Elektrische Grundlagen Flashcards
Was ist Elektrizität?
Elektrizität ist eine Energieform die durch verschiedene Wirkungen in Erscheinung tritt.
An welchen Wirkungen kann man elektrischen Strom erkennen?
- Magnetische Wirkung
- Wärme Wirkung
- Licht Wirkung
- Chemische Wirkung
- Physische Wirkung
Was ist Magnetismus?
Unter Magnetismus versteht man die Eigenschaft eines Stoffes, Eisenteile anzuziehen.
Worin kann Magnetismus unterschieden werden?
- natürlichem Magnetismus
- künstlichen Magnetismus
Wie ist der grobe Atomaufbau?
In den Atomen befinden sich gebundene und freie Elektronen. Die gebundenen Elektronen kreisen in fixen Bahnen um den Atomkern und die freien Elektronen schwirren frei umher.
Was bestimmt die Leitfähigkeit eines Stoffes?
Die Zahl der freien Elektronen.
Wie werden Leiter unterschieden?
Leiter, Nichtleiter, Halbleiter
Was ist Spannung?
Jene Kraft, die Elektronen zum Fließen bringt.
Was ist Strom?
Das Fließen der Elektronen.
Wie sind Voltmeter und Amperemeter angeschlossen?
Voltmeter parallel zum Verbraucher, Amperemeter in Serie geschalten.
Wovon ist der Widerstand abhängig?
- Vom Werkstoff des Leiters
- von der Länge des Leiters
- vom Querschnitt des Leiters
- von der Temperatur des Leiters
Wie lautet das Ohmsche’ Gesetz?
Bei hoher Spannung fließen viele Elektronen durch den Leiter, bei niedriger Spannung fließen nur wenige Elektronen durch den Leiter.
Je mehr Spannung umso mehr…
…Strom
Der Strom wird bei konstanter Spannung … wenn der Widerstand …
kleiner / steigt
Was ist Gleichstrom?
Als Gleichstrom wird ein elektrischer Strom bezeichnet, dessen Richtung sich zeitlich nicht ändert.
Was ist Wechselstrom?
Wechselstrom ist elektrischer Strom der ständig seine Richtung und stärke ändert.
Was ist die Frequenz?
Die Anzahl der Perioden pro Sekunde.
Was ist der 3-Phasen Wechselstrom?
Er besteht aus drei zeitlich versetzten Wechselstromphasen.
Woraus errechnet sich die elektrische Leistung?
Spannung mal Stromstärke
Was ist die Blindleistung?
Als Blindleistung wird die Leistung im Wechselstromkreis bezeichnet, welche zum Aufbau eines Magnetfeldes notwendig ist und beim Abbau des Magnetfeldes wieder an das Netz zurückgegeben wird.
Was ist die Wirkleistung?
Die Wirkleistung ist die Leistung des Motors, welche er in mechanische Arbeit umsetzt. Wird in Watt ausgedrückt.
Was ist die Scheinleistung?
Wirkleistung + Blindleistung
Was sind ohmsche Widerstände?
Wiederstände die elektrische Energie in Wärme umformen.
Wie können ohmsche Widerstände unterschieden werden?
- Festwiderstände: Widerstandsnennwert wird vom Hersteller festgelegt.
- Veränderbare Widerstände: Widerstandswert durch verdrehen oder verstellen einstellbar
- Veränderliche Widerstände: Der Widerstandswert ist - Temperaturabhängig
- Magnetfeldabhängig
- Spannungsabhängig
Was ist der magnetische Fluss?
Die Gesamtzahl der magnetischen Feldlinien der stromdurchflossenen Spule.
Wie kann sich die Größe des Magnetfeldes ändern?
- Höheren Strom
- Wicklungsanzahl erhöhen
- einen Eisenkern ins Innere der Spule schieben
Was ist ein Relais?
Ein fernbedienter Schalter zum Schalten von kleinen Spannungen und Strömen.
Was ist ein Schütz?
Ein fernbedienter Schalter zum Schalten von großen Spannungen und Strömen.
Was macht ein Transformator?
Er dient zur Änderung von Wechselspannungen und Wechselströmen bestimmter Größe in eine höhere oder niedrigere Spannung bei gleichbleibender Frequenz.
Woraus besteht ein Transformator?
Aus einem geschlossenem Eisenkern mit einer Primärspule und einer Sekundärspule.
Was passiert beim Heruntertransformieren?
Die Windungszahl der zweiten Spule wird (beispielsweise) halbiert. Dadurch halbiert sich die Spannung, aber der Strom wird verdoppelt.
Was passiert beim Hochtransformieren?
Die Windungszahl der zweiten Spule wird (beispielsweise) verdoppelt. Dadurch verdoppelt sich die Spannung, aber der Strom wird halbiert.
Was ist ein Wandler?
Wandler sind Transformatoren und dienen zum Anschluss von Messgeräten und Schutzrelais,
Welche Arten von Wandlern gibt es?
Spannungswandler und Stromwandler
Wie werden Kondensatoren eingesetzt?
Je nach Spannungsart sind sie als Speicher oder Widerstand eingesetzt.
Woraus besteht ein Kondensator?
Der Kondensator besteht aus zwei Metallfolien, die gegeneinander isoliert sind.
Was passiert, wenn man den Kondensator an Gleichspannung anlegt?
Er wird geladen. Beim Aufladen fließ ein hoher Ladestrom. Während des Aufladens wird der Ladestrom immer kleiner, bis er 0 wird. Dann sperrt der Kondensator und der Speicher ist voll.
Welche Halbleiterelemente gibt es?
Diode, Thyristor, GTO-Thyristor
Was machen Dioden?
Dioden lassen Strom nur in einer Richtung fließen.
Was passiert, wenn man in einen Wechselstromkreis eine Diode einbaut.
Diese lässt vom Wechselstrom nur die positive Halbwelle durch. Die negative Halbwelle wird von der Diode gesperrt.
Wie funktionieren Thyristoren?
Thyristoren können den Stromfluss sperren und zulassen wie Dioden. Der Durchgang der positiven Halbwelle muss durch einen Zündimpuls ermöglicht werden.
Wie kann man Einphasen-Wechselspannung in wellige Gleichspannung umwandeln.
Durch eine Schaltung von vier Dioden. (=Gleichrichter)
Was macht ein Wechselrichter?
Sie richten Gleichstrom in Wechselstrom um.
Was ist die Umrichtung?
Die Umwandlung eines Stromsystemes und dessen Größen.
Was kann die Umrichtung betreffen?
- Spannung
- Strom
- Frequenz
- Anzahl der Phasen
Was ist ein Frequenzumrichter (Stromrichter)?
Elektrische Stromrichter, die eine in der Frequenz und Amplitude unterschiedliche Wechselspannung erzeugen.
Als was können Frequenzumrichter arbeiten?
Als Gleichrichter und Wechselrichter
Wie ist eine stufenlose Regelung der Drehzahl bzw. des Drehmoments beim Drehstrommotor möglich?
Durch die Steuerung von Frequenz und Spannung.
Was macht ein Vierquadrantensteller?
Wandelt die vom Trafo bereitgestellte Einphasenwechselspannung in eine stabile wellige Gleichspannung um.
Wie wird der Gleichspannungsstromkreis geglättet?
Durch einen Kondensator.
Was macht ein Pulswechselrichter?
Er erzeugt eine dreiphasige Wechselspannung mit variabler Frequenz und Spannung für Drehstrommotore.
Wie werden Zugkraft und Geschwindigkeitsänderungen ermöglicht?
Durch die Änderung von Frequenz und Spannung.
Was ist ein mechanischer Umformer?
Eine Kombination aus einem elektrischen Motor auf dessen Motorwelle ein elektrischer Generator angebaut ist und elektromechanisch eine Frequenzumsetzung ermöglicht.
Was ist ein Leistungsschutzschalter (LSS)?
Eine Überstromschutzeinrichtung.
Wie können LSS ausgeführt sein?
Ein- oder Mehrpolig.
Wovor schützt ein LSS?
Er schützt Leitungen vor Beschädigung durch Erwärmung infolge zu hohen Stroms.
Was sind die Auslösemöglichkeiten des LSS?
- Überlast
- Elektromagnetische Auslösung
- Manuelles Ausschalten
Was ist Überlast?
Wenn der Vorgegebene Nennwert des fließenden Stromes länger überschritten wird.
Was ist Elektromagnetische Auslösung?
Im Stromkreis tritt ein Kurzschluss auf.
Was und wovor schützt macht der Motorschutzschalter?
