月: 2023年3月

Was ist ein Isolationswiderstandsprüfer?

Ein Isolationswiderstandsprüfer ist ein Gerät, mit dem der Zustand der Isolierung diagnostiziert werden kann. Es gibt auch Isolationswiderstandsprüfer, die je nach Netzspannung Spannungen bis zu 1000 VDC anlegen können.

Bei Geräten, die mit Strom betrieben werden, ist es sehr wichtig, dass die Geräte isoliert sind. Eine mangelhafte Isolierung kann zu Bränden durch elektrische Leckagen und Unfällen mit Stromschlag führen. Um die oben genannten Unfälle zu vermeiden, muss die Isolationsleistung regelmäßig mit einem Isolationswiderstandsprüfer überprüft werden.

Anwendungen von Isolationswiderstandsprüfern

Isolationswiderstandsprüfer werden verwendet, um die Isolationsfähigkeit zu quantifizieren. In normalen Haushalten sind sie selten zu sehen.

In der Produktion werden sie für die Endprüfung elektrischer Produkte in Versandbetrieben verwendet. Außerdem verfügt das Wartungspersonal elektrischer Anlagen häufig über sie als Wartungsmessgeräte.

Zur Messung des Widerstands muss eine Spannung angelegt werden, wobei die angelegte Spannung von der Netzspannung abhängt. So werden z. B. Isolationswiderstandsmessungen an Telefonleitungen mit Isolationswiderstandsprüfern durchgeführt, die eine Spannung von 25-50 V anlegen, während für Haushaltsgeräte 125 V Gleichstrom verwendet wird. Für Hochspannungsleitungen und Kraftwerke werden Spannungen von 1000 V DC verwendet.

Funktionsweise der Isolationswiderstandsprüfer

Isolationswiderstandsprüfer bestehen aus Verdrahtungsklemmen, Schaltern, Gleichstromversorgung, Strommessgeräten und Stromschutzelementen.

Es werden zwei Verdrahtungsklemmen verwendet, die Erdungsklemme und die Leitungsklemme. Die Erdungsklemme ist geerdet und die Leitungsklemme ist mit dem Messteil verbunden.

Durch Drücken des Schalters wird eine von der Gleichstromversorgung erzeugte Gleichspannung angelegt. Der winzige Strom, der zur Erde fließt, wird als Ableitstrom bezeichnet, und der Isolationswiderstand wird durch Messung des Ableitstroms beim Anlegen der Spannung mit einem Amperemeter bestimmt.

Wenn eine Hochspannung angelegt wird, wird die Impedanz durch ein Stromschutzelement erhöht, um Überströme im Stromkreis zu verhindern. Aufgrund des Stromschutzelements ist die Innenimpedanz des Isolationswiderstandsprüfers sehr hoch ausgelegt.

Je höher der Isolationswiderstandswert ist, desto besser ist die Isolationsleistung. Im Falle eines Isolationsdurchbruchs wird der Isolationswiderstandswert extrem niedrig sein.

Weitere Informationen zu Isolationswiderstandsprüfern

1. Zweck der Verwendung eines Isolationswiderstandsprüfers

Isolationswiderstandsprüfer werden zur Messung des Isolationszustands von Stromkreisen und elektrischen Bauteilen in Fabriken und Haushalten verwendet.

Ursachen für Isolationsfehler können sein: mangelhafte Installation von Stromkreisen, schlechte Isolierung zwischen aufladenden und nicht aufladenden Teilen, altersbedingte Verschlechterung, Verschlechterung der internen Verdrahtung, Beschädigung durch Kurzschlüsse in den verwendeten Teilen und Beschädigung des Gehäuses. Wenn diese Probleme nicht behoben werden, können sie zu Bränden durch elektrische Lecks und zu Stromschlägen führen, was sehr gefährlich sein kann.

Um solche Probleme zu vermeiden, schalten Sie das Stromversorgungssystem ab und messen Sie den Isolationswiderstand, sobald der Leckage-Unterbrecher auslöst oder ein elektrischer Schlag während des Betriebs auftritt.

2. Messverfahren

Für die Messung des Isolationswiderstandsprüfers wird das folgende Verfahren verwendet:

1. Verbinden Sie die Erdungsklemme des Isolationswiderstandsprüfers mit einem geerdeten Metallpunkt (wenn möglich, mit einer Klemme, die mit dem Erdungspol verbunden ist).
2. Wählen Sie die angelegte Spannung mit dem Drehknopf entsprechend der Netzspannung.
3. Drücken Sie die Leitungsklemme gegen einen geerdeten Punkt, der nicht mit der Erdungsklemme verbunden ist, und drücken Sie die Messtaste.
4. Prüfen, ob 0,00 MΩ angezeigt wird. (Nullkontrolle).
5. Lassen Sie die Messtaste los und drücken Sie die Leitungsklemme gegen den Messpunkt.
6. Drücken Sie die Messtaste und prüfen Sie den Isolationswiderstand.

Die Anzeige des Isolationswiderstands ist möglicherweise nicht stabil, da es bei langen Stromkreisen einige Zeit dauert, bis sich eine elektrische Ladung aufbaut. Legen Sie in solchen Fällen weiterhin Spannung an, bis sich die Anzeige stabilisiert.

Wenn hohe Spannungen wie 1000 VDC angelegt werden, sammelt sich außerdem eine große Menge an Restladung an. Wenn Sie den Stromkreis mit bloßen Händen berühren, besteht die Gefahr eines elektrischen Schlags, daher müssen Sie sicherstellen, dass die Entladungsmaßnahmen durchgeführt werden.

In den technischen Normen für elektrische Anlagen sind Isolationswiderstandswerte für die verschiedenen Kategorien von Spannungssystemen festgelegt. Die Kriterien für die Ermittlung der Messergebnisse sind:

• Erdspannung 150 V oder weniger → Isolationswiderstand von 0,1 MΩ oder mehr.
• Erdspannung von 150 V oder mehr, aber weniger als 300 V → Isolationswiderstand von 0,2 MΩ oder mehr.
• Niederspannungsstromkreise mit einer Erdspannung von 300 V oder mehr → Isolationswiderstand von 0,4 MΩ oder mehr.

Im Falle eines tatsächlichen Isolationsfehlers führt die Messung der Stromkreise und elektrischen Betriebsmittel in einer gut unterteilten Weise zur frühzeitigen Erkennung des beschädigten Teils. Die frühzeitige Erkennung von Isolationsfehlern ist ein Test für die Fähigkeiten des Wartungspersonals von elektrischen Anlagen.

Was ist ein bürstenloser Motor?

Ein bürstenloser Motoren ist ein Motor, bei dem der Kommutator, die Bürsten und andere mechanische Kontaktteile entfernt wurden. Der Kommutator und die Bürsten werden durch eine elektronische Schaltung ersetzt, die an die Stelle des Kommutators tritt. Bei Gleichstrommotoren treibt die Magnetkraft des Statorwicklungskreises den Permanentmagnetrotor an. Der Strom wird von Sensoren und Halbleiterschaltern geschaltet, um den Motor zu drehen.

Sie weisen die Merkmale von Gleichstrommotoren auf, da der Strom proportional zum Drehmoment und die Spannung proportional zur Drehzahl ist, während die Struktur die besten Eigenschaften beider – der Wechselstrommotoren – in sich vereint. Sie sind klein, haben eine hohe Leistung, einen hohen Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer. Sie erzeugen keine Funken und keinen Lärm und werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Computern bis zu Haushaltsgeräten.

Anwendungen für bürstenlose Motoren

Bürstenlose Motoren haben die Eigenschaften von Gleichstrommotoren und zeichnen sich durch hohe Effizienz, lange Lebensdauer und geringe Geräuschentwicklung aus. Sie werden häufig in Haushaltsgeräten, elektronischen Geräten und Fahrzeugen eingesetzt. In Haushaltsgeräten werden sie in Lüftermotoren und Antriebsmotoren für Klimaanlagen, Geschirrspüler, Waschmaschinen, Kühlschränke, Ventilatoren, Staubsauger, etc. eingesetzt. Sie sind ideal für Kompressoren in invertergesteuerten Klimaanlagen und Kühlschränken.

In der professionellen Elektronik werden sie in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. in Papiervorschüben für Laserdrucker, Propellerantrieben und Kardansteuerungen für Drohnen, Festplatten und optischen Festplatten sowie Antrieben für Bohrer, Schraubendreher und Sägen für Werkzeuge. Sie werden auch in Verkaufsautomaten, Finanzterminals und Fahrkartenautomaten sowie in Fotokopiergeräten, Warmwasserbereitern und Kühlvitrinen eingesetzt.

Darüber hinaus nimmt ihr Einsatz im Automobilsektor rapide zu. Die Anwendungen erweitern sich auf Antriebsmotoren für elektrische Servolenkungen, Türverriegelungen, die optische Achsenverstellung von Scheinwerfern, das Öffnen und Schließen von Türen, Klimakompressoren für Elektrofahrzeuge und Traktionsmotoren für Elektrofahrzeuge.

Funktionsweise der bürstenlosen Motoren

Bürstenlose Motoren bestehen aus einem Rotor und einem Stator, einem Sensor zur Erfassung der Rotationsposition des Rotors und einer Treiberschaltung für den Antrieb.

1. Rotor und Stator

Der Rotor erzeugt mit Hilfe von Permanentmagneten ein Magnetfeld, während der Stator mit Wicklungen versehen ist, um einen magnetischen Fluss zu erzeugen. Je nach Drehwinkel des Rotors wird die Richtung des Stroms in den Statorspulen geändert, um die Richtung des magnetischen Flusses zu ändern. Bürstenlose Motoren verwenden Sensoren und Halbleiterschalter anstelle von Kommutatoren und Bürsten, um die Richtung des magnetischen Flusses zu ändern.

2. Erfassung der Rotationsposition des Rotors

Hall-ICs oder optische Encoder werden als Sensoren zur Erfassung der Rotationsposition des Rotors verwendet. Eine andere Methode ist die Erfassung der Gegen-EMK. Der Rotor wird gedreht, indem die Position des Rotors erfasst und der Strom so geschaltet wird, dass die Richtung des magnetischen Flusses im Stator sequentiell fortschreitet. Wenn die Motorwicklung dreiphasig ist, werden drei Sensoren im Stator platziert und ein digitales Signal wird ausgegeben, wenn sich der Rotor dreht.

3. Antriebstreiber

Bürstenlose Motoren benötigen einen Invertertreiber, um den Motor als Stromquelle zu steuern. Ein Schalttransistor wird an die Motorwicklung angeschlossen und sechs Transistoren bilden den Wechselrichter. Die handelsübliche Stromversorgung wird durch eine Diodenbrücke gleichgerichtet, um sie in eine Gleichspannung umzuwandeln, die dann an die Umrichterschaltung geliefert wird.

Ein digitales Signal vom Sensor zur Erkennung der Rotorposition wird in die Transistoren der Wechselrichterschaltung eingegeben und schaltet die Stromversorgung des Wechselrichters ein und aus. Dieser Strom wird in die Motorwicklungen eingespeist und treibt den Motor an. Der magnetische Polwinkel des Rotors wird aus einer Kombination von Signalen der Sensoren ermittelt, und die Transistoren in den Wicklungen, in denen ein Drehmoment erforderlich ist, werden so gesteuert, dass ein rotierendes Magnetfeld erzeugt wird.

Die Drehzahl des Motors wird von den Sensorsignalen an den Steuerkreis zurückgemeldet, damit eine bestimmte Drehzahl beibehalten werden kann.

Weitere Informationen zu bürstenlosen Motoren

Merkmale der bürstenlosen Motoren

1. Lange Lebensdauer
Bürstenlose Motoren haben aufgrund des Fehlens von Kommutator und Bürsten sowie des Fehlens von gleitenden Teilen eine lange Lebensdauer. Sie halten 10 Mal länger als Bürstenmotoren und sind einfacher zu warten.

2. Eigenschaften des Motors
Der Motor hat die Eigenschaften eines Gleichstrommotors, bei dem Strom und Drehmoment sowie Spannung und Drehzahl proportional sind und auch bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment erreicht werden kann. Er hat im Vergleich zu anderen Motoren den höchsten Wirkungsgrad und eignet sich aufgrund seiner geringen Größe und seines geringen Geräuschpegels für eine Vielzahl von Anwendungen. Auch hohe Drehzahlen sind problemlos möglich, und die Geräuschentwicklung ist gering.

3. Kontrollierbarkeit
Aufgrund der geringen Größe und des geringen Gewichts sowie des relativ kleinen Trägheitsmoments sind sie hervorragend in der Lage, Veränderungen zu folgen. Selbst wenn sich die Last ändert, ist ein Betrieb mit stabiler Geschwindigkeit von niedriger bis hoher Geschwindigkeit möglich.

4. Nachteile
Erfordert eine Umrichterschaltung zur Steuerung der Motordrehung als Stromquelle für den Motor. Die Kosten für das gesamte Gerät, einschließlich der Steuereinheit und des Drehstellungssensors, sind ungünstig.

Was ist ein Rauschgenerator?

Rauschgeneratoren werden hauptsächlich zur Bewertung der Leistung verschiedener Geräte und Systeme eingesetzt.

Sie können weißes Rauschen oder rosa Rauschen erzeugen und sind als eine der Funktionen von Funktionsgeneratoren verfügbar.

Weißes Rauschen ist Rauschen mit gleichmäßiger Intensität über den gesamten Frequenzbereich, von niedrigen bis zu hohen Frequenzen auf der Frequenzachse.

Rosa Rauschen ist ein Rauschen, dessen Komponenten mit steigender Frequenz kleiner werden.

Anwendungen von Rauschgeneratoren

Bei Rauschgeneratoren kann es sich entweder um spezielle Rauschgeneratoren oder um Rauschgeneratorfunktionen handeln, die Teil von Funktionsgeneratoren sind.

Der Zweck beider Arten von Rauschgeneratoren besteht darin, zu bewerten, ob das zu prüfende Gerät die beabsichtigten Funktionen und Leistungen beibehalten kann, indem mit dem Rauschgenerator Rauschen erzeugt wird, das in der Natur als pseudo-weißes Rauschen oder rosa Rauschen vorkommt.

Er wird bei EMI-Tests (elektromagnetische Störungen), BER-Tests (Bitfehlerrate) zur Bewertung, ob Datenfehler in Geräten innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen, und bei Datenübertragungstests in Laufwerken für verschiedene BD/DVD-Rekorder eingesetzt. Datenübertragungstests in Disc-Laufwerken verschiedener BD/DVD-Recorder, etc.

Funktionsweise der Rauschgeneratoren

Es gibt verschiedene Arten von Rauschgeneratoren, von denen einige Rauschen im Bereich von einigen KHz bis GHz abgeben und deren Ausgangsfrequenz linear eingestellt werden kann.

Auch der Ausgangsrauschpegel ist einstellbar. Neben Schnittstellen, die über ein Bedienfeld am Gerät selbst bedient werden können, lassen sich einige Typen über Ethernet von einem PC aus steuern.

Ergänzende Informationen zu den oben erwähnten EMI-Tests mit Rauschgeneratoren

Bei der EMI-Prüfung wird das schlimmste Rauschen erzeugt, das in der Umgebung, in der das Gerät vom Benutzer verwendet wird, auftreten könnte, und es wird bewertet, ob das Gerät normal weiterarbeiten kann.

Bei Haushaltsgeräten wie Fernsehern ist es zum Beispiel akzeptabel, dass Rauschen das Bild auf dem Bildschirm oder den Ton kurzzeitig stört, aber das Gerät muss in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren, wenn das vorübergehende Rauschen beseitigt ist.

Mit anderen Worten: Bild und Ton müssen normal ausgegeben werden, und das Fernsehgerät muss in der Lage sein, zwischen den Kanälen umzuschalten und die Lautstärke entsprechend der Benutzerbedienung zu ändern.

Dies wird von einem Mikrocontroller zur Systemsteuerung gesteuert. Im Allgemeinen reagieren Mikrocontroller empfindlich auf Rauschen, und in der Vergangenheit führte kurzzeitiges Rauschen oft dazu, dass sie außer Kontrolle gerieten oder sich aufhängten, so dass sie nicht mehr funktionsfähig waren.

Um solche Situationen zu vermeiden, werden Rauschgeneratoren eingesetzt, um die ungünstigsten Umgebungsbedingungen zu schaffen und zu prüfen, ob der normale Betrieb unter diesen Bedingungen aufrechterhalten werden kann, was ein wichtiger Test zur Verbesserung der Gerätequalität ist.

Was ist ein Rauschfilter?

Rauschfilter sind elektronische Bauteile, die dazu dienen, Rauschen aus Stromversorgungen und Signalen zu entfernen.

Sie werden in vielen elektrischen und elektronischen Schaltungen eingesetzt. Wenn sich der Stromwert in einem Kommunikationskabel ändert, wird in der Umgebung ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld erzeugt Rauschen (anormale Signale) in dem umgebenden Kabel.

Die Erzeugung von Rauschen kann durch den Einbau von Rauschfiltern verhindert werden. Beachten Sie, dass die Verwendung von Geräten ohne Rauschverarbeitung zu Fehlfunktionen und Ausfällen führen kann.

Anwendungen für Rauschfilter

Rauschfilter werden häufig in akustischen und industriellen Geräten eingesetzt. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für den Einsatz von Rauschfiltern:

• Vermeidung von Rauschen in Lautsprechern
• Verhinderung von Rauschen in Funkgeräten
• Stromversorgungsleitungen von PLCs, PCs und Servern
• Stromkreise von Wechselrichtern und Thyristorschaltungen

Hauptsächlich verwendet in Empfangsgeräten, bei denen Rauschen vermieden werden soll, und in Ausgabegeräten, die Rauschen erzeugen. Lautsprecher und Funkgeräte sind Geräte, bei denen die Wirkung von Rauschen eliminiert werden soll, und Rauschfilter werden in die Kommunikationsleitungen eingebaut. In diesem Fall ist das Rauschen eine Lärmquelle.

Auch bei Computern, wie z. B. SPS, sollen durch Rauschen verursachte Fehlfunktionen vermieden werden, daher werden manchmal Rauschfilter in die Stromversorgungsleitungen und andere Geräte eingebaut. Wechselrichter und Thyristoren hingegen sind geräuschverursachende Geräte.

Da die Strom- und Spannungsänderungen im Sekundärkreis steil sein können, wird das erzeugte Rauschen durch Glättung mit einem Rauschfilter entfernt. Zur Glättung des erzeugten Stroms wird im Allgemeinen eine Drossel verwendet.

Funktionsweise von Rauschfiltern

Rauschen wird im Wesentlichen auf zwei Arten übertragen. Zu einem das Strahlungsrauschen, das direkt aus dem Inneren elektronischer Geräte in den Weltraum abgestrahlt wird, und leitungsgebundenes Rauschen, das über Stromversorgungsleitungen und elektronische Schaltkreise übertragen wird und Störungen bei anderen elektronischen Geräten verursacht. Es entsteht zum Beispiel, wenn Funkwellen unterschiedlicher Wellenlänge in Funkwellen verschiedener Wellenlängen eingekoppelt werden.

Um dieses Rauschen zu verhindern, wird ein Filter (Tiefpassfilter) eingesetzt, der hochfrequente Signale abschneidet, wenn die Hauptursache des Rauschens hochfrequent ist. Handelt es sich hingegen um ein niederfrequentes Rauschen, wird ein Filter verwendet, das die niedrigen Frequenzen unterdrückt (Hochpassfilter).

Die gebräuchlichsten Arten von Tiefpassfiltern sind Induktivitäten und Kondensatoren. Induktivitäten haben eine niedrige Impedanz für niederfrequente Signale und eine hohe Impedanz für hochfrequente Signale. Wenn man also eine Induktivität in Reihe in einen Schaltkreis einfügt, können niederfrequente Signalkomponenten leicht durchgelassen werden, während hochfrequente Komponenten nur schwer durchgelassen werden können.

Kondensatoren hingegen haben die gegenteiligen Eigenschaften wie Induktivitäten. Die Kombination eines Kondensators und einer Induktivität ergibt einen Rauschfilter, der niedrige und hohe Frequenzen unterdrückt.

Auswahl eines Rauschfilters

Zwei wichtige Faktoren bei der Auswahl eines Rauschfilters sind die Nennspannung und der Nennstrom.

1. Nennspannung

Verwenden Sie eine niedrigere Spannung als die für jedes Produkt angegebene Nennspannung (maximale Betriebsspannung). Einige Hersteller berücksichtigen Spannungsschwankungen und erlauben den Einsatz bei höheren Spannungen als der Nennspannung.

2. Nennstrom

Wie bei der Spannung hat jedes Produkt seine eigene Obergrenze für den Stromwert. Insbesondere beim Strom ändern sich die Eigenschaften in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, so dass es notwendig ist, die Umgebung, in der das Produkt eingesetzt werden soll, im Voraus zu prüfen.

Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt der zulässige Laststrom allmählich ab. Kurzfristig verursacht ein Strom über dem zulässigen Wert keine ernsthaften Probleme, aber wenn der Strom wiederholt fließt, kann er einen Fehler verursachen. Darüber hinaus können z. B. Gleichstromversorgungen Einschaltströme erzeugen, und Rauschfilter sollten unter Berücksichtigung des Stromwerts und der Dauer ausgewählt werden.

Weitere Informationen zu Rauschfiltern

Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung von Rauschfiltern

Die Erdung ist auch bei Rauschfiltern wichtig. Die Erdungsleitung sollte so dick und kurz wie möglich sein. Ist der Erdungsdraht lang, kann eine Induktionskomponente wirken und die Dämpfungseigenschaften verringern.

Es ist auch wichtig, die Eingangs-/Ausgangsleitungen nicht miteinander zu verbinden oder eng zu verdrahten. Wenn die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung eng beieinander liegt, werden hochfrequente Störkomponenten das Filter umgehen und die gewünschte Filterwirkung wird nicht erzielt.

Was ist ein Heizgerät?

Der Begriff Heizgerät wird für alle Geräte verwendet, die Wärme erzeugen.

Im Englischen wird er als ‘heater’ oder ‘heating unit’ bezeichnet.

Der Typ, der Brennstoff verbrennt, um Strahlungswärme zu erzeugen, ist kostengünstig und wird daher häufig in Haushaltsgeräten verwendet. Auch in der Industrie, bei der Verarbeitung und Montage sind sie unverzichtbare Geräte.

Anwendungen von Heizgeräten

Heizgeräte sind Geräte, die in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden, von Haushaltsgeräten bis hin zur Industrie. Im Folgenden werden einige Beispiele für die Verwendung von Heizgeräten genannt.

1. Flächenheizgeräte

In kalten Regionen mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt ist es nicht ungewöhnlich, dass die internen Komponenten von Schalttafeln kondensieren oder einfrieren. Die Innentemperatur muss unter Umständen mit Hilfe von Schalttafelheizungen konstant gehalten werden. Heizgeräte sind auch ein Synonym für Raumheizungen, die häufig in Generatoren und anderen Geräten installiert werden.

2. Heizgeräte für Sanitäranlagen

Diese Heizgeräte werden verwendet, um das Einfrieren von Wasserleitungen usw. zu verhindern. Sie werden auch als Frostschutzheizungen, Frostschutzbänder oder Begleitheizungen bezeichnet. Es werden hauptsächlich Heizbänder verwendet.

3. Industrielle Heizgeräte

Diese Heizgeräte werden zur Erwärmung von Rohstoffen und Produkten für industrielle Zwecke eingesetzt. Die verwendeten Prinzipien sind unterschiedlich und es werden auch berührungslose Heizgeräte wie die Induktionserwärmung und die dielektrische Erwärmung eingesetzt.

Die Anwendungen sind vielfältig und umfassen z. B. Lagererwärmungen für den Ausbau von Lagern in rotierenden Maschinen. In Extrudern und Formmaschinen werden z. B. Gussheizgeräte verwendet.

4. Haushaltsheizgeräte

Dies sind Heizgeräte, die zum Heizen und für andere Zwecke im Haushalt verwendet werden. Klimageräte und Heizlüfter sind typische Beispiele. Manchmal werden auch keramische Heizgeräte verwendet. Auch Mikrowellenherde und Toaster zum Kochen gehören zu den Heizgeräten.

Funktionsweise von Heizgeräten

Heizgeräte erwärmen Gegenstände nach verschiedenen Funktionsweisen. Nachstehend einige Beispiele für Heizgerätefunktionsweisen von Heizgeräten:

1. Widerstandsheizgerät

Das Widerstandsheizgerät ist eine Methode, bei der ein elektrischer Strom durch einen Widerstand geleitet wird, um Joule-Wärme zu erzeugen. Als Heizelement wird ein Nichromdraht verwendet. Das Heizelement befindet sich in einem Metallmantel, z. B. einem Rohr, zwischen dem häufig ein Isolator eingefügt ist.

2. Induktionserwärmung

Bei diesem Verfahren wird ein Gegenstand durch die Erzeugung und Änderung des magnetischen Flusses mittels einer Spule erwärmt, wodurch Wirbelströme entstehen. Zu den typischen Anwendungen gehören Induktionsheizgeräte zum Kochen. Eine berührungslose Erwärmung ist möglich, aber das zu erwärmende Objekt besteht hauptsächlich aus leitenden Materialien.

3. Dielektrische Erwärmung

Hierbei handelt es sich um eine Erwärmungsmethode, bei der eine Hochfrequenzspannung angelegt wird, die die Moleküle erschüttert und Reibungswärme erzeugt. Ein Beispiel für eine Anwendung der dielektrischen Erwärmung sind Mikrowellenöfen. Die berührungslose Erwärmung ist möglich und wird zur Erwärmung nichtleitender Materialien eingesetzt.

4. Wärmepumpe

Eine Methode zum Heizen durch Wärmeaustausch mit einer Wärmequelle. Klimaanlagen und Warmwasserbereiter sind typische Beispiele. Klimaanlagen zum Beispiel erwärmen einen Raum, indem sie den inneren Wärmetauscher mit der Kondensationswärme des komprimierten Kältemittels beheizen.

Arten von Heizgeräten

Es gibt verschiedene Arten von Heizgeräten, die nach der Ursache der Wärmeerzeugung und der Anwendung unterschieden werden. Sie werden auch nach der Art der Wärmeleitung unterschieden. Zu den Heizmethoden, die auf Widerstandsheizung basieren, gehören Konvektion, Leitung und Strahlung.

1. Konvektionsheizgeräte

Bei dieser Methode wird die Luft direkt erwärmt und konvektiert. Sie hat einige Nachteile, wie z. B. dass die warme Luft austrocknet und Staub verursacht. Sie zeichnet sich jedoch durch sofortige Wärme aus. Es gibt Öl-Heizlüfter und Keramik-Heizlüfter.

2. Konduktionsheizgeräte

Bei dieser Methode wird die Wärme durch direkten Kontakt übertragen. Nur die Kontaktfläche kann erwärmt werden. Sie zeichnet sich durch einen geringeren Stromverbrauch als die Konvektionsmethode aus. Es sind Heizteppiche und Heizdecken erhältlich.

3. Strahlungsheizgeräte

Diese Methode heizt durch die Aussendung von Infrarotstrahlen und Wärme, die elektromagnetische Wellen sind. Sie zeichnet sich durch eine Wärme aus, die aus der Luft kommt und geräuschlos ist. Es sind Kohleheizungen und Ölheizungen erhältlich.

Weitere Informationen zu Heizgeräten

Energiesparende Technik für Heizgeräte

Energie lässt sich sparen, indem man den Energieverbrauch von Heizgeräten kontrolliert und sie effektiv einsetzt. Im Allgemeinen werden energiesparende Techniken eingesetzt, indem Wärmedämmplatten und wärmeisolierende Materialien verwendet werden, um die Wärme draußen zu halten. In einigen Fällen kann auch die Temperaturregelung, z. B. durch Spannungssteuerung, zur Energieeinsparung beitragen.

Eine fortschrittliche Temperaturregelung trägt auch zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen und der Genauigkeit der Produktverarbeitung bei. Handelt es sich bei dem Erhitzungsziel um eine Flüssigkeit wie Wasser oder Öl, ist eine Temperaturregelung entsprechend den Eigenschaften der Flüssigkeit und der Zieltemperatur erforderlich. Bei der Erhitzung von Feststoffen ist die Temperaturregelung ein wichtiger Qualitätsfaktor.

