Handbuch Elektrotechnik

Frontmatter

Mathematik

Zusammenfassung

Die in der Mathematik betrachteten Gegenstände werden oftmals durch Symbole, meistens Buchstaben, bezeichnet. Dabei kennzeichnen manche Symbole feste Dinge, zum Beispiel π das Verhältnis zwischen Umfang und Durchmesser eines beliebigen Kreises. Andere Symbole sind Veränderliche (auch Variable oder Platzhalter genannt), das heißt, sie können jeden Gegenstand einer Klasse von Gegenständen bezeichnen.

Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz

Physik

Zusammenfassung

Die Physik ist ein Teilgebiet der Naturwissenschaften und beschäftigt sich mit der leblosen Umwelt. In der Physik wird versucht, die Gesetzmäßigkeiten der unbelebten Materie durch Beobachtungen und Messungen zu erfassen und in einer mathematischen Gleichung darzustellen. Ist diese bekannt, so kann man die physikalischen Gesetze für technische Zwecke ausnutzen. Die Physik wird in folgende Gebiete unterteilt: Mechanik, Thermodynamik (Wärmelehre), Elektrizität und Magnetismus, Wellenlehre, Akustik, Optik, Atom- und Kernphysik, Festkörperphysik, Relativitätstheorie.

Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz

Werkstoffkunde

Zusammenfassung

Der Begriff des Stoffes entstammt der Chemie, ist aber für den technischen Gebrauch als Werkstoff auf die praktisch nutzbaren Stoffe begrenzt. Die Anforderungen an die Eigenschaften eines Werkstoffes und ihre praktische Erfüllung bestimmen dann seine Nutzbarkeit. In der Elektrotechnik erscheint die Antwort hierzu recht einfach: Da „nur“ elektrische und magnetische Felder auftreten können, müssten elektrische und magnetische Eigenschaften ausreichen. Elektrische und besonders auch magnetische Vorgänge führen aber dazu, dass ein zusätzliches Anforderungsprofil entsteht wie es in der Mechanik üblich ist (Tabelle I-1).

Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz

Grundlagen der Elektrotechnik

Zusammenfassung

Die Eigenschaften aller Elemente lassen sich durch den Aufbau der Atome erklären. Die Atome bestehen aus einem Kern und einer Hülle. Der Atomkern besitzt einen Durchmesser von ca. 10⁻¹⁴ m, die Ausdehnung der Atomhülle hängt von der Ordnungszahl im Periodensystem ab und beträgt einige 10⁻¹⁰ m. Im positiv geladenen Atomkern befindet sich nahezu die gesamte Masse des Atoms. Er besteht aus Neutronen und Protonen. Die Hülle ist negativ geladen und wird durch Elektronen gebildet. Im neutralen Atom sind die Anzahl der Elektronen in der Hülle und die Protonenanzahl im Kern gleich. Die Elektronen in der Hülle können sich nur in bestimmten Schalen, die durch ihre Energie unterschieden sind, bewegen. In jeder Schale ist nur eine bestimmte Anzahl von Elektronen maximal möglich.

Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz

Elektronik

Zusammenfassung

Im Periodischen System der Elemente findet man zwischen den Metallen und den Nichtmetallen Elemente, die als Halbleiter bezeichnet werden. Es handelt sich hierbei um Materialien mit einer spezifischen Leitfähigkeit, die in dem Bereich zwischen der spezifischen Leitfähigkeit von metallischen Leitern und der von Isolatoren liegt.

Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz

Technische Kommunikation/Technisches Zeichnen

Zusammenfassung

Eine Technische Zeichnung muss nach DIN 6774 Teil 1 in der Weise angefertigt werden, dass sie übersichtlich, unmissverständlich, auch in verkleinertem Maßstab lesbar bleibt, kostengünstig reproduzierbar und dauerhaft archivierbar ist. Zu dem Zweck benötigt man entsprechendes Papier und angepasstes Zeichengerät.

Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz

Datentechnik

Zusammenfassung

Als Teilgebiet der Elektronik, Automatisierungs-, Nachrichten- und Datenverarbeitungstechnik kann mit Hilfe der Digitaltechnik eine große Zahl technischer Probleme gelöst und das Verständnis komplexer Systeme gefördert werden. Im Gegensatz zu analogen Schaltungen, wo Werte über einen Bereich kontinuierlich ausgegeben werden, können Ein- und Ausgangssignale digitaler Schaltungen nur zwei mögliche stabile Zustände annehmen. Man spricht daher von einem binären System, das aufgrund der Zweiwertigkeit logische Entscheidungen ermöglicht. Die Schaltungen selber nennt man logische Schaltungen. Hierbei sind die binären Zustände zwei Spannungswertbereichen (Pegeln) zugeordnet. Der niedrigere Spannungsbereich (näher an minus unendlich) wird mit LOW und der positivere Spannungsbereich (näher an plus unendlich) wird mit HIGH bezeichnet. Die genauen Werte sind von der schaltungstechnischen Realisierung abhängig.

Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz

Automatisierungstechnik

Zusammenfassung

Automatisierung: Reale Aufgaben der Automatisierungstechnik sind im Allgemeinen sehr komplex. Als umfassender Ausdruck für Steuerungs-, Regelungsund Visualisierungs-Vorgänge hat sich der Begriff der Automatisierung durchgesetzt. Er beinhaltet, dass Automatisierungsgeräte selbsttätig Programme befolgen und dabei Entscheidungen auf Grund vorgegebener Führungsgrößen und rückgeführter Prozessgrößen aus der Anlage sowie erforderlicher Daten aus internen Speichern des Systems treffen, um daraus notwendige Ausgangsgrößen für den Betriebsprozess zu bilden.

Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz

Regelungstechnik

Zusammenfassung

Regelungstechnik ist die Wissenschaft von der automatischen gezielten Beeinflussung dynamischer Prozesse [3]. Dynamisch bedeutet, dass die Prozessgrößen sich zeitlich ändern.

Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz

Messtechnik

Zusammenfassung

Es ist eine wesentliche Aufgabe der Messtechnik, technische Vorgänge quantitativ zu erfassen und anhand der gemessenen Größen Funktionsabläufe zu steuern. Als Beispiel sei ein Kraftwerk zur Energieerzeugung genannt, bei dem nur über die Messung von Temperaturen, Leistungen, Drücken und anderen Größen Aussagen über den momentanen Zustand möglich sind und bei Abweichungen vom Sollwert geeignete Eingriffe in das System erfolgen können.

Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz

Energietechnik

Zusammenfassung

Elektrische Maschinen sind Energiewandler, deren Funktion auf den Gesetzen des Elektromagnetismus beruht. Zu den elektrischen Maschinen gehören die Transformatoren (ruhende elektrische Maschinen) und die rotierenden Maschinen, die elektrische Energie in mechanische Energie (Elektromotor) oder mechanische Energie in elektrische Energie (Generator) umformen. Nach der Stromart unterscheidet man Gleichstrom-, Drehstrom- und Einphasenwechselstrommaschinen.

Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz

Nachrichtentechnik

Zusammenfassung

Die Nachrichtentechnik hat die Aufgabe, Nachrichten auszutauschen. Nachrichten sind z.B. Fragen, Beobachtungen und Befehle; der Begriff wird im Kapitel I.3 weiter aufgeschlüsselt. Unter dem Begriff Nachrichtenübertragung wird hier die elektrische Nachrichtenübertragung verstanden, denn zur Übermittlung von Nachrichten werden Spannungen und Ströme sowie elektrische und magnetische Felder eingesetzt. Die Übertragung beginnt nach Bild I-1 mit der Nachrichtenquelle, die die Nachrichten aussendet, und endet mit der Nachrichtensenke, die sie empfängt.

Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz

Signal- und Systemtheorie

Zusammenfassung

Bild I-1 stellt den Aufgabenbereich der Signal- und Systemtheorie dar. Ein Eingangssignal, das entweder als Funktion der Zeit (s ₁(t)) oder als Funktion der Frequenz (S ₁(f), F ₁(s), S ₁(z)) gegeben ist, erfährt durch ein System, dessen Eigenschaften durch h(t) bzw. H(f), H(s) oder H(z) gekennzeichnet werden, eine Beeinflussung und erscheint als geändertes Ausgangssignal s ₂(t) bzw. S ₂(f), F ₂(s) oder S ₂(z). Die Signalund Systemtheorie erfasst in einem ersten Schritt die Zusammenhänge zwischen den eingezeichneten Größen.

Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz

Backmatter