

Der angezeigte Wert von z.B. 0,32A kann umgerechnet werden, z.B. in die nächst kleinere Einheit mA (Milliampre).

1A = 1 000 mA = 1 000 000 μA (Mikroampere)

0,32A = 320 mA = 320 000 μA

elektrischer Widerstand:

Benannt nach dem Physiker Georg Simon Ohm (1789-1854).

 

Der elektrische Widerstand begrenzt den Stromfluss.

Kleiner Widerstand = große Stromstärke / großer Widerstand = kleine Stromstärke.

 

Widerstände sind Bauteile die gezielt eingebaut werden um den Strom in die gewünschte Bahn zu lenken. Manche Bauteile benötigen einen Vorwiderstand damit sie nicht zerstört werden. (Leuchtdiode).

 

Alle Bauteile haben einen Widerstand. Manche können vernachlässigt werden weil sie sehr klein sind. Beispielsweise bei Verbindungsleitungen.

Schaltpläne lesen:

Schaltpläne werden nach der WENN-DANN-METHODE gelesen.

Entweder von der Ursache zur Wirkung oder von der Wirkung zur Ursache.

Zum Beispiel hier:

 

"Wenn die Spannungsquelle angeschlossen ist und der Taster betätigt wird, dann leuchtet die Lampe."

Berechnen in Schaltungen:

Ohm’sches Gesetz
Das Ohm’sche Gesetz zeigt den Zusammenhang von Stromstärke, Spannung und Widerstand. Es ist
eine Voraussetzung für die Lösung vieler elektrotechnischer Probleme. Das Ohm’sche Gesetz lautet:


Der Widerstand ist gleich der Spannung geteilt durch die Stromstärke. Formel: R = U : I

Welchen elektrischen Widerstand hat eine Glühlampe bei 12V,
wenn eine Stromstärke von 240mA (0,24A) gemessen wird?


Berechne folgendermaßen:

R = U : I = 12 V : 0,24 A = 50 Ω

Erklärung zum Formeldreieck.

URI
 

Das Relais - elektromagnetischer Schalter

Das Licht im Treppenhaus wird unten an der Haustüre eingeschaltet, es geht aber im ganzen Treppenhaus das Licht an. Das funktioniert mit Hilfe des Relais an allen Lichtschaltern des Treppenhauses.

 

Zeitrelais schalten das Licht im Treppenhaus sogar nach einiger Zeit wieder aus.

Aufgaben des Relais

Relais werden dort eingesetzt, wo gefährliche Ströme geschalten werden müssen. Beispielsweise bei Pressen oder anderen großen Industrieanlagen. Auch beim Schalten von mehreren Stromkreisen auf ein Mal kommen Relais zu Einsatz.

Die Verwendung von einem Relais hat den Vorteil, mit einem kleinen Steuerstrom mehrere Stromkreise mit hohen Strömen zu schalten. Sie werden beispielsweise in Alarmanlagen, zum Starten von Autos und bei Not-Aus Schaltern zum schnellen und gleichzeitigen Abschalten von mehreren Stromkreisen eingesetzt.

Aufbau eines Relais

Ein Relais ist ein Bauteil mit vier oder mehr Anschlüssen. Es besteht aus einer Spule mit Eisenkern, einem beweglich gelagerten metallischen Anker und einem Arbeitskontakt. Ein Relais arbeitet mit mindestens 2 voneinander getrennten Stromkreisen. Ein Stromkreis, in dem sich die Spule befindet, ist der Steuerstromkreis. Der Stromkreis mit dem Betriebsmittel wird Arbeitsstromkreis (= Laststromkreis) genannt. Hier können große Ströme fließen. Relais sind meist in Kunststoffgehäusen untergebracht. Sie sind so gebaut, dass:

große Ströme schalten können und

eine galvanische Trennung gewährleisten.

Eine galvanische Trennung bei einem Relais bedeutet, dass zwischen Steuerstromkreis und Arbeitsstromkreis keine elektrische Verbindung besteht.

 

Funktion:

Grundsätzlich liegt das Relais zwischen zwei Stromkreisen. Dem

  • Steuerstromkreis (meist kleine Spannung)
  • Arbeitsstromkreis (oft große Spannung)

Durch Schließen des Schalters im Steuerstromkreises wird der Anker von dem Elektromagneten (Spule) angezogen.

Die Arbeitskontakte aus dem Arbeitsstromkreis schließen und der Strom kann somit auch im Arbeitsstromkreis fließen.

In dem Beispiel würde die Lampe dann leuchten.

Wird der Schalter des Steuerstromkreises geöffnet, dann öffnet auch der Magnet der Spule im Relais.

Dadurch öffnet der im Drehpunkt gelagerte Anker die Arbeitskontakte des Arbeitsstromkreises.

Erklärvideo zum Relais: