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2025 | Buch

Wechselstromschaltungen

Analyse und Berechnung mit vielen Beispielen

verfasst von: Ismail Kasikci

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Über dieses Buch

Dieses Buch befasst sich mit der Berechnung von Wechselstromschaltungen. Die Erzeugung, Umwandlung, Übertragung und Verbrauch von elektrischer Energie basiert auf dem Prinzip der Wechselstromtechnik. Der Wechselstrom ändert seine Richtung in regelmäßiger Wiederholung, bei der positive und negative Augenblickswerte entstehen. Wechselspannung lässt sich einfach erzeugen und transformieren. Vom Gebäude bis hin zu größeren elektrischen Anlagen wird heute Wechselstrom eingesetzt.

Zunächst werden die sinusförmigen Wechselströme mit Zeigerdiagrammen und komplexen Rechnungen dargestellt. Darauf folgen die Grundgesetze der Wechselstromtechnik mit unterschiedlichen Berechnungsmethoden wie Knotenpunktsatz und Maschensatz.

Weiterhin wird das Verfahren zur Berechnung von Netzwerken behandelt, in denen komplexe Spannungs- und Stromteilerregel, Überlagerungsgesetz, Netzumformung und Ersatzquellen ausführlich beschrieben werden.

Zum Schluss wird das Thema Schwingkreise und praktische Anwendungen der Frequenzabhängigkeit der Induktivität und Kapazität näher untersucht und erläutert.

Das Thema setzt mathematische Grundkenntnisse und die Grundlagen der elektrischen und magnetischen Felder voraus.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Darstellung sinusförmiger Wechselgrößen
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die Kenngrößen sinusförmiger Wechselgrößen und ihre Beschreibung durch mathematische Funktionen, Zeit- und Zeigerdiagramme und ihre Behandlung mit komplexen Rechnungen komplexe Rechnungen beschrieben. Die Zeigerdiagramme werden zur Darstellung von Stromstärken und Spannungen genutzt. Das wichtigste Merkmal ist der Zeiger mit einer Amplitude und der Winkelgeschwindigkeit gegen den Uhrzeigersinn. Das Zeigerdiagramm kann man besser zeichnerisch darstellen. Diese sinusförmige Wechselgrößen (harmonische Funktionen) werden mit einem Realteil und einem Imaginärteil dargestellt. Der Zeiger rotiert in der komplexen Ebene mit der Kreisfrequenz im mathematisch-positiven Sinn. In diesem Teil des Buches sind viele Beispiele, die Fragestellungen, die Lösungen und die Berechnungsmethodik für das Selbststudium aufgezeigt und zusammengestellt. Die Aufgaben sollten zuerst selbstständig gelöst werden. Nur bei Schwierigkeiten ist der Lösungsweg heranzuziehen.
Ismail Kasikci
Kapitel 2. Grundgesetze bei Sinusstrom
Zusammenfassung
Elektrische Verbraucher werden heute durch Wechselstrom mit elektrischer Energie versorgt. Die elektrotechnischen Anlagen enthalten meistens Wechselstromkreise. Die Berechnung dieser Wechselstromschaltungen stellt daher eine wichtige Aufgabe. Es werden zuerst die Grundelemente der Elektrotechnik ausführlich behandelt. Die Stromkreise werden mit Ohmschem Gesetz und Kirchhoffschen Gesetzen beschrieben und Parallel- und Reihenwechselstromschaltungen berechnet. Dabei sind die Zeiger und komplexen Sinusgrößen benutzt. Außerdem kommen Knotenpunktsatz und Maschensatz zur Anwendung. In diesem Teil des Buches sind viele Beispiele, die Fragestellungen, die Lösungen und die Berechnungsmethodik für das Selbststudium aufgezeigt und zusammengestellt. Die Aufgaben sollten zuerst selbstständig gelöst werden. Nur bei Schwierigkeiten ist der Lösungsweg heranzuziehen.
Ismail Kasikci
Kapitel 3. Sinusstrom-Netzwerke
Zusammenfassung
Die Sinusstrom-Netzwerke enthalten frequenzabhängige Spulen und/oder Kondensatoren. Sie sind in Zweigen- und Maschen-Schaltungen geschaltet. In diesen Schaltungen werden die Zusammenhänge aller Schaltelemente mit den bekannten Werten sowie den vorgegebenen Quellgrößen alle Ströme und Spannungen berechnet. Das Verhalten der Wechselstrom-Schaltungen werden mit veränderbaren Elementen betrachtet. Als Berechnungsregel kommen verschiedene komplexe mathematische Modelle wie Überlagerungsgesetz, Maschenstrom- und Knotenpunktpotential-Verfahren zum Einsatz. In diesem Teil des Buches sind viele Beispiele, die Fragestellungen, die Lösungen und die Berechnungsmethodik für das Selbststudium aufgezeigt und zusammengestellt. Die Aufgaben sollten zuerst selbstständig gelöst werden. Nur bei Schwierigkeiten ist der Lösungsweg heranzuziehen
Ismail Kasikci
Kapitel 4. Schwingkreise
Zusammenfassung
Ein elektrischer Schwingkreis (Resonanzkreis) ist eine resonanzfähige elektrische Schaltung bestehend aus einer Induktivität L und einer Kapazität C, die elektrische Schwingungen ausführen können. Bei diesem LC-Schwingkreis wird die Energie zwischen dem magnetischen Feld der Induktivität (magnetische Energie) und dem elektrischen Feld der Kapazität (elektrische Energie) periodisch ausgetauscht. Dabei werden zuerst Schaltungen ohne Wirkwiderstand (verlustlos) und anschließend verlustbehaftete Schwingkreise betrachtet. In diesem Teil des Buches sind viele Beispiele, die Fragestellungen, die Lösungen und die Berechnungsmethodik für das Selbststudium aufgezeigt und zusammengestellt. Die Aufgaben sollten zuerst selbstständig gelöst werden. Nur bei Schwierigkeiten ist der Lösungsweg heranzuziehen.
Ismail Kasikci
Backmatter
Metadaten
Titel
Wechselstromschaltungen
verfasst von
Ismail Kasikci
Copyright-Jahr
2025
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-70035-8
Print ISBN
978-3-662-70034-1
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-70035-8