Reihenklemmen, Schutzleiter

Printklemmen

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Klein, groß, rot, gelb oder grün: Klemmen sind aus der Elektrotechnik nicht wegzudenken. Im Fachhandel werden alle gängigen Typen von Klemmen angeboten. In den USA sind anstelle von Klemmen aufschraubbare Kabelverbinder weiter verbreitet als in Deutschland: Hierzulande verwendet man in der Elektrotechnik meist Lüsterklemmen.

Klemmen wie Printklemmen schließen Drähte, Leitungen und Adern ab. Man findet Klemmen im Haushalt auch in der Steckdose. Klemmen stellen einen sicheren Kontakt im angeklemmten Zustand her. Zur Fixierung werden die Klemmen mit einer Schraube oder Feder befestigt. In der Elektrotechnik wird zwischen verschiedenen Klemmen-Arten unterschieden, die für spezifische Einsatzzwecke bestimmt sind.

Erdklemmen, die in der Elektrotechnik auch als PE-Klemmen bekannt sind, werden zum Abschluss von Schutzleitern eingesetzt und bilden eine Verbindung zur Montageschiene. Als Brückenklemmen werden hingegen mehrere Klemmen bezeichnet, die elektrisch miteinander verbunden sind. Fahrstuhlklemmen sind mit einem Bügel ausgestattet, der mithilfe einer Schraube bewegt wird und kommen bei Litzenleitungen zum Einsatz. Auf Tragschienen verwendet man Reihenklemmen, die nacheinander aufgereiht werden können.

Mit Sicherungsklemmen wird ein Sicherungselement gegen Überspannung geschützt. Federzugklemmen sind hingegen eine etwas teurere Klemmen-Variante und machen sich die Kraft einer Feder zu Nutze. Printklemmen werden in der Elektrotechnik auch als PCB-Klemmen bezeichnet und sind auf Platinen zu finden. Die auf der Platine verlöteten Printklemmen werden genutzt, um auf der Leiterplatte Leitungen anzubringen. Im Segment der Flachbandkabel werden weiterhin Schneidklemmen eingesetzt.

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Inverter

Resonanzwandler

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In der elektrischen Energietechnik werden Schalternetzteile, die an einen Schwingkreis angeschlossen sind, als Resonanzwandler bezeichnet. Die kleinen Schalternetzteile sind auch unter der Bezeichnung Inverter bekannt und versorgen beispielsweise Leuchtstoffröhren. Der Inverter wandelt Gleichspannung in Wechselspannung um.

Resonanzwandler arbeiten mit zwei Rechteckspannungen, die sich nicht überlappen dürfen. Die Einschaltdauer beträgt jeweils 45 Prozent. Bei einer Überlappung der Spannung würde es zu einem Kurzschluss kommen. Resonanzwandler kommen in den unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz: Sie werden für Ventilatoren und im Wärmepumpenbau eingesetzt. Auch als Verdichter in handelsüblichen Klimaanlagen regeln die Inverter die Drehzahl. Neben der Drehzahlreglung werden Inverter auch für die Spannungsumwandlung von Gleich- in Wechselspannung für Schweißstromquellen eingesetzt. Als Wechselrichter werden Resonanzwandler bei der Einspeisung von Solarstrom verwendet. Ein weiteres Einsatzgebiet ergibt sich bei Akkus: Wechselspannung ist hier für den mobilen Betrieb notwendig.

Leuchtstofflampen mit einer Leistung von weniger als zehn Watt werden ebenfalls über einen Inverter betrieben. Als Vorschaltgerät liefert der Inverter hier die notwendige Spannung. In den meisten Energiesparlampen ist ein Resonanzwandler bereits verbaut. Der Inverter befindet sich bei Energiesparlampen im Lampensockel. Wer sich im Haushalt oder auf Arbeit umschaut, kann den Inverter auch noch an anderer Stelle direkt vor den Augen entdecken: Flachbildschirme werden mit Leuchtstoffröhren beleuchtet, die für die Hintergrundbeleuchtung zuständig sind. Resonanzwandler sind über den Fachhandel und natürlich auch über das Internet erhältlich. Die Schalternetzteile werden von verschiedenen Herstellern angeboten.

