Vorlesung "Wechselstromtechnik"
- Details
- Zuletzt aktualisiert: Sonntag, 19. Januar 2020 18:10
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Empfohlene Einordnung im Curriculum
Pflichtvorlesung für Studierende elektrotechnischer Diplom- und Bachelor-Studiengänge im 2. Fachsemester
Englische Bezeichnung
AC Networks
Umfang
6 Semesterwochenstunden (3 Blöcke zu 90 Minuten) über ein Semester
Sprache
deutsch
Motivation
- Nachdem im 1. Fachsemester die grundlegenden elektrotechnischen Begriffe, Zusammenhänge und Gesetzmäßigkeiten anhand der Analyse von Gleichstrom-Netzwerken behandelt wurden, werden nun periodische, insbesondere sinusförmige Vorgänge in linearen elektrischen Netzwerken betrachtet.
- Auch ohne Kenntnis der mathematischen Grundlagen der Fourier-Analyse können für allgemeine Wechselgrößen Kennwerte wie der Effektivwert und der Klirrfaktor nachvollziehbar und anschaulich verständlich behandelt werden.
- Nur bei der Betrachtung im Zeitbereich sind die in Sinusstrom-Netzwerken auftretenden Leistungsarten (Wirk-, Blind-, Scheinleistung) anschaulich zu verstehen.
- Die Sinnfälligkeit des Übergangs vom Zeit- in den Bildbereich wird schon beim Versuch der Analyse einfacher Sinusstrom-Netzwerke im Zeitbereich evident.
- Qualitative Zeigerdiagramme sind auch heute noch zu Veranschaulichung der Funktionsweise einfacher Sinusstromschaltungen hilfreich.
- Am Anfang des 2. Fachsemesters sollten die Vorlesungen über Ingenieurmathematik die Grundlagen der komplexen Rechnung zugeliefert haben. Somit können die Sinusstrom-Netzwerke nun mit der komplexen Rechnung im Bildbereich analysiert werden.
- Diese Vorlesung liefert die erforderlichen Grundkenntnisse für nachfolgende Vorlesungen aus der Energietechnik (Transformator, Drehstrom), der Nachrichtentechnik (Schwingkreise, Übertragungsvierpole, Übertragungsfunktion) und der Systemtheorie (Verhalten von LTI-Systemen, Systemfunktion).
Ausbildungsziele
- Verständnis der Eigenschaften und technische Relevanz von Sinusstrom-Netzwerken
- Verständnis der Rolle der Verfahren der Sinusstromtechnik in der Nachrichten- und Energietechnik
- Kenntnis und Fähigkeit zur Berechnung Kenngrößen allgemeiner Wechselgrößen
- Fähigkeit zur mathematische Beschreibung von Sinusstrom-Netzwerken im Zeitbereich
- Verständnis der Bedeutung von Wirk-, Blind- und Scheinleistung
- Verständnis des Zwecks und der Realisierung von Blindleistungskompensation
- Verständnis und der Zweckmäßigkeit des Übergangs vom Zeit- in den Bildbereich
- Komplexe Spannungen, Ströme, Widerstände und Leitwerte
- Darstellung der prinzipiellen Funktionsweise einfacher Sinusstromschaltungen mit qualitativen Zeigerdiagrammen
- Analyse einfacher Sinusstromschaltungen mit der komplexen Rechnung
Erforderliche Vorkenntnisse und Fähigkeiten
- Der gesamte in der Vorlesung "Gleichstrom-Netzwerke" behandelte Stoff mit Ausnahme der Netzwerkanalyseverfahren
- Zu Beginn der Behandlung der symbolischen Verfahren sicherer Umgang mit komplexen Größen
Inhalt
- Kenngrößen periodischer elektrischer Größen
- Klemmenverhalten von Kapazitäten und Induktivitäten
- Bedeutung und Berechnung von Wirk-, Bild- und Scheinleistung
- Mathematische Beschreibung linearer zeitinvarianter Systeme
- Beschreibung von Sinusstrom-Netzwerken im Zeit- und Bildbereich
- Vorgehensweise bei der Modellierung realer elektrischer Anordnungen, Berücksichtigung parasitärer Effekte
- Analyse einfacher Sinusstromnetzwerke mit der komplexen Rechnung
- Schwingkreise
- Transformator-Modelle ohne/mit Verluste bzw. Streuung
- Übertragungs-Vierpole und ihre Kenngrößen
- Verhalten von LTI-Systemen bei Anregung mit komplexen Exponentialschwingungen, Systemfunktion
- Grundlagen der Drehstromtechnik
Lehrmethodik
Seminaristische Vorlesung mit integrierter Übung. Intensive Einbeziehung der Hörer durch begleitende Fragen und Behandlung von Fragen aus dem Auditorium.
Lehrmaterialien
- Literaturempfehlungen
- Ausbildungsziele
- Gliederung der Vorlesung
- Arbeitsblätter, die den größten Teil des Stoffes abdecken
- Aufgabensammlung
- Lösungshinweise zur Aufgabensammlung
- Alte Klausuraufgaben mit Musterlösungen
Prüfungsform
Klausur von 120 Minuten Dauer