E-Technik for Dummies

Hi Leute,

Beim durchstöbern der nahezu endlosen Weiten meiner Festplatte ist mir der folgende Artikel (wieder) in die Hände gefallen. Er richtet sich vor allen an diejenigen unter uns, die Aufgrund fehlender oder unzureichender Ausbildung im elektrotechnischen Bereich (oder auch mangelhafter Aufmerksamkeit im Physikunterricht der Schulen) immer wieder im Technik-Forum einfache, elektrische Probleme posten, aus denen ein allgemeines Unverständnis gegenüber dem Phänomen „Elektrischer Strom“ abzuleiten ist.

Sicherlich hilft folgender Artikel (mir leider unbekannten Ursprunges) auch, bei diesen Menschen ein Grundverständnis für die Probleme zu wecken, denen die ausgebildeten Elektriker und Elektroniker unter uns tagtäglich gegenüber stehen :

Elektrischer Strom

Strom ist sehr dünn. Deshalb braucht man für Strom keinen Schlauch; er geht durch einfachen Draht, so dünn ist er. Mit Holz kann man keinen Strom übertragen; wahrscheinlich saugt Holz ihn auf. Mit Kunststoff ist es genauso.

Wenn Strom nicht gebraucht wird, ist er nicht mehr dünn. Im Gegenteil, er ist dann sehr dickflüssig, damit er nicht aus der Steckdose läuft, sonst müsste ja immer ein Stopfen auf der Steckdose sein.

Woher Strom weiß, dass er gebraucht wird und dünn werden muss, ist noch unklar; wahrscheinlich sieht er, wenn jemand mit einem Elektrogerät in den Raum kommt.

Strom ist nicht nur sehr dünn, sondern auch unsichtbar. Daher sieht man nicht, ob in einem Draht Strom ist oder nicht; dann muss man ihn anfassen. Wenn Strom drin ist, tut es weh; das nennt man Stromschlag. Manchmal merkt man auch nichts; entweder, weil kein Strom drin ist oder weil man plötzlich tot ist: Das nennt man dann Exitus.

Strom ist vielseitig, man kann damit kochen, bohren, heizen und vieles mehr.
Wenn man einen Draht mit Strom an einen anderen Draht mit Strom hält, funkt und knallt es; das nennt man einen Kurzschluss. Aber dafür gibt es Sicherungen, die kann man dann wieder eindrehen.

Außer dem Strom im Kabel gibt es noch Strom zum Mitnehmen; der ist in einer kleinen Schachtel verpackt. Der Elektrofachmann nennt so etwas Batterie. Der Strom in einer Schachtel kann natürlich nicht sehen, ob er gebraucht wird oder nicht; deshalb läuft er manchmal einfach so ohne Grund aus und frisst alles kaputt.

Es gibt mehrere Arten von Strom:

1. Starkstrom: Heißt so, weil es unheimlich stark ist, was man mit ihm machen kann.
2. Wechselstrom: Heißt so, weil seine Verwendung häufig wechselt.
3. Gleichstrom: Hat seinen Namen, weil es ihm völlig gleich ist, was man mit ihm macht.

So long...
Gruß aus Braunschweig

Der-Cheat
Naja...das war doch für den Anfang garnicht schlecht.... :wink:

Ich merke schon...hier ist bei vielen doch nicht Hopfen und Malz verloren...
Denke, das sollten wir ausbauen...mache mir mal ein paar Gedanken zum Thema "Grundregeln der (Simson-)Messtechnik"
...Danke für den Tipp, Airhead...

Gruß aus Braunschweig, Stadt der Wissenschaft... :wink:

Hallo Leute,
So...nach dem WE nu ich wieder:

Nachdem nun einige Grundprinzipien der Elektrizität klar (:-) geworden sein sollten, möchte ich versuchen, an dieser Stelle für alle

D urchweg
U nbedarften
M enschen
M it
I nteresse an der
E lektrotechnik der
S IMSON’s,

kurz „DUMMIES“ genannt, eine (sehr) kleine Einführung in die Welt der elektrischen Meßtechnik zu verbreiten. Man kann den folgenden Text als Vorspann zu Peters Kompendium über die „Elek-Tricks“ unter http://www.zschopower.de/elektricks.htm verstehen, in dem er sehr schön einige Eigenarten der SIMSON-Verschaltung beschreibt. Danke, Peter !

Auch möchte ich mich an dieser Stelle auf das Wesentliche beschränken, auf das, welches der geneigte Leser und Schrauber auch an seinem Lieblingsmöp wiederfindet. Für alles weitere gibt es zahlreiche Bücher und Abhandlungen.

