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Elektrotechnik für Anfänger

Bei all unseren Betrachtungen interessiert uns Leistung, genaugenommen die elektrische Leistung. Sie besteht aus zwei elektrischen Komponenten, wenn eine fehlt, ist keine Leistung mehr da – und es passiert nichts.

Sie müssen sich nur eine Formel merken, dann verstehen Sie sehr schnell die Zusammenhänge.

Elektrische Leistung besteht aus elektrischer Spannung und elektrischem Strom. Fehlt eine Komponente davon, wird keine Leistung erbracht. Über die Zeit geliefert, wird aus elektrischer Leistung die elektrische Energie.

Elektrische Energie wird entweder erzeugt oder gespeichert, oder transportiert, oder umgewandelt (verbraucht). Man kann auch von Elektrizität sprechen, ohne dass der Fehler zu groß wäre.

Ein Solarmodul wird elektrische Energie aus Licht erzeugen, eine Batterie wird elektrische Energie speichern und eine Reihe von Geräten werden elektrische Energie verbrauchen.

Elektrizität wird in Kabeln oder Leitern transportiert, um die Energie von einem Ort an den anderen zu übertragen. Für unsere Betrachtungen sind immer zwei Kabel erforderlich, um elektrische Energie von einem Ort zum anderen zu übertragen. Entfernungen werden schnell doppelt so lang, weil Hin- und Rückweg benötigt werden.

Elektrische Energie kann auf zwei Arten übertragen werden:

Gleichstrom (DC: Direct Current): Der Stromfluss ist direkt und fließt wie ein Fluss. Er kommt in einem Kabel und fließt in dem zweiten Kabel zurück. Ein Kabel ist positiv, ein Kabel negativ. Die Unterscheidung des positiven und des negativen Kabels wird die Polarität genannt und bezieht sich auf die elektrische Ladung, die in den Drähten vorhanden ist, die verwendet werden, um die elektrische Energie zu übertragen.

Wechselstrom (AC: Alternating Current): Im Gegensatz zu Gleichstrom fließt der elektrische Strom in einem Wechselstromkreis nicht in eine Richtung, sondern er schwingt hin und her, um Energie zu transportieren. Stellen Sie sich vor, wie Meereswellen Energie über große Entfernungen übertragen können, ohne das Wasser selbst zu transportieren. Es gibt kein positives oder negatives Kabel in einem Wechselstromkreis, sondern die Polarität oder elektrische Ladung in den Drähten wechselt ständig.

Wechselstrom ist über große Entfernungen effizienter zu transportieren als Gleichstrom, aber Gleichstrom ist dann erforderlich, wenn Sie planen, die Energie in einer Batterie zu speichern. Geräte können zur Nutzung von Gleichstrom oder Wechselstrom entwickelt werden. Einige Motoren und Leuchten können mit Wechselstrom betrieben werden, aber die meisten Wechselstromgeräte (z.B. TV, Radio, Router) verwandeln den Wechselstrom intern in Gleichstrom, der vielseitiger nutzbar ist.

Wechselstrom ist also ideal für die Übertragung elektrischer Energie über große Entfernungen, und Gleichstrom hingegen ist vielseitig und einfach zu verarbeiten.

In einer Solarstromanlage erzeugen Solarmodule Gleichstrom, der durch 2 Kabel fließt und in einer Batterie gespeichert wird.

Gleichstrombetriebene Verbraucher werden auch mit 2 Kabeln an die Batterie angeschlossen, so dass sie die gespeicherte Energie aus der Batterie verbrauchen und eine (andere) Leistung (z.B. Licht, Lärm oder heißen Kaffee) erbringen können.

Wenn Sie planen, AC-Verbraucher (z.B. Espresso-Maschine oder Induktionskochfeld) mit einer DC-Batterie zu versorgen, müssen Sie DC-Strom mit einer Komponente namens Wechselrichter (Inverter) in AC-Strom umwandeln. Dazu später mehr.