VoltBase | 100 Themen Elektrotechnik einfach erklärt

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Grundlagen

20 Themen

01 Elektrische Spannung (U) Was treibt den Strom an? Spannung ist der „Druck“ im Stromkreis und liegt immer zwischen zwei Punkten. 02 Elektrischer Strom (I) Elektronen in Bewegung: Was Strom ist, wie stark er ist, in welche Richtung er fließt und wie du ihn misst. 03 Elektrischer Widerstand (R) Warum fließt nicht immer gleich viel Strom? Was den Widerstand eines Leiters bestimmt und wie die Temperatur ihn verändert. 04 Ohmsches Gesetz Die wichtigste Formel der Elektrotechnik. 05 Kirchhoffsche Gesetze Knotenregel und Maschenregel: wie sich Ströme an Abzweigen aufteilen und Spannungen in einem Stromkreis zusammensetzen. 06 Leistung (P) Energie pro Zeiteinheit: Wie du Leistung aus Spannung und Strom berechnest und was die Angaben auf dem Typenschild bedeuten. 07 Arbeit und Energie Was kostet dein Strom wirklich? Wie aus Leistung und Zeit die Energie wird, die der Zähler misst und die du bezahlst. 08 Gleichstrom (DC) Konstante Richtung, konstante Stärke: Wo Gleichstrom herkommt, wofür du ihn brauchst und worauf du beim Schalten achten musst. 09 Wechselstrom (AC) 50 Hz, 230 V: Wie Wechselstrom entsteht, welche Kennwerte er hat und warum unser Stromnetz damit arbeitet. 10 Frequenz Schwingungen pro Sekunde: Was Frequenz bedeutet, warum das Netz genau 50 Hz braucht und wo dir andere Frequenzen begegnen. 11 Periodendauer Zeit für eine vollständige Schwingung: Wie du die Periodendauer abliest, umrechnest und warum Abschaltzeiten in Perioden gedacht werden. 12 Effektivwert 230 V, aber die Spannung steigt bis 325 V: Was der Effektivwert bedeutet, wie du umrechnest und warum dein Messgerät True RMS können sollte. 13 Spitze-Spitze-Wert Von der Minus- bis zur Plusspitze: Was der Spitze-Spitze-Wert ist, wie du ihn am Oszilloskop abliest und wofür du ihn brauchst. 14 Phasenverschiebung Wenn Spannung und Strom zeitlich versetzt sind: Was der Winkel φ bedeutet, woher er kommt und wie du ihn misst. 15 Blindleistung Leistung, die pendelt, aber keine Arbeit verrichtet: Woher Blindleistung kommt, warum sie Leitungen belastet und wie man sie kompensiert. 16 Scheinleistung Die gesamte Netzbelastung: Was Scheinleistung ist, warum Transformatoren und Generatoren in kVA angegeben werden und wie du sie berechnest. 17 Wirkleistung Die Leistung, die wirklich Arbeit verrichtet: Wie du Wirkleistung bei Wechsel- und Drehstrom berechnest und misst. 18 Leistungsfaktor (cos φ) Wie gut nutzt ein Verbraucher den Strom? Was cos φ bedeutet, welche Werte typisch sind und wie du damit rechnest. 19 Elektrische Ladung Die Grundgröße der Elektrizität: Was Ladung ist, wie man sie misst und warum sie für Akkus und Elektronik so wichtig ist. 20 Leitfähigkeit Das Gegenteil des Widerstands: Was Leitwert und Leitfähigkeit bedeuten, warum Kupfer Standard ist und wie du damit Leitungen berechnest.

