Grundlagen der Elektrotechnik

Bisher haben wir nur von Gleichspannung/Gleichstrom geredet, aber es gibt noch die sogenannte Wechselspannung / Wechselstrom.

Wechselstrom (AC – Alternating Current) ist die in Haushalten und im öffentlichen Stromnetz übliche Stromart. Im Gegensatz zum Gleichstrom ändert Wechselstrom periodisch seine Richtung und seinen Betrag. Für die Lehrabschlussprüfung ist es wichtig, die Eigenschaften, Begriffe und Zusammenhänge des Wechselstroms zu verstehen.

•    Inhaltsverzeichnis
  1. Was ist Wechselstrom?
  2. Wichtige Begriffe
     1. Frequenz (f)
     2. Periodendauer (T)
     3. Amplitude (Û)
     4. Effektivwert (Ueff)
  3. Darstellung von Wechselstrom
  4. Phasenverschiebung
  5. Blind-, Wirk- und Scheinleistung
  6. Vorteile von Wechselstrom
  7. Typische Prüfungsfragen
  8. Videos
  9. Weiterführende Quellen

Was ist Wechselstrom?

Wechselstrom ist ein elektrischer Strom

• Formelzeichen Spannung: u(t)
• Formelzeichen Strom
  Strom

  Der elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter.

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  : i(t)
• Typische Form: sinusförmig

Wichtige Begriffe

Frequenz (f)

Anzahl der Schwingungen pro Sekunde.

• Einheit: Hertz (Hz)
• In Europa: 50 Hz

Periodendauer (T)

Zeit für eine vollständige Schwingung.

T = 1 / f

Amplitude (Û)

Maximalwert der Spannung oder des Stroms.

Effektivwert (U_eff)

Der Effektivwert ist der Gleichwert, der dieselbe Wärmeleistung erzeugen würde wie der Wechselstrom.

Für sinusförmige Größen:

Ueff = Û / √2

Beispiel: 230 V Netzspannung → Scheitelwert ca. 325 V

Darstellung von Wechselstrom

Wechselstrom wird meist als Sinuskurve dargestellt. Die mathematische Beschreibung lautet:

u(t) = Û · sin(ωt)

• ω = Kreisfrequenz = 2πf
• t = Zeit

Phasenverschiebung

In Wechselstromkreisen mit Spulen oder Kondensatoren verschieben sich Strom

• Spule: Strom
  Strom

  Der elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter.

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  hinkt der Spannung nach.
• Kondensator
  Kondensator

  Ein elektrisches Bauteil dass Ladungen speichern kann (Kapazitäten).

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  : Strom
  Strom

  Der elektrischen Strom ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter.

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  eilt der Spannung voraus.

Blind-, Wirk- und Scheinleistung

In Wechselstromkreisen unterscheidet man drei Leistungsarten:

• Wirkleistung P (W): tatsächlich nutzbare Leistung
• Blindleistung Q (var): pendelnde Energie zwischen Quelle und Feld
• Scheinleistung S (VA): geometrische Summe aus P und Q

Zusammenhang:

S² = P² + Q²

Vorteile von Wechselstrom

• Leicht transformierbar (Spannung kann erhöht oder verringert werden)
• Geringere Verluste bei Hochspannungsübertragung
• Standard für Haushalts- und Industrienetze

Typische Prüfungsfragen

• Was ist Wechselstrom?
• Was bedeutet Frequenz und welche Einheit hat sie?
• Wie berechnet man den Effektivwert?
• Was versteht man unter Phasenverschiebung?
• Erklären Sie Wirk-, Blind- und Scheinleistung.
• Warum wird Wechselstrom im Stromnetz verwendet?

Videos

Weiterführende Quellen

Mehr Informationen sind auf diesen Links zu finden.