Schützt Elektromotore vor
- thermischer Überlastung
- mechanischer Überlastung
- Schäden von Außenleitern
Was macht ein Generator?
Wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um.
Drehbewegung + Magnetfeld =
Elektrischer Strom
Bewegt man einen Leiter in einem Magnetfeld so, dass er dessen Feldlinien schneidet,…
…wird in ihm eine Spannung induziert.
Wovon ist die Größe der induzierten Spannung im Leiter abhängig?
- der Stärke des Magnetfeldes
- der Geschwindigkeit der Drehbewegung
- der Länge des sich drehenden Leiters im Magnetfeld
- dem Schnittwinkel des sich drehenden Leiters im Magnetfeld
Elektrischer Strom + Magnetfeld =
Drehbewegung
Wovon ist die Größe der Kraft beim Elektromotor abhängig?
- Der Stärke des Magnetfeldes
- Der Stromstärke im Leiter
- der Länge des Leiters im Magnetfeld
- der Anzahl an Leiter im Magnetfeld
Was sind die Bauteile eines Stromabnehmers?
- Kohlschleifenstücke
- Palette
- Ablaufhorn
- Oberarm
- Litze
- Unterarm
- Kuppelstange
- Isolator
Wie ist der Grundrahmen des Stromabnehmers am Dach befestigt?
Mit Isolatoren
Was ist angebracht, um den Stromfluss über die Lager zu vermeiden?
Flexible Litzen
Wozu dienen die Ablaufhörner?
Verhindert das Ablaufen vom Fahrdraht oder das Einfädeln des Stromabnehmers.
Was wird zum Heben und Senken des Stromabnehmers verwendet?
Druckluftzylinder mit Hubfedern oder Luftbälge
Was macht der Stromabnehmerschlüssel (Stas)?
Sperrt die Druckluftversorgung zu den Stromabnehmern.
Wozu dienen die Funkenhörner?
Sie dienen dazu sehr hohe Spannungen (Blitzschlag) zur Erde abzuleiten.
Wozu dient der Kathodenfallableiter?
Er dient zum Schutz der elektrischen Anlagen, insbesondere des Transformators vor Überspannungen.
Was macht der Hauptschalter?
Dient bei angehobenem Stromabnehmer zum Ein- uns Ausschalten der Hochspannungsversorgung.
Wodurch schaltet sich der Hauptschalter aus?
- Durch den Tfzf mittels Schalter oder Taster
- Durch Schutzeinrichtungen (Relais etc.)
- im Gefahrenfall durch Not-Aus
Nenne die Bauteile des BBC-Druckluftschnellschalters?
- Steuerwiderstand
- Löschkammerisolator
- Hohlisolator mit Leistungskontakt
- Trennkontakt
- Drehisolator
- Steuereinheit mit Hauptschalterbehälter
Was passiert bei Unterbrechung des Haltestromkreises?
Der Hauptschalter schaltet durch Druck der vorgespannten Feder aus.
Was besitzen die Sekundärwicklungen im Trafo, damit auch bei 25kV Primärspannung die gleichen Sekundärspannungen abgegriffen werden können?
Zwei Anzapfungen
Wie werden Trafo und Stromrichter gekühlt?
Trafo: Ölgekühlt
Stromrichter: Wassergekühlt
Was macht der Buchholzschutz?
Bei stromstarken Kurzschlüssen wird der Transformator automatisch abgeschaltet.
Was kann bei Isolationsfehlern oder starker Überlast bei ölgekühlten Transformatoren passieren?
Eine örtliche Überhitzung, kann eine Gasentwicklung im Ölraum des Trafos verursachen.
Welche Fahrmotore werden verwendet?
- Einphasenreihenschlussmotor (Wechselstrommotor) und Mischmotor
- Drehstrommotor (Asynchronmotor)
Was sind die Vorteile von Einphasenreihenschlussmotoren?
- Größere Leistung (bis 1300 kW)
- Höhere Betriebsspannung (bis 1000 V)
- geringeres Gewicht und kleinere Bauweise
- einfache elektrische Bremsregelung (im E-Bremsbetrieb übernimmt die Fremdfeldwicklung alleine die Aufgabe der Erregung)
Was macht der Kollektorschutz?
Setzt sich das Tfz beim Anfahren nicht innerhalb von 5 Sek. in Bewegung, schaltet sich die Leistung automatisch ab.