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Bauteile

20 Themen

21 Widerstände Farbcode, Bauformen und Kennzeichnung: wie du Widerstände ausliest, auswählst und richtig belastest. 22 Kondensatoren Energiespeicher im elektrischen Feld: wie Kondensatoren aufgebaut sind, wie sie laden und entladen und wo du ihnen begegnest. 23 Spulen (Induktivität) Energie im Magnetfeld: wie eine Spule funktioniert, warum sie Stromänderungen bremst und wo du Induktivitäten im Beruf triffst. 24 Transformator Spannung hoch- oder runtertransformieren: Aufbau, Übersetzungsverhältnis, Bauarten und worauf du bei Auswahl und Anschluss achtest. 25 Relais Kleiner Strom schaltet großen Strom: Aufbau, Kontaktarten, Kennzeichnung und worauf du bei der Auswahl eines Relais achtest. 26 Schütz Das Kraftrelais für Motoren: wie ein Schütz aufgebaut ist, was die Klemmenbezeichnungen bedeuten und wie du die richtige Größe wählst. 27 Sicherungen Einmal und nie wieder: wie Schmelzsicherungen Leitungen schützen, welche Systeme es gibt und woran du den Nennstrom erkennst. 28 Leitungsschutzschalter B, C, D: wie ein Leitungsschutzschalter Leitungen schützt, was die Charakteristiken bedeuten und wie du den richtigen auswählst. 29 FI-Schalter (RCD) Der Lebensretter im Verteiler: wie ein Fehlerstromschutzschalter funktioniert, welche Typen es gibt und wo er vorgeschrieben ist. 30 Halbleiter Das Fundament moderner Elektronik: warum Silizium mal leitet und mal nicht, was Dotieren bedeutet und wie ein pn-Übergang funktioniert. 31 Diode Strom nur in eine Richtung: wie eine Diode funktioniert, woran du Anode und Kathode erkennst und wofür du sie brauchst. 32 Zenerdiode Die Diode, die rückwärts arbeitet: wie eine Zenerdiode eine Spannung festhält und wie du den Vorwiderstand berechnest. 33 Transistor Ein kleiner Strom steuert einen großen: wie ein Transistor als Schalter arbeitet, was Basis, Kollektor und Emitter sind und wie du den Basiswiderstand berechnest. 34 Thyristor Die Diode mit Startknopf: wie ein Thyristor gezündet wird, warum er dann anbleibt und wie ein TRIAC im Dimmer arbeitet. 35 Gleichrichter Aus Wechselstrom wird Gleichstrom: Einweg- und Brückengleichrichter einfach erklärt, mit Glättung und Rechenbeispielen. 36 LED Die Diode, die leuchtet: wie eine LED funktioniert, woran du Plus und Minus erkennst und wie du den Vorwiderstand berechnest. 37 Sensoren Die Sinnesorgane der Technik: welche Sensoren es gibt, was sie erkennen und wie du einen Sensor mit drei Adern richtig anschließt. 38 Taster & Schalter Bleibt stehen oder federt zurück: der Unterschied zwischen Schalter und Taster, dazu Schließer, Öffner und Wechsler mit ihren Schaltzeichen. 39 Steckdosen Schuko, CEE blau und CEE rot: wie Steckdosen aufgebaut sind, wie sie angeschlossen werden und wie viel Leistung sie aushalten. 40 Verteilungen Vom Hausanschluss bis zum Stromkreis: was in einem Verteiler steckt, wie er aufgebaut ist und wie du ihn planst.

