月: 2023年4月

Was sind elektrische Werkzeuge?

Elektrische Werkzeuge sind Werkzeuge, die mit Strom betrieben werden.

Werkzeuge wie Brillenschlüssel und Schraubenzieher werden in der Regel von Hand benutzt. Mit elektrischen Werkzeugen können Arbeiten viel schneller ausgeführt werden als mit menschlicher Kraft. Einige elektrische Werkzeuge können Handwerksarbeiten mit größerer Kraft als mit menschlicher Kraft ausführen.

Sie haben jedoch den Nachteil, dass sie teurer sind als von Menschenhand betriebene Werkzeuge und ihre Antriebseinheiten kaputt gehen können. Außerdem sind sie schwerer, da sie mit Batterien und Motoren ausgestattet sind, und können unter Umständen nicht in engen Räumen eingesetzt werden, da sie nicht manövrierfähig sind.

Anwendungen von elektrischen Werkzeugen

Elektrische Werkzeuge werden häufig in der Produktion und auf Baustellen eingesetzt. In Regionen, in denen Heimwerken populär ist, wie in den USA, haben sogar normale Haushalte ihre eigenen Geräte.

An Orten mit riesigen Rohrleitungen, wie z. B. in verfahrenstechnischen Anlagen, sind die in Flanschabschnitten verwendeten Schrauben ebenfalls riesig und lassen sich nur langsam von Hand befestigen. Daher werden die Arbeitsstunden durch den Einsatz von Schlagschraubern und anderen Werkzeugen reduziert. Elektroschleifer werden manchmal auch zum Entfernen von Rost und zur Bearbeitung von Metallen eingesetzt.

Auf Baustellen werden sie zum Schneiden und Bearbeiten von Holz und Gipsplatten eingesetzt. Sie sind aus der heutigen Industrie nicht mehr wegzudenken.

Funktionsweise der elektrischen Werkzeuge

Wie der Name schon sagt, werden elektrische Werkzeuge durch Strom angetrieben. Grob gesagt gibt es zwei Arten von Elektrowerkzeugen: solche, die über ein Kabel mit Strom versorgt werden, und solche, die mit einem Akku betrieben werden.

Der von den Versorgungsunternehmen gelieferte Strom ist in der Regel Wechselstrom. Daher haben Werkzeuge mit Kabel einen eingebauten Motor für Wechselstrom, der sich intern dreht, um die Arbeit zu verrichten. Bolzen, Schrauben, etc. haben unterschiedliche Kopfgrößen, je nach Größe des Geräts, das sie bearbeiten. Daher können die meisten dieser elektrischen Werkzeuge für Befestigungszwecke die zu befestigenden Köpfe durch einfaches Wechseln des Aufsatzes ändern. Es gibt auch multifunktionale Produkte, die durch Auswechseln des Aufsatzes als Bohrer, Schraubenzieher oder Schraubenschlüssel in einem Produkt verwendet werden können.

In den letzten Jahren wurde die Nachfrage nach akkubetriebenen elektrischen Werkzeugen vor allem durch die Fortschritte in der Energiespeichertechnologie vorangetrieben, die durch Lithium-Ionen-Batterien repräsentiert wird. Bei der Stromquelle handelt es sich außerdem um Gleichstrom mit niedriger Spannung, was die Gefahr eines Stromschlags verringert. Batterien stellen eine Gleichstromquelle dar und verfügen daher über einen eingebauten Gleichstrommotor. Akkubetriebene elektrische Werkzeuge werden mit einem Ladegerät mit Netzadapter als Zubehör geliefert.

Was ist ein Leistungsmessgerät?

Ein Leistungsmessgerät (englisch: Wattmeter) ist ein Gerät zur Messung der von elektrischen und elektronischen Geräten (Lasten) verbrauchten Leistung. Leistungsmessgeräte werden zwischen die Stromversorgung und die Last geschaltet und können die Leistung aus dem Produkt der angelegten Spannung und des fließenden Stroms (Spannung x Strom) berechnen.

Bei Wechselstrom gibt es eine Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom, die sich auf die Leistung auswirkt, weshalb es wichtig ist, beide gleichzeitig zu messen. In den letzten Jahren ist auch die Qualität der Stromversorgung immer wichtiger geworden, und einige Messgeräte verfügen über Funktionen zur Auswertung der Wellenformen von Spannung, Strom und Leistung.

Anwendungen von Leistungsmessgeräten

Die Senkung des Energieverbrauchs ist in den letzten Jahren zu einem wichtigen Thema geworden, um die globalen Umweltprobleme anzugehen, und es besteht ein wachsender Bedarf an Leistungsmessgeräten zur Überprüfung des Stromverbrauchs verschiedener elektrischer und elektronischer Geräte. Die Anwendungen reichen von allgemeinen Haushalten zum Zweck des Stromsparens bis hin zu Stromüberwachungssystemen in Fabriken und Gebäuden. Neben der Leistungsmessung werden in Entwicklungs- und Produktionsstätten auch hochpräzise und hochentwickelte Leistungsmessgeräte benötigt, um verschiedene Auswertungen wie Phasenwinkel, Leistungsfaktor, Oberschwingungen, Flicker, Verzerrungen und Rauschen durchzuführen.

Funktionsweise von Leistungsmessgeräten

Da elektrische Leistung das Produkt aus Spannung und Strom ist, kann sie durch Messung der Spannung bzw. des Stroms berechnet werden. Bei Gleichstrom sind sowohl Spannung als auch Strom konstant, sodass die Leistung durch getrennte Messung berechnet werden kann. Bei Wechselstrom hingegen muss die Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom berücksichtigt werden, sodass die Momentanwerte beider Größen kontinuierlich und gleichzeitig gemessen werden müssen.

Die aus dem Produkt der Momentanwerte von Spannung und Strom berechnete Momentanleistung wird integriert und über einen Zyklus gemittelt, um die Leistung zu ermitteln. Dies ist die tatsächlich von der Last verbrauchte Leistung und wird als Wirkleistung bezeichnet. Wenn der Effektivwert der Spannung V, der Effektivwert des Stroms I und die Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom θ ist, kann die Wirkleistung auch als V x I x cos(θ) berechnet werden.

Andere Arten der Wechselstromleistung sind die Blindleistung und die Scheinleistung. Die Blindleistung ist die Leistung, die zwischen der Stromquelle und dem Gerät hin und her fließt, ohne von der Last verbraucht zu werden, und die auf die Spulen- und Kondensatorkomponenten der Last zurückzuführen ist. Die Blindleistung kann als V x I x sin(θ) berechnet werden. Die Scheinleistung ist die Leistung, die von der Stromquelle geliefert werden muss, und die Beziehungsgleichung lautet: Scheinleistung im Quadrat = Wirkleistung im Quadrat + Blindleistung im Quadrat.

Was ist eine Lackiermaschine?

Lackiermaschinen sind Geräte, die zum Aufsprühen von Farbe verwendet werden.

Üblicherweise werden beim Auftragen von Farbe unebene, dreidimensionale Flächen mit Pinseln und flache Flächen mit Rollen bearbeitet.

Je größer jedoch die zu streichende Fläche ist, desto mehr Arbeitsstunden sind erforderlich, da mehr Arbeitskräfte und ein hoher Zeitaufwand für das Streichen erforderlich sind.

In solchen Fällen kann der Einsatz von Lackiermaschinen die Zahl der für den Anstrich erforderlichen Arbeitsstunden erheblich reduzieren. Da die Farbe gleichmäßiger als mit Pinseln oder Rollen aufgetragen werden kann, lässt sich eine saubere Oberfläche erzielen.

Anwendungen von Lackiermaschinen

Lackiermaschinen werden hauptsächlich für die Lackierung von Hoch- und Tiefbauten wie Gebäuden, Außenwänden und Brücken eingesetzt.

Da die Maschinen pro Stück teuer sind, werden sie hauptsächlich für das Streichen großer Flächen eingesetzt.

Sie können für eine breite Palette von Anstrichen verwendet werden, von allgemeinen Anstrichen für das Baugewerbe und andere Anwendungen bis hin zu Hochleistungs-Korrosionsschutzanstrichen für den Einsatz in Bereichen mit schwierigen Umweltbedingungen.

Zu den Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung gehört die Notwendigkeit, das Innere des Geräts mit einem speziellen Reinigungsmittel zu reinigen, da Farbreste, die nach dem Lackieren im Gerät verbleiben, bei der nächsten Verwendung Probleme verursachen können.

In den letzten Jahren werden Lackiermaschinen auch mit einem Abbeizmittel besprüht, um den alten Lackfilm bei der Überholung zu entfernen.

Funktionsweise von Lackiermaschinen

Die Funktionsweise von Lackiermaschinen unterscheidet sich je nach Typ.

Airless-Membranlackiermaschinen

Airless-Membranlackiermaschinen arbeiten ausschließlich mit Strom oder einem Motor, um den Lack zu versprühen, und verwenden keinen Kompressor.

Zwei Düsen, eine zum Sprühen und eine zum Aufsaugen der Farbe, kommen aus dem Maschinenkörper. Die Düse zum Aufsaugen der Farbe wird in den Behälter mit der Farbe gesetzt.

Beim Einschalten der Maschine wird ein hoher Druck auf die Farbe ausgeübt, der zum Aufsaugen der Farbe genutzt wird. Ein Feinfilter am Ende der Düse verhindert, dass verklumpte Farbe in das Gerät gelangt.

Die aufgesaugte Farbe wird aus der Spritzdüse ausgestoßen und lackiert. Der Vorteil ist, dass keine Luft verbraucht wird, so dass die Farbe beim Spritzen nicht so leicht verspritzt.

Pneumatische Lackiermaschinen mit Kompressoren

Es gibt auch pneumatische Lackiermaschinen, die mit Kompressoren arbeiten. Diese spritzen die Farbe mit Druckluft.

Pneumatische Beschichtungssysteme sorgen für eine gleichmäßigere Beschichtung der lackierten Fläche. Allerdings wird mehr Farbe auf die Umgebung gesprüht.

Was ist eine Brennstoffzelle?

Eine Brennstoffzelle ist ein Gerät zur Nutzung der elektrischen Energie, die bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser entsteht, wobei Wasserstoff der Brennstoffelektrode und Sauerstoff der Luftelektrode über den Elektrolyten zugeführt wird, um eine Reaktion auszulösen. Im Vergleich zur Verwendung fossiler Brennstoffe sind die Umweltauswirkungen äußerst gering und die Energieeffizienz ist hervorragend. Es wird erwartet das dieser Sektor weiterhin wächst.

Neben Wasserstoff selbst können auch fossile Brennstoffe wie Erdgas, Flüssiggas und Methanol durch Reformierung mit Hilfe eines Katalysators als Energiequelle genutzt werden und werden je nach Standort und Anwendung eingesetzt.

Anwendungen von Brennstoffzellen

Als Brennstoffzellen entwickelt wurden, wurden sie in Raumfahrzeugen zur gleichzeitigen Gewinnung von Strom und Wasserstoff eingesetzt.

Brennstoffzellengeneratoren für Haushalte werden installiert, um die Stromerzeugung in Spitzenzeiten des Stromverbrauchs zu unterstützen, und nutzen Stadtgas als Wasserstoffquelle für die Stromerzeugung.

Ein weiterer Bereich, der viel Aufmerksamkeit auf sich zieht, sind Brennstoffzellenfahrzeuge, die verschiedene Vorteile haben, wie z. B. eine große Reichweite ohne Nachladen und eine geringe Umweltbelastung. Allerdings gibt es noch Probleme, die bei der Entwicklung von Wasserstofftankstellen und anderen Bereichen gelöst werden müssen, wenn sie mit einer geringen Umweltbelastung vereinbar sind.

Funktionsweise der Brennstoffzelle

Es gibt vier Arten von Brennstoffzellen, je nach Art des verwendeten Elektrolyts: Polymerelektrolytbrennstoffzellen und Festoxidbrennstoffzellen.

Die Polymerelektrolytbrennstoffzelle zeichnet sich durch die Verwendung einer Kationenaustauschmembran auf Fluorpolymerbasis als Elektrolyt aus und nutzt neben reinem Wasserstoff auch Methanol oder Stadtgas als Brennstoff. Aufgrund ihres relativ einfachen Aufbaus und ihrer kompakten Größe werden sie in zahlreichen Anwendungen wie Haushaltsgeneratoren und Brennstoffzellenfahrzeugen eingesetzt, doch wird derzeit daran geforscht, den Einsatz von Platinkatalysatoren zu reduzieren, da diese teuer sind.

Festoxidbrennstoffzellen zeichnen sich durch die Verwendung von Keramik als Elektrolyt aus und verwenden, wie der Polymerelektrolyt-Typ, reinen Wasserstoff, Methanol oder Stadtgas als Brennstoff. Die Struktur ist einfacher als die des Polymerelektrolyt-Typs, der theoretische Wirkungsgrad der Stromerzeugung ist höher und teure Platinkatalysatoren sind unnötig. Die Verifizierung und Verbesserung ist im Gange.

Vorteile von Brennstoffzellen

Brennstoffzellen haben die folgenden Vorteile:

①Hoher Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung:
Bei der thermischen Stromerzeugung wird die Wärme der Brennstoffverbrennung zur Erzeugung von Dampf genutzt, der eine Turbine zur Stromerzeugung antreibt. In diesem Fall kommt es zu Energieverlusten, da die chemische Energie des Brennstoffs über thermische und kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. Darüber hinaus geht auch bei der Übertragung des Stroms vom Kraftwerk Energie verloren. Brennstoffzellen für den Hausgebrauch haben dagegen einen sehr hohen Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung, da sie die chemische Energie ohne Übertragungsverluste direkt in elektrische Energie umwandeln.

② Stabile Energiequelle:
Der in Brennstoffzellen verwendete Wasserstoff kann aus verschiedenen Rohstoffen wie Flüssiggas, Erdgas, Erdöl, Methanol und Biomasse gewonnen werden, so dass eine stabile Versorgung mit Brennstoff gewährleistet ist.

③ Geringe Umweltauswirkungen:
Bei der Verbrennung von Brennstoff, wie bei der thermischen Stromerzeugung, entstehen nicht nur Kohlendioxid, sondern auch Stickoxide, Schwefeloxide und andere Luftschadstoffe. Brennstoffzellen hingegen sind sehr umweltfreundlich, da bei der Stromerzeugung nur Wasser anfällt.

④ Sehr leise:
Da Brennstoffzellen keine Turbinen oder andere Geräte benötigen und Strom allein durch chemische Reaktionen erzeugen, sind sie im Betrieb sehr leise und erzeugen nur geringe Vibrationen.

Brennstoffzellen haben also sehr gute Eigenschaften, stehen aber derzeit vor Herausforderungen wie hohen Kosten und einer kurzen Lebensdauer.

Was ist eine Auspuffanlage?

Auspuffanlagen sind Vorrichtungen, die das Eindringen von Staub, organischen Lösungsmitteln und anderen für den menschlichen Körper schädlichen Stoffen, die in der Arbeitsumgebung entstehen, absaugen und abführen.

Es gibt drei Arten von Auspuffanlagen:

• Allgemeine Lüftungsanlagen, die die gesamte Arbeitsumgebung lüften.
• Push-Pull-Lüftungsanlagen, bei denen zwei Systeme, eines zum Blasen und eines zum Absaugen, zwischen der Quelle des Gefahrstoffs installiert werden.
• Lokale Auspuffanlagen, die direkt an einem Ort in der Nähe der Quelle absaugen.

Insbesondere in Arbeitsumgebungen, in denen mit organischen Lösungsmitteln umgegangen wird, ist der Einbau von Auspuffanlagen und die Anmeldung des Einbaus unter dem Gesichtspunkt des Arbeitnehmerschutzes zwingend erforderlich.

Anwendungen von Auspuffanlagen

Auspuffanlagen werden häufig dort eingesetzt, wo hauptsächlich mit organischen Lösemitteln und Staub gearbeitet wird.

Totallüftungssysteme sind einfach zu handhaben, da sie in Bezug auf die Verarbeitung und die Installationskosten überlegen sind. Diese eignen sich allerdings nicht für den Umgang mit risikoreichen organischen Lösungsmitteln und anderen Stoffen, da sie eine geringe Lüftungseffizienz aufweisen und die Abluft schwer zu handhaben ist.

Lokale Abluftanlagen und Push-Pull-Lüftung erfordern dagegen größere Anlagen, können aber die Abluft selektiv erfassen und behandeln und so verhindern, dass gefährliche Stoffe in die Umwelt diffundieren.

Funktionsweise von Auspuffanlagen

In einer Auspuffanlage werden hauptsächlich Ventilatoren als Gesamtlüftungssystem eingesetzt. Mehrere Ventilatoren werden in der Arbeitsumgebung installiert, um die Luft umzuwälzen und gefährliche Stoffe zu verdünnen und so eine sichere Arbeitsumgebung zu schaffen.

Lokale Auspuffanlagen und Push-Pull-Ventilatoren hingegen zielen darauf ab, einen aktiveren Luftstrom zu erzeugen und gefährliche Stoffe aufzufangen.

Örtliche Auspuffanlagen verhindern die Diffusion von Gefahrstoffen in die Umgebung, indem sie die Quelle mit einer Haube abdecken und absaugen oder indem sie eine Haube direkt neben der Quelle aufstellen und diese mit einem hohen Abluftvolumen absaugen. Am effektivsten sind geschlossene Abzugshauben, aber auch offene Abzugshauben werden je nach Arbeitsumgebung und gehandhabtem Stoff verwendet.

Push-Pull-Ventilatoren sollen die Exposition gegenüber hohen Gefahrstoffkonzentrationen verhindern, indem sie einen gleichmäßigen Luftstrom in einer bestimmten Arbeitsumgebung erzeugen, und können einen größeren Bereich absaugen als lokale Auspuffanlagen.

Es ist wichtig, dass die Leistung von lokalen Auspuffanlagen und Push-Pull-Ventilatoren aufrechterhalten wird. Daher wurden für den Umgang mit organischen Lösungsmitteln Richtlinien für freiwillige Kontrollen aufgestellt.

Was ist eine Glühbirne?

Eine Glühbirne ist ein Gerät, das Licht ausstrahlt, indem ein elektrischer Strom durch einen in einer Glasröhre eingeschlossenen Glühfaden geleitet wird, der eine Hitze von 2.000-3.000 °C erzeugt.

Eine Glasröhre, die mit Halogengas gefüllt ist, um ihre Lebensdauer zu verlängern, wird als Halogenbirne bezeichnet.

Glühbirnen haben eine kürzere Lebensdauer und verbrauchen mehr Energie als Leuchtstoffröhren und LEDs und werden in den letzten Jahren zunehmend ersetzt. Glühbirnen können weiterhin hauptsächlich für die Beleuchtung von Geschäften und Unternehmen verwendet werden, da sie dimmbar sind und einzigartige Farben erzeugen können.

Verwendung von Glühbirnen

Glühbirnen wurden früher aufgrund ihrer geringen Installationskosten und ihrer Farbqualität häufig als Beleuchtungskörper in Privathaushalten und Unternehmen eingesetzt. Heutzutage können sie in einer Weise verwendet werden, die ihre Eigenschaften besser ausnutzt.

Die spektrale Verteilung von Leuchtstofflampen und LEDs weist in bestimmten Bereichen starke Spitzen auf, während Glühbirnen kontinuierlich sind, so dass mit Glühbirnen beleuchtete Objekte natürlich gefärbt erscheinen. Aus diesem Grund werden Glühbirnen häufig in Restaurants eingesetzt, wo eine Farbwiedergabe erforderlich ist, und in der Wohnzimmerbeleuchtung, wo eine ruhige Atmosphäre bevorzugt wird.

Aufbau von Glühbirnen

Eine Glühbirne besteht aus einem Mundstück, einer Wolframwendel und einem Glasrohr, das mit Argon oder Stickstoff gefüllt ist.

1. Stützdraht

Eine Art Einführungsdraht in der Glühlampe. Es wird Nickeldraht verwendet.

2. Schweißdraht

Eine Art Einführungsdraht, der in das Ventil eindringt. Im Allgemeinen wird kupferbeschichteter Nickelstahldraht verwendet, während bei Halogenlampen dünne Molybdänfolie zum Einsatz kommt.

3. Schmelzdraht

Eine Art von externem Einspeisedraht. Konstantandraht wird als Sicherung verwendet, um Überströme zu verhindern, die durch Lichtbogenbildung bei einem Glühfadenbruch entstehen

4. Glühfaden

Der leuchtende Teil einer Glühlampe

5. Anker

Molybdändraht wird verwendet und ist ein Hilfsdraht, der die Glühwendel stützt.

6. Glaskolben

Glaskolben, der die Glühwendel enthält. Es wird weiches Sodaglas oder hartes Borosilikatglas verwendet, während für Halogenlampen Quarzglas verwendet wird.

Prinzip der Glühbirne

Wenn die Lampe nach dem Anbringen des Metallteils an einer Beleuchtungsvorrichtung eingeschaltet wird, fließt ein elektrischer Strom durch den Glühfaden, der sich aufgrund des elektrischen Widerstands erwärmt und Licht aussendet. Das Licht ist kontinuierlich mit Spitzen im Infrarotbereich und umfasst auch sichtbares Licht. Das eingeschlossene Argon oder Stickstoff trägt dazu bei, dass der Glühfaden bei hohen Temperaturen nicht bricht.

Halogenlampen können für den Betrieb in Umgebungen mit höheren Temperaturen ausgelegt werden, um die Lichtausbeute zu verbessern. Das Glasrohr besteht aus Quarzglas, das höheren Temperaturen standhalten kann, und ist zusätzlich zu Argon und Stickstoff mit Halogengas gefüllt.

Wenn der Glühfaden Licht ausstrahlt, verdampft ein Teil des Wolframs. Das verdampfte Wolfram geht jedoch eine Wechselwirkung mit dem eingeschlossenen Halogengas ein, und der Glühfaden wird durch die Bildung eines Halogenkreislaufs regeneriert, was zu einer längeren Lebensdauer als bei einer normalen Glühbirne führt.

Arten von Glühbirnen

1. Quarzglühlampe

Glühbirnen mit einem einfachen Mechanismus und einer Mattglasoberfläche.

2. Klare Glühlampen

Transparent, extrem leuchtend und zur Erzeugung eines schimmernden Effekts.

3. Glühbirne

Runde Form, die eine ruhige Atmosphäre schafft.

4. Mini-Glühbirnen

Aufgrund ihrer geringen Größe und kurzen Lebensdauer werden die Lampen häufig ausgetauscht.

5. Kleine runde Glühbirnen

Klein und langlebig, mit einer Lebensdauer von 5.000 Stunden. Auch bekannt als Nussbirnen.