Was ist ein Glimmerkondensator?

Glimmerkondensatoren verwenden eine natürliche Mineralkeramik namens Glimmer als Dielektrikum. Diese Kondensatoren haben eine sehr hohe Hitzebeständigkeit und gute Temperatureigenschaften.

Glimmer besteht aus dünnen Schichten, die nach und nach abgeschält werden. Die Schichten von Glimmer haben die Eigenschaft, leicht zu brechen, was ihre Verarbeitung schwieriger macht als die anderer Kondensatoren und sie zu einem teuren Kondensator macht.

Obwohl der Anteil der Keramikkondensatoren in letzter Zeit aufgrund ihrer verbesserten Eigenschaften zurückgegangen ist, werden sie nach wie vor bevorzugt für audiotechnische Anwendungen eingesetzt.

Anwendungen von Glimmerkondensatoren

Glimmerkondensatoren wurden vor allem in den 1970er- und 1980er-Jahren in Röhrenverstärkern und Leistungsreglern eingesetzt. Die einzigartige Klangqualität von Glimmerkondensatoren hat die Aufmerksamkeit auf sich gezogen, und einige Modelle werden in High-End-Audio-Verstärkern eingesetzt.

Der Kondensator hat eine lange Geschichte und wurde um 1850 eingeführt und in fast allen elektronischen Geräten wie Funkgeräten und elektronischen Rechenmaschinen zur Zeit des Zweiten Weltkriegs verwendet. Danach wurden sie auch in Fernseh- und Radiogeräten verwendet, aber aufgrund ihrer hohen Kosten wurden sie in den letzten Jahren durch billigere Kondensatoren ersetzt.

Funktionsweise der Glimmerkondensatoren

Glimmer ist ein natürliches Mineral und in Glimmerkondensatoren wird Glimmer als Dielektrikum verwendet. Glimmer ist ein Silikatmineral mit hitzebeständigen und isolierenden Eigenschaften und eignet sich aufgrund seiner Dünnschichtform für Dielektrika. Da es aus einem Mineral hergestellt wird, behält es auch bei hohen Temperaturen stabile Eigenschaften und hat gute Hochfrequenzeigenschaften.

Es gibt zwei Haupttypen von Glimmerkondensatoren: den Stapeltyp, bei dem Zinn- oder andere Metallfolie und Glimmer abwechselnd auf den Elektroden angeordnet sind, und die auf Glimmer gedruckte Silberpaste, die übereinander gestapelt wird, wobei die Silberpaste auf das Glimmer gedruckt wird. Der Silverbird-Typ hat bessere Eigenschaften, weil er hitzegepresst ist und eine größere Verbreitung hat.

Glimmer ist als weißer oder schwarzer Glimmer erhältlich, der je nach Zusammensetzung des Rohmaterials leicht unterschiedliche Formen und Farben aufweist.
Daher variieren Qualität und Zusammensetzung je nach Herkunftsgebiet und verwendetem Teil leicht.
Da es sich um ein natürlich vorkommendes Mineral handelt, ist es schwieriger als bei anderen Kondensatoren, die Qualität stabil zu halten.

Außerdem muss die dünne Glimmer-Schicht sorgfältig von Hand abgeschält werden, was Geschicklichkeit erfordert und teuer ist.

Was ist ein Schrittschaltmotoren?

Schrittschaltmotoren sind Motoren, deren Drehwinkel durch Impulssignale gesteuert werden kann und die eine hohe Positioniergenauigkeit gewährleisten.

Der Drehwinkel wird durch die Anzahl der Impulssignale, d. h. der Steuersignale, und die Anzahl der Phasen des Motors bestimmt, während die Drehgeschwindigkeit von der Impulsfrequenz abhängt, die der Geschwindigkeit der Impulse entspricht. Trotz der relativ geringen Kosten und des einfachen Motoraufbaus zeichnet er sich durch eine hohe Positioniergenauigkeit und ein hohes Drehmoment bei offenem Regelkreis aus.

Einsatzmöglichkeiten von Schrittschaltmotoren

Schrittschaltmotoren zeichnen sich aufgrund ihres Aufbaus durch eine präzise und reversible Winkelsteuerung aus und werden daher vor allem dort eingesetzt, wo es auf Positioniergenauigkeit ankommt. Ein Beispiel sind die Antriebsmotoren, die für die zweidimensionalen Bewegungen von Robotern, wie z. B. automatischen Transfereinrichtungen, verwendet werden.

Durch die Kombination von hochpräzisen Kugelumlaufspindeln und Schrittschaltmotoren kann die Vorschubgeschwindigkeit des Tisches mit extrem hoher Präzision und Wiederholbarkeit ausgedrückt werden. Auch bei Beschichtungsmaschinen, die je nach Ventilöffnung eine bestimmte Menge Farbe versprühen, können Schrittmotoren eingesetzt werden, um den Öffnungswinkel des Ventils für aufwändigere Vorgänge präzise einzustellen.

Das Prinzip des Schrittschaltmotors

Das Innere eines Schrittschaltmotors besteht aus einem Rotorteil, der mit einer Welle verbunden ist, und mehreren Statoren, die um seinen Umfang herum installiert sind. Der Rotor ist in zwei Teile unterteilt, die jeweils so magnetisiert sind, dass die N- und S-Pole in entgegengesetzter Phase liegen.

