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2020 | Buch

Strom und Spannung Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Elektrotechnik für Studium und Praxis

Gleich-, Wechsel- und Drehstrom, Schalt- und nichtsinusförmige Vorgänge

verfasst von: Prof. Dr. Marlene Marinescu, Prof. Dr. Nicolae Marinescu

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Das Buch vermittelt das Grundwissen über elektrische Netzwerke klar und anschaulich. Trotz der Vielfalt der behandelten Themen ist der Stoff in kompakter, leicht verständlicher und dennoch exakter Form dargestellt. Die Autoren dieses Buches verfügen über eine umfangreiche didaktische Erfahrung und darüber hinaus über Kenntnisse der Anforderungen der Industrie, sodass dieses Buch nicht nur für Studierende der Elektrotechnik, sondern auch für in der Praxis stehende Elektroingenieure, wie ebenfalls für Spezialisten aus verwandten Bereichen, die ihr Grundlagenwissen auffrischen möchten, nützlich ist. Das Ziel der Autoren ist, das Grundwissen über elektrische Netzwerke nachvollziehbar und spannend zu vermitteln und damit den Leser zu motivieren, selbständig Aufgaben der Netzwerktechnik zu lösen. Die vielen Beispiele mit ausführlichen Lösungen und die zahlreichen Abbildungen sollen ihm dabei behilflich sein.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Grundlegende Begriffe

Frontmatter
Kapitel 1. Strom und Spannung
Zusammenfassung
In Metallen sind die Elektronen nur lose gebunden und können sich als freie Elektronen bewegen. Ein elektrischer Strom entsteht dann, wenn der unregelmäßigen Bewegung der elektrischen Ladungen ein gerichteter Ladungstransport überlagert wird, d.h. wenn gleichnamige Ladungen in eine bestimmte Richtung bewegt werden (Driftbewegung).
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu

Gleichstromschaltungen

Frontmatter
Kapitel 2. Die Grundgesetze
Zusammenfassung
Jede elektrische Anlage besteht aus.
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Kapitel 3. Reihen– und Parallelschaltung von Widerständen
Zusammenfassung
Die Abbildung 3.1 zeigt drei in Reihe geschaltete Widerstände, die an der Spannung U liegen.
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Kapitel 4. Netzumwandlung
Zusammenfassung
Gruppen von Widerständen die vom selben Strom durchflossen werden (Reihenschaltung) oder die an derselben Spannung liegen (Parallelschaltung) lassen sich einfach zusammenfassen.
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Kapitel 5. Lineare Zweipole
Zusammenfassung
Zweipole sind elektrische Schaltungen mit zwei Anschlüssen (Klemmen). So ist z.B. ein einzelner ohmscher Widerstand mit seinen zwei Anschlüssen ein Zweipol, genauso wie eine Reihenschaltung mehrerer Widerstände.
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Kapitel 6. Nichtlineare Zweipole
Zusammenfassung
Bei vielen technisch wichtigen Bauelementen ist der Zusammenhang zwischen U und I nicht linear.
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Kapitel 7. Analyse linearer Netze
Zusammenfassung
Die Aufgabe der Netzwerkanalyse ist die Berechnung der Spannungen und Ströme in beliebigen mit Gleichspannungen und –strömen gespeisten Netzen. Im Folgenden werden nur lineare Netze untersucht, bei denen in allen Elementen das Ohmsche Gesetz U = R · I mit R = konstant gilt. Dann sind alle Gleichungen zur Berechung der Spannungen und Ströme linear.
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu

Wechselstromschaltungen

Frontmatter
Kapitel 8. Grundbegriffe der Wechselstromtechnik
Zusammenfassung
Man kennt aus der Praxis die besondere Bedeutung der Wechselstromtechnik, sowohl bei der Erzeugung und Übertragung der elektrischen Energie als auch bei ihrer Umwandlung in andere Energieformen (Energietechnik) und nicht zuletzt in der Nachrichten-, Informations- und Automatisierungstechnik.
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Kapitel 9. Einfache Sinusstromkreise im Zeitbereich
Zusammenfassung
In Gleichstromkreisen treten als Schaltelemente (neben Quellen) lediglich Widerstände R auf.
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Kapitel 10. Symbolische Verfahren zur Behandlung von Sinusgrößen
Zusammenfassung
Es ist leicht zu ersehen, dass es bei etwas komplizierteren Schaltungen nicht mehr möglich ist, direkt mit den Zeitfunktionen für Spannungen und Ströme zu arbeiten. Die komplizierteste Schaltung, die in Kapitel 9 behandelt werden konnte, war die Reihenschaltung R−L−C. Darüber hinaus werden die Berechnungen sehr aufwändig und unübersichtlich. Die von den Gleichstromnetzen bekannten Lösungsverfahren, die von linearen algebraischen Gleichungssystemen ausgehen (Maschen-, Knoten- und andere Verfahren) können nicht übernommen werden.
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Kapitel 11. Sinusstromnetzwerke
Zusammenfassung
In diesem Abschnitt werden Netzwerke behandelt, die mit rein sinusförmigen Spannungen oder Strömen gespeist werden und sich im eingeschwungenen Zustand befinden (Einschalt- und Ausschaltvorgänge werden nicht berücksichtigt).
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Kapitel 12. Zweitore
Zusammenfassung
Von der Zweipoltheorie ist bekannt, welche Vorteile es bringen kann, Teile eines komplizierten Stromkreises in Zweipole zusammenzufassen. Ein Zweipol ist eine Schaltung oder ein Teil einer Schaltung mit zwei Anschlüssen (Klemmen).
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Kapitel 13. Schwingkreise
Zusammenfassung
Die Blindwiderstände (bzw. -leitwerte) von Induktivitäten L und Kapazitäten C sind frequenzabhängig, sodass ihre Zusammenschaltung untereinander bzw. mit Wirkwiderständen R typische, durch entsprechende Dimensionierung genau festlegbare Frequenzverläufe ergeben können (z.B. für die Eingangsimpedanz, für eine Teilspannung oder einen Strom).
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Kapitel 14. Drehstromsysteme
Zusammenfassung
Das „Einphasen-Wechselstromsystem“ besteht aus einem Wechselstromgenerator und aus zwei Leitern, die ihn mit dem Verbraucher Z verbinden (14.1a). Welche maximale Wirkleistung kann man mit einem solchen System übertragen? Wenn für die Leitung ein maximaler Strom IN (dessen Überschreitung zu unannehmbaren Verlusten RI2 führen würde) und eine maximale Spannung UN (deren Überschreitung die elektrische Isolation der Leitung gefährden würde) definiert werden, so kann die Leitung die maximale Wirkleistung.
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu

Schaltvorgänge

Frontmatter
Kapitel 15. Berechnung von Ausgleichsvorgängen im Zeitbereich mithilfe von Differentialgleichungen
Zusammenfassung
Seit dem Anfang des 21. Jahrhunderts haben umwälzende Veränderungen bei der Erzeugung und Übertragung der elektrischen Energie stattgefunden: Die sogenannte „Energiewende“ wird überall auf der Welt intensiv eingeführt. Somit werden die großen Kraftwerke, die mit Kohle oder Atomenergie betrieben wurden, allmählich durch unzählige kleine Energiequellen ersetzt, die erneuerbare Energien – Wind, Sonne – in elektrische Energie umwandeln. Diese Quellen stehen naturgemäß nicht immer zur Verfügung, somit müssen die elektrischen Maschinen, die von diesen Quellen gespeist werden, oft ein- und ausgeschaltet werden, wodurch die Einschwing- (oder Ausgleichs-)Vorgänge eine große Bedeutung erlangen. Aber nicht nur im Bereich großer Leistungen (Energietechnik), sondern auch in der Nachrichten-, Regelungs-, Computertechnik u.a. gewinnen Schaltvorgänge immer mehr an Bedeutung.
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Kapitel 16. Berechnung von Ausgleichsvorgängen mithilfe der Laplace-Transformation
Zusammenfassung
Erinnerung an die Berechnung von Netzwerken bei sinusförmiger Erregung also bei Wechselstrom, im stationären Zustand.
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu

NichtsinusfÖrmige Vorgänge

Frontmatter
Kapitel 17. Nichtsinusförmige periodische Vorgänge (Fourier-Analyse)
Zusammenfassung
Bisher wurde davon ausgegangen, dass alle Ströme und Spannungen in Wechselstromnetzwerken sinusförmige Größen mit derselben Frequenz f sind. Diese Annahme erleichtert die Berechnung der stationären Vorgänge in linearen Netzwerken (durch komplexe Rechnung oder Zeigerdiagramme).
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Kapitel 18. Lineare Netzwerke bei nichtsinusförmiger Erregung
Zusammenfassung
Sind die Schaltungen linear (d.h. hier: sie enthalten keine Spulen mit Eisenkern), so kann man, zur Bestimmung aller Ströme bei Vorgabe der Quellenspannungen (oder -ströme) und aller Schaltelemente R,L,C, das Superpositionsprinzip anwenden.
Marlene Marinescu, Nicolae Marinescu
Backmatter
Metadaten
Titel
Elektrotechnik für Studium und Praxis
verfasst von
Prof. Dr. Marlene Marinescu
Prof. Dr. Nicolae Marinescu
Copyright-Jahr
2020
Electronic ISBN
978-3-658-28884-6
Print ISBN
978-3-658-28883-9
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-28884-6

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