Elektrotechnik und Elektronik: fur Maschinenbauer und Verfahrenstechniker

Cover......Page 1
Grundlagen Maschinenbau......Page 3
Elektrotechnik und Elektronik, 6. Auflage......Page 4
ISBN 9783834809988......Page 5
Vorwort......Page 6
Vorwort zur 6. Auflage......Page 7
Inhaltsverzeichnis......Page 10
1.1 FeldbegrifI. Darstellung von Feldern......Page 16
1.2.1 Ladung. Strom. Stromdichte......Page 17
1.2.2 Potenzial. Spannung. Feldstärke......Page 22
1.2.3 Elektrischer Widerstand. Ohmsches Gesetz......Page 27
1.2.4 Der elektrische Stromkreis......Page 29
1.2.5 Die Gesetze von Kirehhoff......Page 31
1.3.1 Entwicklung aus dem Strfimungsfeld......Page 33
1.3.2 Kenngriißen des elektrostatischen Feldes......Page 35
1.3.3 Kapazität. Kondensatoren......Page 36
1.3.4 Kondensatorstrom......Page 37
1.3.5 Energie und Kräfte im elektrostatischen Feld......Page 39
1.4 Übungsaufgaben......Page 40
2.1 Magnetische Erscheinungen......Page 42
2.2.1 Magnetischer Jilu. und magnetiJehe Flu.sdichte......Page 44
2.2.2 Durchflutung. Magnetische Spannung. Magnetischer Widerstand......Page 45
2.2.3 Die magnetische Feldstärke......Page 47
2.3 Das Durchflutungsgesetz......Page 48
2.4.l Die Permeabilität. Einteilung der Stoffe \r......Page 51
2.4.2 Hystereseschleife und Magnetisierungskurve......Page 52
2.5.1 Grundlagen. Der Venueh von Faraday......Page 56
2.5.2 Anwendungen des Induktionsgesetzes......Page 62
2.6.1 Selbstinduktion......Page 64
2.6.2 GegeDinduktiou......Page 67
2.7.2.1 Kräfte an Grenzflächen......Page 69
2.7.2.2 Krifte aufitromdurdlß08sene Leiter......Page 70
2.8 Übungsaufgaben......Page 72
3.1.1 Der elektrische Widerstand......Page 76
3.1.2 Lineare und nichtlineare WidentäDde......Page 77
3.1.3 Energie und Leistung im Gleichstromkreis......Page 78
3.1.4 Der Gnmdstromkrels......Page 79
3.1.5 Leistungsumsatz im Stromkreis......Page 83
3.2.1 Verelnfaehung vonWlderstandsne1zwerken......Page 85
3.2.2.1 Die Stromteilerregel......Page 89
3.2.2.2 Die Spannungsteßerregel......Page 90
3.2.3 Berechnung verzweigter Stromkreise mittels der Gesetze von Kirebhof(......Page 92
3.2.4 SpannungsqueDen und Stromque1leD. Zweipoltheorie......Page 95
3.3 Übungsaufgaben......Page 96
4.1 Erzeugung von Wechselstrom. BestimmungsgröOen......Page 99
4.2.1 Zeitliche Mittelwerte......Page 100
4.2.2 Zählpfeilo......Page 103
4.3 Darstellung sinusförmiger elektrischer Größen im Zeigerdingramm......Page 104
4.4 Spannungs- und Stromzeiger bei den Grundschaltelementen......Page 105
4.5.1 ReihenschaltuDg von Kondensator und Widentand......Page 106
4.5.3 Gemischte Schaltung......Page 108
4.6 Die komplexe Darstellung von ZeIgern......Page 109
4.7 Komplexe Zeiger der Grunds.haltetemente......Page 111
4.8.1 Komplexer Widerstand......Page 114
4.8.2 Komplexer Leitwert......Page 118
4.9 Wirk- und Blindkomponenten von Spannung und Strom......Page 119
4.10 Wechselstromleistung......Page 120
4.11.1 Erzeugung von Drehstrom......Page 125
4.11.2 Die Verkettung des Drehstromsystems......Page 127
4.11.3 Spannungen und Ströme im symmetrlseb.eu. Drehstromsystem......Page 129
4.11.4 Drehstromleistung......Page 132
4.12 Übungsaufgaben......Page 133
5.1 Die Schaltgesetze......Page 138
5.2 Außadung eines Kondensators......Page 139
5.3 Kurzschluss einer stromdurchl1ossenen Spule......Page 142