Der Stator zeichnet sich auch durch das Vorhandensein kleiner Zähne aus, deren Abstand zueinander genau gesteuert wird: Bei einem zweiphasigen Schrittschaltmotor sind die einander gegenüberliegenden Statoren mit der gleichen Polarität magnetisiert, während die benachbarten Statoren in entgegengesetzter Richtung magnetisiert sind. Es gibt also Statoren, die die Unebenheiten des Rotors in unterschiedlichen Richtungen anziehen und abstoßen, und der Rotor wird in einer energetisch stabilen Position in Bezug auf den Magnetisierungszustand des Stators gehalten.

Dann wird Strom angelegt, um die Polarität des Stators umzupolen, so dass sich der Rotor um einen Stator dreht. Durch die wiederholte Steuerung dieses Vorgangs kann der Drehwinkel entsprechend der mechanischen Genauigkeit der kleinen Zähne des Stators präzise gesteuert werden; bei einem Schrittschaltmotor mit fünf Phasen erfolgt die Steuerung nacheinander in fünf Schritten, so dass eine feinere Steuerung des Winkels möglich ist.

Weitere Informationen über Schrittschaltmotoren

1. Drehmoment von Schrittschaltmotoren

Das Ausgangsdrehmoment eines Schrittschaltmotors variiert je nach Drehzahl, wobei im Allgemeinen ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und ein niedriges Drehmoment bei hohen Drehzahlen vorliegt. Prüfen Sie bei der Auswahl eines Schrittschaltmotors die Motordrehzahl-Drehmoment-Kennlinie und wählen Sie einen Motor so aus, dass das erforderliche Drehmoment bei der Betriebsdrehzahl innerhalb der Auszugsdrehmomentkurve liegt.

Besondere Vorsicht ist geboten, wenn der Motor bei hohen Drehzahlen eingesetzt wird, da das Auszugsdrehmoment bei hohen Drehzahlen etwa 20% des maximalen Erreger-Ruhemoments beträgt.

Die Drehmomentcharakteristiken variieren auch je nach dem verwendeten Treiber, den Unterschieden im internen Aufbau und der Eingangsspannung, selbst bei Motoren mit den gleichen Außenabmessungen, so dass bei der Motorauswahl auch der Hersteller, die Treiberkombination und die Eingangsspannung berücksichtigt werden müssen.

2. Treiber für Schrittschaltmotoren

Für den Betrieb eines Schrittschaltmotors ist ein Steuergerät erforderlich, das als Treiber bezeichnet wird. Der Treiber steuert die Stromspannung, die zum Schrittschaltmotor fließt, und regelt damit die Drehgeschwindigkeit, den Umfang der Drehung usw.

Es gibt Treiber mit Konstantstrom- und Niederspannungsantriebssystemen, wobei das Konstantstromsystem aufgrund seiner besseren Drehmomentcharakteristik bei hohen Drehzahlen häufig verwendet wird. Im Allgemeinen wird dem Treiber von einem übergeordneten Steuergerät eine Impulsfolge als Anzeigewert für die Drehzahl und den Drehbetrag eingegeben, und der Motor wird entsprechend der eingegebenen Impulsfolge mit der angegebenen Drehzahl und dem angegebenen Betrag gedreht.

Einige Treiber sind mit einer Funktion namens Microstepping ausgestattet. Schrittschaltmotoren drehen sich unter Verwendung des Grundschrittwinkels als Mindestdrehwinkel, aber Treiber mit einer Mikroschrittfunktion können den zu jeder Spule fließenden Strom anpassen, den Grundschrittwinkel elektrisch unterteilen und die Auflösung der Drehung erhöhen.

Dies hat auch den Effekt, dass Vibrationen und Geräusche, das Überschwingen bei jedem Schrittwinkel und die Stoßdämpfung beim Anfahren und Anhalten reduziert werden. Die Auflösung der Mikroschrittfunktion kann je nach Verwendungszweck über DIP-Schalter usw. gewählt werden.

3. Verwendung mit AC-Servomotoren

AC-Servomotoren werden oft im Zusammenhang mit Schrittschaltmotoren genannt.

Geeignet/ungeeignet für Schrittschaltmotoren
AC-Servomotoren haben einen eingebauten Encoder und eine Rückkopplungssteuerung, so dass das Drehmoment unabhängig von der Anzahl der Umdrehungen relativ konstant ist. Schrittschaltmotoren hingegen sind für diese Anwendung nicht geeignet, da das Drehmoment bei hohen Drehzahlen abnimmt. Umgekehrt sind Schrittschaltmotoren geeignet, wenn der Haupteinsatzzweck niedrige Drehzahlen sind.

Schrittschaltmotoren sind auf dem Markt hauptsächlich in der Ausführung mit offenem Regelkreis erhältlich, aber es gibt auch Produkte, die mit Encodern für eine geschlossene Regelung und einen verbesserten Wirkungsgrad ausgestattet werden können. In diesen Fällen muss jedoch der andere Vorteil dieser Motoren, nämlich ihre relativ geringe Größe, ihre einfache Konfiguration und ihre niedrigen Kosten, überdacht werden.

Anwendungen, für die AC-Servomotoren besser geeignet sind
Anwendungen, bei denen AC-Servomotoren benötigt werden, sind solche, bei denen eine fortschrittliche Rotationssteuerung mit mehreren Motoren erforderlich ist. Da von einer Steuerung nicht erwartet werden kann, dass sie die Bewegung von Motor zu Motor durch Abtastung ausgleicht, sind AC-Servomotoren in diesem Fall besser geeignet als Schrittschaltmotoren, wie es bei Hochgeschwindigkeits-Drehbewegungen der Fall ist.

Was ist eine Zurücksetzbare Sicherungen?

Eine zurücksetzbare Sicherung ist ein elektronisches Bauteil, das wiederholt verwendet werden kann und gleichzeitig als Sicherung gegen Überströme dient.