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Installation

20 Themen

41 Leitungsverlegung Gerade, geschützt, nicht zu eng gebogen: die wichtigsten Regeln, wie Leitungen in Wand, Boden und Erde verlegt werden. 42 Verlegearten A1, B2, C oder E: warum dieselbe Leitung je nach Verlegung mehr oder weniger Strom führen darf. 43 Kabelarten NYM, NYY, H07V-K und Co.: wie du Kurzzeichen und Aderfarben liest und welche Leitung wohin gehört. 44 Schutzmaßnahmen Basisschutz, Fehlerschutz, Zusatzschutz: wie eine Elektroanlage Menschen vor einem Stromschlag schützt. 45 Schutzklassen Klasse I, II oder III: wie Geräte gegen einen Stromschlag geschützt sind und woran du die Schutzklasse erkennst. 46 IP-Schutzarten IP20, IP44, IP65: was die zwei Ziffern bedeuten und welche Schutzart du im Bad, im Garten oder auf der Baustelle brauchst. 47 Erdungssysteme TN-S, TN-C-S, TT und IT: wie Neutralleiter und Schutzleiter im Netz geführt werden und warum das für den Schutz so wichtig ist. 48 Potentialausgleich Alle Metallteile auf ein Niveau: wie der Potentialausgleich gefährliche Spannungen zwischen Rohren, Gehäusen und Erde verhindert. 49 Kurzschluss Die gefährliche Abkürzung: was bei einem Kurzschluss passiert, warum der Strom so groß wird und wie die Sicherung dich schützt. 50 Überlast Zu viel Strom über zu lange Zeit: wie Überlast entsteht, warum sie Brände auslöst und wie der Leitungsschutzschalter reagiert. 51 Selektivität Nur die Sicherung direkt vor dem Fehler soll auslösen: was Selektivität ist und wie man Schutzgeräte richtig hintereinander staffelt. 52 Spannungsfall Warum am Ende einer langen Leitung weniger Spannung ankommt, wie du den Spannungsfall berechnest und wann du einen dickeren Querschnitt brauchst. 53 Leitungsdimensionierung Welche Leitung passt? Die Regel IB ≤ In ≤ Iz, Verlegeart, Umrechnungsfaktoren und Spannungsfall Schritt für Schritt. 54 Unterverteilung aufbauen Vom leeren Kasten bis zur Prüfung: wie eine Unterverteilung geplant, bestückt, verdrahtet und gemessen wird. 55 Stromkreisarten Licht, Steckdosen, Herd und Co.: welche Stromkreise eine Wohnung braucht und warum große Geräte einen eigenen Stromkreis bekommen. 56 Drehstromsystem Drei Wechselspannungen, um 120° versetzt: wie Drehstrom funktioniert, woher 230 V und 400 V kommen und wie du Drehstromleistung berechnest. 57 Neutralleiter & Schutzleiter Blau und grün-gelb: was der Neutralleiter und der Schutzleiter machen, worin sie sich unterscheiden und warum beide gefährlich werden können. 58 PEN-Leiter Schutzleiter und Neutralleiter in einem: was der PEN-Leiter ist, wo er aufgeteilt wird und warum ein PEN-Bruch lebensgefährlich ist. 59 Installationszonen Wo in der Wand Leitungen liegen dürfen: die waagerechten und senkrechten Installationszonen nach DIN 18015-3 einfach erklärt. 60 Unterputz / Aufputz Unter dem Putz oder auf der Wand: Vor- und Nachteile von Unterputz und Aufputz und wo man was verwendet.

