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| elektrotechnik_1:einfache_gleichstromkreise [2020/11/02 12:44]  –  tfischer | elektrotechnik_1:einfache_gleichstromkreise [2023/09/19 22:28] (aktuell)  –  mexleadmin | 
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| ====== 2. Einfache Gleichstromkreise ====== | ====== 2 Einfache Gleichstromkreise ====== | 
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| <imgcaption BildNr5 | Beispiel einer Schaltung> | <imgcaption BildNr5 | Beispiel einer Schaltung> | 
| </imgcaption> \\ | </imgcaption> \\ | 
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| </WRAP> | </WRAP> | 
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| ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~ | ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~ | 
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| <panel type="info" title="Aufgabe 2.1.1 Zweige und Knoten"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> | <panel type="info" title="Aufgabe 2.3.1 Zweige und Knoten"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> | 
| <WRAP right> | <WRAP right> | 
| <imgcaption BildNr70 | Zweige und Knoten> | <imgcaption BildNr70 | Zweige und Knoten> | 
| </WRAP></WRAP></panel> | </WRAP></WRAP></panel> | 
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| <panel type="info" title="Aufgabe 2.1.2 Vereinfachungen von Schaltungen"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> | <panel type="info" title="Aufgabe 2.3.2 Vereinfachungen von Schaltungen"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> | 
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| <imgcaption BildNr71 | Zweige und Knoten> | <imgcaption BildNr71 | Zweige und Knoten> | 
| Aus dem Knotensatz lässt sich der Gesamtwiderstand für parallel geschaltete Widerstände herleiten (<imgref BildNr11>): | Aus dem Knotensatz lässt sich der Gesamtwiderstand für parallel geschaltete Widerstände herleiten (<imgref BildNr11>): | 
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| Da an allen Widerständen die gleiche Spannung $U_{ab}$ abfällt, gilt mit dem Maschensatz: | Da an allen Widerständen die gleiche Spannung $U_{ab}$ abfällt, gilt mit dem Knotensatz: | 
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| $\large{{U_{ab}}\over{R_1}}+ {{U_{ab}}\over{R_2}}+ ... + {{U_{ab}}\over{R_n}}= {{U_{ab}}\over{R_{ersatz}}}$ | $\large{{U_{ab}}\over{R_1}}+ {{U_{ab}}\over{R_2}}+ ... + {{U_{ab}}\over{R_n}}= {{U_{ab}}\over{R_{ersatz}}}$ | 
| <imgcaption BildNr85| Stromteiler> | <imgcaption BildNr85| Stromteiler> | 
| </imgcaption> \\ | </imgcaption> \\ | 
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| </WRAP> | </WRAP> | 
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| <imgcaption BildNr81| unbelasteter Spannungsteiler> | <imgcaption BildNr81| unbelasteter Spannungsteiler> | 
| </imgcaption> \\ | </imgcaption> \\ | 
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| </WRAP> | </WRAP> | 
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| <imgcaption BildNr82| belasteter Spannungsteiler> | <imgcaption BildNr82| belasteter Spannungsteiler> | 
| </imgcaption> \\ | </imgcaption> \\ | 
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| <imgcaption BildNr83| Simulation für Motoraufbau> | <imgcaption BildNr83| Simulation für Motoraufbau> | 
| </imgcaption> \\ | </imgcaption> \\ | 
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| <imgcaption BildNr17| Umwandlung Parallelschaltung in Reihenschaltung> | <imgcaption BildNr17| Umwandlung Parallelschaltung in Reihenschaltung> | 
| </imgcaption> \\ | </imgcaption> \\ | 
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| </WRAP> | </WRAP> | 
| Wie hilft uns das nun im Falle einer dreieckförmigen Masche? | Wie hilft uns das nun im Falle einer dreieckförmigen Masche? | 
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| Auch in für diesen Fall kann man eine Blackbox bereitstellen. Diese müsste sich aber immer gleich verhalten, wie die dreieckförmige Masche, also beliebige, angelegte Spannungen sollten gleiche Ströme erzeugen. \\  | Auch in diesen Fall kann man eine Blackbox bereitstellen. Diese müsste sich aber immer gleich verhalten, wie die dreieckförmige Masche, also beliebige, angelegte Spannungen sollten gleiche Ströme erzeugen. \\  | 
| Anders gesagt: Die zwischen zwei Klemmen messbaren Widerständen müssen für beide Schaltungen identisch sein.  | Anders gesagt: Die zwischen zwei Klemmen messbaren Widerständen müssen für beide Schaltungen identisch sein.  | 
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| <imgcaption BildNr18| Stern-Dreieck-Transformation> | <imgcaption BildNr18| Stern-Dreieck-Transformation> | 
| </imgcaption> \\ | </imgcaption> \\ | 