Spannungen, Stromstärke, Leistung und Widerstand

Die elektrische Spannung wird die wohl meist gemessene elektrische Größe an den SIMSON-Fahrzeugen sein. Sie beschreibt den „Druck“, mit dem die „Elektrizität“ in der Leitung ist (vergleichbar mit dem Wasserdruck des Hauswassernetzes). Sie wird in „Volt“ gemessen und in mathematischen Gleichungen häufig mit dem Buchstaben „U“ bezeichnet.
Mit der Stromstärke (häufig auch nur „Strom“ genannt) wird die Menge an „Elektrizität“ bezeichnet, die durch die Leitung „strömt“ (=die Menge des Wassers, das durch einen Schlauch fließt). Der Strom wird in „Ampere“ (sprich „Ampär“) gemessen, sein Formelzeichen ist das „I“.
Zu guter Letzt bleibt der allen bekannte Widerstand, ein Element, das praktisch den Schlauch selbst darstellt: Ist er dick, fließt ein großer Strom (entsprechend einem kleinen Widerstand) – ist er dünn, fließ ein geringerer Strom (entsprechend einem großen Widerstand). Er wird in Ohm gemessen, Formelzeichen ist das R.

Den Zusammenhang zwischen diesen drei Größen hat vor vielen Jahren ein freundlicher Elektriker mit Namen Ohm (Ahaaa..) trefflich beschrieben: Multipliziert man den Widerstandswert mit dem Wert der Stromstärke, erhält man die Spannung, kurz

U = R x I in Volt ( oder auch R = U / I in Ohm oder I = U / R in Ampere)

Alle diese drei Meßgrößen finden wir auf dem uns eigenen Vielfachmeßgerät, auch Multimeter genannt, das wir für die Messungen an unseren Lieblingen benötigen.
Wie, habt Ihr nicht ?? Dann aber ab in den Baumarkt, Lidl oder Aldi, 3 Euro raus und kaufen...hat dann sogar eine „Digitalanzeige“ mit 3 ½ Stellen...und Plus und Minus davor.
Beim Betrachten Eures Meßgerätes werdet Ihr feststellen, dass da für Spannung und Stromstärke jeweils zwei verschiedene Bereiche sind...DC und AC. Hmmm....?
Tja, hab ich Euch bis jetzt verschwiegen: Es gibt zwei verschiedene Arten von Spannungen und Strömen...Gleich(DC)- und Wechsel(AC)-Größen. Wo ist der Unterschied ?
Gleichgrößen werden von Batterien und Akkus abgegeben, besitzen einen Plus- und einen Minuspol und die Spannung und Stromstärke ist über die Zeit konstant (naja, sehen wir einmal von dem Entladevorgang ab...).
Bei Wechselgrößen sieht das anders aus: Hier wechselt die Polarität von Spannung und Stromstärke mit der Zeit sinusförmig...wie oft, das beschreibt die Kenngröße „Frequenz“. Bei dem allen bekannten Hausnetz sind das 50 Wechselperioden pro Sekunde, die nennt man 50 Hertz (Hz). Aber Achtung: Die Spannung beträgt 230 Volt und ist lebensgefährlich !!

Oder aber bei unseren SIMSONs: Die Lichtmaschine (die 3 Spulen der Grundplatte mit den 3 Magneten auf dem Polrad) erzeugt bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 3 Umpolungen bei der erzeugten sinusförmigen Wechselspannung...d.h., bei 1000 Umdrehungen pro Minute erhalten wir eine Wechselspannung von ebenfalls 50 Hz, bei 3000 U/min sind’s schon 150 Hz.

Und für beide Arten der elektrischen Größen besitzt Euer Meßgerät einen eigenen (oder mehrere) Meßbereiche, DC für Gleichgrößen, AC für Wechselgrößen.

Darüber hinaus gibt’s dann noch an Eurem Multimeter die Widerstandsbereiche...damit können wir von Bauteilen/Leitungen den (Gleichstrom-) Widerstand bestimmen.

??...Wie jetzt, gibt’s etwa auch noch nen anderen Widerstand...? Jepp, so isses. Kann man aber leider nicht (alle) mit dem Multimeter messen. Und leider haben wir es bei den Widerständen an den SIMSONS häufig mit veränderbaren Widerständen zu tun:

Die verwendeten Glühlampen sind allesamt sogenannte „Kaltleiter“ (alte Bauernweisregel: Je kälter, desto leitet er...). Sind sie kalt (sprich Aus), haben sie einen sehr kleinen Widerstand (den wir messen können), werden sie heiß (im Betrieb), steigt der Widerstand bis auf den Nennwert...die Lampe leuchtet mit ihrer (aufgedruckten) Nennleistung in Watt.