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Maschinen

15 Themen

61 Elektromotoren Strom rein, Drehung raus: wie ein Elektromotor aufgebaut ist, welche Arten es gibt und was auf dem Typenschild steht. 62 Asynchronmotor Der Arbeitsmotor der Industrie: wie der Asynchronmotor mit Käfigläufer funktioniert, was Schlupf ist und wie du die Drehzahl berechnest. 63 Synchronmotor Genau im Takt des Netzes: wie der Synchronmotor funktioniert, wo er eingesetzt wird und wie er sich vom Asynchronmotor unterscheidet. 64 Drehfeld Ein Magnetfeld, das sich von selbst dreht: wie drei versetzte Ströme ein Drehfeld erzeugen und wie du seine Drehrichtung und Drehzahl bestimmst. 65 Stern-Dreieck-Schaltung Sanft anlaufen, dann volle Kraft: wie die Stern-Dreieck-Schaltung den Anlaufstrom eines Drehstrommotors auf ein Drittel senkt. 66 Motorschutz Damit der Motor nicht durchbrennt: wie Motorschutzschalter und Motorschutzrelais arbeiten und wie du sie richtig einstellst. 67 Frequenzumrichter Motordrehzahl stufenlos verstellen: wie ein Frequenzumrichter aus 50 Hz eine neue Frequenz macht und worauf du beim Anschluss achten musst. 68 Generator Bewegung rein, Strom raus: wie ein Generator mit Magnet und Spule Strom erzeugt, vom Fahrraddynamo bis zum Kraftwerk. 69 Transformator-Prinzip Strom von Spule zu Spule ohne Draht: wie ein Transformator mit Magnetfeld und Eisenkern Spannung und Strom umwandelt. 70 Wirkungsgrad Maschinen Wie viel Energie kommt wirklich an? Wirkungsgrad von Motoren und Antrieben verstehen, Verluste erkennen und Effizienzklassen lesen. 71 Anlaufverfahren Direkt, Stern-Dreieck, Sanftanlasser oder Frequenzumrichter: wie Motoren schonend anlaufen und warum der Anlaufstrom so wichtig ist. 72 Drehrichtungsumkehr Motor rechts oder links herum: wie zwei getauschte Außenleiter die Drehrichtung umkehren und wie die Wendeschützschaltung funktioniert. 73 Motorsteuerungen Ein-Taster, Aus-Taster, Schütz: wie eine Motorsteuerung mit Steuer- und Hauptstromkreis aufgebaut ist und wie du den Schaltplan liest. 74 Bremsen von Motoren Schnell anhalten und sicher festhalten: Federdruckbremse, Gleichstrombremsung, Gegenstrom und Frequenzumrichter einfach erklärt. 75 Lastarten Förderband, Lüfter oder Aufwickler: wie verschiedene Arbeitsmaschinen den Motor belasten und warum das für Anlauf und Energiesparen wichtig ist.

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Steuerung

15 Themen

76 SPS Der Computer im Schaltschrank: wie eine SPS mit Eingängen, Programm und Ausgängen Maschinen steuert. 77 LOGO! Steuerung Die kleine SPS für Haus und Werkstatt: wie eine Kleinsteuerung wie die LOGO! aufgebaut ist und wie du einfache Programme mit Bausteinen baust. 78 Digitale Signale Nur 0 und 1: was digitale Signale sind, welche Spannung was bedeutet und wie UND und ODER damit rechnen. 79 Analoge Signale Stufenlos statt an oder aus: wie analoge Signale wie 0–10 V und 4–20 mA Messwerte übertragen und wie du sie umrechnest. 80 Sensor-Aktor-Prinzip Erfassen, entscheiden, handeln: das EVA-Prinzip mit Sensoren und Aktoren und der Unterschied zwischen Steuern und Regeln. 81 Zeitrelais Erst warten, dann schalten: wie einschalt- und ausschaltverzögerte Zeitrelais funktionieren und wo man sie einsetzt. 82 Schützsteuerung Wie ein Schütz einen Motor schaltet: Hauptstromkreis mit Sicherung, Schütz und Motorschutz und wie du die Kontaktnummern liest. 83 Selbsthaltung Kurz drücken, Motor läuft weiter: wie die Selbsthaltung mit einem Schützkontakt funktioniert und warum Aus immer Vorrang hat. 84 Verriegelung Nie beide gleichzeitig: wie Schütz-, Taster- und mechanische Verriegelung Kurzschlüsse und gefährliche Zustände verhindern. 85 Stromlaufplan lesen Strompfad für Strompfad: wie du einen Stromlaufplan liest, was der Kontaktspiegel bedeutet und welche Planarten es gibt. 86 Funktionsplan (FUP) Logik in Kästen: wie du im Funktionsplan mit UND, ODER, NICHT und Speichern SPS-Programme zeichnest. 87 Kontaktplan (KOP) Programmieren wie ein Schaltplan: wie der Kontaktplan mit Kontakten und Spulen funktioniert und warum ein Öffner im Programm oft als normaler Kontakt erscheint. 88 Ablaufsteuerung Schritt für Schritt: wie eine Ablaufsteuerung mit Schritten, Weiterschaltbedingungen und Aktionen funktioniert, am Beispiel einer Ampel. 89 Bussysteme Eine Leitung für alle Befehle: wie Bussysteme wie KNX, DALI und PROFINET Sensoren und Aktoren verbinden. 90 Smart Home Das vernetzte Zuhause: wie Smart Home mit Zentrale, Funk und Wenn-Dann-Regeln funktioniert und worauf du bei Sicherheit achten musst.

