Big Bang 7, Schulbuch

Grundlagen der Elektrotechnik 27 GG 6.2/G 6.2 Kompetenzbereich Energie 13 Abb. 27.36: Zwischen 2 Außenleitern beträgt die Effektivspannung rund 400V (genau 230 V · √ __ 3= 398,4V) und die Maximalspannung 563V (genau 230V · √ __ 3 · √ __ 2 = 563,4V). Abb. 27.37: a) Dreiadriges Kabel; b) Die Schleifkontakte der Steckdose sind über den Schutzleiter mit der Erdung verbunden; c) Ein Schutzkontaktstecker (Schukostecker) Um Stromunfälle zu minimieren, gibt es zahlreiche Sicher- heitsvorkehrungen im Haushalt. Für die Leitungen werden dreiadrige Kabel verwendet (Abb. 27.37), mit Außenleiter , Neutralleiter und Erdung. Wenn durch einen Isolationsfeh- ler eines Kabels ein Gerät unter Spannung steht, dann kann FISS Wie „weiß“ der Fehlerstromschutzschalter (kurz FISS ), dass Strom über den Schutzleiter oder über eine Person abfließt und somit Gefahr besteht? Sowohl Außenleiter als auch Neutralleiter sind mit gleicher Windungszahl über eine Spule gewickelt. Im Normalbetrieb verlaufen der Strom im Außenleiter ( I A ) und der im Nullleiter ( I N ) gegenläufig und mit gleicher Stromstärke. Die magnetischen Felder heben sich daher auf (Abb. 27.38 a). Fließt jedoch ein Teil des Stroms über den Schutzleiter (die „Erdung“; I E ) oder sonst irgendwie fehlerhaft ab (= Fehlerstrom), so überwiegt in der Spule der Außenleiterstrom und diese wird magnetisch. Ein beweglicher Eisenkern wird in die Spule gezogen, der Kipp- schalter geht nach unten und unterbricht den Strom (b). i Abb. 27.38: Funktionsweise eines FI-Schalters der Strom über diese Erdung in den Boden fließen und ge- fährdet dich nicht. Zusätzlich gibt es noch den Fehlerstrom- schutzschalter, der im diesem Fall sofort herausspringt und die gesamte Stromversorgung im Haus unterbricht ( F17 ). Info: FISS Zusammenfassung Die Verwendung von Drehstrom bietet den Vorteil, dass man sich bei der Sternschaltung die Rückleitung und somit sehr viel Material spart. Wenn man die Spannung zwischen zwei Außenleitern abgreift, dann erhält man „Starkstrom“, bei dem Spannung und Leistung um etwa 70% höher sind. Z Grundlagen der Elektrotechnik Wie kann man die Gleichungen für den induktiven und kapazitiven Widerstand sowie für die Wirkleis- tung herleiten? Versuche mit Hilfe des Lösungsteils Schritt für Schritt nachzuvollziehen. L Wie startet ein dynamo-elektrischer Generator? In diesem Fall arbeiten ja die Elektromagneten noch nicht! Warum schaukelt sich im Betrieb die produzier- te Stromstärke nicht immer weiter auf? L Warum funktioniert eigentlich der Motor in Abb. 27.12, S. 6? Fehlt da nicht ein Teil? L Überlege, wieso der Motor in Abb. 27.9 (S. 6) mit Gleich- und Wechselstrom betrieben werden kann. L Nimm an, der Strom von Ybbs-Persenbeug wird mit einer Hochspannungsleitung über 100 km transpor- tiert. Wie viel der Leistung gehen absolut und relativ bei einer 220 kV bzw. bei einer 380-kV-Leitung ver- loren? Nimm an, die Leitungen sind aus Aluminium ( ρ = 3 · 10 –8 Ωm) mit einem Querschnitt von 3 cm 2 . L Nimm an, jede Turbine von Ybbs-Persenbeug hat einen Trafo, der mit 2% Verlust arbeitet. Wie viel Watt sind das? Wie schnell könnte man damit einen Liter Wasser zum Kochen bringen? Was folgt daraus? L Überprüfe rechnerisch alle Angaben des Typenschilds in Abb. 27.15, S. 7. L Warum ist das Vorzeichen der Phasenverschiebung für die Wirkleistung belanglos? L Wie funktioniert eine Rasiersteckdose in einem Nassraum? L Welche Maßnahmen gibt es, um Stromunfällen vorzubeugen? Und warum ist Strom für den Menschen überhaupt gefährlich? L 27 F19 W2 F20 E1 F21 E2 F22 E1 F23 W1 F24 W1 F25 W1 F26 E1 F27 E1 F28 S1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv