Berechnung und Analyse von Wechselstrom Schaltungen (2)

 

Schaltung für Aufgabe 1, 2 und 3
Schaltung

R1 = 10 Ω

C1 = 145 µF

L2 = 60 mH

C3 = 100 µF

R4 = 100 Ω

U = 230 V

f = 50 Hz
1 1 A Methode
L
 Löse das Beispiel mit folgender Methode: Beginne mit einem fiktiven Strom I1 = 1 A, um dann fortlaufend bis U die Spannungen und Ströme zu berechnen. Anschließend können alle Größen auf die tatsächliche Spannung U umgerechnet werden, bzw. der endgültige Maßstab für das Zeigerdiagramm festgelegt werden.
2 Impedanz und Zeigerdiagramm
L
  1. Berechne die komplexe Impedanz aus der Sicht der AC Quelle (Spannung U)
  2. Berechne die Ströme und Spannungen
  3. Zeichne die Stöme und Spannungen in einem Zeigerdiagramm
  4. Vergleiche das Zeigerdiagramm mit dem Diagramm aus Aufgabe 1
3 Wechselstromleistung
L
  1. Berechne die der Schaltung zugeführte komplexe Leistung, die Wirk-, Blind- und Scheinleistung
  2. Berechne die Wirkleistungen an R1 und R4, vergleiche die Summe der beiden Leistungen mit P
  3. Berechne die Blindleistungen an C1, L2 und C3, vergleiche die Summe der beiden Leistungen mit Q
4 Serienschwingkreis
M
 Ein R = 30 Ω, XL = 50 Ω und XC = 30 Ω bilden einen Serienschwingkreis. Die Frequenz f = 200 Hz

  1. Berechne L und C
  2. Zeichne das Zeigerdiagramm für I = 0,2 A
  3. Gib die Zeitfunktionen für die im L gespeicherte Energie des magnetischen Feldes und die im C gespeicherte Energie des elektrischen Feldes an und berechne die Maximalwerte dieser beiden Energieformen.
  4. Gib die Zeitfunktion für die am R umgesetzte Wirkleistung an
  5. Vergleiche die Ergebnisse aus c und d mit der gesamten Momentanleistung s(t)
5 Serienschwingkreis im Resonanzfall
M
  1. Wähle für die Schaltung aus Aufgabe 4 die Kapazität C so, dass |XL| = |XC| ist.
  2. Gib die Zeitfunktionen für die im L gespeicherte Energie des magnetischen Feldes und die im C gespeicherte Energie des elektrischen Feldes an und berechne die Maximalwerte dieser beiden Energieformen.
  3. Gib die Zeitfunktion für die am R umgesetzte Wirkleistung an.
  4. Vergleiche die Ergebnisse aus c und d mit der gesamten Momentanleistung s(t)
       

Lösungen