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Sicherheit

10 Themen

91 DIN VDE Vorschriften Wer bestimmt, wie man richtig installiert? Was DIN-VDE-Normen sind, wie du ihre Nummern liest und welche Regeln für Elektriker wichtig sind. 92 5 Sicherheitsregeln Vor jeder Arbeit an der Anlage: die 5 Sicherheitsregeln Schritt für Schritt erklärt, mit richtiger Spannungsprüfung. 93 Arbeiten unter Spannung Nur in Ausnahmefällen und nur mit Ausbildung: wann unter Spannung gearbeitet werden darf und welche Schutzmaßnahmen dafür nötig sind. 94 PSA Helm, Gesichtsschutz, Handschuhe: welche persönliche Schutzausrüstung Elektriker brauchen und warum sie erst die letzte Schutzstufe ist. 95 Gefahren des elektrischen Stroms Warum schon wenig Strom lebensgefährlich ist: Wirkungen auf Muskeln und Herz, Verbrennungen, Lichtbögen und wie viel Strom durch den Körper fließt. 96 Erste Hilfe bei Stromunfall Was tun, wenn jemand einen Stromschlag bekommt? Eigenschutz, Notruf, Wiederbelebung und AED Schritt für Schritt. 97 Schutztrennung Strom ohne Rückweg über die Erde: wie die Schutztrennung mit einem Trenntransformator vor Stromschlag schützt und wo sie eingesetzt wird. 98 Fehlerstrom Der Strom, der den falschen Weg nimmt: was ein Fehlerstrom ist, wie der FI-Schalter ihn erkennt und welche FI-Typen es gibt. 99 Messungen & Prüfungen Besichtigen, erproben, messen: wie neue und bestehende Anlagen geprüft werden, welche Messungen nötig sind und was die Grenzwerte bedeuten. 100 Dokumentation Die Anlage auf Papier: welche Pläne, Listen und Protokolle zur Elektroanlage gehören und warum gute Dokumentation Zeit, Geld und Ärger spart.

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Vertiefung

10 Fachartikel

Grundlagen Spannungsfall und Spannungsabfall Zwei Begriffe, die ständig verwechselt werden. Wir klären den Unterschied. Netzstruktur Spannungsebenen Teil 1 Nieder-, Mittel-, Hoch- und Höchstspannung — wie das Stromnetz aufgebaut ist. Gebäudeautomation DALI vs KNX Welches System passt wann? Direkter Vergleich für die Lichtsteuerung im Gebäude. Photovoltaik PV Teil 4: Schutzmaßnahmen Schutzklasse II, RCD Typ B und Überspannungsschutz — Sicherheit bei PV-Anlagen. Photovoltaik PV Teil 5: Energiespeicher Li-Ionen, Speicherkapazität und Hybrid-WR — Stromspeicher für PV-Anlagen. Wirtschaftlichkeit PV-Anlage Amortisation Wann rechnet sich Solar? Kosten, Einnahmen und Beispielrechnung mit/ohne Speicher. Elektro- und Sicherheitstechnik Netzanschluss elektrischer Anlagen TAB, VDE-AR-N 4100 und Gleichzeitigkeitsfaktor — wie Anlagen ans Niederspannungsnetz kommen. Kabel & Leitungen Leiterquerschnitt Nicht das Kupfer versagt zuerst, sondern die Isolierung. Warum Leitungen leise sterben. Schutztechnik Selektivität Warum bei einem Fehler nur ein Stromkreis abschalten sollte und nicht die ganze Anlage. Grundlagen Spannungsfall in Verbraucheranlagen Warum die Leitungslänge deine Spannung frisst, welche Grenzwerte gelten und wie man rechnet.