Sie werden auch Polyswitches oder Polyfuses genannt. Sie sind PTC-Thermistoren aus leitfähigen Polymeren und unterscheiden sich von Schmelzsicherungen durch ihr Grundprinzip. Schmelzsicherungen unterbrechen den Stromkreis, indem sie das Element aufgrund der Erwärmung unterbrechen, wenn ein Überstrom durch das Element fließt.

Zurücksetzbare Sicherungen hingegen begrenzen den Strom, indem sie die Temperatur im Inneren des Elements aufgrund des Überstroms erhöhen, wodurch sich der Widerstand erhöht. Viele Produkte sind kleiner als Schmelzsicherungen, was Platz spart, und ihre Struktur ist weniger bruchanfällig und widerstandsfähiger gegen Stöße und Erschütterungen.

Anwendungen von zurücksetzbaren Sicherungen

Zurücksetzbare Sicherungen werden zum Schutz von Stromkreisen verwendet, die wiederholten Überströmen ausgesetzt sind. Sie werden auch für absichtliche Kurzschlüsse in hochdichten Installationen verwendet. Im Folgenden sind Beispiele für Anwendungen von zurücksetzbaren Sicherungen aufgeführt.

• Kleinmotoren und Schaltnetzteile
• Satellitenempfänger
• Feuermelder
• Elektrische Teppiche
• Telekommunikationsgeräte wie Smartphones und Tablets
• Computer

Zurücksetzbare Sicherungen verwenden jedoch elektronische Bauteile und sind daher für Hochstromkreise nicht geeignet. Sicherungen mit Elementarabsicherung werden beispielsweise in strombegrenzenden Sicherungen zum Schutz von Hochspannungsstromkreisen verwendet.

Prinzip der zurücksetzbaren Sicherungen

Zurücksetzbare Sicherungen bestehen aus einem leitfähigen Polymer, das zwischen Metallelektrodenfolien eingebettet ist. Die Leiter werden gelötet oder geschweißt, um sie mit der Elektrodenfolie zu verbinden – das gleiche Prinzip wie bei PTC-Thermistoren, die die Eigenschaft haben, dass ihr Widerstand mit zunehmendem Strom steigt.

Leitende Polymere bestehen aus leitenden Partikeln wie Kohlenstoff oder Nickel, die in einem isolierenden Polymer dispergiert sind. Der Widerstand kann durch Variation der Menge und des Materials eingestellt werden. Die Widerstandsvariationen können Werte von 10.000 bis 1.000.000 mal höher erreichen.

Steigt die Innentemperatur der zurücksetzbaren Sicherungen aufgrund von Überstrom an, erhöht sich der Widerstandswert, wodurch der Strom begrenzt wird. Im Gegensatz zu Schmelzsicherungen brennen zurücksetzbare Sicherungen nicht durch, und der Stromfluss kehrt in den Normalzustand zurück, wenn die Innentemperatur sinkt. Sie können daher wiederholt verwendet werden.

Wenn der Stromwert ansteigt und sich die Temperatur ändert, hat der Widerstandswert die Eigenschaft, schnell zu steigen. Dieses Phänomen entsteht durch das Schmelzen des leitfähigen Polymers. Die Reaktivität kann jedoch schon bei geringen Stromerhöhungen gering sein.

Wie wählt man eine zurücksetzbare Sicherung aus?

Zurücksetzbare Sicherungen werden auf der Grundlage von Nennspannung, Nennstrom und Montageart ausgewählt.

1. Nennspannung

Die Bemessungsspannung ist die Höhe der Spannung, der eine zurücksetzbare Sicherung standhalten kann. Bei Verwendung oberhalb der Nennspannung besteht die Gefahr, dass der Stromkreis beschädigt wird oder durchbrennt.

Im Allgemeinen sind Produkte mit einer Spannung von etwa 72 V DC weit verbreitet. Auch Produkte mit einer höheren Nennspannung von 240 V AC sind auf dem Markt erhältlich. Wenn Produkte mit einer Stehspannung von 400 V oder mehr erforderlich sind, sollten sie daher speziell bestellt werden.

2. Bemessungsstrom

Der Bemessungsstrom ist die Höhe des Stroms, dem eine zurücksetzbare Sicherung standhalten kann. Wenn der Nennstrom überschritten wird, begrenzt ein höherer Widerstandswert den Stromwert.

Im Allgemeinen werden viele Produkte mit einem Nennstrom von einigen A verkauft. Kommerzielle Produkte sind auf einen Höchstwert von etwa 20 A begrenzt.

3. Einbauverfahren

Die Montagemethode besteht darin, die zurücksetzbare Sicherung zu installieren. Es gibt Produkte für die Aufbaumontage und für die Montage in Steckklemmen.

Aufputzmontage
Die Oberflächenmontage ist eine Montagemethode, bei der die Sicherung mit Lötmittel usw. auf der Platine befestigt wird, und hat den Vorteil, dass sie weniger Platz benötigt als die Steckklemmenmontage. Viele oberflächenmontierte elektronische Elemente sind jedoch klein, und das Löten von Hand erfordert die richtigen Kenntnisse und Fähigkeiten.

Einige Hersteller geben oft keine Garantie für die Leistung beim Handlöten.

Steckbare Klemmenmontage
Bei der steckbaren Klemmenmontage werden die Anschlussdrähte in die Leiterplatte eingesteckt. Die Leiterplatte ist mit Löchern für die Montage der Anschlussdrähte versehen, in die die Drähte gesteckt werden, um die Montage der Bauteile zu erleichtern. Darüber hinaus ist es üblich, die Befestigungslöcher zu verlöten, um das Bauteil zu fixieren.

Die Steckklemmenmontage ermöglicht die einfache Montage von Bauteilen, benötigt aber viel Platz. Wenn Sie jedoch vorhaben, Bauteile manuell zu montieren, ist es sicherer, die Steckklemmenmontage zu wählen.