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| Berechung der Umformungsformeln: Sternschaltung in Dreiecksschaltung | Berechung der Umformungsformeln: Sternschaltung in Dreiecksschaltung | 
| Bei der Dreieckschaltung sind die 3 Widerstände $R_{ab}^1$, $R_{bc}^1$ und $R_{ca}^1$ in einer Masche verschalten. | Bei der Dreieckschaltung sind die 3 Widerstände $R_{ab}^1$, $R_{bc}^1$ und $R_{ca}^1$ in einer Masche verschalten. | 
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| Für die Widerstände zwischen den zwei Anschlüssen (z.B. $a$ und $b$) wird die dritte ($c$) als nicht angeschlossen betrachtet. Damit ergibt sich eine Parallelschaltung des direkten Sternwiderstands $R_{ab}^1$ mit der Reihenschaltung der anderen beiden Sternwiderstände $R_{ca}^1 + R_{bc}^1$: | Für die Widerstände zwischen den zwei Anschlüssen (z.B. $a$ und $b$) wird die dritte ($c$) als nicht angeschlossen betrachtet. Damit ergibt sich eine Parallelschaltung des direkten Dreieckswiderstands $R_{ab}^1$ mit der Reihenschaltung der anderen beiden Dreieckswiderstände $R_{ca}^1 + R_{bc}^1$: | 
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| $R_{ab} = R_{ab}^1 || (R_{ca}^1 + R_{bc}^1) $ \\ | $R_{ab} = R_{ab}^1 || (R_{ca}^1 + R_{bc}^1) $ \\ | 
| \begin{align*}  | \begin{align*}  | 
|     \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{Sternwiderstand} \\ \text{an Anschluss x} \end{array} }}} &= |     \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{Sternwiderstand} \\ \text{an Anschluss x} \end{array} }}} &= | 
|  {{ \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{Produkt der nicht } \\ \text{am Anschluss x liegenden} \\ \text{Dreieckwiderstände} \end{array} }}} } \over  |  {{ \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{Produkt der} \\ \text{am Anschluss x liegenden} \\ \text{Dreieckwiderstände} \end{array} }}} } \over  | 
|   { \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{Summe aller} \\ \text{Dreieckwiderstände} \end{array} }}}}} \\ |   { \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{Summe aller} \\ \text{Dreieckwiderstände} \end{array} }}}}} \\ | 
| \\ | \\ | 
| \text{also:}\quad\quad\quad\quad\quad\quad   | \text{also:}\quad\quad\quad\quad\quad\quad   | 
 |  | 
| R_{a0}^1 &= {{ R_{bc}^1 \cdot R_{ca}^1 }\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} \\   | R_{a0}^1 &= {{ R_{ca}^1 \cdot R_{ab}^1 }\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} \\  | 
| R_{b0}^1 &= {{ R_{ca}^1 \cdot R_{ab}^1 }\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} \\  | R_{b0}^1 &= {{ R_{ab}^1 \cdot R_{bc}^1 }\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} \\  | 
| R_{c0}^1 &= {{ R_{ab}^1 \cdot R_{bc}^1 }\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} | R_{c0}^1 &= {{ R_{bc}^1 \cdot R_{ca}^1 }\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}}   | 
| \end{align*} | \end{align*} | 
 |  | 
| ==== Beispiel mit Symmetrien in der Schaltung ==== | ==== Beispiel mit Symmetrien in der Schaltung ==== | 
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| Ein gewisser Sonderfall betrifft mögliche Symmetrien in Schaltungen. Falls dies3 vorhanden sind, kann eine weitere Vereinfachung vorgenommen werden. | Ein gewisser Sonderfall betrifft mögliche Symmetrien in Schaltungen. Falls dies vorhanden sind, kann eine weitere Vereinfachung vorgenommen werden. | 
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| <WRAP right> | <WRAP right> | 
| <imgcaption BildNr40| Beispiel mit Symmetrien in der Schaltung> | <imgcaption BildNr40| Beispiel mit Symmetrien in der Schaltung> | 
| </imgcaption> \\ | </imgcaption> \\ | 
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| <panel type="info" title="Aufgabe 2.7.4 Aufgabe zur Schaltungsvereinfachung VI "> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> | <panel type="info" title="Aufgabe 2.7.6 Aufgabe zur Schaltungsvereinfachung VI "> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> | 
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| <panel type="info" title="weitere Aufgaben "> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> | <panel type="info" title="weitere Aufgaben "> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> | 
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| Weitere Anfgaben sind Online auf den Seiten von [[https://www.eit.hs-karlsruhe.de/hertz/teil-b-gleichstromtechnik/zusammenschaltung-von-widerstaenden-und-idealen-quellen/uebungsaufgaben-zusammenschaltung-von-widerstaenden/berechnung-von-ersatzwiderstaenden.html|HErTZ]] zu finden (Auswahl links im Menu). | Weitere Aufgaben sind Online auf den Seiten von [[https://www.eit.hs-karlsruhe.de/hertz/teil-b-gleichstromtechnik/zusammenschaltung-von-widerstaenden-und-idealen-quellen/uebungsaufgaben-zusammenschaltung-von-widerstaenden/berechnung-von-ersatzwiderstaenden.html|HErTZ]] zu finden (Auswahl links im Menu). | 
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