5.6 Übungsaufgaben......Page 144
6.1 Stromleitung im Vakuum......Page 145
6.2 Stromleitung in Gasen......Page 147
6.3 Stromleitung in Flüssigkeiten......Page 149
6.4.1 Allgemeines......Page 154
6.4.3 Stromleitung in Halbleitern und Isolatoren......Page 157
6.4.3.1 Eigeweitung......Page 158
6.4.3.2 StilntellenleituDg......Page 159
6.4.3.3 Bändermodell......Page 161
6.4.3.4 Der pn-fIbergang......Page 163
6.5 Übungsaufgaben......Page 165
7.1 Einleitende Bemerkungen......Page 167
7.2.1 Halbleiterwiderstände......Page 168
7.2.2.1 Aufbau. Kennlinien. Typen......Page 170
7.2.2.2 Diode als Gleichrichter......Page 172
7.2.3.1 Bipolartransistoren......Page 175
7.2.3.2 FeIdeff\'ekttransistoreu.......Page 180
7.2.3.3 Insulated Gate Bipolar Transistors (lGBTs)......Page 183
7.2.3.4 Betrlebsarten von Transistoren......Page 184
7.2.3.5 Transistoren als Ventirker......Page 185
7.2.3.6 Transistoren als Schalter......Page 188
7.2.4.1 Aufbau und WlI\'kungsweise. Typen......Page 190
7.2.4.2 Thyristoren als gesteuerte Gleichrichter......Page 192
7.2.5.1 Uehtempfangende Bauelemente......Page 196
7.2.5.2 Lichtaussendende Bauelemente......Page 197
7.2.5.3 Andere optoelektroDilehe Bauelemente......Page 199
7.3.1 Einfiihrung. Arten und Wirkungsweise von Stromrichtern......Page 200
7.3.2.1.1 Einphaaengleichrichter......Page 203
7.3.2.1.2 DreiphllIenglekhrkhter......Page 204
7.3.2.2.1 Gesteuerte Einphasengleichrichter......Page 205
7.3.:2.:2.3 Zusammenfassung gesteuerte G1e1ebr1ehter......Page 208
7.3.1.2.4 Umkehntromrichter......Page 211
7.3.3 Wechselrichter......Page 212
7.3.4 Gleiehstromumrichter......Page 214
7.3.5 Wechselstromumrichter. Frequenzumrichter......Page 215
7.4.1 Einführung......Page 217
7.4.2 Analoge und digitale GrfiBen und Signale......Page 218
7.4.3.1 Wechselspannungsverstärker......Page 221
7.4.4\r Digital.cludtungen......Page 225
7.4.4.1.1 Logische Verknüpfungen......Page 226
1..4.4.1.1 Gatter......Page 228
7.4.4.2.1 Kipplehaltungen......Page 229
7.4.4.2.2 Flipflops......Page 231
7.5.1 SehaltungslntegraUon......Page 234
7.5.2 Schaltkreisfamilien......Page 237
7.5.3.1 Komponenten des Mikrorechnersystems......Page 238
7.5.3.2 Mikrorechner als Prozessrechner......Page 246
7.5.3.3 Weitere Ergebnisse der Mikrorechentechnik......Page 251
7.6 Übungsaufgaben......Page 252
8.1 Einleitung......Page 256
8.2.1 Aufbau und FunkttonsprlnzJp......Page 257
8.2.2 Erregung der Gleichstrommaschine......Page 259
8.2.3.1 ErsatDehaltbild und KeD.nlinie......Page 260
8.2.3.2 Drehzahlstelluug......Page 263
8.2.3.3 Anlassen und Bremsen......Page 264
8.2.4 Der Gle1ehstromreiheDseblussmotor......Page 267
8.3.1 Grundsätzlicher Aufbau und Funktionsprinzip......Page 268
8.3.2.1 Definition und Ersatzlchaltbild......Page 269
8.3.2.2 Induzierte Spannung und K1emmelU]Jannung......Page 270
8.3.2.3 Zeigerdiagramme und WlI\'kungsweise......Page 271
8.3.3.1 ErsatzochallhUd......Page 275
8.3.3.2 Spezielle Betriebsfälle......Page 277
8.3.3.3 Betriebsverbalten......Page 280
8.3.4 DrehstromtransfoJmatoren......Page 283
8.3.5 Spezielle TranlCormatortypen......Page 285
8.4.1\r Das Drehfeld......Page 286
8.4.2 Arten von Drehfeldmaschinen......Page 288
8.4.3.1 Aufbau......Page 290
8.4.3.2 Ersatzschaltbild......Page 292