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Stromrichter

Gleichrichter

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In der Elektrotechnik und der Elektronik werden Gleichrichter als kleine Bauteile eingesetzt, um Wechselspannung in Gleichspannung umzuwandeln. Die Stromrichter ermöglichen eine Umwandlung in Gleichspannung durch Halbleiterdioden. Eine Gleichrichtung der Spannung wird zu Messzwecken, in der modernen Nachrichtentechnik, für den Betrieb von elektrischen Verbrauchern über das Wechselstromnetz sowie für Anbindungen an entfernte Stromnetze verwendet.

Gleichrichter wandeln die wellenförmig auftretende Spannung in Gleichspannung um. Die Wellen werden hierbei durch einen Kondensator geglättet. Gleichrichterschaltungen werden in zwei Typen unterschieden: gesteuerte und ungesteuerte Gleichrichter. Gesteuerte Gleichrichter arbeiten mit einer Steuerspannung, die eine Gleichrichtung der Spannung durch Öffnen und Schließen der Schalter umsetzt. Ein ungesteuerter Gleichrichter hingegen schaltet auf Basis der Spannungsdaten an den Dioden ohne zusätzliche Steuerelektronik um.

In der Messtechnik werden Gleichrichter meist in Schaltungen eingesetzt, die Messsignale verarbeiten. Diese Präzisions-Gleichrichtung dient nicht dazu, die Baugruppen mit Strom zu versorgen, sondern zur Umwandlung von Messignalen. Gleichrichter kommen auch in der Nachrichtentechnik zum Einsatz, wo sie zur Wiederherstellung oder für den Nachweis von Hochfrequenzsignalen eingesetzt werden.

Der Strom verläuft immer in Form einer Sinuskurve. Gleichrichter wandeln diese Spannungskurve als nichtlineare Schaltungen in Gleichspannung um. In der Elektrotechnik und in der Elektronik werden Gleichrichter bereits seit Beginn des 20. Jahrhunderts eingesetzt: Erst übernahmen hier elektromechanische Gleichrichter die Umwandlung der Wechselspannung in die gewünschte Gleichspannung. Gleichrichter aus Halbleitermaterial wie Selen sonderten bei Überlastung einen stechenden Geruch ab. Heute wird hauptsächlich Silizium verwendet.

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Konstantstromquelle, Stromquelle

LED Konstantstromquelle

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Die LED-Konstantstromquelle versorgt Leuchtdioden (LED) mit Strom. Konstantstromquellen speisen in den Stromkreislauf konstant Strom ein, wobei der elektrische Widerstand keinen Einfluss ausübt. In der Praxis werden mit einer LED-Konstantstromquelle also Stromschwankungen vermieden, welche die sensiblen Leuchtdioden beschädigen könnten.

LEDs werden heute vielseitig eingesetzt und verbrauchen deutlich weniger Strom als eine Glühlampe. Neben ihrer langen Lebensdauer spricht auch die niedrige Wärmeentwicklung für den Einsatz von LED-Leuchten. Leuchtdioden werden nicht direkt an die Spannungsquelle angeschlossen, die sie mit Strom versorgt, sondern über einen Vorwiderstand. Alternativ zu einem Vorwiderstand können Leuchtdioden auch über eine Konstantstromquelle betrieben werden. Eine Konstantstromquelle kann über geeignete Transistoren und integrierte Schaltkreise realisiert werden. Auch ein einfacher Linearregler, meist ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor, kann in Serie mit einer Leuchtdiode mit der Spannungsquelle gekoppelt werden.

Im Fachhandel werden LED-Konstantstromquellen in Form kleiner Platinen angeboten, die mit dem Lötkolben angeschlossen werden. Die LED-Konstantstromquelle hat eine Abmessung von wenigen Zentimetern und ist als Platine nicht viel größer als ein kleines ein Cent-Stück. An die kleinen Platinen können auch mehrere LEDs angeschlossen werden, die mit unterschiedlicher Spannung betrieben werden. Die Konstantstromquellen werden unter Anderem für 20, 60 und 80 Milliampere angeboten. Auch für Power-LEDs sind vergleichbare Platinen erhältlich, die auf deutlich erhöhte Stromstärken ausgelegt sind. Unter Verwendung einer Konstantstromquelle kann zum Betrieb von LEDs immer auf einen Vorwiderstand verzichtet werden. Die Gleichspannung sorgt für eine gleichbleibende Helligkeit der Leuchtdioden, deren Lichtausbeute immer von der Stromstärke abhängig ist.

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