6. Reflexglühlampe

Im Inneren sind Reflektoren angebracht und das Licht ist gerichtet. Wird für Display-Beleuchtung und Spotlights verwendet.

7. Krypton-Glühlampe

Die Glühbirne ist mit Kryptongas gefüllt. Sie halten doppelt so lange wie normale Glühbirnen und können den Stromverbrauch um bis zu 10 % senken.

8. Mini-Krypton-Glühbirnen

Sehr kleine Kryptonbirnen, die mit hoher Leuchtdichte gestaltet werden können. Sie werden häufig in Toilettenhalterungen und Puderecken verwendet.

9. Kronleuchter-Glühbirne

Zwiebelförmige Glühbirnen in Form einer Flamme. Sie erzeugen einen Glitzereffekt und werden manchmal für Ausleger- und Pendelleuchten verwendet.

Was ist ein Stromerzeuger?

Ein Stromerzeuger ist ein Gerät, das mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.

Es gibt Generatoren für Wechsel- und Gleichstromquellen, und der Begriff Generator bezieht sich im Allgemeinen auf Generatoren für Wechselstromquellen. Wechselstromquellen werden weltweit als kommerzielle Stromquellen genutzt.

Stromerzeuger haben eine oder mehrere rotierende Wellen und können elektrische Energie in Leistungsenergie umwandeln, wenn mechanische Energie von außen auf die rotierenden Wellen einwirkt. Je mehr elektrische Energie verbraucht wird, desto größer ist der Energiebedarf der rotierenden Welle und desto schwieriger ist es für die Welle, sich zu drehen. Bei geringem oder keinem Energieverbrauch kann sich die Welle frei drehen.

Verwendungszwecke von Stromerzeugern

Stromerzeuger werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von der Industrie bis zum Haushalt.

Der Strom, der vom Elektrizitätswerk an die Haushalte übertragen wird, stammt von den Synchrongeneratoren des Elektrizitätswerks. Synchrongeneratoren werden häufig von Energieversorgungsunternehmen eingesetzt und können aus jeder beliebigen Quelle gespeist werden, einschließlich Wärme-, Kern- und Wasserkraft.

In den letzten Jahren haben sich einfach aufgebaute Induktionsgeneratoren in Stromerzeugern für Windenergie durchgesetzt, die als erneuerbare Energiequelle immer mehr Aufmerksamkeit erregen. Dieselgeneratoren und andere Stromerzeuger werden auch als Notstromquellen für den Hausgebrauch verwendet, und Stromerzeuger werden fast überall eingesetzt, wo Wechselstrom benötigt wird.

Das Prinzip von Stromerzeugern

Stromerzeuger lassen sich aufgrund ihres Prinzips in zwei Haupttypen unterteilen: Synchrongeneratoren und Induktionsgeneratoren. Induktionsgeneratoren sind einfacher aufgebaut, benötigen aber immer mindestens einen Synchrongenerator im Stromnetz.

1. Synchroner Stromerzeuger

Ein Synchrongenerator kann Strom erzeugen, indem er ein Magnetfeld im Rotor erzeugt, während er über eine Erregervorrichtung wie einen Permanentmagneten oder einen Gleichstromgenerator verfügt, und indem er die Lagebeziehung zwischen dem Magnetfeld und den Wicklungen im Laufe der Zeit ändert. Die Anzahl der Pole und die Drehgeschwindigkeit bestimmen die Leistungsspannung und die Frequenz. Je höher die Drehzahl, desto höher die Leistungsfrequenz und desto höher die erzeugte Spannung. Synchrongeneratoren werden hauptsächlich als Netzstromquellen eingesetzt, z. B. für Wärme- und Kernkraftwerke in Energieversorgungsunternehmen.

2. Induktionsgeneratoren

Das Prinzip der Stromerzeugung durch elektromagnetische Induktion, ohne Erregereinrichtung. Er funktioniert wie ein Elektromotor, wenn er ohne eine Vorrichtung zur Umwandlung mechanischer Energie an das Stromnetz angeschlossen ist. Wenn er an eine Turbine oder Windkraftanlage angeschlossen ist und mit oder über der Synchrondrehzahl rotiert, wird er zum Stromerzeuger. Er wird hauptsächlich als Hilfsstromquelle für Wind- und Wasserkraftgeneratoren verwendet und kann zur Frequenzregelung durch Erhöhung der Drehzahl eingesetzt werden.

Arten von Stromerzeugern

Je nach verwendetem Brennstoff können sie in vier Typen unterteilt werden.

1. Leichtöl-Stromerzeuger

Erzeugt Strom durch Anschluss an einen Dieselmotor. Luft wird angesaugt, komprimiert, auf eine hohe Temperatur erhitzt und Kraftstoff zur explosiven Verbrennung eingespritzt.

2. Stromerzeuger mit Benzinmotor

Klein, tragbar und leicht zu transportieren, mit einer großen Verbreitung und Vielfalt an Modellen.

3. Stromerzeuger für Gas

Es gibt zwei Typen, einen für Kassettengas und einen für LP-Gas.

4. Stromerzeuger mit Inverter

Klassifiziert als mit Inverter oder Zyklonkonverter ausgestattet.

Wie man einen Stromerzeuger auswählt

Die verschiedenen Typen von Stromerzeugern haben unterschiedliche Vor- und Nachteile und sollten je nach Anwendung ausgewählt werden.

1. Leichtöl-Stromerzeuger

Die Leistung ist stark, konstant und unabhängig von der Luftumgebung. Während des Betriebs sind Lärm und Vibrationen hoch, und es entsteht viel schwarzer Rauch im Abgas. Sie sind wegen ihrer hohen Kosten nicht für den Hausgebrauch geeignet, aber die Betriebskosten sind niedrig, weil Dieselöl billig ist, und ihr Gewicht macht es schwierig, sie zu transportieren.

2. Benzinbetriebene Stromerzeuger

Geringe Betriebsgeräusche und Vibrationen und relativ preiswert.

3. Stromerzeuger mit Gasantrieb

Gasgeneratoren für Kassettengas sind klein und leicht zu transportieren, während Gasgeneratoren für LP-Gas häufig für gewerbliche Zwecke verwendet werden.

4. Stromerzeuger mit Inverter

Im Vergleich zu Zyklonumrichtern können Wechselrichter Strom in stabilen Strom guter Qualität umwandeln. Nur mit Invertern ausgestattete Generatoren können für Präzisionsgeräte wie Radios und Computer verwendet werden. Generatoren ohne Wechselrichter haben die geringsten Stromverluste, und Generatoren mit Wechselrichter sind am weitesten verbreitet.

Aufbau von Stromerzeugern

Stromerzeuger lassen sich je nach ihrem Stromerzeugungsmechanismus in drei Typen unterteilen: Gleichstromgeneratoren, Wechselstromgeneratoren und Drehstromgeneratoren.

1. Gleichstromgeneratoren

Wenn eine zwischen Magneten installierte Spule gedreht wird, wird sie aufgeladen und der fließende Strom wird zu Gleichstrom. Wird für kompakte Katastrophengüter verwendet.

2. Wechselstromgenerator

Die Spule ist feststehend und die Magnete drehen sich. Sie können für Geräte ohne Wechselrichter verwendet werden und eignen sich für kompakte Stromerzeuger.

3. Dreiphasen-Wechselstromerzeuger

Drei Spulen sind im Abstand von 120° zueinander angeordnet, und ein einziger Rotor kann Strom aus drei verschiedenen Systemen aufnehmen. Sie werden in Kraftwerken und anderen Anwendungen eingesetzt, bei denen hohe Spannungen und große Ströme erforderlich sind.

Was ist ein Lötkolben?

Ein Lötkolben ist ein Werkzeug, das zum Löten von Metall-Metall-Verbindungen verwendet wird, z. B. zwischen den Beinen eines elektronischen Bauteils und der Verdrahtung auf einem Substrat.

Er hat einen einfachen Aufbau mit einem Metallteil, der das Lot erhitzt und schmilzt, und einem Kunststoffgriff, der das drahtförmige Metalllot zum Schmelzen und Verbinden bringt. Beim Löten entsteht zwischen dem zu verbindenden Metall und dem Lot eine Legierungsschicht, in der das Metall und das Lot miteinander verschmelzen.

Der Zweck des Lötvorgangs besteht in erster Linie darin, Strom durch die verbundenen Metallteile fließen zu lassen. Daher muss es nicht so stark sein wie ein Schweißvorgang. Lötzinn hat einen für ein Metall niedrigen Schmelzpunkt, was bedeutet, dass der Lötkolben das Metall der elektronischen Bauteile und Kabel nicht schmilzt.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die einmal hergestellte Verdrahtung durch erneutes Erhitzen des Lots verändert werden kann.

Anwendungen von Lötkolben

Lötkolben werden für die Verdrahtung elektronischer Bauteile in Fertigungs- und Produktionsstätten sowie für elektrische Leitungen und Reparaturen in Privathaushalten verwendet. Es gibt zwei Arten von Lötkolben – Keramik- und Nichrom-Lötkolben – und sie werden je nach Anwendung eingesetzt.