Was bewirkt eine schlecht eingestellte neutrale Zone?
Verstärktes Bürstenfeuer und damit einen erhöhten Kollektorverschleiß.
Wie ist ein verstärktes Bürstenfeuer für den Tfzf erkennbar?
Wenn die Stromaufnahme eines Fahrmotors gegenüber den anderen Fahrmotoren je nach Fahrrichtung nach oben oder unten abweicht.
Was wird als Schlupf bezeichnet?
Der Unterschied zwischen Drehfelddrehzahl und der Läuferdrehzahl.
Was passiert bei Umkehrung des Schlupfes?
Der Motor arbeitet als Generator.
Was sind die Vorteile eines Drehstrommotors?
- einfache Bauweise (durch das Fehlen von Kohlebürsten und Kollektor)
- kurze Bauweise, geringeres Gewicht
- lange Wartungsintervalle
Was sind mögliche Schäden am Drehstrommotor?
- Drehzahlgeber Fahrmotor
- Schäden durch Feuchtigkeit in der Isolation
- Lagerschäden
Welche Hauptschalter gibt es?
- BBC-Druckluftschnellschalter
- Vakuum-Hauptschalter
Wie erfolgt der Einschaltvorgang beim BBC-Druckluftschnellschalter?
Der Trennkontakt (Trennmesser) schließt.
Wie ist der Ausschaltvorgang beim BBC-Druckluftschnellschalter?
- Der Leistungskontakt im Hohlisolator öffnet und Druckluft löscht den auftretenden Funken
- Trennkontakt (Trennmesser) öffnet
- Leistungskontakt schließt
Was ist der größte Vorteil am Wechselstrom?
Er ist transformierbar
Was sind die Aufgaben der Steuerung?
- Steuerung der Fahrgeschwindigkeit
- Fahrtrichtungsänderung
- Umschaltung zwischen Fahr- und Bremsbetrieb
Was passiert, wenn man die Taste “V-Regelung” drückt?
Das Tfz schaltet auf Geschwindigkeitsregelung um.
Nur wann kann die AFB aktiviert werden?
- wenn der Richtungsschalter auf “V” oder “R” ist.
- beide ZSG tauglich und eingeschaltet sind.
- der Absperrhahn (ZuBas) geöffnet ist.
Nur wann kann das Umschalten des Fahrtwenders erfolgen?
Im leistungslosen Zustand. (Stillstand und Stromlos)
Was machen Trennschütze?
Schalten bei Tfz und Twg mit Einphasenreihenschluss- oder Mischmotoren jeweils einen Fahrmotorstromkreis ein und aus.
Wie werden Trennschütze geschalten?
Mittels ep-Ventil, mit Druckluft
Wodurch wird ein Abfallen der Trennschütze bewirkt?
- Fahrschalter
- Schnellabschalttaste
- Fahrzeugelektronik
- Schutzeinrichtung
- Sicherheitseinrichtungen
Wozu dienen die Hilfsbetriebe?
- Batterieladung
- Drucklufterzeugung
- Kühlung
- Sonstige Verbraucher
Was wird als Hilfsbetrieb bei der Batterieladung betrieben?
Das Ladegerät.
Was wird als Hilfsbetrieb bei der Drucklufterzeugung betrieben?
- Kompressor
- Hilfskompressor
Was wird als Hilfsbetrieb bei der Kühlung betrieben?
- Trafoölpumpe
- Stromrichterkühlmittelpumpe
- Trafolüfter
- Stromrichterlüfter
- Fahrmotorlüfter
- Bremswiderstandlüfter
- Elektroniklüfter
Was wird als Hilfsbetrieb als sonstiger Verbraucher betrieben?
- Klimaanlage
- Führerstandsheizung
- Scheibenheizung
- Bremsturmheizung
Was machen Hilfsbetriebwechselrichter?
Diese wandeln die Sekundärspannung des Trafos in eine Drehspannung 3 * 440 V um.
Wie ist der geschlossene Zugheizstromkreis?
Vom Tfz: Sekundärwicklung Trafo, Zugheizschütz, Zugheizstromwandler, Zugheizdosen
Zum Wagen: Zugheizkabel, Zugheizsammelschiene, Heizungshauptschalter, Heizungshauptsicherung, Teilkreissicherungen, Verbraucher, Rahmen, Erdungsbänder, Erdungsbürsten, Räder, Schiene
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