Apropos Leistung: Diese wird in einem Widerstand (als Wärme oder Licht) umgesetzt und ergibt sich aus der Multiplikation aus Spannung mit Stromstärke und wird in Watt gemessen (Buchstabe P):

P = U x I in Watt

Doch zurück zu den Widerständen. Einige ändern ihren Widerstandswert mit der Frequenz der angelegten Wechselspannung...Spulen und Kondensatoren.

Von den Kondensatoren haben wir, Gott sei Dank, nur einen in unseren Möps...als Funkenlöschkondensator parallel zum Unterbrecherkontakt. Dieser verhindert eine übermäßige Funkenbildung beim Öffnen und schützt so den Unterbrecher vor übermäßigen Verschleiß.
Merke: Je größer die Frequenz, umso kleiner wird der Widerstand des Kondensators

Bei den Spulen steigt der Widerstand mit steigender Frequenz, beginnend beim Gleichstromwert des Drahtes der Wicklung. Dieser Effekt wird bei der Ladespule und der Rücklichtdrossel (Drossel ist eine andere Bezeichnung für Spulen) ausgenutzt:

Die Drehung des Motors bewirkt, das sich die oben erwähnten Magnete des Polrades an den 3 Erzeugerspulen der Grundplatte vorbeibewegen. Dadurch wird in diesen Spulen eine (Wechsel-)Spannung erzeugt. Klar, hatten wir schon. Je schneller sich die Magnete dort vorbeibewegen, desto größer wird die Spannung. Das wäre für die kleine 5 Watt Rücklichtlampe fatal und würde sie innerhalb kurzer Zeit zerstören...wenn da nicht die in Serie geschaltete Rücklichtdrossel wäre: Mit steigender Motordrehzahl steigt auch die Frequenz der erzeugten Spannung und damit der Widerstand der Drosselspule. Erfolg: Die Spannung an der Lampe bleibt konstant !

Auf der anderen Seite sind alle Erzeugerspulen für eine bestimmte Nennspannung und eine Nennleistung dimensioniert: Bei der Lichtspule für Stopp-und Rücklicht betragen diese 6 Volt und 21 Watt...die Daten der Stopplichtlampe. Wird die Spule mit dieser Leistung belastet, kann die Spannung nur auf max. 6 Volt ansteigen... der magnetischen Sättigung sei Dank...das wollen wir hier besser nicht vertiefen...!

Sooooooo, nach dem nun die Grundlagen erwähnt wurden, möchte ich auf weitere Besonderheiten der Meßtechnik, vor allem bei den SIMSON-Fahrzeugen, hinweisen :

1. Beim Messen von Spannungen immer den entsprechenden DC- oder AC-Meßbereich wählen...sicherheitshalber mit dem größten Meßbereich anfangen. Die Generator-Spulen geben im lastfreien Zustand schnell mal deutlich größere AC-Spannungen als ihre jeweilige Nennspannung sein soll...da kommen auch mal schnell 50V zusammen!

2. Spannungen immer parallel zum Verbraucher/Erzeuger messen...egal, ob DC oder AC.

3. Ströme werden durch eine Serienschaltung mit dem Verbraucher gemessen – auch hier im größten Meßbereich beginnen.

4. Bei Widerstands- oder Durchgangsmessungen immer zuerst die Stromversorgung (Akku/Batterie) des zu messenden Stromkreises abklemmen. Das Messgerät besitzt eine eigene, kleine Stromquelle.

5. Aufgrund der ausnahmslos vorkommenden, kleinen Widerstände ist der kleinste (i.d.R. der 200-Ohm) Widerstands-Meßbereich angesagt. Auch zeigt das Meßgerät bei kurz geschlossenen Meßleitungen bereits einen Widerstandswert an...auch die Meßleitungen besitzen einen zwar kleinen, aber meßbaren Widerstandswert. Deshalb, wenn‘s genau sein soll...Differenzmessung: Meßleitungen an den Enden kurz schließen...Meßwert ablesen und merken...Messung durchführen und den gemerkten Wert von der Anzeige abziehen...fertig !

Bitte meldet Euch, wenn ich etwas vergessen habe oder Unklarheiten bestehen.
So long.

Gruß aus Braunschweig