1. Keramik-Lötkolben

Keramik-Lötkolben bestehen aus einem mit Keramik ummantelten Wolfram-Heizelement, das die Spitze von innen beheizt. Sie eignen sich für die Verdrahtung empfindlicher elektronischer Bauteile wie z. B. ICs, da die Zeit, die zum Erreichen der optimalen Löttemperatur erforderlich ist, kurz ist und sie über hervorragende Isoliereigenschaften verfügen. 

2. Nichrom-Lötkolben

Nichrom-Lötkolben sind eine Art Lötkolben, bei dem ein Nichromdraht um die Spitze gewickelt und von außen beheizt wird. Sie sind preiswert und eignen sich für Hausarbeiten und zum Lernen, z. B. für einfache elektrische Verkabelungen und Reparaturen.

Funktionsweise des Lötkolbens

Bei der Verwendung eines Lötkolbens wird die Spitze zunächst mit einer Verbindungsstelle, z. B. dem Fuß eines Geräts, in Kontakt gebracht, um das Metallteil zu erwärmen und die Verbindung des Lots mit ihm zu erleichtern. Je größer die Fläche des direkten Kontakts zwischen der Spitze des Lötkolbens und dem Metallteil ist, desto effizienter wird die Wärme übertragen.

Ist die Spitze des Lötkolbens klein, wird die Wärme nicht richtig übertragen und die Arbeitseffizienz verringert sich. Umgekehrt kann das nichtmetallische Teil beschädigt werden, wenn die Spitze größer ist als die Verbindung.

Sobald der Lötkolben das zu verbindende Metallteil ausreichend erwärmt hat, drücken Sie die Lötspitze gegen die Berührungsstelle zwischen dem Lötkolben und dem Metallteil, während Sie die Spitze des Lötkolbens auf dem Metallteil halten. Das Lot schmilzt sofort und verteilt sich auf dem ausreichend warmen Metallteil. Wenn sich das Lot auf dem Metallteil verteilt hat und leicht angehoben ist, lassen Sie das Lot und dann den Lötkolben los. Dieses Verfahren stellt sicher, dass die Metallverbindungen elektrisch verbunden sind.

Aufbau des Lötens

Löten ist ein Schweißverfahren, mit dem Bauteile in elektrischen und elektronischen Schaltkreisen verdrahtet werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Leistungsfähigkeit der Verbindung unter Spannung und nicht auf der Fixierung der Teile. Beim Löten werden die Phänomene der Benetzung und der Kapillarwirkung zum Schweißen genutzt.

Benetzbarkeit bedeutet, dass sich zum Beispiel ein Wassertropfen, der auf Glas und Metall fällt, auf dem Glas dünn ausbreitet und auf dem Metall zu einer Kugel wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Adhäsionskraft am Glas größer ist als die Kohäsionskraft der Wassermoleküle, und dieser Zustand wird als Benetzung bezeichnet. Dieser Zustand wird als Benetzung bezeichnet. Diese Benetzung ist notwendig, damit sich das Lot gut mit dem unedlen Metall verbinden kann, damit es richtig geschweißt werden kann.

Das andere ist die Kapillarwirkung, d. h. das Eindringen der Flüssigkeit in enge Spalten. Beim Löten ist das Eindringen des geschmolzenen Lots in die Spalten des Grundmetalls ein wichtiger Faktor für das Endprodukt.

Weitere Informationen über Lötkolben

1. Der Unterschied zwischen Löten und Hartlöten

Das Löten wird als Teil des Schweißens eingestuft. Ähnlich wie das Löten ist das so genannte Hartlöten. Dabei handelt es sich ebenfalls um ein Schweißverfahren, das als Hartlöten eingestuft wird, wobei das Verbindungsprinzip genau dasselbe ist, aber die Leistungsanforderungen und die Werkzeuge für die Verbindung unterschiedlich sind.

Es wird auch nach der Schmelzpunkttemperatur des Lötmaterials (Wachsmaterial, Lot) eingeteilt, wobei Hartlöten über 450 °C und Weichlöten darunter liegt. In der Praxis gibt es jedoch keinen eindeutigen Grund für diese Einteilung, da es nur wenige Lötmaterialien gibt, deren Schmelzpunkt in der Nähe von 450 °C liegt, so dass die Einteilung einfacher ist.

2. Bleifreies Lot

Traditionell wurde Lötzinn aus einer Legierung von Blei und Zinn hergestellt, aber seit dem Jahr 2000 hat sich das umweltfreundliche bleifreie Lot durchgesetzt. Bleifreies Lötzinn hat einen höheren Schmelzpunkt und eine geringere Fließfähigkeit als herkömmliches Lötzinn, was das Löten zu einem heißeren und zeitaufwändigeren Prozess macht.

Daher eignen sich für die Verwendung von bleifreiem Lot keramisch beheizte Lötkolben mit hervorragender Isolierung und Wärmeleitfähigkeit.