8.4\r.3.3 Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie......Page 293
8.\r4.3.4 Drehzahlstellung......Page 295
8.4.3.5 Anlassen von Asynchronmotoren......Page 297
8.4.3.6 Spezielle Typen von Asynchronmotoren......Page 298
8.4.4.1 Ersatzschaltbild......Page 299
8.4.4.\r2 Betrieb am starren Drehstromnetz......Page 300
8.4.4.3 Inselbetrieb des Synchrongenerators......Page 305
8.4.4.\r4Spezielle Typen von Synchronmotoren......Page 306
8.5.1 Mechanische Struktur elektrischer Antriebe......Page 307
8.5.2\r.1 Die Ileweguagsgleiehung......Page 308
8.5.2.2 Stabilitit atationirer Arbeitspunkte......Page 311
8.5.3.1 Motorwicklungserwärmung......Page 313
8.5.3.2 Nennbetriebsarten......Page 314
8.5.3.3 Motorauswahl......Page 315
8.5.4 Em- und Mehrquadrantenantriebe......Page 317
8.5.5 Regelung dektrl.cher Antriebe......Page 319
8.6 Übungsaufgaben......Page 322
9.1 Einleitung......Page 325
9.2.1 Konventionelle Kraftwerke......Page 326
9.2.2 Kraftwerke mit erneuerbaren Energien......Page 329
9.2.3 Einsatzstrategien von Kraftwerken......Page 335
9.3 Elektrotechnische Komponenten eines Kraftwerkes......Page 336
9.4 Übertragungssysteme für elektrische Energie......Page 339
9.5.1 Spannungsebenen......Page 341
9.5.2.1 nie Leitungsgleichungen......Page 342
9.5.2.2 Übertragung aufHoeh- und Höchstspannungsleitungen (Femübertragung)......Page 344
9.5.2.3 Übertragung auf Mittel- und Niederspannungsleitungen......Page 347
9.5.3.1 Sternpunktbehandlung in DrehstromnetzeD......Page 355
9.5.3.2 N_trukturen......Page 357
9.6.1 Arten von Schaltanlagen......Page 358
9.6.2.1 Schalten von Wechselstrom......Page 359
9.6.2.2 Niedenpannungsschaltgerite......Page 360
9.6.2.4 Hochleistungssicherungen......Page 363
9.6.3 Praktische AusfDhnng von Schaltanlagen......Page 364
.9.7.1 Gefährdung des Menschen......Page 366
9.7.2 Schutzmaßnahmen......Page 367
9.8 Übungsaufgaben......Page 370
10.2 Grundlegende Begriffe der elektrischen Messtechnik......Page 372
10.3.1 Drehspulmenwerk......Page 375
10.3.2 Dreheilenmesswerk......Page 376
10.3.4 Induktionsmesswerk......Page 377
10.4.1 VielfaebmeHer......Page 378
10.4.2 Oszilloskope......Page 380
10.4.3 Registriergeräte......Page 383
10.4.4\r Zählmessgeräte......Page 386
10.5.1 Messung von Strom und Spannung......Page 387
10.5.2 Messung von Widentänden und Impedanzen......Page 388
10.5.3 Messuag der elektrischen Leistung......Page 390
10.5.4 Zelt- und FrequenzmessUDg......Page 391
10.6.1 Allgemeines......Page 392
10.6.2 Messung von Wegen und W\"mke1D......Page 393
10.6.3 Messung VOD Krifteo und Momeoteo......Page 394
10.6.4 DrehzahlmelSung......Page 396
10.6.5 TemperaturmellUDg......Page 397
10.7.1 Einleitende Bemerkungen......Page 398
10.7.2 Geräte mit integrierter dlgitaler SelmittsteUe......Page 399
10.7.3 Messkarten......Page 402
10.8 Störbeeinflussung von Messkreisen......Page 407
10.9 Elektromagnetische Verträglichkeit......Page 408
10.10 Übungsamgaben......Page 409
Abschnitt 1......Page 412
Abschnitt 2......Page 413
Abschnitt 4......Page 416
Abschnitt 6......Page 419
Abschnitt 7......Page 420
Abscbnitt 8......Page 423
Abschnitt 9......Page 425
Abschnitt 10......Page 426
Zusammenstellung der Formelzeichen......Page 429
Abschnitt 8......Page 431
Abschnitt 10......Page 432
Sachwortverzeichnis......Page 433